事故灰场替代方案的探讨
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摘 要：火电厂粉煤灰处理一般采用综合利用和灰场碾压存放的方式，近些年来随着环保要求越发严格，征地费用越发高昂，大型钢板库以及大型事故混凝土灰库等方案成为替代事故灰场的主流做法。本文简单介绍了辽宁大唐沈抚连接带热电厂事故灰场替代方案的比选。
关键词：大型钢板库；大型事故混凝土灰库；粉煤灰存储
DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.15.160
1 概述
长期以来，火电厂粉煤灰处理的方式一般采用综合利用和灰场碾压存放的方式，灰场碾压存放粉煤灰存在着环境污染大，占土地面积大，不便于粉煤灰回收利用的缺点，随着近年来对电厂粉煤灰排放、运输和存储的环保要求越来越高，采用占地面积小，环境污染少，回收利用方便的大型钢板库以及大型事故混凝土灰库来存储粉煤灰就具有了明显的社会效益和环保效益。
2 工程概况
2.1 工程背景
为降低沈东热电项目工程造价，改善当地环境质量，根据规划及政策调整，将原规划占地约5.6×104㎡，有效容积约31.0×104m3的于胜屯事故灰场取消。事故灰场取消后为解决事故贮灰问题，辽宁大唐国际沈东热电有限责任公司在距离沈东厂址约1000米处重新选址，拟建设大型贮灰库。我院与业主根据国内各类型事故灰库的使用情况，对大型钢板库以及大型混凝土灰库进行了比选，并最终确定了大型钢板库储灰，临时封闭堆放场地储渣的方案。
2.2 灰渣量资料
锅炉燃烧相应煤种时，2×350MW机组灰渣量：
备注：年计算灰渣量按5505小时计算。
灰渣分配比按灰占90%，渣占10%；
除尘效率99.9%；
本表暂按石子煤占锅炉燃煤量的0.5%来计算。
3 各型钢板大灰库方案对比
3.1 大型混凝土灰库
3.1.1 大型混凝土灰库系统、结构特点
大型混凝土灰库可以充分利用现有面积，对场地情况要求较低，可以根据具体情况建成不规则形状。利用气力输送的方式，将罐车内的飞灰输送至大型混凝土灰库。出料方式：大型混凝土灰库中的飞灰利用机械输送的方式，将飞灰输送至散装库内。链式刮板输送机和斗式提升机布置在廊道内，廊道结构和运煤廊道比較类似。廊道内的飞灰利用压缩空气气化。
3.1.2 我院对大型混凝土灰库进行了初步设计，设计方案如下
本工程建设储量为10×104m3的大型事故混凝土灰库，该灰库可以贮存本期2×350MW机组灰约2个半月。灰库呈不规则多边形，其中长度为180m，宽度为15m～35m，占地面积约6500平米。灰库上部为钢筋混凝土框架结构，高约17.5m，侧壁为钢筋混凝土墙；地坑廊道采用钢筋混凝土结构；墙下为钢筋混凝土条形基础，埋深为2.5m，地基处理为PHC桩；框架柱下为独立基础，地基处理为天然地基，局部换填。
为方便灰库运行，在灰库东侧设300m2办公楼一座，办公楼为钢筋混凝土框架结构，加气混凝土砌块作填充墙，楼面采用钢筋混凝土现浇楼面，屋面采用钢筋混凝土现浇屋面。独立基础，天然地基。
3.1.3 大型混凝土灰库的优缺点
由于混凝土结构自身的特点，密封性一般，飞灰容易受潮板结。大型混凝土灰库本体基本不需要进行维护，但是灰库廊道内的设备（包括埋刮板输送机和斗式提升机）的维护比较困难。用压缩空气将罐车内的飞灰输送至大型混凝土灰库，混凝土库顶卸料口保证彼此间距相隔较长，对于进料要求较低。大型混凝土灰库不能按实际容积储存，实际飞灰存储量与设计容量有较大差距，大量堆存后会发生压实和板结，在发生出料困难的情况下，需及时进行清库操作。大型混凝土灰库廊道内飞灰通过压缩空气进行气化，能够保证廊道内飞灰顺利输送，但库内其它位置的飞灰在大量堆积后，会压实严重，发生板结。灰库存灰量不大，板结不严重时，可以利用铲车处理飞灰，将飞灰推入廊道内的输送设备进行输运。在这个过程中飞灰扬尘严重，工作环境恶劣。飞灰如果堆积时间过长，不能得到及时处理，板结严重后，就需要进行清库。大型混凝土灰库可以单独隔离部分场地用于储存炉底渣和石膏，防止重复投资，对于现有场地可充分利用。
3.1.4 10万吨大型事故混凝土灰库实例
根据实地对盘锦恒远（集团）实业有限公司（盘锦华润热电粉煤灰外协单位）10万吨混凝土灰库调研后发现，该厂10万吨混凝土灰库长200米，宽50米，高13米。灰库前侧开有3个库门，两侧墙有4个通风口，房顶采用钢板瓦密封，库门左侧有出料斗提机和装车储仓，共计3套。库左右侧墙各开有2个通风口。进灰管道从房盖钢瓦插入。灰库出灰时使用铲车将灰库内的存灰推至斗提机进料口，通过斗提机提升至装车储灰罐，装车。混凝土灰库实际是座没有窗户的大型普通库房。
3.2 5万t钢板大灰库
3.2.1 大型钢板库系统、结构特点
5万吨钢板灰库一般约为直径45米，高35米。灰库侧面布置3个侧方位卸灰口，之间夹角120度。下部设有气化风管路共计20根。两台灰库共用3台罗茨风机作为气化风源。灰库外刷蓝色防腐漆，未加保温设施。灰库下部设有22个分出灰口，最后汇集到总出灰母管。两座灰库间设有斗提机和装车用储灰仓。总出灰管通过气化风将灰送至斗提机入口，斗提机提升灰至装车散装库装车。电厂来灰通过罐车将灰从灌顶入口打入钢板库内。灰库顶部设有布袋除尘器1座，保证灰库内外压力平衡。
3.2.2 我院对大型钢板库进行了初步设计，设计方案如下
拟在沈东热电用地红线以西，铁路用地以南建设两座容积为5万m3的大型钢板库，可以满足本工程2x350MW机组3个月左右的飞灰堆放需要。
该方案系统和厂内灰库基本相似，主要由罐车利用压缩空气将飞灰输送至大型钢板库内储存。库顶皆设有袋式除尘器，同时设有调节压力平衡的压力调节阀，调节库内保持微负压。钢板库库顶设置雷达料位计，以便测控库内料位情况。卸料、均化、出料选用罗茨风机配合工作。 在廊道一侧设有发射装置，物料通过发射装置进入廊道内的管道，进而输送至斗式提升机，并由提升机输送至LIPP中转仓内，从而完成出料。
每个钢板库设置一套外循环系统。当钢板库长期不出料，物料在钢板库内存放时间较长时，易产生物料底部及库壁压实现象，不利于物料输送。外循环系统启动时，库底部物料经常规出料系统卸出后，由外循环管道再次输送至库内顶部，实现底部物料循环至顶部，库内物料整体松动的功能，能有效避免物料压实，板结的现象。
3.2.3 大型钢板库系统结构
（1）大型钢板库属于大型薄壁容器，高径比一般在1：1左右。库体为圆柱形，库顶为球缺形的圆形仓库。库壁采用钢板焊接而成。（2）利用气力输送的方式，将罐车内的飞灰输送至大型混凝土灰库。（3）出料方式：该大型钢板库采用气体流化和气力管道相结合的方式，通过发送器和输送涌管，将飞灰输送到提升机入料口。通过提升设备将物料送入至中转LIPP仓内。（4）钢板库内的飞灰利用罗茨风机进行气化。
3.2.4 大型钢板库建筑结构
整个储灰渣钢板库区域长约180m，宽约30m，占地面积约5400平米。
每座储灰库容量5×104m3，按照大容量的钢板仓标准设计，其直径约45米，高度34米；可根据物料输送要求向制造厂家定制，增大直径，降低高度。
（1）储灰库采用下部钢混凝土基础、上部为钢板库、屋顶为网架结构，基础暂按天然地基考虑；地坑廊道采用钢筋混凝土结构。（2）散装库采用下部钢筋混凝土框架结构，上部为钢仓，以加气混凝土砌块作填充墙，楼面采用钢筋混凝土现浇楼面，屋面采用钢筋混凝土现浇屋面，仓顶为花纹钢板楼面。基础暂按天然地基考虑。（3）风机房采用砌体结构，承重墙采用蒸压粉煤灰砖，非承重墙采用250mm厚加气混凝土砌块，外墙挂50厚聚苯保温板，内墙采用200厚加气混凝土砌块，砂浆采用M5～M7.5；基础采用浅基础。（4）管道支架采用混凝土梁、柱结构，基础采用浅基础。
由于结构型式主要为钢结构，大直径钢板库和网架结构施工比较复杂。因此，要求施工单位具有较高的技术水平，除具有常规的砖混结构、现浇钢筋混凝土框架结构的施工能力外，还应具有进行设备基础施工的经验以及制作安装钢板库和网架的能力。
3.2.5 大型钢板库的优缺点
（1）大型钢板库的密封性好，飞灰不宜受潮。
（2）大型钢板库由于自身特点，钢板需要定期刷漆维护，防止钢板由于受潮发生腐蚀。
（3）进料方式大型钢板库和大型混凝土灰库相同，都是用压缩空气将汽车运来的粉煤灰直接输送入库的入料方式。但是必须要保证沿钢板库圆周方向均匀进料，防止因为钢板库出料层的偏载导致的坍塌。
（4）因灰库卸料会产生安息角，实际存量与设计容量有一定差距。物料堆积过高后，中下层物料容易发生挂壁压实和板结，在一定时间内需进行清库操作。
（5）为防止板结，每个钢板库设置一套外循环系统。当钢板库长期不出料，物料在钢板库内存放时间较长时，易产生物料底部及库壁压实现象，外循环系统启动时，库底部物料经常规出料系统卸出后，由外循环管道再次输送至库内顶部，实现物料循环，避免板结的現象。
但是在飞灰大量堆积时，中下层物料难以气化，会造成中下层物料板结挂壁，影响钢板库结构型式，对安全运行有影响，需要进行清库处理。
钢板库清库方法：需要专业清库工作人员从钢板库侧壁开孔，将钢板库板结的飞灰缓慢清除。
清库倒出的飞灰如何存放是比较大的问题。
进行清库处理时同样需要聘请专业清库人员定时进行清库处理。
（6）钢板库为钢结构，钢板厚度各个位置不同，从重量计算，本体3000t，顶部网架价格260t，库顶钢板330t散装库73t。钢板库施工较为简单，施工周期比较短。
（7）钢板库只能储存飞灰，炉底渣、石膏、石子煤无法在钢板库中储存。
4 结论
综上所述，大型混凝土灰库结构简单，但对周围环境污染大，不能够建在电厂内部，5万吨钢板灰库需要考察其他的同类型灰库是否存在内部积灰板结问题，已确定灰库板结是通病还是个案。1万吨灰库在场地允许的情况下可以选择。其他容量的灰库需要调查后才能给出意见。
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