火电厂大型灰场建设的重要问题探讨

李石湘

(大唐华银锡林浩特项目部，内蒙古锡林浩特 026000)

1 湘潭电厂灰场情况简介

湘潭电厂一期工程灰场选择在离厂区6.5 km的清水水库库区，筑有主坝和3个副坝，在灰库中央建有排水竖井、排水斜槽，放灰从主坝开始。

灰场排水由1根卧管连通并引至出水汇集井，中间连接排水斜槽、排水竖井。在集水井处有泄洪排水口，供暴雨时排泄洪水用。正常灰场排水则引至回水泵房前池，通过回水泵抽回到厂内循环使用。主坝为渗透坝，其渗透水设计排出至泄洪沟，不能被回水泵打回厂内。灰坝及排水系统如图1:

图1 灰坝及排水系统

初期灰浆从坝顶流入灰场，灰浆从主灰坝附近区域依次向外沉积，澄清水从排水竖井笛形溢流孔排出。当灰位高度逐步上升，排水竖井上的笛形溢流孔依次被堵塞，清水从更高的溢流孔流出。如此反复，直到灰位到达排水竖井顶部，最终封闭排水竖井。排水竖井封闭后，灰水向后流动，澄清水从排水斜槽排出。当灰位不断长高时，会堵塞排水槽的窄缝隙，因而自动使清水从上部的缝隙中排出，直至灰场放满。

但实际运行中，上述设计功能不能完全实现。文中阐述该灰场在设计、施工、验收和运行中存在的问题。

2 设计中的问题及解决办法

2.1 排水竖井部件

2.2.1 排水竖井笛形孔

笛形孔的作用是排出清水，当灰位到达相应笛形孔位置时，则应堵塞该孔，让清水升至上层笛形孔排出。在实际运行中，笛形孔难以按设想堵塞严实，湘潭电厂灰场在运行中由于该原因就多次发生漏灰现象。调查得知，设计图上该孔和盖板是用水泥浇灌的，形状极不规则，难以堵塞严实，虽然图纸要求堵塞时包水工布，但仍不能保证没有缝隙，只要有丝毫缝隙，灰位涨上来后，灰就会从封闭的笛形孔漏出，进入回水泵、回水管，严重时将整个回水系统瘫痪。

而笛形孔一旦漏灰，由于漏灰点在水下深处，只能由潜水员处理，堵塞漏灰点就相当困难。

因此，设计时必须强调笛形孔的施工精度。如果混凝土不能保证精度，则应采用金属预制件制造，图2为笛形孔结构改进图。

2.2.2 排水竖井封堵口

原设计结构如图3。按原设计构想，当水位到达竖井顶部时，灰库已成了1个湖泊，为最后封闭竖井，需用1个较大的船舶，从岸边吊运6块大混凝土构件至竖井，再用起重设施将混凝土构件一一吊进竖井底部，完成封闭。由于混凝土构件重达几百公斤，竖井封堵处水深超过10 m，封堵工作极其困难，且不安全。

图2 笛形孔结构改进图

图3 排水竖井设计图

电厂施工时，采用钢板取代混凝土构件。按封堵孔尺寸，由3块15 mm厚钢板拼成1个圆形的盖板，每块重量均超过100 kg，分别用电动葫芦吊进竖井，盖2层钢板后，再以草包等物堵塞缝隙，然后再盖上1层泥土，才完成封堵工作。因此，施工非常繁琐。

排水竖井改进如图4，将竖井底部的圆形排水孔改为长方形孔，以长方形混凝土作为盖板，在施工时该盖板就放在竖井中，在所有结构施工完成后，用铁链将盖板的一头吊起，固定于竖井顶部。在需要封闭竖井时，用一小葫芦即可将盖板吊起放下。如有不严密处，再以草包和泥土处理，这样就可保证竖井封堵严密。

图4 排水竖井改进图

2.2 坝下渗透水的排放

原设计是主坝渗透水直接排向排水沟，实际运行情况是渗透水水量大，持续时间长，投产1年多后还不断流出。由于渗透水pH＞12，水流入排水沟后，沟内生物大量死亡，对生态破坏严重，因此设计中应考虑坝下渗透水的回收工作。

2.3 灰场回水泵容量的选择

灰场回水泵的任务是将正常情况下的灰场排水送回厂内循环利用，但投产后灰场排水不能全部送回。经查实，在设计时，由于考虑澄清水的损失，回水泵容量选取偏小，事实上澄清水不但未损失，反而有大量的灰场内渗透水进入了回收前池。为此，将回水泵容量从280 t/h增容至500 t/h。扩容改造后，回水能力的问题得到解决，灰场排水得以全部回收利用。

2.4 回水管道的结垢

灰水管道在设计之初是考虑了防止结垢问题的，在出灰浆泵后的一段长约2 km的送灰管道内壁采用了衬塑管道，从运行情况看，其阻垢效果明显。但回水管道上出现的问题较为严重，由于回水的pH＞12，回水管道结垢速度非常快，从割管检查的情况看，运行1年左右时间，垢层达到15 mm，依此速度，3年内回水管将基本失去流通能力，同时回水泵叶轮上也发现严重的结垢现象。

为解决该问题，运行中采用高频电磁装置对回水进行处理，通过试验并经割管检查验证，此方法对降低结垢速度，疏松结垢组织，有较好的效果。

2.5 排水槽

2.5.1 漏灰问题

排水槽设计上是希望清水从2块水泥板的缝中流出而灰浆留下，但运行中即使缝隙很小，灰浆仍然会流出，导致跑灰。因此，现场往往用水工布盖住排水槽的接近灰浆的部份，使灰留下，清水从布以上未盖住的地方溢流出。

这一办法虽然能有效地解决漏灰问题，但不便于控制灰场水位，往往要反反复复在水下作业将水工布盖上揭去才能控制好水位，难以有效操作。

2.5.2 水位控制的建议

为方便地控制水位，建议在设计上做一些更改，如图5所示，增设水位控制阀芯，在正常情况下溢流水通过斜槽排水段流经水位控制阀芯，当需要控制水位时，通过收紧 (放松)铁链改变水位控制阀芯的位置，即可控制灰场的总排水量，从而达到控制灰场水位的目的。

图5 水位控制示意图

2.5.3 排水斜槽位置

一般情况下，灰场的尾部交通条件有限，排水斜槽的布置要注意到将来运行后的方便，该电厂清水灰场的排水斜槽设计时未考虑到这一点，设置在交通最困难的位置，给后来的运行维护带来许多麻烦。

2.5.4 盖板的设计

排水斜槽的盖板太笨重，没有设计单块吊点，使得需要抬起盖板时无着力点，在设计时宜改为较轻的混凝土块，并加大排水间隙，增加提吊附件。

3 施工验收注意的问题

3.1 施工后的清理及验收工作

灰场投入使用后，几乎没有机会停止使用以进行检查和处理问题。施工后的验收检查一定要认真彻底，库底的杂物会给后来的正常运行带来极大的麻烦，如阻碍竖井的封闭、堵塞管道，而这些问题又难以处理，验收时一定要严格把关。

3.2 预留排水井的检修排水口

排水井是指泄洪出口处的连接井，该井还是至回水泵进口管道的接口处，实践证明，该井的底部应留有1个放水口，为系统的检修工作带来方便，如图6。

4 灰场的运行管理

图6 排水井排水系统的改进图

(1)灰场运行管理的关键是控制住水位，这样干灰滩长度可保证在有效范围，可避免二次扬尘，灰场也可按计划均匀地放灰。否则会给灰场管理带来一系列的问题。

(2)由于灰场溢水pH值高，防止外排是重点工作。加强灰场回水泵运行管理，勤于维护，避免外排。尤其注意回水中是否有灰浆，如果灰浆长时间漏入回水管，将堵塞回水管道，造成灰场溢水。

(3)为了调节放灰的位置，灰库水位将降得较低，这时可能会产生二次扬尘。因此需对裸露出来的干灰滩作相应的处理。按经验可采用一种农用喷雾剂进行处理，因这种液体经喷射出来覆盖在种子上后，结成一层塑胶状物质，能透水，无污染，十分适合于灰场防扬尘使用。

5 结束语

大型火电厂必须建设可贮煤灰20年以上的灰场。丘陵地区的火电厂多数选择在山谷筑坝，建设类似水库的灰场。由于灰场建设相对比主厂区的发电工程简单，其重视程度不及主厂区，往往对后来的灰场运行带来诸多问题，影响灰场的正常运转，乃至影响电厂的正常排灰。为保证灰场的有效运转，应充分总结火电厂大型灰场建设中的经验教训，从源头抓起，从设计、施工、验收、运行管理、环境保护等方面加强管理，灰场才能运转流畅，以保证安全稳定发电。