СПОСОБ СКЛАДИРОВАНИЯ ЗОЛОШЛАКОВОГО МАТЕРИАЛА Российский патент 2002 года по МПК E02B7/06 E02B1/00 B09B1/00 

Изобретение относится к гидротехническому строительству и может быть использовано при складировании золошлакового материала.

Известен способ складирования золошлакового материала, включающий его отсыпку в принимающий на себя атмосферные осадки, отвал с последующей послойной укладкой, увлажнением и уплотнением, при этом режим увлажнения подбирают таким, чтобы величина водонасыщения золошлака не превышала его водоудерживающую способность, что достигается путем изменения скорости наращивания золоотвала, определяемой по приведенной зависимости (SU 1792462 A3, 30.01.93).

Недостатком известного такого "бессточного" способа является то, что он не может быть применен, когда золошлак имеет высокую начальную влажность, например при перескладировании золошлака из оперативного гидроотвала в основной насыпной золоотвал. Такой золошлак при уплотнении полностью водонасыщается и приобретает способность отдавать воду. Дополнительно соотношение, приведенное в однозвенной формуле указанного патента, может быть использовано только в случае, когда плотность сухого золошлака (его скелета) равна плотности воды или близка к ней, что на практике редко встречается.

Известен способ складирования (перескладирования) золошлакового материала, включающий намыв золошлака в секцию оперативного золоотвала, обезвоживание, разработку, транспортировку и послойную укладку золошлака в тело наращиваемого по высоте основного насыпного золоотвала, принимающего на себя атмосферные осадки (RU 2092651 C1, 10.10.97).

Недостатком этого способа является, во-первых, сложность работ и низкая степень уплотнения из-за того, что высокая влажность перескладируемых золошлаков практически исключает передвижение автотранспортных средств по поверхности золошлаков в основном насыпном золоотвале, во-вторых, недостаточная мера предотвращения загрязнения грунтовых вод из-за того, что такие золошлаки при их уплотнении в основном насыпном золоотвале полностью водонасыщаются и теряют способность аккумулировать в себе атмосферные осадки.

Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является упрощение работ, повышение качества складирования золошлаков и улучшение экологического состояния окружающей среды. Технический же результат от использования изобретения заключается в создании условий для передвижения автотранспортных средств по поверхности отсыпаемых золошлаков и в повышении степени уплотнения золошлаков за счет снижения их влажности и в устранении проникновения вредных веществ в грунт за счет аккумуляции телом насыпного золоотвала всех атмосферных осадков и превращения таким образом насыпного золоотвала в "бессточный".

Поставленная задача решается, а технический результат достигается тем, что в способе складирования золошлакового материала, включающем намыв золошлака в секцию оперативного золоотвала, обезвоживание, разработку, транспортировку и послойную укладку золошлака в тело наращиваемого по высоте основного насыпного золоотвала, принимающего на себя атмосферные осадки, согласно изобретению при укладке золошлака в тело основного насыпного золоотвала в укладываемый слой добавляют сухую золу, взятую непосредственно от котлоагрегата, после чего слой уплотняют, а послойное наращивание тела основного насыпного золоотвала до высоте осуществляют со скоростью, обеспечивающей выполнение условия
W₀≤W_макс, (1)
где W₀ - влажность золошлака в слое насыпного золоотвала после приема на себя вышележащими слоями атмосферных осадков;
W_макс - наибольшая, свободно удерживаемая равновесная влажность золошлаков в насыпном золоотвале. Дополнительно скорость послойного наращивания тела насыпного золоотвала определяют из соотношения:

где H - высота послойного наращивания тела насыпного золоотвала за время t;
q_и - интенсивность инфильтрации влаги (атмосферные осадки плюс полив поверхности золоотвала для подавления пыли);
где V' - объем, занимаемый золошлаком из оперативного золоотвала в слоях;
V" - объем, занимаемый золой от котлоагрегата в этих слоях;
ρ_в - плотность воды;
ρ_сух - плотность сухого золошлака (его скелета) в уплотненном слое насыпного золоотвала;
W'_н - начальная влажность золошлака из оперативного золоотвала;
W'_макс - наибольшая, свободно удерживаемая равновесная влажность золошлака из оперативного золоотвала в уплотненных слоях насыпного золоотвала;
W"_н - начальная влажность золы от котлоагрегата ( вода для пылеподавления при отборе и транспортировке золы);
W"_макс - наибольшая, свободно удерживаемая равновесная влажность золы от котлоагрегата в уплотненных слоях насыпного золоотвала.

Скорость послойного наращивания тела может быть определена также из соотношения:

или

При складировании золошлаков осуществляют контроль влажности в нижних слоях насыпного золоотвала.

Сущность технического решения заключается прежде всего в том, что при послойной укладке в насыпной золоотвал золошлака с высокой влажностью в слой добавляют сухую золу, взятую непосредственно от котлоагрегата, а скорость наращивания тела золоотвала определяют по формуле (2), полученной в соответствии с соотношением (1) из условия постоянного поддержания золоотвала в "бесточном" состоянии.

При качественном обезвоживании золошлаков в оперативном золоотвале (гидроотвале) может оказаться, что W'_н≈W"_макс, в этом случае соотношение (2) принимает вид (3), если же еще можно принять и W"_н=0, то это соотношение принимает вид (4).

Величина равновесной влажности W_макс зависит от плотности материала и его химического состава. У сухой золы от котлоагрегата она обычно выше, чем у золошлаков из гидроотвала и может быть определена только опытным путем.

Добавление в основном насыпном золоотвале сухой золы от котлоагрегата в укладываемый слой золошлака, взятого из намывной секции оперативного золоотвала, как наиболее трудная из-за пыления технологическая операция в предложенном способе, поясняется чертежом.

Складируемый золошлаковый материал в отработанный карьер 1 доставляют автотранспортом (не показан) и в виде слоя 2 укладывают на послойно выполненную нижнюю часть 3 тела основного насыпного золоотвала. Из автотранспорта материал выгружают у откоса 4 слоя 2 в виде куч 5 золошлака из оперативного золоотвала и куч 6 сухой золы от котлоагрегата и бульдозером 7 укладывают в слои 2. При необходимости для подавления пыли кучу 6 сухой золы поливают. В процессе укладки материалы куч 5 и 6 перемешиваются, а их влажности в слое 2, преимущественно за счет капилярных сил, быстро выравниваются. Это создает условие для передвижения по слою 2 автотранспорта, посредством которого осуществляют его качественное уплотнение. Со временем за счет кальция, находящегося преимущественно в золе, взятой непосредственно от котлоагрегата, золошлак слоя 2 приобретает структурную прочность, что обеспечивает в золошлаке постоянство плотности скелета ρ_сух и его наибольшей свободноудерживаемой равновесной влажности W_макс. Это создает благоприятное условие для создания принимающего на себя атмосферные осадки "бессточного" золоотвала, послойное наращивание тела по высоте которого осуществляют со скоростью, определяемой по формуле (2), обеспечивающей выполнение соотношения (1).

Одновременно при послойном наращивании тела основного насыпного золоотвала для контроля выполнения соотношения (1) периодически определяют влажность W₀ в нижних слоях.

После заполнения карьера 1 на его полную высоту осуществляют рекультивацию поверхности золоотвала с предотвращением инфильтрации осадков в его нижнем слое.

Формула (2) может быть представлена как H/t≥q_u•A, где A - величина безразмерная, а скорость наращивания тела золоотвала H/t и интенсивность инфильтрации влаги q_u имеют одинаковую размерность. Исходя из удобства интервал времени t целесообразно принять равным году.

В качестве примера рассмотрим насыпной золоотвал Красноярской ТЭЦ-2 в карьере "Цветущий лог" при предварительных параметрах: ε = 2; ρ_в = 1000 кг/м³; ρ_сух = 900 кг/м³; W'_н = 0,55; W'_макс= 0,45; W"_н = 0,05; W"_макс= 0,5; q_u = 0,4 м/год (с учетом поверхностного водоотвода).

Для выбора автотранспорта необходимо знать весовое соотношение ε_вес приводимых "мокрого" золошлака g_мокр. (куча 5) и "сухой" золы g_сух. (куча 6). Расчетом установлено, что в приведенном примере это соотношение
Из соотношения (2) необходимо, чтобы H/t≥ 5,33 м/год. Тогда при годовом объеме складирования золошлаков 145 тыс.м³ площадь непрерывно наращиваемого "бессточного" золоотвала должна быть не более 27,2 тыс.м².

Изобретение относится к гидротехническому строительству и может быть использовано при складировании золошлаковых материалов. Золошлаковый материал намывают в секцию оперативного золоотвала, после чего его обезвоживают, разрабатывают, транспортируют и послойно укладывают в тело наращиваемого по высоте основного насыпного золоотвала, принимающего на себя атмосферные осадки. При укладке золошлака в тело основного насыпного золоотвала в укладываемый слой добавляют сухую золу, взятую непосредственно от котлоагрегата, после чего слой уплотняют, а послойное наращивание тела насыпного золоотвала по высоте осуществляют со скоростью, обеспечивающей выполнение условия W₀ ≤ W_макс, где W₀ - влажность золошлака в слое насыпного золоотвала после приемки на себя вышележащими слоями атмосферных осадков; W_макс - наибольшая, свободно удерживаемая равновесная влажность золошлаков в насыпном золоотвале. Приводится формула для определения скорости послойного наращивания тела насыпного "бессточного" золоотвала по высоте, при этом при складировании золошлаков осуществляют контроль влажности в нижележащих слоях золоотвала. Способ обеспечивает создание условий для передвижения транспортных средств по поверхности отсыпаемых золоотвалов за счет снижения их влажности. 4 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ складирования золошлакового материала, включающий намыв золошлака в секцию оперативного золоотвала, обезвоживание, разработку, транспортировку и послойную укладку золошлака в тело наращиваемого по высоте основного насыпного золоотвала, принимающего на себя атмосферные осадки, отличающийся тем, что при укладке золошлака в тело основного насыпного золоотвала в укладываемый слой добавляют сухую золу, взятую непосредственно от котлоагрегата, после чего слой уплотняют, а послойное наращивание тела насыпного золоотвала по высоте осуществляют со скоростью, обеспечивающей выполнение условия
W₀≤W_макс,
где W₀ - влажность золошлака в слое насыпного золоотвала после приема на себя вышележащими слоями атмосферных осадков;
W_макс - наибольшая, свободно удерживаемая равновесная влажность золошлаков в насыпном золоотвале. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что скорость послойного наращивания тела основного насыпного золоотвала по высоте определяют из соотношения

где Н - высота послойного наращивания тела насыпного золоотвала за время t;
q_и - интенсивность инфильтрации влаги (атмосферные осадки плюс полив поверхности золоотвала для подавления пыли);
ε =v'/v", где v' - объем, занимаемый золошлаком из оперативного золоотвала в слоях, v" - объем, занимаемый золой от котлоагрегата в этих слоях;
ρ_в - плотность воды;
ρ_суx - плотность сухого золошлака (его скелета) в уплотненном слое;
W'_н - начальная влажность золошлака из оперативного золоотвала;
W'_макc - наибольшая, свободно удерживаемая равновесная влажность золошлака из оперативного золоотвала в уплотненных слоях насыпного золоотвала;
W"_н - начальная влажность золы от котлоагрегата (вода для пылеподавления при отборе и транспортировке золы);
W"_мaкc - наибольшая свободно удерживаемая равновесная влажность золы от котлоагрегата в уплотненных слоях насыпного золоотвала. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что скорость послойного наращивания тела основного насыпного золоотвала определяют из соотношения

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что скорость послойного наращивания тела основного насыпного золоотвала определяют из соотношения

5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при послойном наращивании тела основного насыпного золоотвала осуществляют контроль влажности в его нижних слоях.