Các bước đóng ao tro bay

Danh sách xem xét nhanh

Trang chủ » Những câu hỏi thường gặp » Các bước đóng ao tro bay

Những cân nhắc

  • Bãi rác
  • Chuyển đổi hệ thống xử lý tro từ ướt sang khô
  • Hệ thống xử lý và tiêu hủy
  • Đóng cửa các cơ sở xử lý tro khô và ướt

Nghiên cứu Môi trường và Giấy phép:

  • Cho phép
  • Điều tra sơ bộ và chi tiết hiện trường
  • Đánh giá môi trường
  • Điều tra và khắc phục môi trường

Có bất kỳ công dụng có lợi nào không?

  • Cải tạo mỏ dưới lòng đất và trên bề mặt
  • Nền bãi than và vật liệu lót ao (bê tông đầm lăn)
  • Phương tiện hệ thống thu gom nước rỉ rác
  • Hệ thống phủ đất bảo vệ

Xử lý & thải bỏ tro: 

  • Xử lý tro dưới đáy
  • Xử lý tro bay
  • Trang bị thêm / Đóng cửa ao

Khử nước tro bay để khắc phục


Tro bay có các đặc tính và hành vi gây ra những thách thức riêng trong quá trình khai quật, xử lý và thải bỏ. Vật liệu tro bay từ trước đến nay được lưu trữ trong các ao và được biết là không ổn định và nhạy cảm với rung động khi bão hòa. Khi tro bay bão hòa chịu biến dạng cắt, nó đông đặc và đẩy nước ra ngoài, dẫn đến gần như mất toàn bộ sức chống cắt. Ở trạng thái này, tro trở thành một chất lỏng nhớt và có thể bắt đầu trượt hoặc chảy. Quá trình này có thể dẫn đến tràn hoặc vi phạm các chốt và làm cho việc đào và xử lý trở nên khó khăn.  

Thay đổi hàm lượng nước trong tro chỉ một vài điểm phần trăm có ảnh hưởng đáng kể đến hành vi của nó, cho phép các vết cắt ổn định, gần như thẳng đứng, phù hợp cho việc đào hàng loạt thông thường. Sự gia tăng độ bền xảy ra khi sự giảm hàm lượng nước làm thay đổi áp suất lỗ rỗng từ hơi dương sang hơi âm, tạo ra lực dính và độ bền cắt rõ ràng cho tro.  

Mục đích của bài báo này là thảo luận về hai phương pháp khác nhau để giảm hàm lượng nước của tro bay: một phương pháp nơi tro được ngâm trong đất có độ thấm thấp và một phương pháp nơi tro được lưu trữ trực tiếp tiếp xúc với đất có độ thấm cao. Trong trường hợp đầu tiên, việc khử nước được thực hiện với một hệ thống bên trong gồm các điểm giếng cách nhau gần nhau. Trong trường hợp thứ hai, việc khử nước được thực hiện bằng cách sử dụng các giếng sâu có công suất lớn, cách nhau rộng rãi. Trong cả hai trường hợp, việc khử nước cho phép xử lý tro an toàn và hiệu quả. Những dự án này chứng minh cả tính khả thi và mong muốn của việc khử nước cho các loại hoạt động này.  

GIỚI THIỆU  

Hai dự án thảo luận dưới đây đều yêu cầu loại bỏ hoàn toàn tro bay khỏi các ao hiện có. Dự án đầu tiên, tại Trạm phát điện Seward ở Johnstown, Pennsylvania, liên quan đến việc loại bỏ hoàn toàn tro và vận chuyển đến một cơ sở lưu trữ khô. Dự án thứ hai, tại Trạm phát điện Daniel ở Hạt Jackson,  

Mississippi, liên quan đến việc loại bỏ tro, lưu trữ tạm thời tại chỗ, lớp lót của ao và thay thế tro.  

Trong cả hai dự án, việc thoát nước trước tro bằng các kỹ thuật khử nước phổ biến trong ngành xây dựng đã cải thiện đặc tính của tro, độ an toàn của dự án và tiến độ. Tuy nhiên, do các chi tiết xây dựng ao khác nhau và đất tự nhiên ở mỗi địa điểm, cơ chế khử nước khác nhau ở mỗi ao.  

HƠI NƯỚC TRONG MỘT ĐIỂM LINED  

Dự án đầu tiên là thử nghiệm khử nước thí điểm tại Trạm tạo nước thải của Công ty Điện lực Pennsylvania ở Johnstown, Pennsylvania.  

Dự án đã được ghi nhận rộng rãi trong một báo cáo năm 1985 do Viện Nghiên cứu Điện lực xuất bản.1 Nhà ga đã hoạt động từ những năm 1920. Cho đến năm 1980, cả tro đáy và tro bay đều được lắng đọng ngẫu nhiên qua bùn trong các ao chứa. Hai ao đã được sử dụng tại nhà máy này; khi ao đầu tiên đầy, sự lắng đọng tro sẽ chuyển sang ao thứ hai và ao đầu tiên sẽ được thải bỏ. Sau đó tro sẽ được vận chuyển và lắng đọng tại bãi xử lý cuối cùng.  

Sau khi đóng cửa các ao lưu trữ vào năm 1980, Bang Pennsylvania yêu cầu các ao phải được làm trống và trở lại cấp độ ban đầu. Điều này đưa ra hai vấn đề cho chủ sở hữu nhà máy: 1) do góc đặt lại tro ướt gần lỏng thấp, bãi thải cuối cùng không có khả năng lưu trữ tất cả tro trong ao trừ khi  

đã được thoát nước trước, và 2) nhà nước yêu cầu dự án phải hoàn thành trong vòng chưa đầy hai năm, đòi hỏi một phương pháp thoát nước trước tương đối nhanh.  

Vào thời điểm thực hiện dự án, Ash Pond 1 chỉ chứa khoảng 1.2 m tro. Do đó, người ta quyết định loại bỏ lớp tro đó mà không cần khử nước vì người ta cho rằng lợi ích của việc thoát nước trước sẽ không đáng với chi phí bỏ ra cho một lớp mỏng như vậy. Tuy nhiên, Ash Pond 2 chứa từ 2.1 đến 3.7 m tro và chủ nhà máy đã quyết định sử dụng kỹ thuật khử nước để thoát nước trước.  

Ash Pond 2 có kích thước xấp xỉ 122 m x 183 m và được xây dựng trên lớp đất sét tự nhiên không thấm nước với một con đê đắp đất sét theo chu vi (Hình 1).  

Các hố thử nghiệm được đào trong tro trước khi lắp đặt bất kỳ thiết bị thoát nước nào cho thấy một lớp vỏ tương đối ổn định dày khoảng 1 đến 1.2 m bên dưới là một vùng tro chảy sẽ lấp đầy hố thử nghiệm nhanh nhất khi hố được đào lên. Mức độ phreatic trong các giếng quan sát hiện có trong tro thấp hơn 0.30 - 0.60 m so với đỉnh của vùng tro chảy.

KIỂM TRA BAN ĐẦU  

Nhà thầu chuyên môn được Chủ đầu tư giữ lại đã đưa vào một loạt ban đầu gồm năm điểm giếng (Hình 2) có năng suất riêng lẻ từ 1 đến 1.25 L / phút. 

Thử nghiệm đầu tiên được thực hiện liên quan đến việc bơm ở giếng số 3 trong 35 phút bằng máy bơm ly tâm. Tốc độ dòng chảy cho thử nghiệm là 1 L / phút và lượng nước rút tối đa quan sát được ở khoảng cách 1.5 và 3 m từ điểm thử nghiệm lần lượt là 0.35 và 0.20 m.  

Thử nghiệm thứ hai được thực hiện bằng cách sử dụng mảng này liên quan đến việc bơm trên giếng số 2 trong 310 phút sử dụng một cuộn dẫn. Tốc độ dòng chảy cho thử nghiệm là 1 L / phút và lượng nước rút tối đa quan sát được ở khoảng cách 1.5 và 2.1 m từ điểm thử nghiệm lần lượt là 0.40 và 0.36 m.  

Cả hai hệ thống giếng khoan và ống dẫn đều có khả năng bơm năng suất giếng được quan sát trong quá trình thử nghiệm. Tuy nhiên, hệ thống dẫn điện yêu cầu lắp đặt hai đường ống (cung cấp và trở lại) trong khi hệ thống giếng khoan chỉ yêu cầu một đường ống (đầu nối chân không). Với kết quả tương tự từ hai bài kiểm tra và sự đơn giản tương đối của việc triển khai hệ thống điểm tốt so với hệ thống dẫn, nó đã được quyết định chuyển sang một bài kiểm tra điểm tốt toàn diện hơn.  

KIỂM TRA THỨ HAI  

Mảng thử nghiệm thứ hai bao gồm một dãy 23 điểm giếng (một số điểm được lắp đặt trong tro đáy và một số điểm trong tro bay) cách nhau khoảng 3 m, với các áp kế được lắp đặt ở các khoảng cách và vị trí khác nhau so với đường dây như trong Hình 3 dưới đây.

Trong quá trình thử nghiệm máy bơm kéo dài gần 11 ngày với tất cả 23 điểm bơm, tốc độ dòng chảy của mảng đã giảm từ giá trị ban đầu là 57 L / phút xuống giá trị cuối cùng là 13 L / phút. Cuối cùng quan sát thấy các dòng chảy trên 0.60 m. của thử nghiệm ở ba trong số bốn áp kế.  

Việc tăng cường bằng tay được tiến hành cách đường giếng lên đến 30 m để quan sát điều kiện thực tế trong ao ngay trước khi tắt các điểm giếng. Tương tự như điều kiện trước khi bơm, gặp phải một lớp vỏ ổn định dày 1 đến 1.2 m. Tuy nhiên, lần này, có một vùng vật chất thixotropic dày khoảng 0.9 m bên dưới lớp ổn định. Vật liệu này sẽ chịu được hành động đào nhưng chảy khi chịu rung động. Bên dưới vùng này tro vẫn trong tình trạng chảy.  

Việc tăng cường bằng tay cho thấy rằng việc bơm trong thời gian dài hơn có thể làm tăng độ dày của vùng có thể đào (so với các điều kiện trước khi bơm) và độ dày tăng lên gần đường điểm giếng hơn. Sự cải thiện về đặc tính tro này kéo dài trong khoảng cách khoảng 12 m tính từ đường giếng. Các hố kiểm tra được đào gần chu vi đê cũng cho thấy tình trạng kém ngay sát đê ngay cả khi bơm gần đó. Tuy nhiên, có giả thuyết cho rằng dòng chảy từ đê được kiểm soát kém có thể là một nguyên nhân góp phần gây ra hiện tượng này.  

Các giá trị của độ dẫn thủy lực khối lượng lớn được tính toán từ thử nghiệm bơm cho tro theo thứ tự 10-2 cm / s. Giá trị này lớn hơn nhiều so với các giá trị thường được giả định đối với tro bay và có thể là do sự trộn lẫn và phân lớp của tro đáy thô hơn với tro bay tương đối mịn.  

THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUỐI CÙNG, KẾT QUẢ & KẾT LUẬN  

Dựa trên dữ liệu thử nghiệm ở trên, thiết kế cuối cùng bao gồm các đường điểm giếng trên khắp ao với 3 m giữa các điểm và 24 m giữa các đường giếng. Khoảng cách 24 m dựa trên quan sát rằng tro đã được cải thiện lên đến 12 m so với đường giếng trong quá trình thử nghiệm. Hệ thống này đã được bổ sung thêm một vành đai các điểm giếng để giải quyết các điều kiện tương đối không ổn định được quan sát thấy tại đê. 

Piezometers được lắp đặt giữa các đường giếng để theo dõi mực nước ngầm và thông báo về việc điều chỉnh và vận hành hệ thống. Bản phác thảo của hệ thống được thể hiện trong Hình 4 bên dưới. 

Hệ thống được lắp đặt với các van để cho phép loại bỏ một phần của hệ thống mà không phải tắt phần còn lại. Điều này đã tối đa hóa thời gian bơm bằng cách cho phép nhà thầu đào bắt đầu hoạt động ở phần ao được cho là chứa nhiều tro đáy thoát nước tự do, do đó kéo dài thời gian bơm hơn trong tro bay thoát nước tương đối kém.  

Hệ thống đã được cài đặt và kích hoạt theo từng phân đoạn với khoảng một tuần kể từ khi kích hoạt phân đoạn đầu tiên đến khi kích hoạt toàn bộ hệ thống. Toàn bộ hệ thống được bơm trong khoảng một tháng trước khi bắt đầu khai quật tro, kéo dài trong năm tuần.  

Tốc độ dòng chảy của hệ thống thay đổi khi các điểm giếng được kích hoạt và hủy kích hoạt tăng dần. Tuy nhiên, nói chung tốc độ dòng chảy bắt đầu ở mức khoảng 150 L / phút và giảm xuống 38 L / phút trong vòng năm ngày. Sau hai tháng bơm, toàn bộ hệ thống 

lưu lượng dưới 19 L / phút. Người ta ước tính rằng khoảng 1.52 x 106 Tổng cộng L nước đã được bơm từ ao. 

Độ dày của tro không ổn định thay đổi trong khắp ao nhưng nhìn chung tro chảy ít hơn 30 cm trong quá trình loại bỏ. Các điểm thấp cục bộ ở đáy ao dẫn đến nước bị mắc kẹt và sự suy giảm chất ổn định của chất phụ gia trong độ ổn định của tro. Dự án đã thành công trong việc khử nước tro đã cải thiện đáng kể sức chống cắt của nó và cho phép đào hàng loạt nhanh chóng bằng thiết bị lốp cao su thông thường (Hình 6a, 6b, 6c).  

 Thử nghiệm địa kỹ thuật tại chỗ và lấy mẫu cả trước và trong khi bơm cũng mang lại thông tin liên quan bao gồm:  

  1. Hai máy đo độ ẩm của đất được lắp đặt ở độ sâu lần lượt là 1.2 và 1.7 m cho thấy khả năng hút đất tăng lên (tức là áp suất lỗ rỗng âm) khi so sánh với việc giảm đồng thời mực nước trong các áp kế liền kề. 
  2. Tỷ trọng của tro trước khi bơm không khác biệt đáng kể so với tỷ trọng đo được trong các mẫu sau khi bơm.  
  3. Một điểm giám sát độ lún được lắp đặt gần trung tâm của ao tro cho thấy rằng không có hiện tượng lún xảy ra trong hoặc sau khi rút nước.  
  4. Độ dẫn thủy lực được xác định từ các thử nghiệm bơm tại chỗ cao hơn đáng kể so với các giá trị đã công bố.  

Các kết luận được nhóm dự án rút ra bao gồm:  

  1. Sự gia tăng rõ ràng về cường độ cắt quan sát được trong quá trình đào không thể là do sự đông đặc hoặc cố kết. Mật độ tro không tăng sau khi bơm và không quan sát thấy độ lún cố kết. Sự gia tăng sức mạnh dường như là do áp suất lỗ rỗng âm tăng lên khi nước trong ao được rút xuống.  
  2. Phép đo độ dẫn thủy lực tại chỗ có thể mang lại kết quả khác biệt đáng kể so với các giá trị công bố điển hình. Độ dẫn thủy lực thực tế sẽ phụ thuộc vào tỷ lệ tương đối của tro bay với tro đáy và phương pháp lắng đọng.  
  3. Hiệu quả của việc khử nước đã được nâng cao nhờ cường độ của nỗ lực khử nước (tức là các điểm giếng cách xa nhau trong suốt ao). Việc áp dụng chân không cũng có thể đóng một vai trò trong việc giảm áp suất lỗ rỗng nhưng hiệu ứng này không được định lượng.  

THỰC VẬT DANIEL: TÁCH NƯỚC BẰNG NGUỒN GỐC TỰ NHIÊN  

Daniel Electric Generating Plant, thuộc sở hữu của Southern Company Services Inc. nằm ở Jackson County, Mississippi. Dự án liên quan đến việc loại bỏ hoàn toàn tro từ một ao chứa, lưu trữ tạm thời tại chỗ, lắp đặt lớp lót trong ao mới làm trống  

và thay tro. Ao có dạng tam giác vuông với kích thước các cạnh lần lượt là 480 m, 540 m và 300 m.  

Thăm dò địa kỹ thuật tại khu vực đã xác định được bốn đơn vị đất tự nhiên, như thể hiện trong Hình 7:  

Đơn vị 1: Một lớp đất sét pha cát đến bùn bề mặt kéo dài đến độ sâu khoảng 9 m ở một số vị trí. Đơn vị này không liên tục xung quanh trang web.  

Tổ máy số 2: Là lớp cát từ hơi sét đến hơi bột, mịn đến trung bình kéo dài từ cao độ 0 đến cao trình -12.2.  

Đơn vị 3: Một lớp không liên tục gồm bột màu xám trung bình đến sét pha cát thường gặp ở độ cao từ -13.7 đến -15.2, với độ dày từ 0.8 đến 2.9 m. 

Phần 4: Lớp cát và sỏi trung bình nằm giữa độ cao khoảng -15.2 và -22.9 (độ sâu thăm dò lớn nhất).  

Nước ngầm có độ cao từ 2.4 đến 3.0 và các lỗ thăm dò trong ao cho thấy đáy tro có độ cao từ 0.6 đến 0.9. 

Người ta xác định rằng do mực nước ngầm tự nhiên cao hơn đáy ao nên việc khử áp và khử nước của cát Tổ máy số 2 là cần thiết để hoàn thành dự án. Hạ thấp bề mặt phreatic trong Phần 2 sẽ có thêm lợi ích là tạo ra sự thoát nước của tro xuống đất tự nhiên.  

KIỂM TRA BƠM THUỶ SẢN  

Một nhà thầu khử nước chuyên dụng đã thiết kế và tiến hành một số thử nghiệm bơm tầng chứa nước quy mô đầy đủ ngay từ đầu trong dự án để đánh giá các thông số của tầng chứa nước, độ thấm tro bay, sự liên lạc giữa tầng chứa nước và tro, và sự giao tiếp giữa tầng chứa nước với các vùng nước hở xung quanh.  

Một loạt các giếng thử nghiệm đã được lắp đặt với một giếng sàng lọc chỉ trong Tổ máy 2 và hai giếng sàng lọc ở cả Tổ máy 2 và 4. Một trong các giếng sàng lọc kép được phát hiện có năng suất thấp và sau đó đã bị loại bỏ và không được sử dụng để thử nghiệm.  

Một loạt các thử nghiệm bơm theo bước và tốc độ không đổi cho thấy các tầng chứa nước của Tổ máy 2 và 4 có độ sâu 500 và 550 m2/ ngày tương ứng. Những chuyển động này cao so với độ dày của lớp đất và chỉ ra rằng đất tự nhiên có thể khử nước. Các thử nghiệm cũng chứng minh rằng các giếng được sàng lọc chỉ trong Tổ máy 2 và các giếng được sàng lọc ở cả Tổ máy 2 và 4 có thể mang lại năng suất bền vững lần lượt là 380 và 1,400 L / phút. 

Thử nghiệm bổ sung tro trực tiếp chỉ ra rằng nó rất dễ rút. Một giếng khoan duy nhất được lắp đặt cách tro xỉ 3.6 m cho năng suất 230 L / phút và hầu như không có nước rút ở điểm quan sát cách 1.5 m. Điều này được coi là một dấu hiệu cho thấy rằng sẽ có sự giao tiếp thủy lực tốt giữa tro và cát bản địa trong quá trình bơm quy mô đầy đủ.  

Mặc dù nói một cách chính xác, việc khử nước chỉ của Tổ máy 2 (trái ngược với Tổ máy 2 và 4) là cần thiết cho dự án, kết quả thử nghiệm bơm, cùng với thực tế là đất sét Tổ máy 3 không liên tục trên khắp công trường, khiến nhóm dự án đưa ra kết luận rằng việc hạ thấp mực nước ngầm trong Tổ máy 4 cũng sẽ là cần thiết để ngăn nó hoạt động như một nguồn bổ sung cho Tổ máy 2.  

THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUỐI CÙNG, KẾT QUẢ & KẾT LUẬN  

Dựa trên kết quả thử nghiệm bơm, nhóm thiết kế đã đề xuất một hệ thống gồm 15 giếng được sàng lọc ở Tổ máy 2 và 4 xung quanh chu vi ao (Hình 8). Mục đích của các giếng là hạ thấp nước ngầm trong tầng chứa nước của Tổ máy 2 xuống độ cao -1.2 hoặc thấp hơn để cho phép đào tro và lắp đặt ống lót. 

Với những kết quả thuận lợi quan sát được tại điểm giếng thử nghiệm được lắp đặt trong tro, nhà thầu khử nước chuyên dụng cũng đề xuất một loạt mười giếng cạn phun qua tro và 3 m vào cát Tổ máy 2 bên dưới (Hình 9). Các giếng này sẽ rút ngắn đường dẫn dòng chảy cho nước thoát từ tro vào cát và cũng sẽ cung cấp thêm công suất bơm để hỗ trợ khử nước cho Tổ máy 2. 

Hệ thống đã bơm 17,000 L / phút trong hơn một năm trong quá trình đào tro, đặt lớp lót và thay tro và giữ thành công nước ngầm dưới mức mục tiêu cho toàn bộ dự án (Hình 10). 

Tro là hỗn hợp phân tầng cao của tro đáy và tro bay với độ thấm ngang tương đối cao. Bằng cách khử nước hoàn toàn tầng chứa nước bên dưới thông qua hệ thống giếng sâu theo chu vi kết hợp với bơm tro từ hệ thống giếng bên trong, quá trình đào đã diễn ra một cách an toàn và hiệu quả. Nước ngầm và nước mặt dư được xử lý bằng các rãnh và rãnh cục bộ. 

Tương tự như kết quả của dự án Trạm phát điện Seward, một khi tro được rút hết, các đặc điểm khai quật của nó được cải thiện rõ rệt. Với việc thoát nước trước, tro có thể được đào trong các thang máy cao thẳng đứng (Hình 11) và vận chuyển và bảo quản khô trong quá trình lót ao. Cách tiếp cận này cho phép khai quật nhanh hơn và lưu trữ ít hơn nhiều so với nếu tro được đào ướt.  

KẾT LUẬN CHUNG  

Hai nghiên cứu điển hình đã thảo luận về các ao tro có liên quan ở trên trong các điều kiện địa chất rất khác nhau. Đối với cả hai dự án, thành công được quyết định bởi sự hiểu biết kỹ lưỡng về điều kiện đất, kiểm tra đầy đủ các đặc tính thủy lực của tro, và thiết kế và thực hiện các hệ thống khử nước bởi các học viên có kinh nghiệm.  

Tính chất của tro có thể thay đổi rất nhiều tùy thuộc vào phương pháp lắng đọng và tỷ lệ tương đối của tro bay và tro đáy (tức là sự phân lớp và phân bố kích thước hạt tổng thể của tro). Do đó, bắt buộc phải có được dữ liệu hiệu suất thủy lực tại chỗ tốt trước khi thiết kế hệ thống khử nước cuối cùng.  

Hơn nữa, cả hai dự án đều cho thấy rằng mặc dù tro có thể khó hoạt động ở trạng thái bão hòa, nhưng có thể cải thiện hoàn toàn các đặc tính xử lý của nó với việc thoát nước trước đầy đủ. Điều này làm cho việc khử nước và khai quật trở thành một kỹ thuật phù hợp cho các dự án có lịch trình hạn chế (có thể đào nhanh hơn với tro đã thoát nước trước), nơi mong muốn cải thiện các đặc tính vận chuyển và lưu trữ của tro hoặc nơi xác nhận trực quan rằng 100% tro đã được lấy ra khỏi ao là bắt buộc.  

THAM KHẢO 

[1] Viện nghiên cứu năng lượng điện, khử nước để ổn định ao xử lý tro bay, 1985