一种减少熔融盐储罐基础沉降差的方法与流程

本发明属于蓄热，尤其涉及一种减少熔融盐储罐基础沉降差的方法。

背景技术：

1、火电机组熔盐“抽汽蓄能”储热调峰系统，是在原火电机组运行系统下，增加新型抽汽熔盐蓄能系统，实现机组深度调峰和顶峰，即在用电负荷低谷时，从主蒸汽系统和再热热段蒸汽系统抽取部分蒸汽，通过加热熔盐存储热量；在用电负荷高峰时，熔盐蓄热系统释放热量到回到热力系统，增加电厂发电量，起到顶峰作用。

2、太阳能光热发电是将太阳能转化为热能，通过热功转换工程发电的系统。

3、熔融盐是一种良好的传热工质，可以在较低的工作压力下获得更高的使用温度，其工作温度通常在450℃以上，且耐热稳定性好，其传热系数是其他有机载体的两倍，而且使用温度在600℃以下时几乎不产生蒸汽。因此，稳定性好、价格低廉、熔点合适的熔融盐是传热工质的首选。

4、一般太阳能光热发电和火电机组熔盐“抽汽蓄能”储热调峰储热均选择熔融盐作为传热及储热工质。

5、熔融盐储罐是重要设备之一，从已运行的熔融盐储罐的运行经验来看，其中熔融盐热罐是最易发生故障的设备，由于其工作温度约300～600℃,运行过程中会有较大热膨胀、热应力；熔融盐容重约为1.8g/cm3，远大于水重，熔融盐储罐罐体高度高，荷载大，产生的沉降也较大，熔融盐储罐对基础沉降敏感，如基础地基发生较大的不均匀沉降，将加大熔融盐储罐的不均匀受力，严重时会发生罐体撕裂泄露；如果一旦出现熔融盐罐泄漏，将导致整个电站无法正常运行，需停机后将故障盐罐内的熔融盐彻底排空，并待罐体冷却下来才能进行修复。

6、当工程地基较好时，如岩石地基时，熔融盐储罐基础一般采用天然地基；当工程地基较差时，熔融盐储罐基础一般采用桩基或复合地基。熔融盐储罐基础采用桩基时，在熔融盐储罐下部设置底板来避免地基发生较大的不均匀沉降，如专利cn220377342u和cn107476329a，而这样操作虽然可以避免不均匀沉降问题，但是施工步骤复杂，成本较高。因此，现在急需一种减少熔融盐储罐基础沉降差的方法，可以方便的进行熔融盐储罐基础建设，使熔融盐储罐能更安全、更长久的运行。

技术实现思路

1、本发明需要解决的技术问题是提供一种减少熔融盐储罐基础沉降差的方法，不用在熔融盐储罐下部设置底板，仍然可以避免熔融盐储罐地基发生不均匀沉降，使熔融盐储罐能更安全、更长久的运行。

2、为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

3、一种减少熔融盐储罐基础沉降差的方法，所述熔融盐储罐基础包括依次设置在熔融盐储罐下方的陶粒层、垫层、设置在垫层上方的围挡陶粒层的挡墙以及设置在垫层下方且深入复合地基的若干支撑增强体，支撑增强体的排布方法包括以下步骤：

4、步骤s1.根据熔融盐储罐地基所需要的承载力、沉降及构造要求求得熔融盐储罐基础复合地基边缘支撑增强体的布置；

5、步骤s2.通过熔融盐储罐基础边缘的总沉降与中部的总沉降相等，并利用垫层底中心区域平均附加应力系数与边缘区域平均附加应力系数成比例、总土层厚度相同、压缩模量比值与承载力比值成比例等关系，求得基础中部的复合地基的支撑增强体的布置；

6、步骤s3.融盐储罐基础复合地基中部与边缘之间的过渡地带可通过差值渐变同步骤s2求得。

7、本发明技术方案的进一步改进在于：所述支撑增强体在熔融盐储罐罐体下方非均匀排布且支撑增强体的长度相同，罐体正中心下方的支撑增强体的桩间距密，支撑增强体逐渐向罐体的周边辐射，且逐渐稀疏，支撑增强体的排布方法包括以下步骤：

8、步骤a1.根据熔融盐储罐地基所需要的边缘区域复合地基承载力特征值fspk边求得熔融盐储罐基础边缘支撑增强体的桩间距s边并满足构造要求；

9、步骤a2.通过熔融盐储罐基础边缘的沉降与中部的沉降相等，来求得基础中部复合地基的压缩模量e上中，然后求得基础中心区域复合地基的承载力特征值fspk中，再通过置换率求得熔融盐储罐基础中部支撑增强体的桩间距；

10、步骤a3.熔融盐储罐基础中部与熔融盐储罐基础边缘之间的过渡地带可通过差值渐变同步骤a2求得。

11、本发明技术方案的进一步改进在于：所述支撑增强体在熔融盐储罐罐体下方均匀排布，罐体正中心下方的支撑增强体的桩长度最长，由罐体中心到罐体的周边的支撑增强体的桩长度逐渐减小，支撑增强体的排布方法包括以下步骤：

12、步骤b1：桩间距不变的情况下，置换率一定，根据熔融盐储罐地基所需要的边缘区域复合地基承载力特征值fspk边，求得增强体单桩承载力ra，求得基础边缘部分的桩长，并满足沉降限值要求；

13、步骤b2：通过基础边缘区域的沉降与中心区域的沉降相等、复合层及下部土层总厚度相同等关系，求得基础中部复合地基的桩长；

14、步骤b3：基础中部与基础边缘之间的过渡地带可通过差值渐变同步骤b2求得。

15、本发明技术方案的进一步改进在于：地基沉降的计算公式为：

16、

17、式中s为地基最终沉降量；s′为按分层总和法计算出的地基沉降量；为沉降技术经验系数；p0为对应荷载效应准永久组合时熔融盐储罐计算底面的附加压力；esi为基础底面下第i层土的压缩模量；zi、zi-1为基础底至第i层土、第i-1层土底面的距离；为基础底计算点至第i层土、第i-1层土底面范围内的平均附加应力系数。

18、本发明技术方案的进一步改进在于：步骤a1的具体步骤为：

19、原土层压缩模量e上、e下由岩土报告给出，可通过查表差得；

20、fsk边≥p0

21、对于散体桩复合地基：fspk边＝[1+m(n-1)]fsk

22、当熔融盐储罐基础底部的支撑增强体等边三角形布桩时，边缘区域桩间距

23、s边＝d/{1.05×[(fspk边/fsk-1)/(n-1)]0.5}

24、当熔融盐储罐基础底部的支撑增强体正方形布桩时，边缘区域桩间距

25、s边＝d/{1.13×[(fspk边/fsk-1)/(n-1)]0.5}

26、对于有粘结强度增强体复合地基：

27、当熔融盐储罐基础底部的支撑增强体等边三角形布桩时，边缘区域桩间距

28、

29、当熔融盐储罐基础底部的支撑增强体正方形布桩时，边缘区域桩间距

30、

31、求得置换率m后，可求得熔融盐储罐基础边缘处的桩间距s边，ra为支撑增强体承载力特征值；ap为桩的截面积；m面积置换率，d为桩身平均直径，de为一根桩分担的处理地基面积的等效圆直径；

32、当熔融盐储罐基础底部的支撑增强体等边三角形布桩时：de＝1.05s，当正方形布桩时：de＝1.13s，当熔融盐储罐基础底部的支撑增强体矩形布桩时：

33、s、s1、s2分别为桩的间距、纵向间距、横向间距；fsk边为熔融盐储罐垫层底边缘区域复合地基承载力特征值。

34、本发明技术方案的进一步改进在于：步骤a2的具体步骤为：

35、e上边＝(fspk边/fsk)×e上

36、

37、

38、已知为了s总中≈s总边，通过计算求得：

39、

40、fspk中＝(e上中/e上)×fsk

41、对于散体桩复合地基：fspk中＝[1+m(n-1)]fsk

42、当等边三角形布桩时，中心区域桩间距s中＝d/{1.05×[(fspk中/fsk-1)/(n-1)]0.5}

43、当正方形布桩时，中心区域桩间距s中＝d/{1.13×[(fspk中/fsk-1)/(n-1)]0.5}

44、对于有粘结强度增强体复合地基：

45、当等边三角形布桩时，中心区域桩间距

46、当正方形布桩时，中心区域桩间距

47、通过熔融盐储罐基础底中心区域复合地基承载力特征值fspk中，可求得熔融盐储罐基础底中部的复合地基面积置换率，从而求得基础中部桩间距；

48、s总中为熔融盐储罐地基中心区域最终总沉降量mm；s总边为熔融盐储罐地基边缘区域最终总沉降量mm；z上为垫层底至复合层底的距离m；z下为复合层底至不可压缩土层顶面的距离m；为熔融盐储罐垫层底中心区域复合层底面的平均附加应力系数；为熔融盐储罐垫层底边缘区域复合层底面的平均附加应力系数；为中心区域硬层顶面的平均附加应力系数；为边缘区域硬层顶面的平均附加应力系数；

49、e上中为熔融盐储罐垫层底中心区域处垫层底至复合层底面范围内的复合地基的压缩模量mpa；e上边为熔融盐储罐垫层底边缘区域处垫层底至复合层底面范围内的复合地基的压缩模量mpa；e上为熔融盐储罐垫层底至复合层底面范围内原土层的压缩模量mpa；e下为复合层底面至不可压缩土层顶面范围内土层的压缩模量；fsk为熔融盐储罐垫层底天然地基承载力特征值；fspk中为熔融盐储罐垫层底中部区域复合地基承载力特征值。

50、本发明技术方案的进一步改进在于：步骤b1的具体步骤为：

51、原土层压缩模量e上、e下由岩土报告给出，可通过查表差得；

52、fspk边≥p0

53、对于散体桩复合地基：fspk边＝[1+m(n-1)]fsk

54、对于有粘结强度增强体复合地基：

55、ra＝upqz上边+apqpap

56、

57、先假设桩长，算至承载力及沉降限值均满足时，确定边缘部分的桩长z上边；

58、z上边为垫层边缘区域处垫层底至复合地基增强体底的距离m；

59、z下边为垫层边缘区域处复合地基增强体底至不可压缩土层顶的距离m；

60、z上中为垫层中心区域处垫层底至复合地基增强体底的距离m；

61、z下中为垫层中心区域处复合地基增强体底至不可压缩土层顶的距离m；

62、为垫层中心区域复合层底面的平均附加应力系数；

63、为垫层边缘区域复合层底面的平均附加应力系数；

64、为垫层中心区域硬层顶面的平均附加应力系数；

65、为垫层边缘区域硬层顶面的平均附加应力系数；

66、ra为复合地基增强体承载力特征值kn；

67、ap为桩的截面积m2；

68、m为面积置换率，d为桩身平均直径，de为一根桩分担的处理地基面积的等效圆直径；

69、当等边三角形布桩时：de＝1.05s，

70、当正方形布桩时：de＝1.13s，

71、当矩形布桩时：s、s1、s2分别为桩的间距、纵向间距、横向间距；

72、fsk为熔融盐储罐垫层底天然地基承载力特征值kpa；

73、fspk中为熔融盐储罐垫层底中心区域复合地基承载力特征值kpa；

74、fspk边为熔融盐储罐垫层底边缘区域复合地基承载力特征值kpa。

75、本发明技术方案的进一步改进在于：步骤b2的具体步骤为：

76、e上复＝(fspk边/fsk)×e上

77、

78、已知z上中+z下中＝z上边+z下边、

79、为了s总中≈s总边，通过计算：

80、

81、先假设桩长z上中查表得相乘后满足上式，即可确定z上中，

82、e上复为熔融盐储罐垫层底至复合层底面范围内的复合地基的压缩模量mpa。

83、本发明技术方案的进一步改进在于：陶粒层为高强页岩陶粒，垫层为碎石或中粗砂，支撑增强体为素混凝土桩、散体桩或其它有粘结强度的增强桩体。

84、本发明技术方案的进一步改进在于：通风管中部嵌于挡墙以及垫层中间，两端伸出地面，通风管在垫层平行排布，所述挡墙的纵截面为倒t型。

85、由于采用了上述技术方案，本发明取得的技术进步是：

86、本技术熔融盐储罐基础的设计方式有两种，一种为素混凝凝土桩或其它支撑增强桩体不均匀排布，熔融盐储罐底部中心的桩体密集，周边稀疏，一种为熔融盐储罐底部中心的桩体长度长，到熔融盐储罐周边逐渐变短，两种方式都能有效减少储罐运行过程中的沉降差，取消了底板大幅降低了工程量，也能使储罐更安全的运行。本技术同时公开了两种方式的桩体长度以及排布的计算方法。