煤炭鋼板倉儲運工藝系統(tǒng)研究與應(yīng)用

蘇俊亮

摘 要：隨著國家大氣治理愈發(fā)嚴(yán)格，露天煤堆存必須密閉管理，密閉倉的結(jié)構(gòu)均采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，存在自重大，工作量大，施工復(fù)雜，機械化操作程度低，建設(shè)周期長，費用高等問題。國家鼓勵鋼結(jié)構(gòu)及裝配式結(jié)構(gòu)，利用鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)點，突破其存在的缺點，利用裝配式鋼結(jié)構(gòu)替代鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)建設(shè)倉儲系統(tǒng)，有明顯的工期優(yōu)勢及成本優(yōu)勢。

關(guān)鍵詞：鋼板倉儲運工藝;工期短;效益好;創(chuàng)新

1 項目研究的目的和意義

隨著我國對環(huán)保違法整治力度的加大，各行各業(yè)都在搞環(huán)保治理。根據(jù)國家和地方有關(guān)環(huán)保文件要求，煤炭生產(chǎn)企業(yè)必須做到原煤不能直接落地，有條件的要實現(xiàn)全封閉煤場。為了保護(hù)環(huán)境，防止污染，創(chuàng)造潔凈、適宜的生活、工作環(huán)境，實現(xiàn)資源高效利用，煤炭生產(chǎn)企業(yè)必須保證原煤入倉、或者建設(shè)全封閉儲煤場，這樣既能保證松散的煤塵不至于到處飛揚污染環(huán)境，又能節(jié)省煤炭運輸過程中的裝車費用。目前國內(nèi)多數(shù)煤炭生產(chǎn)企業(yè)均采用傳統(tǒng)的鋼筋混凝土筒倉，做為煤炭倉儲的主用功能性建筑。傳統(tǒng)的鋼筋混凝土筒倉，自重較大，筒壁結(jié)構(gòu)較厚，施工復(fù)雜，工作量大，機械化操作程度較低，施工安全性較差。

國外一些產(chǎn)糧大國在六、七十年代開始建造鋼板糧倉，在我國鋼板倉始于八十年代，開始出現(xiàn)在糧食谷物深加工行業(yè)做為糧倉使用，后經(jīng)過幾十年發(fā)展，目前鋼板倉多用于糧食谷物深加工、飼料行業(yè)、港口行業(yè)、水泥行業(yè)、油脂行業(yè)、酒類釀造行業(yè)、環(huán)?；ば袠I(yè)、食品行業(yè)等，在煤炭行業(yè)使用鋼板倉較少。

鋼材的特點是強度高、自重輕、整體剛度好、抵抗變形能力強，故用于建造大跨度和超高、超重型的建筑物特別適宜;材料勻質(zhì)性和各向同性好，屬理想彈性體，最符合一般工程力學(xué)的基本假定;材料塑性、韌性好，可有較大變形，能很好地承受動力荷載;建筑工期短;其工業(yè)化程度高，可進(jìn)行機械化程度高的專業(yè)化生產(chǎn)。

鋼結(jié)構(gòu)的特點：

（1）材料強度高，自身重量輕。

鋼材強度較高，彈性模量也高。與混凝土和木材相比，其密度與屈服強度的比值相對較低，因而在同樣受力條件下鋼結(jié)構(gòu)的構(gòu)件截面小，自重輕，便于運輸和安裝，適于跨度大，高度高，承載重的結(jié)構(gòu)。

（2）鋼材韌性，塑性好，材質(zhì)均勻，結(jié)構(gòu)可靠性高。

適于承受沖擊和動力荷載，具有良好的抗震性能。鋼材內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)均勻，近于各向同性勻質(zhì)體。鋼結(jié)構(gòu)的實際工作性能比較符合計算理論。所以鋼結(jié)構(gòu)可靠性高。

（3）鋼結(jié)構(gòu)制造安裝機械化程度高。

鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件便于在工廠制造、工地拼裝。工廠機械化制造鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件成品精度高、生產(chǎn)效率高、工地拼裝速度快、工期短。鋼結(jié)構(gòu)是工業(yè)化程度最高的一種結(jié)構(gòu)。

（4）鋼結(jié)構(gòu)密封性能好。

由于焊接結(jié)構(gòu)可以做到完全密封，可以作成氣密性，水密性均很好的高壓容器，大型油池，壓力管道等。

（5）鋼結(jié)構(gòu)耐熱不耐火。

當(dāng)溫度在150℃以下時，鋼材性質(zhì)變化很小。因而鋼結(jié)構(gòu)適用于熱車間，但結(jié)構(gòu)表面受150℃左右的熱輻射時，要采用隔熱板加以保護(hù)。溫度在300℃-400℃時.鋼材強度和彈性模量均顯著下降，溫度在600℃左右時，鋼材的強度趨于零。在有特殊防火需求的建筑中，鋼結(jié)構(gòu)必須采用耐火材料加以保護(hù)以提高耐火等級。

（6）鋼結(jié)構(gòu)耐腐蝕性差。

特別是在潮濕和腐蝕性介質(zhì)的環(huán)境中，容易銹蝕。一般鋼結(jié)構(gòu)要除銹、鍍鋅或涂料，且要定期維護(hù)。對處于海水中的海洋平臺結(jié)構(gòu)，需采用“鋅塊陽極保護(hù)”等特殊措施予以防腐蝕。

（7）低碳、節(jié)能、綠色環(huán)保，可重復(fù)利用。

鋼結(jié)構(gòu)建筑拆除幾乎不會產(chǎn)生建筑垃圾，鋼材可以回收再利用。

鋼板倉在煤炭行業(yè)使用較少，主要煤炭里面含有硫元素，具有腐蝕性，煤炭存在自然性、含有可爆炸氣體，不利于鋼板倉利用。本項目對現(xiàn)有項目上采用的煤炭鋼板倉儲運工藝系統(tǒng)進(jìn)行研究，探討鋼板倉在煤炭行業(yè)中的推廣的難題和解決辦法，為煤炭鋼板倉儲運工藝系統(tǒng)在煤炭企業(yè)應(yīng)用提供可靠地實踐依據(jù)，提高煤礦企業(yè)倉儲的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

2 研究路線

（1）通過對國家現(xiàn)行有關(guān)法規(guī)、規(guī)程和規(guī)范及收集的相關(guān)技術(shù)資料認(rèn)真分析研究，針對煤炭鋼板倉儲運工藝系統(tǒng)的分析和計算，進(jìn)行理論分析及計算、評估效果，制定煤炭鋼板倉儲運工藝系統(tǒng)選型方案。

（2）通過現(xiàn)場調(diào)研，了解大型鋼板倉煤倉施工的難易程度及鋼板倉煤倉倉儲的可靠性。評價鋼板倉煤倉投運后的穩(wěn)定性、可靠性并對相關(guān)技術(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行實測統(tǒng)計，做好記錄。為今后煤炭鋼板倉儲運工藝系統(tǒng)設(shè)計提供實踐依據(jù)。

（3）通過煤炭鋼板倉儲運工藝系統(tǒng)在工程中的應(yīng)用，分析比對煤炭鋼板倉儲運工藝系統(tǒng)在工程建設(shè)造價控制及節(jié)約成本方面的實際效果。

3 項目主要研究內(nèi)容

（1）在設(shè)計方面，考慮鋼板倉和混凝土倉的完美結(jié)合，本工程末煤倉漏斗以下為混凝土倉結(jié)構(gòu)，與鋼倉對接設(shè)計有預(yù)埋鋼板，提高了鋼倉連接的可靠性和安全性。為了鋼板倉順利施工，混凝土倉在漏斗梁上面設(shè)置外挑檐，挑檐寬度為1500mm，保證了鋼板倉施工工作面，保證了施工安全。

（2）鋼倉施工階段，現(xiàn)場監(jiān)控鋼倉施工節(jié)點，在改變鋼倉壁厚時，設(shè)置停檢點，保證鋼倉施工質(zhì)量。

（3）鋼倉使用階段，做好壓倉檢測監(jiān)控。第一階段壓倉裝倉60%，壓倉20天，第二階段裝倉30%，壓倉20天。第三階段裝倉10%，壓倉一個月。保證鋼倉均勻受力，滿足使用安全。

（4）煤炭鋼板倉儲運工藝系統(tǒng)使用過程中做好沉降觀測，保證鋼板倉使用安全。

4 解決的關(guān)鍵技術(shù)

（1）針對煤炭中的硫元素對鋼板倉腐蝕的難題進(jìn)行解決。本工程采用煤倉內(nèi)壁涂刷防腐耐磨涂料，保證煤里面的腐蝕物質(zhì)不至于對鋼結(jié)構(gòu)造成嚴(yán)重腐蝕，保證使用年限達(dá)到設(shè)計要求。

（2）針對鋼板倉消防問題提出解決方案。現(xiàn)場設(shè)置消防栓，由于現(xiàn)在新疆龜茲礦業(yè)采用濕法采煤工藝，煤含水量較大，煤自燃現(xiàn)象不易發(fā)生。鋼倉外設(shè)置螺旋爬梯，倉頂建筑內(nèi)設(shè)置消防栓，放置干粉滅火器。

（3）針對鋼板倉儲存煤炭易燃易爆問題給出解決方案。

定期向鋼板倉內(nèi)沖惰性氣體，減少氧氣含量，降低可燃性。

（4）鋼結(jié)構(gòu)煤倉卸料方式對安全性的影響及解決方案，本工程煤倉18米鋼板倉，采用四個卸料口，在卸料時均勻卸料，避免了不均勻卸料對煤倉的側(cè)壓力。8米鋼板倉采用一個錐形漏斗中心卸料保證了煤倉安全。

5 取得主要成效

（1）目前在國內(nèi)煤炭企業(yè)采用煤炭鋼板倉儲運工藝系統(tǒng)較少，本科研項目將煤炭鋼板倉儲運工藝系統(tǒng)進(jìn)行創(chuàng)新性改進(jìn)，應(yīng)用于煤炭企業(yè)的環(huán)保升級改造工程中。

（2）在技術(shù)創(chuàng)新性上，創(chuàng)造性的將利普鋼板倉壁厚增加到4.5mm厚，同時采用70根25號槽鋼作為立柱增加了儲煤鋼板倉徑向強度，從而極大地提高了倉壁抗張力水平，保證了結(jié)構(gòu)安全。并采用內(nèi)部涂刷耐磨抗腐蝕高分子涂料，提高了鋼倉的耐腐蝕性的同時，提高了鋼倉儲煤的耐久性。并定期向煤倉內(nèi)加注惰性氣體，保證煤倉的防爆安全性

（3）在經(jīng)濟(jì)成本上，鋼板倉相對于傳統(tǒng)的鋼筋混凝土筒倉，鋼板倉具有工期短、勞力省、成本低的特點。它對基礎(chǔ)要求低，可降低建造成本。同等倉容的相比較，鋼板倉的鋼材用量僅相當(dāng)于其鋼筋用量，水泥用量節(jié)省2/3。在建造安全方面，基本上實現(xiàn)機械化操作，建造技術(shù)含量高，施工較安全。鋼板倉使用方面，采用敞開式，易卸爆，防爆型較好。相比混凝土結(jié)構(gòu)，采用鋼板結(jié)構(gòu)拆除不會有建設(shè)垃圾，綠色環(huán)保，且具有回收價值，可重復(fù)利用。

（4）通過該研究成果應(yīng)用，采用鋼板倉代替?zhèn)鹘y(tǒng)的混凝土倉，使得造價節(jié)約了30%左右，工期縮短10%，同時減少了三廢排放，對環(huán)境保護(hù)工作起到了積極作用。

6 結(jié)語

通過研究確定煤炭生產(chǎn)企業(yè)運用煤炭鋼板倉儲運工藝系統(tǒng)需要解決的難點及關(guān)鍵點，并為以后煤炭鋼板倉儲運工藝系統(tǒng)設(shè)計提供可靠地實踐依據(jù)。該項研究成果的應(yīng)用幫助煤炭企業(yè)在煤炭鋼板倉儲運工藝系統(tǒng)研究與應(yīng)用提供了新的思路，實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效果和環(huán)境治理的雙贏，值得推廣應(yīng)用。