晉城熱電煤場封閉工程設(shè)計與實踐

李向輝

(中煤西安設(shè)計工程有限責(zé)任公司，陜西 西安 710054)

0 引言

晉城熱電煤場封閉工程位于晉城市金村鎮(zhèn)上辛安村，年用煤量為1.50 Mt/a，全部采用汽車來煤。電廠原有儲煤場為一露天煤場，儲煤場長213.7 m，寬105.7 m，四周采用18.5 m的防風(fēng)抑塵網(wǎng)進(jìn)行防塵。儲煤場內(nèi)設(shè)有1臺1200/1500×30型的斗輪堆取料機(jī)進(jìn)行堆煤和取煤，并配有2臺T220型推煤機(jī)及1臺ZL50型裝載機(jī)作為輔助設(shè)備。儲煤場堆高15 m，總儲量為10萬t，可供電廠2臺鍋爐燃用約20 d。汽車來煤由設(shè)在儲煤場北側(cè)的縫隙式汽車卸煤溝受卸，卸煤溝布置有10個卸車臺位。汽車卸煤溝作為儲煤場設(shè)備的備用措施，當(dāng)儲煤場設(shè)備檢修或故障時，可通過推土機(jī)作業(yè)將儲煤場的煤推入卸煤溝完成上煤任務(wù)，或者通過汽車來煤直接上系統(tǒng)。汽車卸煤溝上方設(shè)有防雨棚，用來防止雨天雨水進(jìn)入煤溝。

儲煤場采用防風(fēng)抑塵網(wǎng)防塵、汽車卸煤場地四周無防塵措施，均不符合山西省環(huán)保廳下發(fā)的《關(guān)于印發(fā)煤場揚塵污染防治技術(shù)規(guī)范的通知》中第5.4.1條“燃煤火電…煤料儲存應(yīng)建設(shè)筒倉或其他密閉形式”[1]。為了減少粉塵污染危害，必須對儲煤場進(jìn)行封閉改造，從根本上解決煤炭在儲存過程中對環(huán)境造成的污染。

1 工程技術(shù)方案比選

1.1 方案設(shè)計原則

目前常用的大型環(huán)保型儲煤方案有圓筒倉、槽倉、球形倉、圓形料場、條形料場等。其中，圓筒倉一般采用滑模施工，施工周期穩(wěn)定；技術(shù)成熟，自動化程度高；設(shè)備運行可靠，后期運行費用較少以及能實現(xiàn)精確配煤、計量等優(yōu)點；缺點是造價高，儲量相對不大，被廣泛應(yīng)用于選煤廠[2]。槽倉具有出料簡單、設(shè)備少、運行費用低等優(yōu)點；缺點是槽倉位于地下，土方開挖量大，倉壁施工難度大，造價高，僅適用于山區(qū)地形的煤礦[3]。球形薄殼混凝土儲倉是單位面積存儲量最大的理想儲煤倉，其外形美觀、經(jīng)濟(jì)環(huán)保，填充率高，結(jié)構(gòu)合理，由于采用先進(jìn)的氣膜施工法，殼體建設(shè)幾乎不受天氣的影響，大大縮短了建設(shè)周期；但目前應(yīng)用較少。圓形料場具有技術(shù)先進(jìn)，場地利用率高，施工工期短等優(yōu)點；缺點是需要工程機(jī)械輔助作業(yè)，煤場建成后不能延伸擴(kuò)建，綜合造價較高，主要應(yīng)用于化工廠和電廠[4]。條形料場具有圓形料場的所有優(yōu)點，且可延伸擴(kuò)建、造價低；缺點是占地大，需要工程機(jī)械輔助作業(yè)，廣泛應(yīng)用于煤礦、電廠及化工廠等[5]。

1.2 方案介紹

根據(jù)晉城熱電儲煤場地的特點，在不改變原有工藝及降低投資的前提下，維持原有條形料場工藝方案不變，僅選擇合理的結(jié)構(gòu)形式對其進(jìn)行就地封閉[6]。經(jīng)過調(diào)研及論證，提出了3種封閉結(jié)構(gòu)方案。

鋼網(wǎng)殼方案：鋼網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)為傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式，外圍護(hù)采用彩鋼板。連接形式采用實心球及鋼管緊密連接而成[7]。具有結(jié)構(gòu)可靠性高、制造質(zhì)量精良、工地安裝便捷等優(yōu)點；缺點是在潮濕和腐蝕性介質(zhì)的環(huán)境中，容易銹蝕，需要定期維護(hù)。主要適用于跨度大、高度高、承載重的結(jié)構(gòu)。

充氣膜方案：充氣膜結(jié)構(gòu)是一種新型結(jié)構(gòu)。它通過風(fēng)機(jī)向結(jié)構(gòu)內(nèi)部鼓風(fēng)送氣，使膜結(jié)構(gòu)內(nèi)外保持一定的壓力差，以保證膜結(jié)構(gòu)體系的剛度，維持所設(shè)計的形狀。同時壓力控制系統(tǒng)可使結(jié)構(gòu)維持一定的內(nèi)外壓，保證結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。該結(jié)構(gòu)具有節(jié)約投資、抗腐蝕性好、施工快等優(yōu)點，缺點是安全可靠性低、運行費用高、使用業(yè)績少。主要用于體育館、展廳等民用方面[8]。

骨架膜方案：骨架膜結(jié)構(gòu)采用鋼網(wǎng)殼和鋼網(wǎng)架，外圍護(hù)采用膜材料。膜作為新興材料，有自重輕、抗腐蝕、透光性好等優(yōu)點，缺點是造價高、易蠕變、影響主結(jié)構(gòu)等。

1.3 方案比較

3種封閉方案技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較見表1[9]。根據(jù)表1這3個方案詳細(xì)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，方案二(充氣膜方案)雖然投資最省，但從可靠度、儲煤量、使用環(huán)境、使用業(yè)績等分析，不適合本項目需求，故不建議采用；方案一(鋼網(wǎng)殼方案)和方案三(骨架膜方案)比較，二者結(jié)構(gòu)骨架基本相同，僅外圍護(hù)材料不同，方案一外圍護(hù)采用彩鋼板，方案三外圍護(hù)采用膜材料，相比于彩鋼板，膜材料雖然具有壽命長、透光性好、抗腐蝕性好等優(yōu)點，但投資過高。

表1 3種封閉方案主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較表

1.4 方案確定

根據(jù)晉城熱電工業(yè)場地特點，在盡可能不影響電廠正常生產(chǎn)和降低投資的前提下，推薦采用鋼網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)封閉方案。考慮到汽車卸煤時會引起粉塵污染，故對汽車卸煤場地一并進(jìn)行封閉處理，結(jié)構(gòu)形式為平板鋼網(wǎng)架，外圍護(hù)為彩鋼板。該方案滿足環(huán)保部門對儲煤場環(huán)保方面的要求，且是經(jīng)濟(jì)合理可行的方案。

2 煤場封閉與建設(shè)

2.1 煤場封閉設(shè)計

條形儲煤場布置在既有的儲煤場位置，儲煤場長213.7 m，寬105.7 m，總高度為42.384 m，煤堆高度15 m，儲量10萬t，基礎(chǔ)采用條形基礎(chǔ)，結(jié)構(gòu)形式為三心圓柱面網(wǎng)殼，三心圓柱面網(wǎng)殼具有受力合理、結(jié)構(gòu)剛度大、施工方便等優(yōu)點[7]。外圍護(hù)采用彩鋼板。通風(fēng)采用自然通風(fēng)，場內(nèi)設(shè)有工業(yè)電視、照明、煙氣監(jiān)測、火災(zāi)報警和消防給水、噴槍除塵等系統(tǒng)。

汽車卸煤場地為一異形封閉，其中卸煤溝處封閉范圍72.4 m×32.45 m×15.5 m(長×寬×高)，汽車卸煤場地處封閉范圍57.2 m×34.95 m×15.5 m(長×寬×高)。基礎(chǔ)采用樁承臺基礎(chǔ)，主體結(jié)構(gòu)形式為混凝土支架結(jié)構(gòu)及鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，外圍護(hù)采用彩鋼板。通風(fēng)采用自然通風(fēng)，局部增設(shè)機(jī)械通風(fēng)。場內(nèi)設(shè)有工業(yè)電視、照明、煙氣監(jiān)測、火災(zāi)報警、消防給水和消防炮除塵等系統(tǒng)。出口處設(shè)置固定的車輛沖洗裝置，用來沖洗車輛周身及底盤，防止汽車帶煤上路，對沿線道路造成污染。煤場封閉剖面如圖1所示。

圖1 煤場封閉剖面

2.2 建設(shè)周期與評價

晉城熱電煤場封閉工程從文件編制到施工圖設(shè)計以及EPC總承包，全部由中煤西安設(shè)計工程有限責(zé)任公司完成。該工程于2017年12月開工建設(shè)，2019年4月施工完畢，2019年6月通過竣工驗收。封閉后的煤場不會對環(huán)境造成污染，環(huán)保效益、生態(tài)效益以及社會效益好，符合國家和當(dāng)?shù)丨h(huán)保部門對環(huán)境保護(hù)的要求[10]。晉城熱電煤場封閉工程初步設(shè)計(代可研)榮獲煤炭行業(yè)(部級)2018年度優(yōu)秀工程咨詢成果二等獎。

3 結(jié)語

綜上，對既有的露天儲煤場進(jìn)行封閉改造，一定要根據(jù)場地特點及用途，在盡可能不影響原有系統(tǒng)正常生產(chǎn)、考慮現(xiàn)場施工條件、本著節(jié)省投資以及降低運行維護(hù)成本的原則下，選擇合理可行的封閉方案。生產(chǎn)實踐表明，鋼網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)封閉方案不僅安全可靠，而且維護(hù)成本較低，是目前在煤炭、電力和化工等行業(yè)應(yīng)用最普遍的封閉方案，值得推廣。