淺析煤場全封閉工程改造建設

李素鳳

（晉控電力同華山西發電有限公司，山西 忻州 034000）

0 引言

改革開放以來，隨著我國電力工業的發展，封閉式或半封閉式儲煤結構得到了廣泛的應用。近年來，環保部門相繼出臺相關規定，明確提出大型煤堆、料堆要實現封閉管理。我國新建電廠一般要求建設封閉式煤場，而老電廠的煤場大多是開放式的或周圍有防風抑塵網，無法滿足國家和地方環保政策的要求，因此，有許多舊電廠煤場需要封閉改造。煤場采取封閉措施后，基本避免了傳統露天煤場容易產生的粉塵問題，有效減少了煤場對周圍環境的影響，也避免了由于雨水侵蝕而將大量煤污水排入雨水系統而造成的地表水污染。此外，煤場實施封閉改造后還可以有效減少煤風損失，減少經濟損失。

1 建筑工程概況

根據環保要求，需對晉控電力同華山西發電有限公司一期煤場進行全封閉改造。本次改造范圍為斗輪機煤場和汽車卸煤溝區域，斗輪機煤場封閉面積為23556m2，汽車卸煤溝區域封閉面積為7350m2，并進行水暖電、消防等系統的配套改造。斗輪機煤場和汽車卸煤溝區域封閉都采用鋼結構弧形雙層網架工藝技術。煤場封閉工程項目設計的使用年限是50 年，建筑耐火等級二級，屋面防水等級為Ⅱ級，抗震設防的類別是丙類，抗震設防的烈度是Ⅷ度。改造后滿足山西環保廳《煤場污染防治技術規范》要求[1]。

2 改造過程

2.1 煤場現狀

一期工程安裝2 臺660MW 機組，工程設計煤種及校核煤種均采用軒崗煤礦的焦家寨礦井、劉家梁礦井煤礦生產的煙煤，采用汽車卸煤。電廠現在實際用煤來自于梨園周邊煤礦以及軒崗周邊小煤礦的煤。電廠的水源采用劉家梁礦與焦家寨礦礦井疏干水。電廠以500kV 一級電壓接入系統，出線2 回至忻州500kV 變電所，線路長度約45km。該工程于2007 年開工建設，2010 年6—7 月兩臺機組相繼投產發電。

本工程廠址位于山西省原平市軒崗鎮東北約5km處，龍宮村南側。本項目煤場封閉改造是在已建成廠區范圍內進行施工。由于在封閉煤棚施工過程中，煤場接卸、存取、運煤系統運行不能中斷。

2.2 工程招標內容

山西晉控電力同華山西發電有限公司2 臺660MW機組煤棚（一期煤場、汽車卸煤溝區域）封閉改造EPC總承包工程招標內容：①地基處理、基礎（承臺）、擋煤墻、道路等土建工程；②煤棚弧形網架結構；③煤棚圍護結構體系；④煤棚相關機電設備；⑤消防、抑塵、監測、通風、照明、給排水、自動盤煤儀等相關體系。

2.3 煤場封閉結構形式

2.3.1 門式剛架結構

門式框架結構的組成部分包括由梁柱剛性連接、柱間支撐、剛性系桿、抗風山墻柱和圍護結構組成的門式框架[2]。屋頂和墻面圍護結構由檁條和涂漆鋼板制成，其主要特點是受力簡單，傳力路徑清晰，構件制造快速，易于工廠加工，施工周期短，工程成本低，易于維護。

門式剛架結構單跨跨度一般不大于36m，多為低矮型建筑，一般用于中小跨度煤場封閉，可采用連續多跨剛架增大儲煤空間。受制于結構空間尺寸，儲煤能力一般較小，存取煤主要依賴推煤機和自卸汽車，無法實現自動堆取。

2.3.2 管桁架結構

管桁架結構主要由兩個方向的主桁架和副桁架、桁架間支撐和圍護結構組成。屋面及墻面圍護結構采用檁條和彩鋼板。桁架桿件主要承受軸向壓力或拉力，能充分利用材料的強度。節點處采用鋼管與鋼管直接焊接的相貫節點，主要特點有結構對煤場平面形狀適應性較好、構件工廠化加工制作、現場施工組裝、節約建設周期、結構堅固耐用以及易維護等。但由于管桁架均為焊接相貫節點，現場安裝焊接工作量較大，對施工質量控制要求較高。該結構適用于中小跨度煤場封閉，能夠適應各種煤場形狀。它既能適應推煤機和自卸汽車的存取煤方式，也能適應斗輪機等自動存取煤設備。管桁架一般用于中小跨度的用鋼量較小，跨度增大后則用鋼量顯著增大。

2.3.3 網架與網殼結構

網架與網殼結構是現今應用廣泛的一種煤場封閉結構形式，根據體型可分為平面網架、柱面網殼結構和球面網殼結構。網架與網殼結構屬于多次超靜定結構，主要由桿件和節點組成，基本單元為三角錐和四角錐單元，通過基本單元的重復和組合，形成各種網架和網殼結構。常用的有三角錐、正交正放四角錐、正交正放抽空四角錐以及斜放四角錐等。圍護結構采用檁條和彩鋼板。桿件為軸心受力構件，材料強度能夠充分利用。節點主要有十字交叉鋼板節點、焊接空心球節點、螺栓球節點、直接匯交節點和焊接鋼管節點。目前，中國最常用的接頭是焊接空心球接頭和螺栓球接頭[3]。

網架與網殼結構整體性好，空間剛度大，抗震性能好；加工制作工廠化，桿件和節點定型化、商品化生產，投資較低；可以利用原有場地及堆取料設備，靈活劃分為多個單元，可同時儲存多個煤種；傳力途徑簡潔，空間剛度大，抗震性能好；可實現自動化堆取煤，工期短，施工迅速；節點多，維護量大，費用高，占地面積大；滿應力設計，安全余度小，高空作業時間長，安全風險較大；水平推力大，柱距小，基礎工程量大，造價高[4]。

平面網架一般用于小跨度煤場封閉，下端采用獨立柱支撐，高度需根據使用空間確定。網殼用于中大跨度煤場封閉，柱面網殼下端一般為獨立柱，高度一般較低，球面網殼下端采用環形支撐方式，四周擋煤墻高度為10～25m。網架與網殼跨度為70～130m，一般用鋼量為40～70kg/m2，跨度為70～90m。堆煤方式可以采用棚頂棧橋落煤和堆煤，裝載機裝車運輸，也可以采用棚內堆取料機等設備進行堆取煤。條形煤場一般采用沿直線軌道行進的斗輪機或龍門架進行堆取煤。圓形煤場一般采用回轉式斗輪機進行堆取煤。

2.4 規范要求

煤場封閉工程建設要符合《中華人民共和國環境保護法》《中華人民共和國大氣污染防治法》《國務院關于印發大氣污染防治行動計劃的通知》（國發〔2013〕37號）、《山西省人民政府關于印發山西省落實大氣污染防治行動計劃實施方案的通知》（晉政發〔2013〕38 號）、《環境空氣總懸浮顆粒物的測定重量法》（HJ 1263—2022）、《大氣污染物綜合排放標準》（GB 16297—1996）、《大氣污染物無組織排放監測技術導則》（HJ/T 55—2000）、《防治城市揚塵污染技術規范》（HJ/T 393—2007）等法律法規加相關規范的要求[5]。

2.5 改造內容

兩臺660MW 機組煤棚（一期煤場、汽車卸煤溝區域）進行封閉改造。工程為超大跨度鋼結構，弧形網架煤棚采用鋼混結構。斗輪機煤場采用預應力管桁架方案封閉，尺寸為156m×151m，高度約40m；汽車卸煤溝區域采用網架方案封閉，尺寸為70m×105m，高度約35m。

封閉煤棚包括消防、抑塵、監測、通風、照明、給排水、自動盤煤等輔助設施。

2.6 污染控制技術要求

（1）本工程為超大跨度弧形網架結構，結構幾何狀態將直接影響桿件受力結果，為保證結構精度，結構應禁止在高空進行散拼焊接。施工方案要求用累積滑移法進行施工。

（2）煤場應按照不同行業特點采取密閉儲存或嚴密圍擋等措施，有效控制揚塵污染。

（3）煤場設置了洗車平臺，運輸車輛駛離煤場前應清洗輪胎及車身，不得帶泥上路。煤場防塵噴淋灑水、洗車等應優先使用中水，并實現閉路循環。

（4）煤泥臨時堆放場應采取防滲、防塵、防止雨水沖刷等措施，滲濾液應收集、處理。

（5）煤炭運輸、裝卸要求如下：①煤炭裝卸應當采取密閉或者噴淋等方式防治揚塵污染。②煤炭運輸應當采取密閉或者其他措施防止物料遺撒造成揚塵污染，鼓勵鐵路運輸、全密閉箱式貨車或集裝箱運輸、集中輸煤走廓輸送。

（6）煤場應當采取有效防自燃措施，防止大氣污染。

（7）建成區內的煤炭堆煤場采用條形（矩形）煤場、半球形煤場和圓形煤場等密閉措施。

（8）揚塵治理設施屬于大氣污染防治環境保護設施，依據有關環境保護規定進行建設、驗收、運行和管理；煤場封閉改造后按照《大氣污染物綜合排放標準》及相應行業污染物控制標準中顆粒物無組織排放監測布點，對防塵治理設施的運行、管理效果進行自行監測，并按當地環保部門的要求上報監測結果。

2.7 施工建設要求

2.7.1 建筑施工流程

建筑施工流程如下：灌注樁施工→承臺施工→回填→擋墻施工。

2.7.2 電氣系統要求

根據封閉區域的不同，供電方案需按區域考慮。照明及檢修系統封閉煤場設正常照明及疏散照明。封閉煤棚光源采用三防型燈具，光源采用綠色環保的LED光源實現全覆蓋照明。整套燈具具有免維護壽命長的優點。封閉煤棚照明采用時（光）控方式。

電氣系統滿足《發電廠和變電站照明設計技術規定》（DL/T 5390—2014）中照明主干線路上連接的照明配電箱數量不宜超過5 個的要求；滿足《發電廠和變電站照明設計技術規定》（DL/T 5390—2014）8.4.5 條中每一照明單相分支回路的電流不宜超過16A，所接光源數或發光二極管燈具數量不宜超過25 個的要求。

2.7.3 煤場抑塵系統要求

封閉煤棚內部設有遠程噴淋抑塵設備，以降低儲煤場內粉塵散發，改善儲煤棚內工作環境，噴槍流量、射程滿足達到煤棚內全覆蓋，根據現場實際情況再調整安裝位置，實現全覆蓋。

2.7.4 通風系統要求

汽車卸煤溝場地封閉尺寸為105m（跨度）×70m，一期煤場封閉尺寸為151m（跨度）×156m。封閉煤棚設置條形通風裝置，室外空氣由封閉煤棚下部百葉窗進風，由安裝在屋面上的屋頂阻燃防爆防靜電屋頂通風器排至室外。

2.7.5 采光系統要求

封閉煤棚采光帶，采光帶的寬度不小于1.5m；布置應滿足煤棚外部美觀要求和封閉煤棚EPC 總承包采光要求；采光帶總面積大于彩鋼板面積的15%。

2.7.6 消防系統要求

采用防爆型自動跟蹤定位消防炮滅火系統進行保護，設計依據為《固定消防炮滅火系統設計規范》（GB 50338—2003）。

采用防爆型自動跟蹤定位消防炮滅火系統進行保護，2 座條形煤場周圍設置消防環網，水源接消防給水管網。本工程封閉式儲煤場室內消防炮的一次消防用水量按80L/s 計，消防炮出口所需壓力為0.8MPa，火災延續時間根據規范取1h。消防炮沿高空馬道安裝，保證室內任何一點均有兩股水炮噴水能同時到達。汽車卸煤溝煤棚封閉區域布置6 門消防炮，一期封閉儲煤場區域布置8 門消防炮。室內消防炮系統環狀管網管徑為DN200，埋地管道選用無縫鋼管，架空管道選用內外熱鍍鋅無縫鋼管。消防炮啟動方式有自動、遠程手動和現場應急手動等啟動方式。

當室內儲煤場內火災探測系統自動報警，現場可自動紅外感應著火點，自動啟動消防炮，同時可以實現由運行人員經監視系統確認火情后，用遠程控制方式開啟消防炮進行滅火，此時值班人員通過操作安裝在控制室上的按鈕來選擇并啟動相應的消防水炮，并操縱消防炮的回轉和俯仰動作，以及電動閥門的開關動作。值班人員也可至室內儲煤場，根據著火源位置，通過每臺炮配套的現場控制柜在現場操縱消防炮的回轉和俯仰動作，以及電動閥門的開關動作來實施滅火。

2.7.7 給排水系統要求

本項目為煤場封閉改造工程，將原有的煤場進行全封閉改造。共有2 個封閉煤場。煤場封閉后完成了灑水抑塵和消防給水系統。

2.7.8 自動盤煤設備

本項目改造完成后，共有2 個封閉煤場。安裝了2個煤場自動盤煤裝置。

2.7.9 主要建筑材料規格

混凝土強度等級：C15～C40。

鋼筋：HRB300、HPB400。

鋼梁、鋼柱、起吊梁、檁條及支撐材料：Q235、345 級鋼。

焊條：E43××、E50××型。

鋼結構廠房外墻、屋面材料：單層彩鋼板。

混凝土、鋼筋、鋼材建筑材料等均應滿足現行國家標準設計規范。建筑構、配件可選用有了資質、信譽好的生產廠家供應。

煤場封閉工程完成后，依次進行了各項竣工驗收，達到了環境治理目的，本工程全面開展了過程質量創優，依據“電力工程建設安全生產標準化”，投標人依據“工程創優規劃”要求，全面建立了質量創優體系，獲得由山西省鋼結構協會頒發的2021 年“三晉鋼結構樣板工程”榮譽證書。

3 結語

煤場封閉完成了大氣污染防治環境保護揚塵治理，依據有關環境保護規定進行了建設、各項驗收、運行和管理；企業應按照《大氣污染物綜合排放標準》及相應行業污染物控制標準中顆粒物無組織排放監測布點，對防塵治理設施的運行、管理效果自行監測，并按當地環保部門的要求上報監測結果。達到周邊百姓十分滿意的效果。