對煤場封閉鋼結(jié)構(gòu)方案的比選與造價(jià)分析

一、引言

露天煤場在運(yùn)行使用的過程中，暴露出來一些污染環(huán)境、影響安全生產(chǎn)、環(huán)評不達(dá)標(biāo)等問題。近年來，隨著環(huán)保意識(shí)和環(huán)保要求的日益提高以及企業(yè)社會(huì)責(zé)任感的逐步增強(qiáng)，對煤場進(jìn)行封閉改造已經(jīng)成為火電廠迫在眉睫的問題。本文將結(jié)合2018年山東某電廠煤場封閉改造的實(shí)例，對大跨度煤場封閉進(jìn)行方案比選及造價(jià)分析。

二、煤場封閉的必要性

（一）法律法規(guī)及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求煤場封閉

隨著我國經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，煤炭、礦粉、砂灰等散料的貨物貯運(yùn)量不斷增加，由此帶來的粉塵污染問題越來越引起人們的重視。隨著國家節(jié)能環(huán)保法律法規(guī)的進(jìn)一步嚴(yán)格，煤場的揚(yáng)塵污染問題也已經(jīng)成為各地政府管理的重點(diǎn)。根據(jù)《京津冀及周邊地區(qū)2017-2018年秋冬季大氣污染綜合治理攻堅(jiān)行動(dòng)方案》，對位于京津冀大氣污染傳輸通道城市（簡稱“2+26城市”）要求加強(qiáng)無組織排放治理改造?！吨腥A人民共和國大氣污染防治法（修訂草案）》中明確要求，單位存放煤炭、煤矸石、煤渣、煤灰等物料，應(yīng)當(dāng)采取防燃措施，防止大氣污染。同時(shí)，有關(guān)省市及各個(gè)發(fā)電集團(tuán)也都下發(fā)文件，要求對煤場進(jìn)行封閉改造。

（二）有利于減少燃煤損失

根據(jù)有關(guān)部門估計(jì)，我國煤炭儲(chǔ)存過程中，因風(fēng)損、雨損、自燃損失及管理不善導(dǎo)致的損失每年達(dá)到3000萬噸以上，直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)幾十億元。即便是總儲(chǔ)量較小的電廠煤場因雨水沖刷和大風(fēng)引起的煤塵飛揚(yáng)造成的損失也十分巨大。對煤場進(jìn)行封閉改造，可減少自燃損失，杜絕煤塵飛揚(yáng)和雨水沖刷損失。

（三）有利于減少排煙損失

火電廠運(yùn)行中，燃料中水分越高，煙氣量增加，煙氣中的水蒸氣帶走的熱量越多，且為保證合格煤粉的正常輸送，需要的一次風(fēng)壓越高，由此也造成了火焰中心上移，排煙量也越大，因此燃料中含水量大小對鍋爐經(jīng)濟(jì)影響非常大。煤場封閉后，可有效防止在雨季燃煤含水量的增加。

（四）有利于系統(tǒng)安全運(yùn)行

露天煤場受氣候條件影響大，在雨季，濕煤易造成篩碎設(shè)備、落煤管的堵塞，導(dǎo)致設(shè)備出力降低，上煤作業(yè)時(shí)間延長。煤場進(jìn)行全封閉改造，有利于系統(tǒng)的安全運(yùn)行，比如，存放在煤棚內(nèi)的燃煤不受氣候條件影響，工作時(shí)給料均勻，能有效減少篩碎設(shè)備、落煤管的堵煤現(xiàn)象，故廠內(nèi)運(yùn)煤系統(tǒng)能長時(shí)間在額定工況下運(yùn)行；可有效地避免煤倉的結(jié)倉，結(jié)倉后清理工作難度大，發(fā)電負(fù)荷需降低，甚至引起停機(jī)；煤場封閉后有利于改善檢修人員在雨季、冬季及檢修工作或搶修的環(huán)境。

綜上可以看出，對煤場進(jìn)行封閉改造，符合國家法律法規(guī)及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的要求，符合建設(shè)和諧社會(huì)，增加企業(yè)社會(huì)責(zé)任感的要求，符合企業(yè)的經(jīng)濟(jì)利益，改造工程必要且迫切。

三、煤場封閉結(jié)構(gòu)方案比選的實(shí)例分析

（一）項(xiàng)目概述

山東某燃煤電廠，位于京津冀大氣污染傳輸通道城市。廠內(nèi)現(xiàn)有露天條形煤場一座，長260米，寬76米，堆高11米。煤炭進(jìn)廠運(yùn)輸采用汽運(yùn)進(jìn)入煤場，同時(shí)該煤場進(jìn)煤接卸采用人工卸入煤場的方式。目前，煤場四周設(shè)有防風(fēng)抑塵網(wǎng)，煤場內(nèi)的存煤受環(huán)境氣候的影響較大；大片煤堆產(chǎn)生的煤塵對廠區(qū)及周邊環(huán)境污染較大，環(huán)保性能較差。由于環(huán)保要求的日益提高，環(huán)保監(jiān)管越來越嚴(yán)，需要對整個(gè)煤場進(jìn)行封閉。

（二）方案比選

煤場封閉煤棚跨度為76米，長度230米。針對此跨度的封閉煤棚，煤棚結(jié)構(gòu)形式主要有三心圓螺栓球網(wǎng)架結(jié)構(gòu)、拱形鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)、空間預(yù)應(yīng)力管桁架結(jié)構(gòu)等。

1.三心圓螺栓球網(wǎng)架結(jié)構(gòu)

三心圓螺栓球網(wǎng)架方案采用斷面為三心圓拱形結(jié)構(gòu)的網(wǎng)殼，煤棚橫向跨距為76米，縱向分2個(gè)標(biāo)準(zhǔn)段，每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)段130米，縱向柱間距為8米。擋煤墻及網(wǎng)架基礎(chǔ)高度2.0米，網(wǎng)架頂部內(nèi)沿距地面高度為29.96米。

封閉煤棚由混凝土支柱、彩色壓型鋼板及其基礎(chǔ)和擋煤墻等組成。煤場山墻均采用鋼網(wǎng)架加壓型鋼板外墻進(jìn)行封閉，預(yù)留帶式輸送機(jī)及推煤機(jī)等設(shè)備進(jìn)出的孔洞。煤棚縱向支柱基礎(chǔ)采用筏形承臺(tái)板，山墻支柱基礎(chǔ)采用柱下獨(dú)立樁基承臺(tái)。

2. 拱形鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)

拱形鋼網(wǎng)架采用圓鋼管構(gòu)件和實(shí)心螺栓球組成，支柱能承擔(dān)較大水平向荷載，采用格構(gòu)式雙肢柱，煤棚橫向跨距為80米，縱向分2個(gè)標(biāo)準(zhǔn)段，每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)段130米，縱向柱間距為8米。擋煤墻及網(wǎng)架基礎(chǔ)高度2.0米，網(wǎng)架頂部內(nèi)沿距地面高度為29.96米。

封閉煤棚的混凝土支柱、彩色壓型鋼板及其基礎(chǔ)和擋煤墻設(shè)計(jì)同三心圓螺栓球網(wǎng)架方案。

3. 空間預(yù)應(yīng)力管桁架結(jié)構(gòu)

空間預(yù)應(yīng)力管桁架結(jié)構(gòu)采用預(yù)應(yīng)力三心圓管桁架結(jié)構(gòu)，主桁架采用三角錐三心圓柱面結(jié)構(gòu)網(wǎng)架，為保證桁架穩(wěn)定，在桁架頂面設(shè)置了縱向聯(lián)系桁架及剛性系桿和面內(nèi)支撐系統(tǒng)。為滿足結(jié)構(gòu)整體需求，在滿足設(shè)備操作空間的前提下，設(shè)置預(yù)應(yīng)力鋼索平衡結(jié)構(gòu)體系本身產(chǎn)生的水平力。預(yù)應(yīng)力拉索采用雙層PE護(hù)套鋼絲束索體，拱腳支座采用球鉸支座。

煤棚橫向跨距為80米，縱向分2個(gè)標(biāo)準(zhǔn)段，每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)段130米，縱向柱間距為8米。封閉煤棚由混凝土支柱、彩色壓型鋼板及其基礎(chǔ)和擋煤墻等組成。擋煤墻及網(wǎng)架基礎(chǔ)高度2.0米，網(wǎng)架頂部內(nèi)沿距地面高度為29.96米。煤場山墻均采用鋼網(wǎng)架加壓型鋼板外墻進(jìn)行封閉，預(yù)留帶式輸送機(jī)及推煤機(jī)等設(shè)備進(jìn)出的孔洞。煤棚縱向支柱基礎(chǔ)采用獨(dú)立樁承臺(tái)，山墻支柱基礎(chǔ)采用柱下獨(dú)立樁基承臺(tái)。

以上三種結(jié)構(gòu)形式的優(yōu)缺點(diǎn)及工程量指標(biāo)，對比見表1。

表1 各式結(jié)構(gòu)優(yōu)缺點(diǎn)及工程量參數(shù)比較表

表1 各式結(jié)構(gòu)優(yōu)缺點(diǎn)及工程量參數(shù)比較表

管桁架結(jié)構(gòu)現(xiàn)場焊接量大，變壓器裝機(jī)容量和電流的穩(wěn)定要求高，現(xiàn)場施工條件復(fù)雜，焊接質(zhì)量難保證；預(yù)應(yīng)力拉索施工時(shí)需要腳手架上作業(yè)，長度大于70米需要兩端分段作業(yè)，措施費(fèi)較高。三心圓螺栓球結(jié)構(gòu)綜合指標(biāo)均優(yōu)于拱形鋼網(wǎng)架和空間預(yù)應(yīng)力管桁架結(jié)構(gòu)，因此本工程封閉煤場推薦采用三心圓螺栓球網(wǎng)架結(jié)構(gòu)。

（三）造價(jià)分析

本文分別對該工程計(jì)算出三個(gè)方案的建筑工程費(fèi)用，以更直觀地對三個(gè)方案進(jìn)行造價(jià)分析，對比見表2。

通過表2可以看出，本工程煤場封閉方案采用三心圓螺栓球網(wǎng)架方案，在建筑工程費(fèi)上比拱形鋼網(wǎng)架方案降低677萬元，比空間預(yù)應(yīng)力管桁架方案降低721萬元。

四、結(jié)束語

針對目前國內(nèi)火電廠緊迫的煤場封閉問題，尤其是對于大跨度煤場結(jié)構(gòu)，如何選用技術(shù)性和經(jīng)濟(jì)性更有優(yōu)勢的方案是亟待解決的重要問題。本文通過某電廠煤場封閉改造的實(shí)例，對大跨度煤場封閉進(jìn)行方案比選及造價(jià)分析，得出三心圓螺栓球網(wǎng)架方案最為適宜的結(jié)論，對今后大跨度煤場封閉的設(shè)計(jì)有一定的借鑒意義。

表2 煤場封閉結(jié)構(gòu)方案建筑工程費(fèi)對比表