選煤廠主廠房常用結(jié)構(gòu)形式對比

張亞麗

中煤科工集團北京華宇工程有限公司平頂山分公司 河南平頂山 467000

主廠房作為選煤廠的核心車間是選煤廠設(shè)計的重點，也是體現(xiàn)選煤廠設(shè)計水平和建筑風(fēng)格的關(guān)鍵建筑物之一。選煤廠主廠房常用的結(jié)構(gòu)形式有鋼筋混凝土構(gòu)架結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)以及二者的組合結(jié)構(gòu)，而鋼結(jié)構(gòu)又細分為鋼框架結(jié)構(gòu)和鋼模塊結(jié)構(gòu)，近幾年還有模仿鋼模塊結(jié)構(gòu)發(fā)展而成的“混凝土模塊”結(jié)構(gòu)和其他結(jié)構(gòu)形式。鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)作為一種傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式，具有設(shè)計方便、堅固耐用、保溫隔熱降噪效果好等優(yōu)點，被普遍用于主廠房設(shè)計中；而鋼結(jié)構(gòu)具有施工快、集成度高、廠房美觀等很多鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)無可比擬的優(yōu)點，近10a來在選煤廠設(shè)計中得到了大量應(yīng)用?；炷龄摻M合結(jié)構(gòu)則是結(jié)合了鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)與鋼結(jié)構(gòu)各自的優(yōu)點，視廠房具體要求而擇優(yōu)采用的結(jié)構(gòu)形式[1]。

1 三種結(jié)構(gòu)形式進行了對比分析

1.1 主廠房常用結(jié)構(gòu)形式及其特點

從20世紀50年代選煤工業(yè)起步開始，至1999年山西晉城成莊選煤廠建成前的50多年間，我國選煤廠主廠房設(shè)計采用的基本都是鋼筋混凝土構(gòu)架結(jié)構(gòu)形式。1997年在北京國際采礦設(shè)備展覽會上，朗艾道公司首次展示了澳大利亞新南威爾士一座模塊式選煤廠圖片，隨后這種新穎、高效的模塊式選煤廠迅速在我國推廣開來，十多年的時間國內(nèi)模塊式選煤廠的數(shù)量已不計其數(shù)。伴隨我國煤炭工業(yè)的蓬勃發(fā)展，鋼框架結(jié)構(gòu)也因諸多獨特的優(yōu)點而被設(shè)計人員大量采用。經(jīng)過十多年發(fā)展，最先建造的一批鋼模塊選煤廠的弊端也逐漸顯現(xiàn)出來，設(shè)備更換不便、結(jié)構(gòu)防腐困難等一系列問題迫使設(shè)計人員重新審視曾經(jīng)追捧的鋼模塊式選煤廠，而其結(jié)構(gòu)形式的優(yōu)點也慢慢在中國得到吸收、進化和演變。

1.2 鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)

鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)體系一般由鋼筋混凝土的梁、板、柱組成，外加空心磚、多孔磚或其他材料作填充墻，其中梁又分為主梁和次梁，板又分為單向板、雙向板等。對于大跨度的廠房，屋面還常采用鋼桁架或大型網(wǎng)架支撐，上鋪夾芯彩鋼板維護。

1.3 鋼框架結(jié)構(gòu)

鋼框架結(jié)構(gòu)體系與鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)類似，一般由梁、板、柱組成，只不過梁、柱為各種型鋼。與鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)不同之處在于梁柱布置自由性更大，廠房跨度或開間可以做得很大，并且鋼框架結(jié)構(gòu)相比混凝土結(jié)構(gòu)自重較輕，可以很好地適應(yīng)地質(zhì)條件較差的狀況。鋼框架結(jié)構(gòu)廠房屋面、墻面均可采用復(fù)合材料，如彩鋼板夾輕質(zhì)保溫材料。

1.4 鋼模塊結(jié)構(gòu)

鋼模塊結(jié)構(gòu)廠房一般將廠房外部圍護結(jié)構(gòu)與設(shè)備支撐體系分開設(shè)計，外部圍護結(jié)構(gòu)一般采用大跨度門式鋼架，內(nèi)部設(shè)備支撐體系則為鋼模塊結(jié)構(gòu)。根據(jù)工藝環(huán)節(jié)設(shè)計成不同的模塊，類似于電腦系統(tǒng)中的“動態(tài)鏈接庫”文件，每個相對獨立的模塊均能夠完成一個作業(yè)任務(wù)。根據(jù)洗選工藝的不同，模塊可以任意組合，并通過管道和人行走道“柔性”連接。鋼模塊支撐體系沒有明顯的梁、柱，設(shè)備直接安裝在輕鋼托架結(jié)構(gòu)上。鋼模塊結(jié)構(gòu)廠房的屋面、墻面等圍護方式與鋼框架結(jié)構(gòu)類似[2]。

2 三種主廠房常用結(jié)構(gòu)形式優(yōu)缺點對比

2.1 洗選工藝

鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)與鋼框架結(jié)構(gòu)能夠適用于任何一種洗選工藝，無論跳汰、重介淺槽、重介旋流器，還是TBS、浮選，均具有較好的適應(yīng)性。鋼模塊結(jié)構(gòu)由于引進國內(nèi)時間相對較短，多用于重介旋流器洗選工藝中，對于采用預(yù)先脫泥重介淺槽工藝的大型動力煤選煤廠，由于其工藝要求的環(huán)節(jié)較多、層高較高，鋼模塊結(jié)構(gòu)設(shè)計的難度較大。

2.2 設(shè)備選型

鋼模塊結(jié)構(gòu)選煤廠引進我國并能夠快速普及的很大原因在于系統(tǒng)簡單、設(shè)備單一、管理方便。隨著國外技術(shù)的引進和國內(nèi)設(shè)備制造水平的提高，選煤廠設(shè)備大型化、系統(tǒng)單一化的理念逐漸被大家認可，目前國內(nèi)設(shè)計的大型動力煤選煤廠單系統(tǒng)即可達到5.00Mt/a的處理能力。就設(shè)備選型而言，3種結(jié)構(gòu)形式的主廠房均可滿足要求，設(shè)備數(shù)量越少對模塊化選煤廠越有利。

2.3 車間布置

鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)廠房與鋼框架結(jié)構(gòu)廠房一般會根據(jù)工藝流程的各個環(huán)節(jié)進行分層分區(qū)域布置，層次分明、煤流順暢、廠房體積大、檢修空間充裕。廠房的每個大廳或每層基本都布置有提升孔，方便起重機檢修，起重機無法到達的二層或底層一般均設(shè)有單軌行車，單軌行車連接設(shè)備與本層的提升孔。鋼模塊結(jié)構(gòu)廠房根據(jù)工藝環(huán)節(jié)的要求將不同的模塊進行組合，模塊與模塊之間一般不單獨留設(shè)提升孔。由于沒有梁柱，每個模塊層數(shù)不多，并且層高以恰好滿足設(shè)備及管道安裝空間即可，具有布置緊湊、廠房體積小等優(yōu)點，但中下層設(shè)備檢修時需要將上層設(shè)備吊離。

2.4 工業(yè)衛(wèi)生方面

主廠房的工業(yè)衛(wèi)生主要體現(xiàn)在防塵、減振、降噪等方面，鋼框架結(jié)構(gòu)及鋼模塊結(jié)構(gòu)廠房與鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)廠房相比，振動較大，噪聲嚴重，若前二者采用鋼格板樓板，則打掃衛(wèi)生沖洗水只能在底層收集，這會導(dǎo)致沖洗水從頂層穿過多層樓板直達底層，廠房內(nèi)形成“下雨”模式，對作業(yè)人員和機械設(shè)備都是個考驗。

2.5 建設(shè)周期及投資方面

鋼框架結(jié)構(gòu)與鋼模塊結(jié)構(gòu)廠房所需的鋼結(jié)構(gòu)件在工廠加工制作，現(xiàn)場組裝，大大加快了施工速度。另外，設(shè)置在單層廠房大廳上方的起重機，可以實現(xiàn)結(jié)構(gòu)構(gòu)件與設(shè)備的整體吊裝，大大縮短了土建施工和設(shè)備安裝時間，這對工期要求高的工程具有明顯優(yōu)勢[3]。

3 結(jié)語

框架結(jié)構(gòu)及鋼模塊結(jié)構(gòu)廠房相對于傳統(tǒng)鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，具有建設(shè)周期短、布局美觀等諸多優(yōu)點，但缺點也很明顯。目前國內(nèi)有些已建成的鋼模塊選煤廠處于閑置狀態(tài)，廠房內(nèi)設(shè)施銹蝕嚴重，存在較大的安全隱患。我國是一個煤炭大國，煤炭資源分布廣泛，各地區(qū)不同選煤廠的煤質(zhì)、工藝、地形、地質(zhì)、氣候條件等千差萬別，任何一種結(jié)構(gòu)形式，不論技術(shù)如何先進，其應(yīng)用范圍均有一定的局限性，科學(xué)的態(tài)度應(yīng)該是量體裁衣、因地制宜。