氣膜式儲(chǔ)煤倉在大中型煤化工企業(yè)的應(yīng)用探討

尚亞國

（河南能源化工集團(tuán)鶴壁煤電股份有限公司化工分公司，河南鶴壁 458000）

0 引 言

河南能源化工集團(tuán)鶴壁煤電股份有限公司化工分公司（簡稱鶴壁煤電化工分公司）600kt／a甲醇項(xiàng)目現(xiàn)有儲(chǔ)煤場部分生產(chǎn)作業(yè)模式為露天作業(yè)，日常生產(chǎn)過程中，煤炭在裝卸及運(yùn)輸過程中會(huì)產(chǎn)生大量的煤塵，據(jù)統(tǒng)計(jì)，每裝卸1t煤炭會(huì)產(chǎn)生3.53～6.41kg的煤塵、每堆存1t煤會(huì)產(chǎn)生1.48～2.02kg的煤塵，這些煤塵不僅會(huì)給周邊居民的身體健康和生產(chǎn)生活以及行車安全帶來較大影響，而且露天存放的原料煤遇到大風(fēng)天氣時(shí)經(jīng)常粉塵滿天，揚(yáng)塵污染嚴(yán)重，給企業(yè)的正常生產(chǎn)經(jīng)營活動(dòng)帶來巨大的環(huán)保壓力，物料的大量流失還嚴(yán)重影響企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。為緩解鶴壁煤電化工分公司原料煤配煤、春節(jié)及冬季原料煤運(yùn)輸緊張以及環(huán)保管控的壓力，決定對(duì)現(xiàn)有儲(chǔ)煤場進(jìn)行封閉化改造，新建1座氣膜式儲(chǔ)煤倉，以實(shí)現(xiàn)煤炭存放、取用的全流程封閉管理，消除原料煤儲(chǔ)存、使用過程中存在的（揚(yáng)塵）污染問題，保障企業(yè)的正常生產(chǎn)經(jīng)營活動(dòng)。

1 國內(nèi)氣膜式儲(chǔ)煤倉應(yīng)用簡況

氣膜式儲(chǔ)煤倉是氣膜建筑深化煤炭行業(yè)應(yīng)用的一種專門的建筑結(jié)構(gòu)形式，用膜材料做成封閉空間，加以錨定、充氣后，配以恰當(dāng)?shù)匿摾|系統(tǒng)，成為能抵御風(fēng)、霜、雨、雪的封閉式煤炭儲(chǔ)運(yùn)建筑。氣膜式儲(chǔ)煤倉充氣后無梁無柱，空間感極好，充氣后矗立地面、放氣后折疊存放，架設(shè)、撤收、搬運(yùn)都很方便。氣膜式儲(chǔ)煤倉全封閉的結(jié)構(gòu)形式以及良好的安全性能被越來越多的大中型煤炭企業(yè)所接受。

目前，氣膜式儲(chǔ)煤倉已在全國范圍內(nèi)推廣應(yīng)用：神華集團(tuán)巴彥淖爾氣膜式儲(chǔ)煤倉是目前世界上超大體量的氣膜建筑之一，也是國內(nèi)首座氣膜式儲(chǔ)煤倉，獲得中國物流與采購聯(lián)合會(huì)科技進(jìn)步獎(jiǎng)；神華集團(tuán)寧夏太西洗煤廠氣膜式儲(chǔ)煤倉總建筑面積11700m2，可實(shí)現(xiàn)皮帶與汽車進(jìn)出口的靈活搭配，使生產(chǎn)作業(yè)更加便捷、高效；山西長治漳澤電力股份有限公司建成的氣膜式儲(chǔ)煤倉，長225m、寬84m、高30m，橫跨斗輪機(jī)，并設(shè)有4個(gè)進(jìn)車通道，可實(shí)現(xiàn)火車箱體進(jìn)入氣膜內(nèi)作業(yè)，是國內(nèi)第一座可以連通火車的氣膜式儲(chǔ)煤倉；山西陽煤平舒煤業(yè)選煤廠氣膜式儲(chǔ)煤倉設(shè)有7條輸煤皮帶，是氣膜結(jié)構(gòu)穿膜最多的氣膜式儲(chǔ)煤倉；另外，已建成的氣膜式儲(chǔ)煤倉還有山西隆輝煤氣化有限公司的膜結(jié)構(gòu)煤倉、新疆藍(lán)山屯河能源有限公司的氣膜數(shù)字煤倉等。簡言之，氣膜式儲(chǔ)煤倉應(yīng)用廣泛，使用效果良好。

2 國內(nèi)主要?dú)饽そㄖ薪ㄆ髽I(yè)及其技術(shù)特點(diǎn)

2.1 中成空間（深圳）智能技術(shù)有限公司

中成空間（深圳）智能技術(shù)有限公司（簡稱中成空間）成立于2001年，是國內(nèi)最早進(jìn)入發(fā)電系統(tǒng)的氣膜承建企業(yè)，承建的陜西龍門鋼鐵有限責(zé)任公司固廢堆場項(xiàng)目，不僅實(shí)現(xiàn)了140m的超大跨度，而且在限制結(jié)構(gòu)位移及抵御特大風(fēng)荷載、膜材選用、鋼索結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、設(shè)備選型上攻克了多重難關(guān)；最近，中成空間在山西長治漳澤電力股份有限公司建成的氣膜式儲(chǔ)煤倉是國內(nèi)第一座可以連通火車的氣膜式儲(chǔ)煤倉。

2.2 深圳市博德維環(huán)境技術(shù)股份有限公司

深圳市博德維環(huán)境技術(shù)股份有限公司（簡稱博德維）作為首次將“氣膜”概念引入國內(nèi)的先行者，以先進(jìn)的綠色建筑理念，順應(yīng)當(dāng)代中國社會(huì)發(fā)展需求，讓氣膜建筑作為一種新型的高科技建筑技術(shù)手段為各行業(yè)提供了更為高效、環(huán)保的綠色建筑解決方案。同時(shí)，博德維也是國內(nèi)迄今承建氣膜式儲(chǔ)煤倉項(xiàng)目最多的公司，擁有70%的市場占有率。2012年為神華集團(tuán)在巴彥淖爾建成我國首個(gè)氣膜儲(chǔ)煤倉，總面積67200m2，儲(chǔ)存空間是傳統(tǒng)煤倉的3倍以上，建設(shè)周期僅為140d。此外，博德維還先后為神華集團(tuán)、寧煤集團(tuán)和新疆藍(lán)山屯河能源有限公司建成氣膜式儲(chǔ)煤倉，并被神華集團(tuán)列為新型環(huán)保技術(shù)進(jìn)行推廣。

2.3 北京法利膜結(jié)構(gòu)技術(shù)有限公司

北京法利膜結(jié)構(gòu)技術(shù)有限公司（簡稱北京法利）于2005年成立，是一家從事氣膜建筑專業(yè)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、安裝、維護(hù)但不做張拉膜結(jié)構(gòu)的國家級(jí)高新技術(shù)企業(yè)。目前，北京法利已建成的氣膜式儲(chǔ)煤倉有14個(gè)、在建的有2個(gè)，擁有天津、山東兩家自有氣膜生產(chǎn)工廠，現(xiàn)有100m焊接生產(chǎn)線4條、移動(dòng)膜材焊接機(jī)8臺(tái)，可年產(chǎn)氣膜結(jié)構(gòu)300×104m2以上。

3 氣膜式儲(chǔ)煤倉項(xiàng)目的綜合分析

3.1 必要性分析

鶴壁煤電化工分公司600kt／a甲醇項(xiàng)目由于原料煤配煤的需要，現(xiàn)有儲(chǔ)煤場部分生產(chǎn)作業(yè)模式為露天作業(yè)，日常生產(chǎn)過程中產(chǎn)生大量揚(yáng)塵，現(xiàn)場環(huán)境污染嚴(yán)重；同時(shí)，露天存放的原料煤遇到三級(jí)以上大風(fēng)天氣時(shí)經(jīng)常出現(xiàn)粉塵滿天的狀況，揚(yáng)塵污染不但使周邊居民的生活環(huán)境和廠內(nèi)生產(chǎn)環(huán)境惡化，影響企業(yè)的正常生產(chǎn)經(jīng)營活動(dòng)，而且原料煤的大量流失給企業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失。隨著《中華人民共和國環(huán)境保護(hù)法》、 《中華人民共和國大氣污染防治法》等一批法律法規(guī)執(zhí)行的趨嚴(yán)，為響應(yīng)國家及地方各級(jí)政府有關(guān)原料場環(huán)保治理的要求，堅(jiān)決打贏環(huán)保生存保衛(wèi)戰(zhàn)，消除面源污染，提升環(huán)保水平，實(shí)現(xiàn)煤炭等物料的存放、取用全流程封閉作業(yè)，鶴壁煤電化工分公司經(jīng)研究認(rèn)為，有必要對(duì)現(xiàn)有儲(chǔ)煤場進(jìn)行封閉化改造，建設(shè)封閉式氣膜式儲(chǔ)煤倉。

3.2 可行性分析

（1）氣膜式儲(chǔ)煤倉項(xiàng)目建設(shè)用地均屬現(xiàn)有廠區(qū)范圍，建設(shè)用地已落實(shí)。

（2）目前氣膜式結(jié)構(gòu)建筑已廣泛用于儲(chǔ)煤設(shè)施、體育場館等方面，應(yīng)用情況表明，其具有如下諸多優(yōu)點(diǎn)：①自重輕，大大降低了基礎(chǔ)的造價(jià)，在建設(shè)成本上有著明顯優(yōu)勢；②相較于傳統(tǒng)建筑工程而言工期較短；③落到膜材表面的灰塵能被雨水沖刷達(dá)到自潔效果，具有很好的自潔性能；④采用斜向正交網(wǎng)狀鋼纜加勁的充氣膜結(jié)構(gòu)，具有較大的縱、橫向剛度，抗風(fēng)及抗雪壓性能好；⑤內(nèi)部無梁無柱，空間利用率高。

（3）氣膜式儲(chǔ)煤倉項(xiàng)目在設(shè)計(jì)中充分考慮選用效率高、能耗低的先進(jìn)設(shè)備和器材，如膜材是由織物基材（聚酯纖維）和多層涂層復(fù)合而成的PVDF材料，表面經(jīng)過特殊處理，可達(dá)到B1級(jí)防火要求，使用壽命達(dá)20a以上，與傳統(tǒng)的鋼結(jié)構(gòu)煤倉相比，減少了防腐涂料和彩鋼板等的維護(hù)費(fèi)用，運(yùn)營維護(hù)成本可節(jié)約80%左右。

（4）氣膜式儲(chǔ)煤倉建成后，儲(chǔ)煤量將達(dá)到20～30kt，儲(chǔ)煤倉內(nèi)部可實(shí)現(xiàn)24h無人值守，通過人性化操作管理確保安全生產(chǎn)；另外，氣膜式儲(chǔ)煤倉的設(shè)計(jì)充分考慮了化工裝置對(duì)安全性及節(jié)能降耗的要求，可有效消除原料煤儲(chǔ)運(yùn)過程中產(chǎn)生的揚(yáng)塵，避免環(huán)境污染，提升環(huán)境效益。

3.3 風(fēng)險(xiǎn)性分析

氣膜式儲(chǔ)煤倉設(shè)計(jì)有自動(dòng)降塵和排放裝置，洗滌后的除鹽水由泵加壓送出界區(qū)，故需統(tǒng)籌考慮污水的處理問題。

4 氣膜式儲(chǔ)煤倉項(xiàng)目概況

據(jù)鶴壁煤電化工分公司600kt／a甲醇項(xiàng)目現(xiàn)有露天儲(chǔ)煤場的外部條件、地形、道路、工藝要求和周邊布置情況，在保證封閉煤場儲(chǔ)量基礎(chǔ)上新建1座氣膜式儲(chǔ)煤倉。項(xiàng)目已于2020年9月份開工建設(shè)，2020年年底前建成并投用。氣膜式儲(chǔ)煤倉設(shè)計(jì)南北總長135m、東西寬75m，總建筑面積10125m2，氣膜設(shè)備安裝在3.5m高的擋煤墻上，儲(chǔ)煤倉總高28.5m，預(yù)計(jì)儲(chǔ)煤量大致在20～30kt。氣膜式儲(chǔ)煤倉主要包括基礎(chǔ)及擋煤墻、膜材系統(tǒng)、鋼索系統(tǒng)、風(fēng)機(jī)系統(tǒng)、儀表系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、防雷系統(tǒng)、接地系統(tǒng)、氣密系統(tǒng)、煤塵濃度監(jiān)測系統(tǒng)、可燃和有毒有害氣體監(jiān)測系統(tǒng)、水霧抑塵系統(tǒng)、除塵系統(tǒng)、消防系統(tǒng)及安全設(shè)施等，可實(shí)現(xiàn)24h無人值守和人性化操作管理。另外，還設(shè)置有自動(dòng)降塵和排放裝置，可方便日后檢修人員的正常維護(hù)和保養(yǎng)，內(nèi)部間隔一定距離還配備了霧炮，裝卸作業(yè)時(shí)可通過抑塵系統(tǒng)對(duì)煤塵進(jìn)行有效沉降。

5 氣膜式儲(chǔ)煤倉的主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)

（1）具有全智能監(jiān)控體系。氣膜式儲(chǔ)煤倉是PLC全智能監(jiān)控建筑體系，其整體控制體系包括模塊控制系統(tǒng)、室內(nèi)外環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)、控壓系統(tǒng)、通風(fēng)循環(huán)系統(tǒng)、備用能源系統(tǒng)等；針對(duì)煤炭儲(chǔ)運(yùn)相關(guān)特點(diǎn)，氣膜式儲(chǔ)煤倉專門加裝了瓦斯氣監(jiān)控系統(tǒng)、煤塵濃度監(jiān)控系統(tǒng)，可確保煤棚的絕對(duì)安全；其室內(nèi)外通用監(jiān)控系統(tǒng)可監(jiān)測到室外的溫度、風(fēng)速，室內(nèi)控制系統(tǒng)可完全掌控室內(nèi)溫度、煤炭的表面溫度和煤炭的內(nèi)部溫度等。

（2）具有全封閉環(huán)保體系。氣膜式儲(chǔ)煤倉全封閉的基本要求很好地保證了儲(chǔ)煤場的環(huán)保要求，這一點(diǎn)是其他建筑體系無法比擬的，且氣膜式儲(chǔ)煤倉對(duì)煤場周邊環(huán)境的改善會(huì)是立竿見影的；另外，氣膜式儲(chǔ)煤倉的透光膜設(shè)計(jì)減少了室內(nèi)光照的能量消耗，其獨(dú)特的發(fā)散光設(shè)計(jì)使室內(nèi)光照無死角，也使室內(nèi)燈光照明做到省電高效、節(jié)能環(huán)保，且能夠保證夜間生產(chǎn)的安全。

（3）倉儲(chǔ)容量大和可任意搬遷。氣膜式儲(chǔ)煤倉能夠做到無梁無柱、不需要?jiǎng)傂灾?，全憑氣壓支撐起整個(gè)建筑體系的設(shè)計(jì)形式是實(shí)現(xiàn)無梁無柱、大跨度大空間的優(yōu)勢之一；同時(shí)，在同等跨度情況下，氣膜式儲(chǔ)煤倉高度可以做到比其他建筑形式高出3～4倍，在增大容積的同時(shí)，各種巨型機(jī)械和汽車能夠自如地在氣膜式儲(chǔ)煤倉內(nèi)回轉(zhuǎn)和移動(dòng)。氣膜式儲(chǔ)煤倉還可以根據(jù)需要任意移動(dòng)和搬遷，遇到土地使用年限到期或拆遷需要，可實(shí)現(xiàn)異地搬遷安裝，這一優(yōu)勢也是其他建筑形式無法比擬的。簡言之，這樣的建筑形式大大地降低了固定資產(chǎn)的投資，其優(yōu)點(diǎn)相對(duì)于其他建筑結(jié)構(gòu)形式來說是顛覆性和革命性的。

（4）保暖特性有利于冬季機(jī)械施工。氣膜式儲(chǔ)煤倉人造的室內(nèi)環(huán)境可保證室內(nèi)溫度在合理范圍內(nèi)，在冬季酷寒的外部環(huán)境下，無需對(duì)機(jī)械設(shè)備進(jìn)行特殊的保暖處理，大大有利于機(jī)械設(shè)備和車輛的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

（5）造價(jià)和運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用低。鋼結(jié)構(gòu)儲(chǔ)煤場的結(jié)構(gòu)構(gòu)件在高污染環(huán)境下3～5a須重新涂刷防腐涂料，5～7a須更換彩鋼板圍護(hù)，總維護(hù)費(fèi)用要占到原始投資的1／3。而氣膜式儲(chǔ)煤倉若按日常使用要求進(jìn)行維護(hù)，除了易耗品外，基本上是零維護(hù)，維護(hù)費(fèi)用低；氣膜式儲(chǔ)煤倉使用過程中也非常經(jīng)濟(jì)，其透光膜設(shè)計(jì)和二次漫反射專利照明系統(tǒng)可大大節(jié)約照明用電；另外，氣膜式儲(chǔ)煤倉是全智能式建筑體系，其風(fēng)量、照明等都是可調(diào)可控的，完全可以根據(jù)現(xiàn)場工況需要進(jìn)行合理調(diào)節(jié)，從而有效降低運(yùn)行成本。

6 結(jié)束語

通過對(duì)氣膜式儲(chǔ)煤倉在大中型煤炭行業(yè)應(yīng)用情況的介紹，以及對(duì)鶴壁煤電化工分公司建設(shè)氣膜式儲(chǔ)煤倉必要性及可行性的分析，我們可以認(rèn)識(shí)到，氣膜式儲(chǔ)煤倉的自重輕、跨度大、結(jié)構(gòu)安全、造價(jià)低、建設(shè)周期短、通風(fēng)方式合理、安裝與拆除方便、可實(shí)現(xiàn)無損耗搬遷等特點(diǎn)，不僅可有效解決傳統(tǒng)鋼結(jié)構(gòu)煤棚存在的建造工期長、彩鋼板腐蝕及后續(xù)維護(hù)成本高等問題，而且氣膜式儲(chǔ)煤倉全智能監(jiān)控體系還開啟了大中型煤炭企業(yè)及煤化工企業(yè)更智能的運(yùn)營模式，特別是通過充分考慮化工裝置安全性及節(jié)能降耗要求的相關(guān)設(shè)計(jì)，在滿足環(huán)保要求的同時(shí)可有效降低煤化工企業(yè)的生產(chǎn)和維護(hù)成本。在國家不斷加大環(huán)境治理力度、相關(guān)政策措施持續(xù)加碼的背景下，氣膜式儲(chǔ)煤倉這種綠色創(chuàng)新建筑將是解決粗放式儲(chǔ)煤方式帶來的污染嚴(yán)重、成本高昂等問題的有效方案?？傊?，希望鶴壁煤電化工分公司600kt／a甲醇項(xiàng)目氣膜式儲(chǔ)煤倉項(xiàng)目早日實(shí)現(xiàn)“儲(chǔ)煤不見煤、裝煤不揚(yáng)塵”和“露天煤場”變“封閉煤倉”的目標(biāo)；氣膜式儲(chǔ)煤倉的應(yīng)用，可使大中型煤化工企業(yè)的原料煤儲(chǔ)存和配煤等過程能真正實(shí)現(xiàn)清潔、綠色、安全、高效。