新型PE骨架膜結(jié)構(gòu)在原料料場(chǎng)封閉工程中的應(yīng)用

王潔斌 何瑩瑩 黃奎生

（沈陽(yáng)科維潤(rùn)工程技術(shù)有限公司，遼寧沈陽(yáng) 110166）

0.引言

原料場(chǎng)作為各類(lèi)企業(yè)散狀原料燃料的貯運(yùn)場(chǎng)所，是原料儲(chǔ)備工序的重要環(huán)節(jié)。我國(guó)早期的原料場(chǎng)大多數(shù)采用露天堆放，雖然設(shè)置了噴淋（霧）降塵或防風(fēng)抑塵網(wǎng)等措施[1]，但是大量無(wú)組織排放的粉塵會(huì)給周?chē)h(huán)境造成嚴(yán)重污染。自2010年以來(lái)，國(guó)家環(huán)保政策的日趨嚴(yán)格和公眾環(huán)保意識(shí)的日益增強(qiáng)，特別是實(shí)施超低排放后，各類(lèi)企業(yè)紛紛對(duì)料場(chǎng)進(jìn)行封閉改造[2]，盡量減少粉塵的無(wú)組織排放，努力打造環(huán)保料場(chǎng)。

北方某鋼廠為滿足現(xiàn)行環(huán)保要求，對(duì)其原料廠進(jìn)行封閉改造，本文通過(guò)多方案的比選和分析[3]，提出了應(yīng)用一種新型PE骨架膜結(jié)構(gòu)，是實(shí)現(xiàn)技術(shù)先進(jìn)、綜合效益均優(yōu)的改造方案。

1.工程概況

1.1 工程現(xiàn)狀

北方某鋼廠原料廠位于北方某工業(yè)園區(qū)內(nèi)，其長(zhǎng)度為480m，寬度為220m，主要存儲(chǔ)物料為焦炭。原料棚采用鋼桁架及鋼拉索的結(jié)構(gòu)形式，圍護(hù)材料采用單層聚乙烯抑塵網(wǎng)。

1.2 存在的問(wèn)題

料棚圍護(hù)材料為單層聚乙烯抑塵網(wǎng)，雖然防風(fēng)抑塵網(wǎng)能夠起到一定的抑塵作用，但是抑塵率只能達(dá)到65%～85%，已經(jīng)不能滿足《關(guān)于推進(jìn)實(shí)施鋼鐵行業(yè)超低排放的意見(jiàn)》（環(huán)大氣[2019]35號(hào)）中無(wú)組織排放控制和清潔生產(chǎn)的要求，為此，必須對(duì)原料棚進(jìn)行改造。

2.改造方案

2.1 結(jié)構(gòu)形式和圍護(hù)材料的選擇

2.1.1 國(guó)內(nèi)料場(chǎng)封閉的主要形式

目前，國(guó)內(nèi)料場(chǎng)封閉從結(jié)構(gòu)形式上來(lái)說(shuō)，一般采用門(mén)式剛架、空間網(wǎng)架以及張弦桁架結(jié)構(gòu)。圍護(hù)材料采用最多的為彩鋼板，而彩鋼板及檁條體系耐腐蝕性差。隨著膜材料技術(shù)的發(fā)展，膜結(jié)構(gòu)已逐漸應(yīng)用于料場(chǎng)封閉，膜作為圍護(hù)材料，解決了料場(chǎng)中腐蝕性嚴(yán)重的隱患。目前膜結(jié)構(gòu)料場(chǎng)主要有兩類(lèi)結(jié)構(gòu)形式：充氣膜結(jié)構(gòu)和骨架膜結(jié)構(gòu)。上述幾種結(jié)構(gòu)形式的特點(diǎn)如表1所示。

表1 國(guó)內(nèi)料棚封閉的主要形式

2.1.2 料場(chǎng)改造方案的選擇和特點(diǎn)

鑒于彩鋼板在料場(chǎng)封閉中存在的弊端性，本項(xiàng)目方案首先摒棄了圍護(hù)材料使用彩鋼板。膜結(jié)構(gòu)是本工程的選擇。而本工程料棚跨度為220m，屬于大跨度結(jié)構(gòu)，且為改造項(xiàng)目，業(yè)主又要求充分利用原有結(jié)構(gòu)，還需要利用可再生能源。若采用充氣膜結(jié)構(gòu)，施工難度增大，另外充氣膜結(jié)構(gòu)空間內(nèi)需要密閉正壓，而本料場(chǎng)物流主要靠汽運(yùn)，這樣也給將來(lái)生產(chǎn)帶來(lái)巨大不便，故充氣膜結(jié)構(gòu)不適用于本料場(chǎng)封閉。經(jīng)充分論證，本工程采用了NEUI-PE骨架膜結(jié)構(gòu)形式。

NEUI-PE骨架膜結(jié)構(gòu)是東北大學(xué)設(shè)計(jì)研究院（有限公司）針對(duì)料場(chǎng)封閉課題研發(fā)的一種新型空間骨架膜結(jié)構(gòu)，其主要特點(diǎn)是：平面主桁架直接承受風(fēng)、雪等荷載；而縱向桁架和支撐體系其主要作用是保證鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和抗側(cè)向力。

料棚屋面的圍護(hù)材料采用NEUI-PE膜，NEUI-PE膜屬于一種性能優(yōu)越的新型進(jìn)口聚乙烯（PE）膜材，主要優(yōu)勢(shì)有：膜材的厚度為0.5mm，是一種輕質(zhì)高強(qiáng)的膜材；同時(shí)采用特殊的覆膜技術(shù)，使膜材具有抗腐蝕、阻燃性和透光性（透光率為10%）；膜材表面采用高漫反射率處理技術(shù)，降低了夜間照明強(qiáng)度；內(nèi)外層的高強(qiáng)度UV紫外線保護(hù)層，對(duì)紫外線的阻擋率達(dá)到100%，延長(zhǎng)了膜材的使用壽命。基于以上的優(yōu)勢(shì)，此種膜材建筑在北美及歐洲地區(qū)已有多個(gè)使用年限超過(guò)20年的案例，近幾年在國(guó)內(nèi)料場(chǎng)封閉中NEUI-PE骨架膜也已經(jīng)有多個(gè)成功案例，如德龍鋼鐵全封閉北區(qū)儲(chǔ)備料場(chǎng)、新余鋼鐵股份有限公司綜合料場(chǎng)等。圖1為料棚改造后的效果。

圖1 改造后的效果

2.2 光伏發(fā)電的應(yīng)用

為響應(yīng)國(guó)家“加快優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)，壯大清潔能源產(chǎn)業(yè)”的號(hào)召，結(jié)合本項(xiàng)目的光照條件，在屋面裝設(shè)了分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)，即指采用光伏組件將太陽(yáng)能直接轉(zhuǎn)換為電能，實(shí)現(xiàn)了就近發(fā)電、就近轉(zhuǎn)換、就近使用，不僅有效提高同等規(guī)模光伏電站的發(fā)電量，而且有效解決了電力在升壓及長(zhǎng)途運(yùn)輸中的損耗問(wèn)題。該項(xiàng)目光伏組件、支架及相關(guān)設(shè)備均鋪設(shè)在料棚南側(cè)屋面上，鋪設(shè)面積約為40200m2，占屋面總面積的37.7%。

3.改造后的帶來(lái)的效益

原料料場(chǎng)封閉后，不但避免了料場(chǎng)物料向大氣中的無(wú)組織排放，同時(shí)也避免了物料中水分的增加和由于物料受雨淋而隨雨水流失的現(xiàn)象，本項(xiàng)目實(shí)施后，顆粒物排放量由原來(lái)的50t/a減少為20t/a，顆粒物排放量將減少30t/a，環(huán)境效益顯著。

在全壽命周期（50年）內(nèi)，圍護(hù)材料采用彩鋼板時(shí)使用年限通常為5～10年，而采用NEUI-PE膜時(shí)使用年限通常為15～20年，經(jīng)估算，在全壽命周期內(nèi)，彩鋼瓦的維護(hù)費(fèi)用為5846萬(wàn)元，NEUI-PE的維護(hù)費(fèi)用為4515萬(wàn)元，維護(hù)費(fèi)用可節(jié)省1331萬(wàn)元，同比減少23%，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。

另外，料棚圍護(hù)材料采用NEUI-PE膜后，在晴天時(shí)白天自然采光能夠滿足采光要求，膜材采用高漫反射率的表面處理技術(shù)，使夜間照明能耗降低50%～60%。同時(shí)屋面鋪設(shè)的光伏發(fā)電，實(shí)現(xiàn)了就近發(fā)電、就近轉(zhuǎn)換、就近使用，節(jié)能效果明顯。

4.結(jié)論

此鋼廠料場(chǎng)改造完成后，將徹底解決料場(chǎng)無(wú)組織排放問(wèn)題，經(jīng)估算，封閉后料場(chǎng)顆粒物排放量將減少30t/a，具有良好的環(huán)保效益；同時(shí)，在料棚改造的過(guò)程中，充分利用原有鋼結(jié)構(gòu)，節(jié)省鋼材約1680t，而且膜材節(jié)能效果顯著，帶來(lái)了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，實(shí)現(xiàn)了“節(jié)能減排，打造環(huán)保料場(chǎng)”的目的?？梢?jiàn)，NEUI-PE骨架膜結(jié)構(gòu)非常適用于料場(chǎng)封閉，在本項(xiàng)目中體現(xiàn)了多方面良好性能，受到業(yè)主好評(píng)。