淺析煤場全封閉工程改造建設(shè)

李素鳳

（晉控電力同華山西發(fā)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(yè)的發(fā)展，封閉式或半封閉式儲煤結(jié)構(gòu)得到了廣泛的應(yīng)用。近年來，環(huán)保部門相繼出臺相關(guān)規(guī)定，明確提出大型煤堆、料堆要實現(xiàn)封閉管理。我國新建電廠一般要求建設(shè)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(fēng)抑塵網(wǎng)，無法滿足國家和地方環(huán)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(tǒng)露天煤場容易產(chǎn)生的粉塵問題，有效減少了煤場對周圍環(huán)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(tǒng)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(fēng)損失，減少經(jīng)濟(jì)損失。

1 建筑工程概況

根據(jù)環(huán)保要求，需對晉控電力同華山西發(fā)電有限公司一期煤場進(jìn)行全封閉改造。本次改造范圍為斗輪機(jī)煤場和汽車卸煤溝區(qū)域，斗輪機(jī)煤場封閉面積為23556m2，汽車卸煤溝區(qū)域封閉面積為7350m2，并進(jìn)行水暖電、消防等系統(tǒng)的配套改造。斗輪機(jī)煤場和汽車卸煤溝區(qū)域封閉都采用鋼結(jié)構(gòu)弧形雙層網(wǎng)架工藝技術(shù)。煤場封閉工程項目設(shè)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(shè)防的類別是丙類，抗震設(shè)防的烈度是Ⅷ度。改造后滿足山西環(huán)保廳《煤場污染防治技術(shù)規(guī)范》要求[1]。

2 改造過程

2.1 煤場現(xiàn)狀

一期工程安裝2 臺660MW 機(jī)組，工程設(shè)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(chǎn)的煙煤，采用汽車卸煤。電廠現(xiàn)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(tǒng)，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(shè)，2010 年6—7 月兩臺機(jī)組相繼投產(chǎn)發(fā)電。

本工程廠址位于山西省原平市軒崗鎮(zhèn)東北約5km處，龍宮村南側(cè)。本項目煤場封閉改造是在已建成廠區(qū)范圍內(nèi)進(jìn)行施工。由于在封閉煤棚施工過程中，煤場接卸、存取、運(yùn)煤系統(tǒng)運(yùn)行不能中斷。

2.2 工程招標(biāo)內(nèi)容

山西晉控電力同華山西發(fā)電有限公司2 臺660MW機(jī)組煤棚（一期煤場、汽車卸煤溝區(qū)域）封閉改造EPC總承包工程招標(biāo)內(nèi)容：①地基處理、基礎(chǔ)（承臺）、擋煤墻、道路等土建工程；②煤棚弧形網(wǎng)架結(jié)構(gòu)；③煤棚圍護(hù)結(jié)構(gòu)體系；④煤棚相關(guān)機(jī)電設(shè)備；⑤消防、抑塵、監(jiān)測、通風(fēng)、照明、給排水、自動盤煤儀等相關(guān)體系。

2.3 煤場封閉結(jié)構(gòu)形式

2.3.1 門式剛架結(jié)構(gòu)

門式框架結(jié)構(gòu)的組成部分包括由梁柱剛性連接、柱間支撐、剛性系桿、抗風(fēng)山墻柱和圍護(hù)結(jié)構(gòu)組成的門式框架[2]。屋頂和墻面圍護(hù)結(jié)構(gòu)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(gòu)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(hù)。

門式剛架結(jié)構(gòu)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(xù)多跨剛架增大儲煤空間。受制于結(jié)構(gòu)空間尺寸，儲煤能力一般較小，存取煤主要依賴推煤機(jī)和自卸汽車，無法實現(xiàn)自動堆取。

2.3.2 管桁架結(jié)構(gòu)

管桁架結(jié)構(gòu)主要由兩個方向的主桁架和副桁架、桁架間支撐和圍護(hù)結(jié)構(gòu)組成。屋面及墻面圍護(hù)結(jié)構(gòu)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(qiáng)度。節(jié)點處采用鋼管與鋼管直接焊接的相貫節(jié)點，主要特點有結(jié)構(gòu)對煤場平面形狀適應(yīng)性較好、構(gòu)件工廠化加工制作、現(xiàn)場施工組裝、節(jié)約建設(shè)周期、結(jié)構(gòu)堅固耐用以及易維護(hù)等。但由于管桁架均為焊接相貫節(jié)點，現(xiàn)場安裝焊接工作量較大，對施工質(zhì)量控制要求較高。該結(jié)構(gòu)適用于中小跨度煤場封閉，能夠適應(yīng)各種煤場形狀。它既能適應(yīng)推煤機(jī)和自卸汽車的存取煤方式，也能適應(yīng)斗輪機(jī)等自動存取煤設(shè)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(wǎng)架與網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)

網(wǎng)架與網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)是現(xiàn)今應(yīng)用廣泛的一種煤場封閉結(jié)構(gòu)形式，根據(jù)體型可分為平面網(wǎng)架、柱面網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)和球面網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)。網(wǎng)架與網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)屬于多次超靜定結(jié)構(gòu)，主要由桿件和節(jié)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(fù)和組合，形成各種網(wǎng)架和網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)。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(hù)結(jié)構(gòu)采用檁條和彩鋼板。桿件為軸心受力構(gòu)件，材料強(qiáng)度能夠充分利用。節(jié)點主要有十字交叉鋼板節(jié)點、焊接空心球節(jié)點、螺栓球節(jié)點、直接匯交節(jié)點和焊接鋼管節(jié)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(wǎng)架與網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)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(jié)點定型化、商品化生產(chǎn)，投資較低；可以利用原有場地及堆取料設(shè)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(xiàn)自動化堆取煤，工期短，施工迅速；節(jié)點多，維護(hù)量大，費(fèi)用高，占地面積大；滿應(yīng)力設(shè)計，安全余度小，高空作業(yè)時間長，安全風(fēng)險較大；水平推力大，柱距小，基礎(chǔ)工程量大，造價高[4]。

平面網(wǎng)架一般用于小跨度煤場封閉，下端采用獨(dú)立柱支撐，高度需根據(jù)使用空間確定。網(wǎng)殼用于中大跨度煤場封閉，柱面網(wǎng)殼下端一般為獨(dú)立柱，高度一般較低，球面網(wǎng)殼下端采用環(huán)形支撐方式，四周擋煤墻高度為10～25m。網(wǎng)架與網(wǎng)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(jī)裝車運(yùn)輸，也可以采用棚內(nèi)堆取料機(jī)等設(shè)備進(jìn)行堆取煤。條形煤場一般采用沿直線軌道行進(jìn)的斗輪機(jī)或龍門架進(jìn)行堆取煤。圓形煤場一般采用回轉(zhuǎn)式斗輪機(jī)進(jìn)行堆取煤。

2.4 規(guī)范要求

煤場封閉工程建設(shè)要符合《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》《國務(wù)院關(guān)于印發(fā)大氣污染防治行動計劃的通知》（國發(fā)〔2013〕37號）、《山西省人民政府關(guān)于印發(fā)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(fā)〔2013〕38 號）、《環(huán)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(biāo)準(zhǔn)》（GB 16297—1996）、《大氣污染物無組織排放監(jiān)測技術(shù)導(dǎo)則》（HJ/T 55—2000）、《防治城市揚(yáng)塵污染技術(shù)規(guī)范》（HJ/T 393—2007）等法律法規(guī)加相關(guān)規(guī)范的要求[5]。

2.5 改造內(nèi)容

兩臺660MW 機(jī)組煤棚（一期煤場、汽車卸煤溝區(qū)域）進(jìn)行封閉改造。工程為超大跨度鋼結(jié)構(gòu)，弧形網(wǎng)架煤棚采用鋼混結(jié)構(gòu)。斗輪機(jī)煤場采用預(yù)應(yīng)力管桁架方案封閉，尺寸為156m×151m，高度約40m；汽車卸煤溝區(qū)域采用網(wǎng)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(jiān)測、通風(fēng)、照明、給排水、自動盤煤等輔助設(shè)施。

2.6 污染控制技術(shù)要求

（1）本工程為超大跨度弧形網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)幾何狀態(tài)將直接影響桿件受力結(jié)果，為保證結(jié)構(gòu)精度，結(jié)構(gòu)應(yīng)禁止在高空進(jìn)行散拼焊接。施工方案要求用累積滑移法進(jìn)行施工。

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

（3）煤場設(shè)置了洗車平臺，運(yùn)輸車輛駛離煤場前應(yīng)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(yīng)優(yōu)先使用中水，并實現(xiàn)閉路循環(huán)。

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

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

（6）煤場應(yīng)當(dāng)采取有效防自燃措施，防止大氣污染。

（7）建成區(qū)內(nèi)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(yáng)塵治理設(shè)施屬于大氣污染防治環(huán)境保護(hù)設(shè)施，依據(jù)有關(guān)環(huán)境保護(hù)規(guī)定進(jìn)行建設(shè)、驗收、運(yùn)行和管理；煤場封閉改造后按照《大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》及相應(yīng)行業(yè)污染物控制標(biāo)準(zhǔn)中顆粒物無組織排放監(jiān)測布點，對防塵治理設(shè)施的運(yùn)行、管理效果進(jìn)行自行監(jiān)測，并按當(dāng)?shù)丨h(huán)保部門的要求上報監(jiān)測結(jié)果。

2.7 施工建設(shè)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(tǒng)要求

根據(jù)封閉區(qū)域的不同，供電方案需按區(qū)域考慮。照明及檢修系統(tǒng)封閉煤場設(shè)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(huán)保的LED光源實現(xiàn)全覆蓋照明。整套燈具具有免維護(hù)壽命長的優(yōu)點。封閉煤棚照明采用時（光）控方式。

電氣系統(tǒng)滿足《發(fā)電廠和變電站照明設(shè)計技術(shù)規(guī)定》（DL/T 5390—2014）中照明主干線路上連接的照明配電箱數(shù)量不宜超過5 個的要求；滿足《發(fā)電廠和變電站照明設(shè)計技術(shù)規(guī)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(shù)或發(fā)光二極管燈具數(shù)量不宜超過25 個的要求。

2.7.3 煤場抑塵系統(tǒng)要求

封閉煤棚內(nèi)部設(shè)有遠(yuǎn)程噴淋抑塵設(shè)備，以降低儲煤場內(nèi)粉塵散發(fā)，改善儲煤棚內(nèi)工作環(huán)境，噴槍流量、射程滿足達(dá)到煤棚內(nèi)全覆蓋，根據(jù)現(xiàn)場實際情況再調(diào)整安裝位置，實現(xiàn)全覆蓋。

2.7.4 通風(fēng)系統(tǒng)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(shè)置條形通風(fēng)裝置，室外空氣由封閉煤棚下部百葉窗進(jìn)風(fēng)，由安裝在屋面上的屋頂阻燃防爆防靜電屋頂通風(fēng)器排至室外。

2.7.5 采光系統(tǒng)要求

封閉煤棚采光帶，采光帶的寬度不小于1.5m；布置應(yīng)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(tǒng)要求

采用防爆型自動跟蹤定位消防炮滅火系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù)，設(shè)計依據(jù)為《固定消防炮滅火系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》（GB 50338—2003）。

采用防爆型自動跟蹤定位消防炮滅火系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù)，2 座條形煤場周圍設(shè)置消防環(huán)網(wǎng)，水源接消防給水管網(wǎng)。本工程封閉式儲煤場室內(nèi)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(zāi)延續(xù)時間根據(jù)規(guī)范取1h。消防炮沿高空馬道安裝，保證室內(nèi)任何一點均有兩股水炮噴水能同時到達(dá)。汽車卸煤溝煤棚封閉區(qū)域布置6 門消防炮，一期封閉儲煤場區(qū)域布置8 門消防炮。室內(nèi)消防炮系統(tǒng)環(huán)狀管網(wǎng)管徑為DN200，埋地管道選用無縫鋼管，架空管道選用內(nèi)外熱鍍鋅無縫鋼管。消防炮啟動方式有自動、遠(yuǎn)程手動和現(xiàn)場應(yīng)急手動等啟動方式。

當(dāng)室內(nèi)儲煤場內(nèi)火災(zāi)探測系統(tǒng)自動報警，現(xiàn)場可自動紅外感應(yīng)著火點，自動啟動消防炮，同時可以實現(xiàn)由運(yùn)行人員經(jīng)監(jiān)視系統(tǒng)確認(rèn)火情后，用遠(yuǎn)程控制方式開啟消防炮進(jìn)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(yīng)的消防水炮，并操縱消防炮的回轉(zhuǎn)和俯仰動作，以及電動閥門的開關(guān)動作。值班人員也可至室內(nèi)儲煤場，根據(jù)著火源位置，通過每臺炮配套的現(xiàn)場控制柜在現(xiàn)場操縱消防炮的回轉(zhuǎn)和俯仰動作，以及電動閥門的開關(guān)動作來實施滅火。

2.7.7 給排水系統(tǒng)要求

本項目為煤場封閉改造工程，將原有的煤場進(jìn)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(tǒng)。

2.7.8 自動盤煤設(shè)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(guī)格

混凝土強(qiáng)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(jié)構(gòu)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(yīng)滿足現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計規(guī)范。建筑構(gòu)、配件可選用有了資質(zhì)、信譽(yù)好的生產(chǎn)廠家供應(yīng)。

煤場封閉工程完成后，依次進(jìn)行了各項竣工驗收，達(dá)到了環(huán)境治理目的，本工程全面開展了過程質(zhì)量創(chuàng)優(yōu)，依據(jù)“電力工程建設(shè)安全生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化”，投標(biāo)人依據(jù)“工程創(chuàng)優(yōu)規(guī)劃”要求，全面建立了質(zhì)量創(chuàng)優(yōu)體系，獲得由山西省鋼結(jié)構(gòu)協(xié)會頒發(fā)的2021 年“三晉鋼結(jié)構(gòu)樣板工程”榮譽(yù)證書。

3 結(jié)語

煤場封閉完成了大氣污染防治環(huán)境保護(hù)揚(yáng)塵治理，依據(jù)有關(guān)環(huán)境保護(hù)規(guī)定進(jìn)行了建設(shè)、各項驗收、運(yùn)行和管理；企業(yè)應(yīng)按照《大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》及相應(yīng)行業(yè)污染物控制標(biāo)準(zhǔn)中顆粒物無組織排放監(jiān)測布點，對防塵治理設(shè)施的運(yùn)行、管理效果自行監(jiān)測，并按當(dāng)?shù)丨h(huán)保部門的要求上報監(jiān)測結(jié)果。達(dá)到周邊百姓十分滿意的效果。