对煤场封闭钢结构方案的比选与造价分析

一、引言

露天煤场在运行使用的过程中，暴露出来一些污染环境、影响安全生产、环评不达标等问题。近年来，随着环保意识和环保要求的日益提高以及企业社会责任感的逐步增强，对煤场进行封闭改造已经成为火电厂迫在眉睫的问题。本文将结合2018年山东某电厂煤场封闭改造的实例，对大跨度煤场封闭进行方案比选及造价分析。

二、煤场封闭的必要性

（一）法律法规及行业标准要求煤场封闭

随着我国经济的迅猛发展，煤炭、矿粉、砂灰等散料的货物贮运量不断增加，由此带来的粉尘污染问题越来越引起人们的重视。随着国家节能环保法律法规的进一步严格，煤场的扬尘污染问题也已经成为各地政府管理的重点。根据《京津冀及周边地区2017-2018年秋冬季大气污染综合治理攻坚行动方案》，对位于京津冀大气污染传输通道城市（简称“2+26城市”）要求加强无组织排放治理改造。《中华人民共和国大气污染防治法（修订草案）》中明确要求，单位存放煤炭、煤矸石、煤渣、煤灰等物料，应当采取防燃措施，防止大气污染。同时，有关省市及各个发电集团也都下发文件，要求对煤场进行封闭改造。

（二）有利于减少燃煤损失

根据有关部门估计，我国煤炭储存过程中，因风损、雨损、自燃损失及管理不善导致的损失每年达到3000万吨以上，直接经济损失达几十亿元。即便是总储量较小的电厂煤场因雨水冲刷和大风引起的煤尘飞扬造成的损失也十分巨大。对煤场进行封闭改造，可减少自燃损失，杜绝煤尘飞扬和雨水冲刷损失。

（三）有利于减少排烟损失

火电厂运行中，燃料中水分越高，烟气量增加，烟气中的水蒸气带走的热量越多，且为保证合格煤粉的正常输送，需要的一次风压越高，由此也造成了火焰中心上移，排烟量也越大，因此燃料中含水量大小对锅炉经济影响非常大。煤场封闭后，可有效防止在雨季燃煤含水量的增加。

（四）有利于系统安全运行

露天煤场受气候条件影响大，在雨季，湿煤易造成筛碎设备、落煤管的堵塞，导致设备出力降低，上煤作业时间延长。煤场进行全封闭改造，有利于系统的安全运行，比如，存放在煤棚内的燃煤不受气候条件影响，工作时给料均匀，能有效减少筛碎设备、落煤管的堵煤现象，故厂内运煤系统能长时间在额定工况下运行；可有效地避免煤仓的结仓，结仓后清理工作难度大，发电负荷需降低，甚至引起停机；煤场封闭后有利于改善检修人员在雨季、冬季及检修工作或抢修的环境。

综上可以看出，对煤场进行封闭改造，符合国家法律法规及行业标准的要求，符合建设和谐社会，增加企业社会责任感的要求，符合企业的经济利益，改造工程必要且迫切。

三、煤场封闭结构方案比选的实例分析

（一）项目概述

山东某燃煤电厂，位于京津冀大气污染传输通道城市。厂内现有露天条形煤场一座，长260米，宽76米，堆高11米。煤炭进厂运输采用汽运进入煤场，同时该煤场进煤接卸采用人工卸入煤场的方式。目前，煤场四周设有防风抑尘网，煤场内的存煤受环境气候的影响较大；大片煤堆产生的煤尘对厂区及周边环境污染较大，环保性能较差。由于环保要求的日益提高，环保监管越来越严，需要对整个煤场进行封闭。

（二）方案比选

煤场封闭煤棚跨度为76米，长度230米。针对此跨度的封闭煤棚，煤棚结构形式主要有三心圆螺栓球网架结构、拱形钢网架结构、空间预应力管桁架结构等。

1.三心圆螺栓球网架结构

三心圆螺栓球网架方案采用断面为三心圆拱形结构的网壳，煤棚横向跨距为76米，纵向分2个标准段，每个标准段130米，纵向柱间距为8米。挡煤墙及网架基础高度2.0米，网架顶部内沿距地面高度为29.96米。

封闭煤棚由混凝土支柱、彩色压型钢板及其基础和挡煤墙等组成。煤场山墙均采用钢网架加压型钢板外墙进行封闭，预留带式输送机及推煤机等设备进出的孔洞。煤棚纵向支柱基础采用筏形承台板，山墙支柱基础采用柱下独立桩基承台。

2. 拱形钢网架结构

拱形钢网架采用圆钢管构件和实心螺栓球组成，支柱能承担较大水平向荷载，采用格构式双肢柱，煤棚横向跨距为80米，纵向分2个标准段，每个标准段130米，纵向柱间距为8米。挡煤墙及网架基础高度2.0米，网架顶部内沿距地面高度为29.96米。

封闭煤棚的混凝土支柱、彩色压型钢板及其基础和挡煤墙设计同三心圆螺栓球网架方案。

3. 空间预应力管桁架结构

空间预应力管桁架结构采用预应力三心圆管桁架结构，主桁架采用三角锥三心圆柱面结构网架，为保证桁架稳定，在桁架顶面设置了纵向联系桁架及刚性系杆和面内支撑系统。为满足结构整体需求，在满足设备操作空间的前提下，设置预应力钢索平衡结构体系本身产生的水平力。预应力拉索采用双层PE护套钢丝束索体，拱脚支座采用球铰支座。

煤棚横向跨距为80米，纵向分2个标准段，每个标准段130米，纵向柱间距为8米。封闭煤棚由混凝土支柱、彩色压型钢板及其基础和挡煤墙等组成。挡煤墙及网架基础高度2.0米，网架顶部内沿距地面高度为29.96米。煤场山墙均采用钢网架加压型钢板外墙进行封闭，预留带式输送机及推煤机等设备进出的孔洞。煤棚纵向支柱基础采用独立桩承台，山墙支柱基础采用柱下独立桩基承台。

以上三种结构形式的优缺点及工程量指标，对比见表1。

表1 各式结构优缺点及工程量参数比较表

表1 各式结构优缺点及工程量参数比较表

管桁架结构现场焊接量大，变压器装机容量和电流的稳定要求高，现场施工条件复杂，焊接质量难保证；预应力拉索施工时需要脚手架上作业，长度大于70米需要两端分段作业，措施费较高。三心圆螺栓球结构综合指标均优于拱形钢网架和空间预应力管桁架结构，因此本工程封闭煤场推荐采用三心圆螺栓球网架结构。

（三）造价分析

本文分别对该工程计算出三个方案的建筑工程费用，以更直观地对三个方案进行造价分析，对比见表2。

通过表2可以看出，本工程煤场封闭方案采用三心圆螺栓球网架方案，在建筑工程费上比拱形钢网架方案降低677万元，比空间预应力管桁架方案降低721万元。

四、结束语

针对目前国内火电厂紧迫的煤场封闭问题，尤其是对于大跨度煤场结构，如何选用技术性和经济性更有优势的方案是亟待解决的重要问题。本文通过某电厂煤场封闭改造的实例，对大跨度煤场封闭进行方案比选及造价分析，得出三心圆螺栓球网架方案最为适宜的结论，对今后大跨度煤场封闭的设计有一定的借鉴意义。

表2 煤场封闭结构方案建筑工程费对比表