晋城热电煤场封闭工程设计与实践

李向辉

(中煤西安设计工程有限责任公司，陕西 西安 710054)

0 引言

晋城热电煤场封闭工程位于晋城市金村镇上辛安村，年用煤量为1.50 Mt/a，全部采用汽车来煤。电厂原有储煤场为一露天煤场，储煤场长213.7 m，宽105.7 m，四周采用18.5 m的防风抑尘网进行防尘。储煤场内设有1台1200/1500×30型的斗轮堆取料机进行堆煤和取煤，并配有2台T220型推煤机及1台ZL50型装载机作为辅助设备。储煤场堆高15 m，总储量为10万t，可供电厂2台锅炉燃用约20 d。汽车来煤由设在储煤场北侧的缝隙式汽车卸煤沟受卸，卸煤沟布置有10个卸车台位。汽车卸煤沟作为储煤场设备的备用措施，当储煤场设备检修或故障时，可通过推土机作业将储煤场的煤推入卸煤沟完成上煤任务，或者通过汽车来煤直接上系统。汽车卸煤沟上方设有防雨棚，用来防止雨天雨水进入煤沟。

储煤场采用防风抑尘网防尘、汽车卸煤场地四周无防尘措施，均不符合山西省环保厅下发的《关于印发煤场扬尘污染防治技术规范的通知》中第5.4.1条“燃煤火电…煤料储存应建设筒仓或其他密闭形式”[1]。为了减少粉尘污染危害，必须对储煤场进行封闭改造，从根本上解决煤炭在储存过程中对环境造成的污染。

1 工程技术方案比选

1.1 方案设计原则

目前常用的大型环保型储煤方案有圆筒仓、槽仓、球形仓、圆形料场、条形料场等。其中，圆筒仓一般采用滑模施工，施工周期稳定；技术成熟，自动化程度高；设备运行可靠，后期运行费用较少以及能实现精确配煤、计量等优点；缺点是造价高，储量相对不大，被广泛应用于选煤厂[2]。槽仓具有出料简单、设备少、运行费用低等优点；缺点是槽仓位于地下，土方开挖量大，仓壁施工难度大，造价高，仅适用于山区地形的煤矿[3]。球形薄壳混凝土储仓是单位面积存储量最大的理想储煤仓，其外形美观、经济环保，填充率高，结构合理，由于采用先进的气膜施工法，壳体建设几乎不受天气的影响，大大缩短了建设周期；但目前应用较少。圆形料场具有技术先进，场地利用率高，施工工期短等优点；缺点是需要工程机械辅助作业，煤场建成后不能延伸扩建，综合造价较高，主要应用于化工厂和电厂[4]。条形料场具有圆形料场的所有优点，且可延伸扩建、造价低；缺点是占地大，需要工程机械辅助作业，广泛应用于煤矿、电厂及化工厂等[5]。

1.2 方案介绍

根据晋城热电储煤场地的特点，在不改变原有工艺及降低投资的前提下，维持原有条形料场工艺方案不变，仅选择合理的结构形式对其进行就地封闭[6]。经过调研及论证，提出了3种封闭结构方案。

钢网壳方案：钢网壳结构为传统的结构形式，外围护采用彩钢板。连接形式采用实心球及钢管紧密连接而成[7]。具有结构可靠性高、制造质量精良、工地安装便捷等优点；缺点是在潮湿和腐蚀性介质的环境中，容易锈蚀，需要定期维护。主要适用于跨度大、高度高、承载重的结构。

充气膜方案：充气膜结构是一种新型结构。它通过风机向结构内部鼓风送气，使膜结构内外保持一定的压力差，以保证膜结构体系的刚度，维持所设计的形状。同时压力控制系统可使结构维持一定的内外压，保证结构稳定性。该结构具有节约投资、抗腐蚀性好、施工快等优点，缺点是安全可靠性低、运行费用高、使用业绩少。主要用于体育馆、展厅等民用方面[8]。

骨架膜方案：骨架膜结构采用钢网壳和钢网架，外围护采用膜材料。膜作为新兴材料，有自重轻、抗腐蚀、透光性好等优点，缺点是造价高、易蠕变、影响主结构等。

1.3 方案比较

3种封闭方案技术经济比较见表1[9]。根据表1这3个方案详细技术经济比较，方案二(充气膜方案)虽然投资最省，但从可靠度、储煤量、使用环境、使用业绩等分析，不适合本项目需求，故不建议采用；方案一(钢网壳方案)和方案三(骨架膜方案)比较，二者结构骨架基本相同，仅外围护材料不同，方案一外围护采用彩钢板，方案三外围护采用膜材料，相比于彩钢板，膜材料虽然具有寿命长、透光性好、抗腐蚀性好等优点，但投资过高。

表1 3种封闭方案主要技术经济比较表

1.4 方案确定

根据晋城热电工业场地特点，在尽可能不影响电厂正常生产和降低投资的前提下，推荐采用钢网壳结构封闭方案。考虑到汽车卸煤时会引起粉尘污染，故对汽车卸煤场地一并进行封闭处理，结构形式为平板钢网架，外围护为彩钢板。该方案满足环保部门对储煤场环保方面的要求，且是经济合理可行的方案。

2 煤场封闭与建设

2.1 煤场封闭设计

条形储煤场布置在既有的储煤场位置，储煤场长213.7 m，宽105.7 m，总高度为42.384 m，煤堆高度15 m，储量10万t，基础采用条形基础，结构形式为三心圆柱面网壳，三心圆柱面网壳具有受力合理、结构刚度大、施工方便等优点[7]。外围护采用彩钢板。通风采用自然通风，场内设有工业电视、照明、烟气监测、火灾报警和消防给水、喷枪除尘等系统。

汽车卸煤场地为一异形封闭，其中卸煤沟处封闭范围72.4 m×32.45 m×15.5 m(长×宽×高)，汽车卸煤场地处封闭范围57.2 m×34.95 m×15.5 m(长×宽×高)。基础采用桩承台基础，主体结构形式为混凝土支架结构及钢网架结构，外围护采用彩钢板。通风采用自然通风，局部增设机械通风。场内设有工业电视、照明、烟气监测、火灾报警、消防给水和消防炮除尘等系统。出口处设置固定的车辆冲洗装置，用来冲洗车辆周身及底盘，防止汽车带煤上路，对沿线道路造成污染。煤场封闭剖面如图1所示。

图1 煤场封闭剖面

2.2 建设周期与评价

晋城热电煤场封闭工程从文件编制到施工图设计以及EPC总承包，全部由中煤西安设计工程有限责任公司完成。该工程于2017年12月开工建设，2019年4月施工完毕，2019年6月通过竣工验收。封闭后的煤场不会对环境造成污染，环保效益、生态效益以及社会效益好，符合国家和当地环保部门对环境保护的要求[10]。晋城热电煤场封闭工程初步设计(代可研)荣获煤炭行业(部级)2018年度优秀工程咨询成果二等奖。

3 结语

综上，对既有的露天储煤场进行封闭改造，一定要根据场地特点及用途，在尽可能不影响原有系统正常生产、考虑现场施工条件、本着节省投资以及降低运行维护成本的原则下，选择合理可行的封闭方案。生产实践表明，钢网壳结构封闭方案不仅安全可靠，而且维护成本较低，是目前在煤炭、电力和化工等行业应用最普遍的封闭方案，值得推广。