新型PE骨架膜结构在原料料场封闭工程中的应用

王洁斌 何莹莹 黄奎生

（沈阳科维润工程技术有限公司，辽宁沈阳 110166）

0.引言

原料场作为各类企业散状原料燃料的贮运场所，是原料储备工序的重要环节。我国早期的原料场大多数采用露天堆放，虽然设置了喷淋（雾）降尘或防风抑尘网等措施[1]，但是大量无组织排放的粉尘会给周围环境造成严重污染。自2010年以来，国家环保政策的日趋严格和公众环保意识的日益增强，特别是实施超低排放后，各类企业纷纷对料场进行封闭改造[2]，尽量减少粉尘的无组织排放，努力打造环保料场。

北方某钢厂为满足现行环保要求，对其原料厂进行封闭改造，本文通过多方案的比选和分析[3]，提出了应用一种新型PE骨架膜结构，是实现技术先进、综合效益均优的改造方案。

1.工程概况

1.1 工程现状

北方某钢厂原料厂位于北方某工业园区内，其长度为480m，宽度为220m，主要存储物料为焦炭。原料棚采用钢桁架及钢拉索的结构形式，围护材料采用单层聚乙烯抑尘网。

1.2 存在的问题

料棚围护材料为单层聚乙烯抑尘网，虽然防风抑尘网能够起到一定的抑尘作用，但是抑尘率只能达到65%～85%，已经不能满足《关于推进实施钢铁行业超低排放的意见》（环大气[2019]35号）中无组织排放控制和清洁生产的要求，为此，必须对原料棚进行改造。

2.改造方案

2.1 结构形式和围护材料的选择

2.1.1 国内料场封闭的主要形式

目前，国内料场封闭从结构形式上来说，一般采用门式刚架、空间网架以及张弦桁架结构。围护材料采用最多的为彩钢板，而彩钢板及檩条体系耐腐蚀性差。随着膜材料技术的发展，膜结构已逐渐应用于料场封闭，膜作为围护材料，解决了料场中腐蚀性严重的隐患。目前膜结构料场主要有两类结构形式：充气膜结构和骨架膜结构。上述几种结构形式的特点如表1所示。

表1 国内料棚封闭的主要形式

2.1.2 料场改造方案的选择和特点

鉴于彩钢板在料场封闭中存在的弊端性，本项目方案首先摒弃了围护材料使用彩钢板。膜结构是本工程的选择。而本工程料棚跨度为220m，属于大跨度结构，且为改造项目，业主又要求充分利用原有结构，还需要利用可再生能源。若采用充气膜结构，施工难度增大，另外充气膜结构空间内需要密闭正压，而本料场物流主要靠汽运，这样也给将来生产带来巨大不便，故充气膜结构不适用于本料场封闭。经充分论证，本工程采用了NEUI-PE骨架膜结构形式。

NEUI-PE骨架膜结构是东北大学设计研究院（有限公司）针对料场封闭课题研发的一种新型空间骨架膜结构，其主要特点是：平面主桁架直接承受风、雪等荷载；而纵向桁架和支撑体系其主要作用是保证钢结构的稳定性和抗侧向力。

料棚屋面的围护材料采用NEUI-PE膜，NEUI-PE膜属于一种性能优越的新型进口聚乙烯（PE）膜材，主要优势有：膜材的厚度为0.5mm，是一种轻质高强的膜材；同时采用特殊的覆膜技术，使膜材具有抗腐蚀、阻燃性和透光性（透光率为10%）；膜材表面采用高漫反射率处理技术，降低了夜间照明强度；内外层的高强度UV紫外线保护层，对紫外线的阻挡率达到100%，延长了膜材的使用寿命。基于以上的优势，此种膜材建筑在北美及欧洲地区已有多个使用年限超过20年的案例，近几年在国内料场封闭中NEUI-PE骨架膜也已经有多个成功案例，如德龙钢铁全封闭北区储备料场、新余钢铁股份有限公司综合料场等。图1为料棚改造后的效果。

图1 改造后的效果

2.2 光伏发电的应用

为响应国家“加快优化能源结构，壮大清洁能源产业”的号召，结合本项目的光照条件，在屋面装设了分布式光伏发电系统，即指采用光伏组件将太阳能直接转换为电能，实现了就近发电、就近转换、就近使用，不仅有效提高同等规模光伏电站的发电量，而且有效解决了电力在升压及长途运输中的损耗问题。该项目光伏组件、支架及相关设备均铺设在料棚南侧屋面上，铺设面积约为40200m2，占屋面总面积的37.7%。

3.改造后的带来的效益

原料料场封闭后，不但避免了料场物料向大气中的无组织排放，同时也避免了物料中水分的增加和由于物料受雨淋而随雨水流失的现象，本项目实施后，颗粒物排放量由原来的50t/a减少为20t/a，颗粒物排放量将减少30t/a，环境效益显著。

在全寿命周期（50年）内，围护材料采用彩钢板时使用年限通常为5～10年，而采用NEUI-PE膜时使用年限通常为15～20年，经估算，在全寿命周期内，彩钢瓦的维护费用为5846万元，NEUI-PE的维护费用为4515万元，维护费用可节省1331万元，同比减少23%，具有良好的经济效益。

另外，料棚围护材料采用NEUI-PE膜后，在晴天时白天自然采光能够满足采光要求，膜材采用高漫反射率的表面处理技术，使夜间照明能耗降低50%～60%。同时屋面铺设的光伏发电，实现了就近发电、就近转换、就近使用，节能效果明显。

4.结论

此钢厂料场改造完成后，将彻底解决料场无组织排放问题，经估算，封闭后料场颗粒物排放量将减少30t/a，具有良好的环保效益；同时，在料棚改造的过程中，充分利用原有钢结构，节省钢材约1680t，而且膜材节能效果显著，带来了良好的经济效益和社会效益，实现了“节能减排，打造环保料场”的目的。可见，NEUI-PE骨架膜结构非常适用于料场封闭，在本项目中体现了多方面良好性能，受到业主好评。