火電廠氣膜式封閉煤場的應用及投資范文

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摘要：煤場是火電廠的燃料儲存場所，為火電廠每日大量消耗燃煤提供重要保障。隨著國家對環境治理日趨嚴格，大量的露天煤場需要進行全封閉改造。本文結合某火電廠煤場全封閉工程案例，對火電廠煤場封閉改造中選用的充氣膜結構進行技術和經濟性分析，為火電廠煤場封閉可以達到科學、經濟合理、節能環保的目標提供一定的借鑒和指導作用。

關鍵詞：火電廠；煤場全封閉；氣膜結構；環境治理；技術經濟分析

截至2018年年底，我國總發電裝機容量為189967萬千瓦，其中火電為114367億千瓦，占到總容量的60.2%。雖然煤炭能源在我國一次能源結構中的占比逐步下降，但依然處于主導地位。隨著我國經濟的蓬勃發展，人們對賴以生存的空氣及環境的重視程度正在加強，為了使人民的生活和國家經濟的健康綠色發展，國家和地方政府近幾年針對大氣污染防治出臺了一系列相關政策和規定。《中華人民共和國大氣污染防治法》（2015修訂）第七十二條規定：貯存煤炭、煤矸石、煤渣、煤灰、水泥、石灰、石膏、砂土等易產生揚塵的物料應當密閉；不能密閉的，應當設置不低于堆放物高度的嚴密圍擋，并采取有效覆蓋措施防治揚塵污染。《京津冀及周邊地區2017-2018年秋冬季大氣污染綜合治理攻堅行動方案》（環大氣[2017]110號）文，要求完全完成《大氣十條》考核指標。各類煤堆、灰場、渣場和其它產生揚塵（粉塵）的散流體堆放場，按照《防治城市揚塵污染技術規范》（HJ/393-2007）要求，采取倉儲、罐儲、封閉或半封閉堆場等形式，并配備噴淋、覆蓋、圍擋等防風抑塵設施，避免作業起塵和風蝕起塵。2018年，國家生態環境部將京津翼、長三角及汾渭平原列為大氣污染重點防治區域，進一步加大了環保治理力度。全國各燃煤發電廠根據國家和地方政府的政策規定，絕大部分地區正如火如荼的對煤場進行封閉式改造當中。在當前已封閉的煤場改造中，根據煤場的情況封閉結構形式主要有三心圓鋼網架結構封閉、預應力管桁架結構封閉、平板鋼網架結構封閉和拱形鋼網架結構封閉。隨著氣膜建筑技術的不斷發展，氣膜式全封閉技術在火力發電廠煤場封閉改造中有了一定程度的應用。

1某火電廠煤場氣膜式全封閉改造背

1.1電廠及煤場介紹

該火電廠位于南京市郊區，裝機容量為兩臺320兆瓦燃煤發電機組，分別于1994年3月、10月相繼投產。來煤主要以蒙煤和中煤集團的平混煤為主，運輸方式為海進江。電廠現有南煤場、北煤場，其中：南北煤場長約260米，總寬約107米，目前為露天煤場，煤場中部設有一臺懸臂式斗輪堆取料機，設計堆高14米，南、北煤場共可儲煤10萬噸。電廠目前總儲量為12萬噸，雙機運行時日耗煤量為6500噸，總儲量滿足兩臺機組最大出力運行15天耗煤量需要。煤場四周建有防風抑塵墻，防風網高度14m，抑塵墻總長約840m。

1.2項目改造必要性

根據《江蘇省顆粒物無組織排放深度整治實施方案》的函（蘇大氣辦[2018]4號文〕要求，南京市所屬火電行業煤場需進行全封閉。該電廠已經完成延壽準許審查并取得電力業務許可證（有效期為2006年7月25日至2026年7月24日），同時地方政府對電廠無搬遷計劃和關停要求。目前電廠煤場設施不符合發文中要求的全封閉，需進行相應改造，以符合國家及地方環保政策的要求。

2氣膜式全封閉改造簡介

拆除現有煤場四周的防風抑塵網，采用充氣膜結構對現有煤場進行封閉。其中南、北煤場長約260m，該區域為露天煤場。本工程擬對南、北煤場進行封閉改造。封閉式氣膜結構是完全封閉，無煤灰外溢，靠氣膜內外部的氣壓差來支撐整個氣膜結構，無承重結構，氣膜結構的材料和固有的柔性，沒有受彎、受扭和受壓的構件，單位面積重量輕，對基礎要求較低，幾乎可以在任何條件的地面、建筑物屋頂等場合建造。施工快捷、成本低，跨度大，內部不需要承重結構。斗輪機在內部運行不受影響，設備不需要改造，不影響煤場正常生產運營。膜材本身具有自潔性、耐腐蝕性，在壽命期內防腐和清潔的維護工作量較少。本工程煤場儲煤面積約為：25350平米，外表尺寸為長260米×寬97.5米×高約40米（新建擋煤墻基礎以地面0米為準不低于4米，氣膜以新建基礎頂面為準不低于36米）。煤場封閉可采用單層膜結構，氣膜基礎固定在條形淺基礎頂部，設置充氣系統、燈光照明系統、瓦斯安全監測排放系統、粉塵降除塵及過濾系統。同時設置兩個汽車通道進出大門、四個人員進出氣密門、四個消防應急密閉門。由于氣膜較輕，基礎無需鉆孔打樁，采用天然地基，氣膜膜角與新建擋煤墻基礎連接，直接固定在新建擋煤墻基礎頂部。

2.1基礎部分

充氣膜結構鋼結構構件少，重量輕，對基礎要求很低，幾乎可以在任何條件的地面、建筑物屋頂等場合建造。本項目基礎采用天然地基，氣膜膜角直接固定在條形淺基礎頂部，結構簡單、施工方便。沿煤場周邊新建條形基礎建擋煤墻。

2.2膜罩部分

膜材采用耐臟的PVDF膜材。膜材固定在條形混凝土基礎上。氣膜材料的抗拉強度要相當于同樣厚度的鋼板抗拉強度，使用壽命為20年。氣膜罩使用PVDF膜材，膜材厚度不低于1.2mm，耐各種強酸強堿腐蝕，耐老化，在使用期內不用做特別的維護，一方面具有“自我清潔”的功能灰塵不易粘在其表面上，另一方面能延長膜材的壽命。

2.3鋼索部分

氣膜拉索采用PE索，大幅度提高氣膜設施的受力性能；同時可以減低膜材氣壓受力，延長膜材使用壽命。

2.4模塊式組合風柜

風機系統是氣膜結構設施的關鍵之一，主要有風機、定向吹風調節器及過濾設備等。充氣膜結構采用節能的風機配置，配置不小于30000m3/h的風機，設計風機約12臺左右（根據要求調整），充氣成型時風機同時運作，時間不超過2小時，縮短氣膜充氣成型時間能大大降低此過程的不安全因素（時間越長，受到外界自然因素的影響越大，例如大風，大雨等）。（1）設施在閑置情況下啟用1-3臺風機變頻50%-60%功率運行，排放風與送風量對等；（2）設施在使用的情況下（汽車進出頻繁），啟用2-5臺風機。排放風與送風量對等；送風量的大小跟人員進出及汽車門開啟頻率成正比，風機由智能控制系統控制變頻運行，隨著室內氣壓的高低加大或減少送風量，維持室內氣壓穩定安全。維持室內氣壓智能控制系統通過變頻控制風機來運行，向氣膜內充氣加壓，保持氣膜內外的差壓比，一般應控制在200Pa至500Pa之間，由智能控制系統根據安裝在室外的多個風速、氣壓等感應儀傳輸的信號來自動感應調整。氣膜設備如有風機設備不正常，智能控制系統會檢測到并馬上啟動備用設備運行的功能，并進行聲光報警，不得影響充氣膜的安全。

2.5智能控制系統

智能控制系統是充氣膜結構的控制核心，控制著氣膜所有設備的運行。智能系統收集室內外各種傳感器的數據（例如：煤、粉塵濃度，瓦斯和空氣質量感應器，室內氣壓感應器、室外的風速感應器、雪荷載感應器等），實時將數據傳回智能化機電控制系統，自動調節通風換氣量。智能控制各個設備系統協調運行,實現人性化操作管理，從而達到氣膜設施的安全、空氣清新、環境舒適、節能環保的目的。設計了自動和手動兩種運行方式，在控制系統故障情況下，可以人工轉換成手動運行模式運行，小故障能實現網上遠程排除功能，智能控制系統實現了通過網上下載數據，實現24小時無人監控，全自動運轉，亦可遠程操作監控，保證安全生產。

2.6與鋼結構方案對比

2.6.1充氣膜結構的特點（1）充氣膜結構重量輕。氣膜施工周期一般在4~5個月左右，施工較為快捷簡單，在施工中較傳統結構減少了一定的高空作業，提高施工安全。（2）充氣膜結構不需要立柱及梁板等混凝土，造價較低。（3）氣膜膜材本身具有很強彈性，可以輕易的卸掉高空墜物的沖擊力而不被破壞，一般的石塊、磚頭對氣膜是不會破壞。但氣膜結構在尖銳物作用下可能會使氣膜局部被穿孔或割裂，但由于網索的分格保護不會快速延展出現大面積撕裂，智能控制系統自動監測氣壓并及時增大風量維持氣膜狀態，可以在充氣狀態下進行修補。（4）充氣膜結構在低于設定壓力時才啟動變頻風機充氣，運行維護費用較低。氣膜設施配備有自動降塵、除塵設施，在粉塵濃度超標時自動啟動排塵系統，可以保持室內良好的作業環境。

2.6.2常規空間網架結構特點網架跨度適中，設計施工難度低；常規跨度下網架造價低，常規施工費用合理；對煤場運行無影響。缺點：基礎間距較小，基礎費用較高；網架一般跨度不超過120米，過大的跨度會造成成本急劇上升。方案對比詳見表1。

3充氣膜封閉施工簡介

充氣膜施工方案主要包括原煤場防風抑塵網拆除、下部基礎施工及上部封閉結構安裝。下部為鋼筋混凝土條形基礎施工、擋煤墻施工，上部為充氣膜結構施工。根據廠區地質勘察資料本項目條形煤場基礎埋深在地下水位以上，故施工時無需進行施工降水，亦可依據本項目的實際情況，采取明排水方式進行施工降水。充氣膜基礎施工和煤場周圍鋼筋混凝土擋煤墻施工均采用現澆鋼筋混凝土施工工藝。安裝前準備→所有門系統安裝→風機（充氣設備）安裝→膜材拼裝→斜網索拼裝→膜結構固定→控制系統安裝→設備聯動試車→開始充氣→智能化控制調試→室內設施安裝→竣工驗收交付使用。

4投資估算

該火電廠煤場采用氣膜全封閉改造工程靜態總投資6853萬元，其中原抑塵網、基礎、擋煤墻拆除267萬元、煤場封閉下部基礎及上部結構（氣膜封閉）3702萬元、干煤棚山墻封閉（2#煤場）382萬元、煤場噴淋裝置22萬元、電氣系統266萬元、消防系統905萬元、溝道、道路及場地還建226萬元、露天棧橋封閉55萬元、卸煤碼頭區域干霧抑塵改造138萬元、皮帶機及裝載機300萬元，其他費用(管理、招標、監理、評價、勘察設計、評審、驗收等)390萬元、基本預備費200萬元。

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作者：周彥軍 李元昊 司小飛 王世穩 單位：西安西熱鍋爐環保工程有限公司