氣膜煤棚在燃煤電站的應用

周曼毅　靖謀

摘 要：燃煤電站機組容量愈來愈大，貯煤場的容量也隨之增大，大型的封閉煤棚形式多樣。氣膜式煤棚是近些年在工程使用中的較新型的一種煤棚形式，其在環保和造價方面較其它封閉煤棚形式具有一定優勢。對氣膜式煤棚的形式、所用材料及在貯煤場的使用效果進行了專題論述。氣膜式煤棚在今后燃煤電站工程煤棚的設計工作中可作為一種選擇，其抗風壓、抗雪壓等方面對環境的適應性還有待在實際運行中進一步檢驗完善。

關鍵詞：氣膜式煤棚；燃煤電站；貯煤場

引言

大型燃煤電站機組容量愈來愈大，燃煤電站貯煤場容量也隨之增大。為了滿足環保要求，針對封閉貯煤場的研究已是迫在眉睫的任務。

封閉式條形煤場、圓形煤場及筒倉等封閉貯煤方式在工程中的應用技術已相對成熟。近幾年出現了氣膜式煤棚結構，但應用還較少。

1 氣膜式煤棚

1.1 氣膜式煤棚基本情況

氣膜式結構是在高分子復合膜材形成的密閉空間內部注入空氣，并保持一定的密閉空間內外壓差，使膜面受拉以保證剛度，在氣膜式結構外部設置斜向正交索網、中部無需支撐、維持形態并抵擋外部風荷載的結構形式。

1.2 建筑膜材的性能

力學性能：拉伸強度相當于鋼材的一半。膜材的彈性膜量較低，可形成復雜的曲面造型。

光學性能：對自然光的透射率約9%。

防火性能：具有阻燃和耐高溫性能。

保溫性能：雙層膜材料的保溫性能與190mm厚磚墻相當。

自潔性能：雨水可使經過特殊表面處理的PVC膜材表面得到自然清洗。

耐腐蝕性：耐各種強酸強堿腐蝕，不宜老化。

耐侯性強：工作溫度范圍在-40～70℃之間。

1.3 氣膜式封閉煤棚結構

氣膜結構建筑靠約250Pa內外氣壓差來支撐整個建筑。

所用斜向網狀鋼纜將整個結構包裹，斜向網狀鋼纜系統允許的膜內壓力可達1.5-3.0大氣壓，可抵抗150英里/時的強風和250kg/m2的雪載。

采用條形煤棚基礎，高越2～7米。

依據工程地質資料確定基礎混凝土強度等級、基礎墊層及鋼筋選型。

1.4 氣膜式封閉煤棚內部給排水、通風除塵

設置降塵噴淋裝置，實現對整個煤棚堆場的噴淋降塵。

設置消防系統，當火災經確認發生后，經消控室主機遠程控制將對應發生火災區域的電控炮處的閥組打開進行滅火。

室內噴淋降塵給水管道采用無縫鋼管，焊接連接；電控消防炮滅火管道采用熱鍍鋅鋼管。

采用機械送風和超壓排風的送、排風模式，通風系統自動控制煤棚內氣壓并可定時自動通風換氣。

1.5 氣膜式封閉煤棚補充新風

主控制系統：集成化設計；風壓傳感器收集動態數據，風感控制單元自動控制充氣系統的運作；智能遠程PLC控制。

補充新風系統：擋墻處設有通風口，保證封閉煤棚內與外界氣體交換。

應急備用系統：設有使用燃油或者燃氣的馬達提供備用動力。

1.6 氣膜式封閉煤棚的技術特點

自由的建筑形體塑造：柔性膜材使煤棚造型多樣，可以適應復雜地形。

自重輕：重量約為常規鋼屋面的1/30，可有效降低基礎的造價。

施工周期短：所有加工制作均在工廠完成，一個月內完成安裝。

大跨度建筑空間：內部不需要梁柱支撐，內部運行無障礙。

抗壓性能：可抵抗150英里/時的強風和250kg/m2的積雪。

施工不受季節限制。

密封性好、環保指標高。

2 氣膜式煤棚現場調研

了解到巴彥淖爾洗煤廠、大武口洗煤廠及太西洗煤廠采用了氣膜式封閉煤棚，作者對巴彥淖爾洗煤廠進行了現場調研。

2.1 煤棚概況

長400米、寬110米、高42米，坐落于6.5米高的擋煤墻兼圍墻頂部，煤棚頂部距離地面48.5米。貯煤量15萬噸的。

目前世界上最大的氣膜結構，包含氣承膜結構煤場及設備運行所需的輔助設施。

采用PLC全智能監控建筑體系，其整體控制體系包括模塊控制系統、室內外環境監控系統、溫度控制系統、能耗控制系統、控壓系統、新風循環系統、備用能源系統、瓦斯監控系統、煤炭粉塵濃度監控系統，自動調節通風換氣量等，可實現無人值守自動運行。

室內外通用監控系統可以監測到室外的溫度、濕度、風力、降水量、車輛進出、安全等情況；室內監控系統監測室內溫度、濕度、出風量、光照強度、煤炭外表溫度和內部溫度等。

氣膜結構為斜向正交網狀鋼纜加氣膜式結構，滿足貯煤場大空間跨度的要求，也滿足氣膜結構在主要荷載作用下縱橫向的剛度需求。

在氣膜煤棚四周擋煤墻上設有進出通道，均設置雙層門，可防止內部空氣泄漏。

2.2 調研情況

據制造廠介紹，因當地大風原因（當時風速約41m/s），煤場四周建筑物外表面封閉用壓型鋼板脫落，飄落至氣膜煤棚上方，對膜材造成嚴重破壞而致使煤棚坍塌，失去封閉功能，參觀時現場已回收，制造廠計劃重新制作安裝，預計需要30天左右進行恢復。赴現場后僅在煤場四周見到灑落的少量封閉煤棚所用材料。

氣膜材料為中等強度的PVC膜，厚度0.75mm。

氣膜外部固定用鋼索直徑約10mm。

氣膜底部擋煤墻高度分別為6.5米高和2.5米高。

氣膜及鋼索底部固定于擋煤墻上部，采用預留螺栓及角鋼固定。

氣膜煤棚四周安裝有充氣風機和消防管道。

2.3 要點分析

安裝周期：氣膜煤棚在制造廠制作完成運至現場后，先對氣膜及鋼索進行安裝，再對煤棚內部進行充氣完成安裝，安裝周期共計約1個月。

后期運行：煤棚安裝完畢后，運行期間需持續補氣，補氣時約需3～5臺充氣風機同時作業，每臺風機功率為7.5kW。

環境適應性：經該工程的將近兩年的運行，抗風抗壓能力能夠滿足該地區41m/s風速的要求，并能承受冬季雪壓的考驗。

消防和粉塵控制：在煤棚內部擋煤墻頂部裝設有噴灑水降塵裝置和采用排氣閥控制開閉的排氣孔。實測貯煤作業時室內煤塵濃度100-130mg/m3；若開啟排風閥和灑水降塵，煤塵濃度可降到8mg/m3以下；實測貯煤作業時室內瓦斯濃度0.1%，均符合國家標準要求。

3 氣膜式封閉貯煤場與其它封閉形式的投資比較

貯量15萬噸氣膜式封閉煤棚與同等貯量的封閉式條形煤場、圓形煤場及筒倉進行投資比較，如下表所列。endprint

摘 要：燃煤電站機組容量愈來愈大，貯煤場的容量也隨之增大，大型的封閉煤棚形式多樣。氣膜式煤棚是近些年在工程使用中的較新型的一種煤棚形式，其在環保和造價方面較其它封閉煤棚形式具有一定優勢。對氣膜式煤棚的形式、所用材料及在貯煤場的使用效果進行了專題論述。氣膜式煤棚在今后燃煤電站工程煤棚的設計工作中可作為一種選擇，其抗風壓、抗雪壓等方面對環境的適應性還有待在實際運行中進一步檢驗完善。

關鍵詞：氣膜式煤棚；燃煤電站；貯煤場

引言

大型燃煤電站機組容量愈來愈大，燃煤電站貯煤場容量也隨之增大。為了滿足環保要求，針對封閉貯煤場的研究已是迫在眉睫的任務。

封閉式條形煤場、圓形煤場及筒倉等封閉貯煤方式在工程中的應用技術已相對成熟。近幾年出現了氣膜式煤棚結構，但應用還較少。

1 氣膜式煤棚

1.1 氣膜式煤棚基本情況

氣膜式結構是在高分子復合膜材形成的密閉空間內部注入空氣，并保持一定的密閉空間內外壓差，使膜面受拉以保證剛度，在氣膜式結構外部設置斜向正交索網、中部無需支撐、維持形態并抵擋外部風荷載的結構形式。

1.2 建筑膜材的性能

力學性能：拉伸強度相當于鋼材的一半。膜材的彈性膜量較低，可形成復雜的曲面造型。

光學性能：對自然光的透射率約9%。

防火性能：具有阻燃和耐高溫性能。

保溫性能：雙層膜材料的保溫性能與190mm厚磚墻相當。

自潔性能：雨水可使經過特殊表面處理的PVC膜材表面得到自然清洗。

耐腐蝕性：耐各種強酸強堿腐蝕，不宜老化。

耐侯性強：工作溫度范圍在-40～70℃之間。

1.3 氣膜式封閉煤棚結構

氣膜結構建筑靠約250Pa內外氣壓差來支撐整個建筑。

所用斜向網狀鋼纜將整個結構包裹，斜向網狀鋼纜系統允許的膜內壓力可達1.5-3.0大氣壓，可抵抗150英里/時的強風和250kg/m2的雪載。

采用條形煤棚基礎，高越2～7米。

依據工程地質資料確定基礎混凝土強度等級、基礎墊層及鋼筋選型。

1.4 氣膜式封閉煤棚內部給排水、通風除塵

設置降塵噴淋裝置，實現對整個煤棚堆場的噴淋降塵。

設置消防系統，當火災經確認發生后，經消控室主機遠程控制將對應發生火災區域的電控炮處的閥組打開進行滅火。

室內噴淋降塵給水管道采用無縫鋼管，焊接連接；電控消防炮滅火管道采用熱鍍鋅鋼管。

采用機械送風和超壓排風的送、排風模式，通風系統自動控制煤棚內氣壓并可定時自動通風換氣。

1.5 氣膜式封閉煤棚補充新風

主控制系統：集成化設計；風壓傳感器收集動態數據，風感控制單元自動控制充氣系統的運作；智能遠程PLC控制。

補充新風系統：擋墻處設有通風口，保證封閉煤棚內與外界氣體交換。

應急備用系統：設有使用燃油或者燃氣的馬達提供備用動力。

1.6 氣膜式封閉煤棚的技術特點

自由的建筑形體塑造：柔性膜材使煤棚造型多樣，可以適應復雜地形。

自重輕：重量約為常規鋼屋面的1/30，可有效降低基礎的造價。

施工周期短：所有加工制作均在工廠完成，一個月內完成安裝。

大跨度建筑空間：內部不需要梁柱支撐，內部運行無障礙。

抗壓性能：可抵抗150英里/時的強風和250kg/m2的積雪。

施工不受季節限制。

密封性好、環保指標高。

2 氣膜式煤棚現場調研

了解到巴彥淖爾洗煤廠、大武口洗煤廠及太西洗煤廠采用了氣膜式封閉煤棚，作者對巴彥淖爾洗煤廠進行了現場調研。

2.1 煤棚概況

長400米、寬110米、高42米，坐落于6.5米高的擋煤墻兼圍墻頂部，煤棚頂部距離地面48.5米。貯煤量15萬噸的。

目前世界上最大的氣膜結構，包含氣承膜結構煤場及設備運行所需的輔助設施。

采用PLC全智能監控建筑體系，其整體控制體系包括模塊控制系統、室內外環境監控系統、溫度控制系統、能耗控制系統、控壓系統、新風循環系統、備用能源系統、瓦斯監控系統、煤炭粉塵濃度監控系統，自動調節通風換氣量等，可實現無人值守自動運行。

室內外通用監控系統可以監測到室外的溫度、濕度、風力、降水量、車輛進出、安全等情況；室內監控系統監測室內溫度、濕度、出風量、光照強度、煤炭外表溫度和內部溫度等。

氣膜結構為斜向正交網狀鋼纜加氣膜式結構，滿足貯煤場大空間跨度的要求，也滿足氣膜結構在主要荷載作用下縱橫向的剛度需求。

在氣膜煤棚四周擋煤墻上設有進出通道，均設置雙層門，可防止內部空氣泄漏。

2.2 調研情況

據制造廠介紹，因當地大風原因（當時風速約41m/s），煤場四周建筑物外表面封閉用壓型鋼板脫落，飄落至氣膜煤棚上方，對膜材造成嚴重破壞而致使煤棚坍塌，失去封閉功能，參觀時現場已回收，制造廠計劃重新制作安裝，預計需要30天左右進行恢復。赴現場后僅在煤場四周見到灑落的少量封閉煤棚所用材料。

氣膜材料為中等強度的PVC膜，厚度0.75mm。

氣膜外部固定用鋼索直徑約10mm。

氣膜底部擋煤墻高度分別為6.5米高和2.5米高。

氣膜及鋼索底部固定于擋煤墻上部，采用預留螺栓及角鋼固定。

氣膜煤棚四周安裝有充氣風機和消防管道。

2.3 要點分析

安裝周期：氣膜煤棚在制造廠制作完成運至現場后，先對氣膜及鋼索進行安裝，再對煤棚內部進行充氣完成安裝，安裝周期共計約1個月。

后期運行：煤棚安裝完畢后，運行期間需持續補氣，補氣時約需3～5臺充氣風機同時作業，每臺風機功率為7.5kW。

環境適應性：經該工程的將近兩年的運行，抗風抗壓能力能夠滿足該地區41m/s風速的要求，并能承受冬季雪壓的考驗。

消防和粉塵控制：在煤棚內部擋煤墻頂部裝設有噴灑水降塵裝置和采用排氣閥控制開閉的排氣孔。實測貯煤作業時室內煤塵濃度100-130mg/m3；若開啟排風閥和灑水降塵，煤塵濃度可降到8mg/m3以下；實測貯煤作業時室內瓦斯濃度0.1%，均符合國家標準要求。

3 氣膜式封閉貯煤場與其它封閉形式的投資比較

貯量15萬噸氣膜式封閉煤棚與同等貯量的封閉式條形煤場、圓形煤場及筒倉進行投資比較，如下表所列。endprint

摘 要：燃煤電站機組容量愈來愈大，貯煤場的容量也隨之增大，大型的封閉煤棚形式多樣。氣膜式煤棚是近些年在工程使用中的較新型的一種煤棚形式，其在環保和造價方面較其它封閉煤棚形式具有一定優勢。對氣膜式煤棚的形式、所用材料及在貯煤場的使用效果進行了專題論述。氣膜式煤棚在今后燃煤電站工程煤棚的設計工作中可作為一種選擇，其抗風壓、抗雪壓等方面對環境的適應性還有待在實際運行中進一步檢驗完善。

關鍵詞：氣膜式煤棚；燃煤電站；貯煤場

引言

大型燃煤電站機組容量愈來愈大，燃煤電站貯煤場容量也隨之增大。為了滿足環保要求，針對封閉貯煤場的研究已是迫在眉睫的任務。

封閉式條形煤場、圓形煤場及筒倉等封閉貯煤方式在工程中的應用技術已相對成熟。近幾年出現了氣膜式煤棚結構，但應用還較少。

1 氣膜式煤棚

1.1 氣膜式煤棚基本情況

氣膜式結構是在高分子復合膜材形成的密閉空間內部注入空氣，并保持一定的密閉空間內外壓差，使膜面受拉以保證剛度，在氣膜式結構外部設置斜向正交索網、中部無需支撐、維持形態并抵擋外部風荷載的結構形式。

1.2 建筑膜材的性能

力學性能：拉伸強度相當于鋼材的一半。膜材的彈性膜量較低，可形成復雜的曲面造型。

光學性能：對自然光的透射率約9%。

防火性能：具有阻燃和耐高溫性能。

保溫性能：雙層膜材料的保溫性能與190mm厚磚墻相當。

自潔性能：雨水可使經過特殊表面處理的PVC膜材表面得到自然清洗。

耐腐蝕性：耐各種強酸強堿腐蝕，不宜老化。

耐侯性強：工作溫度范圍在-40～70℃之間。

1.3 氣膜式封閉煤棚結構

氣膜結構建筑靠約250Pa內外氣壓差來支撐整個建筑。

所用斜向網狀鋼纜將整個結構包裹，斜向網狀鋼纜系統允許的膜內壓力可達1.5-3.0大氣壓，可抵抗150英里/時的強風和250kg/m2的雪載。

采用條形煤棚基礎，高越2～7米。

依據工程地質資料確定基礎混凝土強度等級、基礎墊層及鋼筋選型。

1.4 氣膜式封閉煤棚內部給排水、通風除塵

設置降塵噴淋裝置，實現對整個煤棚堆場的噴淋降塵。

設置消防系統，當火災經確認發生后，經消控室主機遠程控制將對應發生火災區域的電控炮處的閥組打開進行滅火。

室內噴淋降塵給水管道采用無縫鋼管，焊接連接；電控消防炮滅火管道采用熱鍍鋅鋼管。

采用機械送風和超壓排風的送、排風模式，通風系統自動控制煤棚內氣壓并可定時自動通風換氣。

1.5 氣膜式封閉煤棚補充新風

主控制系統：集成化設計；風壓傳感器收集動態數據，風感控制單元自動控制充氣系統的運作；智能遠程PLC控制。

補充新風系統：擋墻處設有通風口，保證封閉煤棚內與外界氣體交換。

應急備用系統：設有使用燃油或者燃氣的馬達提供備用動力。

1.6 氣膜式封閉煤棚的技術特點

自由的建筑形體塑造：柔性膜材使煤棚造型多樣，可以適應復雜地形。

自重輕：重量約為常規鋼屋面的1/30，可有效降低基礎的造價。

施工周期短：所有加工制作均在工廠完成，一個月內完成安裝。

大跨度建筑空間：內部不需要梁柱支撐，內部運行無障礙。

抗壓性能：可抵抗150英里/時的強風和250kg/m2的積雪。

施工不受季節限制。

密封性好、環保指標高。

2 氣膜式煤棚現場調研

了解到巴彥淖爾洗煤廠、大武口洗煤廠及太西洗煤廠采用了氣膜式封閉煤棚，作者對巴彥淖爾洗煤廠進行了現場調研。

2.1 煤棚概況

長400米、寬110米、高42米，坐落于6.5米高的擋煤墻兼圍墻頂部，煤棚頂部距離地面48.5米。貯煤量15萬噸的。

目前世界上最大的氣膜結構，包含氣承膜結構煤場及設備運行所需的輔助設施。

采用PLC全智能監控建筑體系，其整體控制體系包括模塊控制系統、室內外環境監控系統、溫度控制系統、能耗控制系統、控壓系統、新風循環系統、備用能源系統、瓦斯監控系統、煤炭粉塵濃度監控系統，自動調節通風換氣量等，可實現無人值守自動運行。

室內外通用監控系統可以監測到室外的溫度、濕度、風力、降水量、車輛進出、安全等情況；室內監控系統監測室內溫度、濕度、出風量、光照強度、煤炭外表溫度和內部溫度等。

氣膜結構為斜向正交網狀鋼纜加氣膜式結構，滿足貯煤場大空間跨度的要求，也滿足氣膜結構在主要荷載作用下縱橫向的剛度需求。

在氣膜煤棚四周擋煤墻上設有進出通道，均設置雙層門，可防止內部空氣泄漏。

2.2 調研情況

據制造廠介紹，因當地大風原因（當時風速約41m/s），煤場四周建筑物外表面封閉用壓型鋼板脫落，飄落至氣膜煤棚上方，對膜材造成嚴重破壞而致使煤棚坍塌，失去封閉功能，參觀時現場已回收，制造廠計劃重新制作安裝，預計需要30天左右進行恢復。赴現場后僅在煤場四周見到灑落的少量封閉煤棚所用材料。

氣膜材料為中等強度的PVC膜，厚度0.75mm。

氣膜外部固定用鋼索直徑約10mm。

氣膜底部擋煤墻高度分別為6.5米高和2.5米高。

氣膜及鋼索底部固定于擋煤墻上部，采用預留螺栓及角鋼固定。

氣膜煤棚四周安裝有充氣風機和消防管道。

2.3 要點分析

安裝周期：氣膜煤棚在制造廠制作完成運至現場后，先對氣膜及鋼索進行安裝，再對煤棚內部進行充氣完成安裝，安裝周期共計約1個月。

后期運行：煤棚安裝完畢后，運行期間需持續補氣，補氣時約需3～5臺充氣風機同時作業，每臺風機功率為7.5kW。

環境適應性：經該工程的將近兩年的運行，抗風抗壓能力能夠滿足該地區41m/s風速的要求，并能承受冬季雪壓的考驗。

消防和粉塵控制：在煤棚內部擋煤墻頂部裝設有噴灑水降塵裝置和采用排氣閥控制開閉的排氣孔。實測貯煤作業時室內煤塵濃度100-130mg/m3；若開啟排風閥和灑水降塵，煤塵濃度可降到8mg/m3以下；實測貯煤作業時室內瓦斯濃度0.1%，均符合國家標準要求。

3 氣膜式封閉貯煤場與其它封閉形式的投資比較

貯量15萬噸氣膜式封閉煤棚與同等貯量的封閉式條形煤場、圓形煤場及筒倉進行投資比較，如下表所列。endprint