煤炭鋼板倉儲運工藝系統研究與應用

蘇俊亮

摘 要：隨著國家大氣治理愈發嚴格，露天煤堆存必須密閉管理，密閉倉的結構均采用鋼筋混凝土結構，存在自重大，工作量大，施工復雜，機械化操作程度低，建設周期長，費用高等問題。國家鼓勵鋼結構及裝配式結構，利用鋼結構的優點，突破其存在的缺點，利用裝配式鋼結構替代鋼筋混凝土結構建設倉儲系統，有明顯的工期優勢及成本優勢。

關鍵詞：鋼板倉儲運工藝;工期短;效益好;創新

1 項目研究的目的和意義

隨著我國對環保違法整治力度的加大，各行各業都在搞環保治理。根據國家和地方有關環保文件要求，煤炭生產企業必須做到原煤不能直接落地，有條件的要實現全封閉煤場。為了保護環境，防止污染，創造潔凈、適宜的生活、工作環境，實現資源高效利用，煤炭生產企業必須保證原煤入倉、或者建設全封閉儲煤場，這樣既能保證松散的煤塵不至于到處飛揚污染環境，又能節省煤炭運輸過程中的裝車費用。目前國內多數煤炭生產企業均采用傳統的鋼筋混凝土筒倉，做為煤炭倉儲的主用功能性建筑。傳統的鋼筋混凝土筒倉，自重較大，筒壁結構較厚，施工復雜，工作量大，機械化操作程度較低，施工安全性較差。

國外一些產糧大國在六、七十年代開始建造鋼板糧倉，在我國鋼板倉始于八十年代，開始出現在糧食谷物深加工行業做為糧倉使用，后經過幾十年發展，目前鋼板倉多用于糧食谷物深加工、飼料行業、港口行業、水泥行業、油脂行業、酒類釀造行業、環保化工行業、食品行業等，在煤炭行業使用鋼板倉較少。

鋼材的特點是強度高、自重輕、整體剛度好、抵抗變形能力強，故用于建造大跨度和超高、超重型的建筑物特別適宜;材料勻質性和各向同性好，屬理想彈性體，最符合一般工程力學的基本假定;材料塑性、韌性好，可有較大變形，能很好地承受動力荷載;建筑工期短;其工業化程度高，可進行機械化程度高的專業化生產。

鋼結構的特點：

（1）材料強度高，自身重量輕。

鋼材強度較高，彈性模量也高。與混凝土和木材相比，其密度與屈服強度的比值相對較低，因而在同樣受力條件下鋼結構的構件截面小，自重輕，便于運輸和安裝，適于跨度大，高度高，承載重的結構。

（2）鋼材韌性，塑性好，材質均勻，結構可靠性高。

適于承受沖擊和動力荷載，具有良好的抗震性能。鋼材內部組織結構均勻，近于各向同性勻質體。鋼結構的實際工作性能比較符合計算理論。所以鋼結構可靠性高。

（3）鋼結構制造安裝機械化程度高。

鋼結構構件便于在工廠制造、工地拼裝。工廠機械化制造鋼結構構件成品精度高、生產效率高、工地拼裝速度快、工期短。鋼結構是工業化程度最高的一種結構。

（4）鋼結構密封性能好。

由于焊接結構可以做到完全密封，可以作成氣密性，水密性均很好的高壓容器，大型油池，壓力管道等。

（5）鋼結構耐熱不耐火。

當溫度在150℃以下時，鋼材性質變化很小。因而鋼結構適用于熱車間，但結構表面受150℃左右的熱輻射時，要采用隔熱板加以保護。溫度在300℃-400℃時.鋼材強度和彈性模量均顯著下降，溫度在600℃左右時，鋼材的強度趨于零。在有特殊防火需求的建筑中，鋼結構必須采用耐火材料加以保護以提高耐火等級。

（6）鋼結構耐腐蝕性差。

特別是在潮濕和腐蝕性介質的環境中，容易銹蝕。一般鋼結構要除銹、鍍鋅或涂料，且要定期維護。對處于海水中的海洋平臺結構，需采用“鋅塊陽極保護”等特殊措施予以防腐蝕。

（7）低碳、節能、綠色環保，可重復利用。

鋼結構建筑拆除幾乎不會產生建筑垃圾，鋼材可以回收再利用。

鋼板倉在煤炭行業使用較少，主要煤炭里面含有硫元素，具有腐蝕性，煤炭存在自然性、含有可爆炸氣體，不利于鋼板倉利用。本項目對現有項目上采用的煤炭鋼板倉儲運工藝系統進行研究，探討鋼板倉在煤炭行業中的推廣的難題和解決辦法，為煤炭鋼板倉儲運工藝系統在煤炭企業應用提供可靠地實踐依據，提高煤礦企業倉儲的經濟效益和社會效益。

2 研究路線

（1）通過對國家現行有關法規、規程和規范及收集的相關技術資料認真分析研究，針對煤炭鋼板倉儲運工藝系統的分析和計算，進行理論分析及計算、評估效果，制定煤炭鋼板倉儲運工藝系統選型方案。

（2）通過現場調研，了解大型鋼板倉煤倉施工的難易程度及鋼板倉煤倉倉儲的可靠性。評價鋼板倉煤倉投運后的穩定性、可靠性并對相關技術數據進行實測統計，做好記錄。為今后煤炭鋼板倉儲運工藝系統設計提供實踐依據。

（3）通過煤炭鋼板倉儲運工藝系統在工程中的應用，分析比對煤炭鋼板倉儲運工藝系統在工程建設造價控制及節約成本方面的實際效果。

3 項目主要研究內容

（1）在設計方面，考慮鋼板倉和混凝土倉的完美結合，本工程末煤倉漏斗以下為混凝土倉結構，與鋼倉對接設計有預埋鋼板，提高了鋼倉連接的可靠性和安全性。為了鋼板倉順利施工，混凝土倉在漏斗梁上面設置外挑檐，挑檐寬度為1500mm，保證了鋼板倉施工工作面，保證了施工安全。

（2）鋼倉施工階段，現場監控鋼倉施工節點，在改變鋼倉壁厚時，設置停檢點，保證鋼倉施工質量。

（3）鋼倉使用階段，做好壓倉檢測監控。第一階段壓倉裝倉60%，壓倉20天，第二階段裝倉30%，壓倉20天。第三階段裝倉10%，壓倉一個月。保證鋼倉均勻受力，滿足使用安全。

（4）煤炭鋼板倉儲運工藝系統使用過程中做好沉降觀測，保證鋼板倉使用安全。

4 解決的關鍵技術

（1）針對煤炭中的硫元素對鋼板倉腐蝕的難題進行解決。本工程采用煤倉內壁涂刷防腐耐磨涂料，保證煤里面的腐蝕物質不至于對鋼結構造成嚴重腐蝕，保證使用年限達到設計要求。

（2）針對鋼板倉消防問題提出解決方案。現場設置消防栓，由于現在新疆龜茲礦業采用濕法采煤工藝，煤含水量較大，煤自燃現象不易發生。鋼倉外設置螺旋爬梯，倉頂建筑內設置消防栓，放置干粉滅火器。

（3）針對鋼板倉儲存煤炭易燃易爆問題給出解決方案。

定期向鋼板倉內沖惰性氣體，減少氧氣含量，降低可燃性。

（4）鋼結構煤倉卸料方式對安全性的影響及解決方案，本工程煤倉18米鋼板倉，采用四個卸料口，在卸料時均勻卸料，避免了不均勻卸料對煤倉的側壓力。8米鋼板倉采用一個錐形漏斗中心卸料保證了煤倉安全。

5 取得主要成效

（1）目前在國內煤炭企業采用煤炭鋼板倉儲運工藝系統較少，本科研項目將煤炭鋼板倉儲運工藝系統進行創新性改進，應用于煤炭企業的環保升級改造工程中。

（2）在技術創新性上，創造性的將利普鋼板倉壁厚增加到4.5mm厚，同時采用70根25號槽鋼作為立柱增加了儲煤鋼板倉徑向強度，從而極大地提高了倉壁抗張力水平，保證了結構安全。并采用內部涂刷耐磨抗腐蝕高分子涂料，提高了鋼倉的耐腐蝕性的同時，提高了鋼倉儲煤的耐久性。并定期向煤倉內加注惰性氣體，保證煤倉的防爆安全性

（3）在經濟成本上，鋼板倉相對于傳統的鋼筋混凝土筒倉，鋼板倉具有工期短、勞力省、成本低的特點。它對基礎要求低，可降低建造成本。同等倉容的相比較，鋼板倉的鋼材用量僅相當于其鋼筋用量，水泥用量節省2/3。在建造安全方面，基本上實現機械化操作，建造技術含量高，施工較安全。鋼板倉使用方面，采用敞開式，易卸爆，防爆型較好。相比混凝土結構，采用鋼板結構拆除不會有建設垃圾，綠色環保，且具有回收價值，可重復利用。

（4）通過該研究成果應用，采用鋼板倉代替傳統的混凝土倉，使得造價節約了30%左右，工期縮短10%，同時減少了三廢排放，對環境保護工作起到了積極作用。

6 結語

通過研究確定煤炭生產企業運用煤炭鋼板倉儲運工藝系統需要解決的難點及關鍵點，并為以后煤炭鋼板倉儲運工藝系統設計提供可靠地實踐依據。該項研究成果的應用幫助煤炭企業在煤炭鋼板倉儲運工藝系統研究與應用提供了新的思路，實現經濟效果和環境治理的雙贏，值得推廣應用。