新型PE骨架膜結構在原料料場封閉工程中的應用

王潔斌 何瑩瑩 黃奎生

（沈陽科維潤工程技術有限公司，遼寧沈陽 110166）

0.引言

原料場作為各類企業散狀原料燃料的貯運場所，是原料儲備工序的重要環節。我國早期的原料場大多數采用露天堆放，雖然設置了噴淋（霧）降塵或防風抑塵網等措施[1]，但是大量無組織排放的粉塵會給周圍環境造成嚴重污染。自2010年以來，國家環保政策的日趨嚴格和公眾環保意識的日益增強，特別是實施超低排放后，各類企業紛紛對料場進行封閉改造[2]，盡量減少粉塵的無組織排放，努力打造環保料場。

北方某鋼廠為滿足現行環保要求，對其原料廠進行封閉改造，本文通過多方案的比選和分析[3]，提出了應用一種新型PE骨架膜結構，是實現技術先進、綜合效益均優的改造方案。

1.工程概況

1.1 工程現狀

北方某鋼廠原料廠位于北方某工業園區內，其長度為480m，寬度為220m，主要存儲物料為焦炭。原料棚采用鋼桁架及鋼拉索的結構形式，圍護材料采用單層聚乙烯抑塵網。

1.2 存在的問題

料棚圍護材料為單層聚乙烯抑塵網，雖然防風抑塵網能夠起到一定的抑塵作用，但是抑塵率只能達到65%～85%，已經不能滿足《關于推進實施鋼鐵行業超低排放的意見》（環大氣[2019]35號）中無組織排放控制和清潔生產的要求，為此，必須對原料棚進行改造。

2.改造方案

2.1 結構形式和圍護材料的選擇

2.1.1 國內料場封閉的主要形式

目前，國內料場封閉從結構形式上來說，一般采用門式剛架、空間網架以及張弦桁架結構。圍護材料采用最多的為彩鋼板，而彩鋼板及檁條體系耐腐蝕性差。隨著膜材料技術的發展，膜結構已逐漸應用于料場封閉，膜作為圍護材料，解決了料場中腐蝕性嚴重的隱患。目前膜結構料場主要有兩類結構形式：充氣膜結構和骨架膜結構。上述幾種結構形式的特點如表1所示。

表1 國內料棚封閉的主要形式

2.1.2 料場改造方案的選擇和特點

鑒于彩鋼板在料場封閉中存在的弊端性，本項目方案首先摒棄了圍護材料使用彩鋼板。膜結構是本工程的選擇。而本工程料棚跨度為220m，屬于大跨度結構，且為改造項目，業主又要求充分利用原有結構，還需要利用可再生能源。若采用充氣膜結構，施工難度增大，另外充氣膜結構空間內需要密閉正壓，而本料場物流主要靠汽運，這樣也給將來生產帶來巨大不便，故充氣膜結構不適用于本料場封閉。經充分論證，本工程采用了NEUI-PE骨架膜結構形式。

NEUI-PE骨架膜結構是東北大學設計研究院（有限公司）針對料場封閉課題研發的一種新型空間骨架膜結構，其主要特點是：平面主桁架直接承受風、雪等荷載；而縱向桁架和支撐體系其主要作用是保證鋼結構的穩定性和抗側向力。

料棚屋面的圍護材料采用NEUI-PE膜，NEUI-PE膜屬于一種性能優越的新型進口聚乙烯（PE）膜材，主要優勢有：膜材的厚度為0.5mm，是一種輕質高強的膜材；同時采用特殊的覆膜技術，使膜材具有抗腐蝕、阻燃性和透光性（透光率為10%）；膜材表面采用高漫反射率處理技術，降低了夜間照明強度；內外層的高強度UV紫外線保護層，對紫外線的阻擋率達到100%，延長了膜材的使用壽命?；谝陨系膬瀯荩朔N膜材建筑在北美及歐洲地區已有多個使用年限超過20年的案例，近幾年在國內料場封閉中NEUI-PE骨架膜也已經有多個成功案例，如德龍鋼鐵全封閉北區儲備料場、新余鋼鐵股份有限公司綜合料場等。圖1為料棚改造后的效果。

圖1 改造后的效果

2.2 光伏發電的應用

為響應國家“加快優化能源結構，壯大清潔能源產業”的號召，結合本項目的光照條件，在屋面裝設了分布式光伏發電系統，即指采用光伏組件將太陽能直接轉換為電能，實現了就近發電、就近轉換、就近使用，不僅有效提高同等規模光伏電站的發電量，而且有效解決了電力在升壓及長途運輸中的損耗問題。該項目光伏組件、支架及相關設備均鋪設在料棚南側屋面上，鋪設面積約為40200m2，占屋面總面積的37.7%。

3.改造后的帶來的效益

原料料場封閉后，不但避免了料場物料向大氣中的無組織排放，同時也避免了物料中水分的增加和由于物料受雨淋而隨雨水流失的現象，本項目實施后，顆粒物排放量由原來的50t/a減少為20t/a，顆粒物排放量將減少30t/a，環境效益顯著。

在全壽命周期（50年）內，圍護材料采用彩鋼板時使用年限通常為5～10年，而采用NEUI-PE膜時使用年限通常為15～20年，經估算，在全壽命周期內，彩鋼瓦的維護費用為5846萬元，NEUI-PE的維護費用為4515萬元，維護費用可節省1331萬元，同比減少23%，具有良好的經濟效益。

另外，料棚圍護材料采用NEUI-PE膜后，在晴天時白天自然采光能夠滿足采光要求，膜材采用高漫反射率的表面處理技術，使夜間照明能耗降低50%～60%。同時屋面鋪設的光伏發電，實現了就近發電、就近轉換、就近使用，節能效果明顯。

4.結論

此鋼廠料場改造完成后，將徹底解決料場無組織排放問題，經估算，封閉后料場顆粒物排放量將減少30t/a，具有良好的環保效益；同時，在料棚改造的過程中，充分利用原有鋼結構，節省鋼材約1680t，而且膜材節能效果顯著，帶來了良好的經濟效益和社會效益，實現了“節能減排，打造環保料場”的目的?？梢?，NEUI-PE骨架膜結構非常適用于料場封閉，在本項目中體現了多方面良好性能，受到業主好評。