燃煤电厂露天条形储煤场的膜结构封闭化治理

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随着国家大气环境污染治理标准的不断提高；燃煤电厂露天条形储煤场的膜结构封闭化治理势在必行；与传统钢结构相比；封闭式储煤场采用空气支承式膜结构具有抑尘效果好、自重轻、地质条件适用性好、透光性好、耐腐蚀、耐候性强、自洁性能好；施工工期短且造价低等优点；通过工作原理分析；从膜结构的使用寿命、防火、防爆、安全性能以及工程造价等方面进行研究、论证；空气支承式膜结构能满足工程环保治理的要求；经工程实践验证；空气支承式膜结构储煤场满足技术要求；结果符合预期；具有工程推广价值；

露天储煤场装卸作业过程中产生的煤粉扬尘是燃煤电厂最主要的大气颗粒物面源污染源。目前，储煤场抑尘多采用喷淋增湿、设置防风抑尘墙等技术措施，这类措施能够有效改善煤尘污染，但无法从源头上根治储煤场的煤尘污染。随着国家对大气环境污染治理标准的不断提高，发电厂环保监管日趋严格。《中华人民共和国大气污染防治法》第七十二条明确规定储存煤炭应当密闭。2018年6月，国务院发布《打赢蓝天保卫战三年行动计划》，行动计划要求强化火电行业物料运输、装卸、储存、转移和工艺过程的粉尘面源污染的深度治理。鉴于日益严格的环保要求，露天条形煤场的喷淋增湿、防风抑尘墙等技术已不能满足相关环保要求，燃煤电厂的储煤场环保治理势在必行，封闭式条形储煤场能从根本上解决储煤场的面源污染问题。1封闭式储煤场结构形式目前，国内大跨度封闭式条形储煤场主要有2种形式：钢结构储煤场和膜结构储煤场[1]。钢结构一般有网架结构、钢桁架结构等形式。膜结构储煤场为近几年发展起来的储煤场封闭形式，参照《膜结构技术规程:CECS 158—2015》[2]，大跨度建（构）筑物的膜结构一般采用骨架支承式与空气支承式等结构形式，见图1。图1大跨度建（构）筑物膜结构形式4种形式的储煤场结构形式的技术经济比较见表1，其中膜结构具有造价低、施工工期短和使用年限适中等特点，由于骨架支承式膜结构密封性较差，发电厂储煤场封闭常采用空气支承式膜结构。表1各种储煤场封闭结构形式技术经济比较表结构类型造价工期/d设计年限/a运行维护费用钢桁架高24030外护板维护，费用较高钢网架较高18030外护板维护，费用较高空气支承式膜低60 15~20充气设备运行费用较低骨架支承式膜较低90 15~20低2空气支承式膜结构技术空气支承式膜结构是一种建筑结构形式，其在北美、日本和欧洲已有40多年的发展历史，1974年建造的英国多普勒雷达穹顶是世界上第1个空气支承式膜结构。我国1980年建成的上海工业展览馆也采用了空气支承式膜结构[3-4]。空气支承式膜结构以优质膜材为载体，利用内外气压差保持膜材张力，形成具有一定刚度、张力，能够覆盖大跨度空间的结构体系，工作原理示意见图2。空气支承式膜结构储煤场利用充气风机向封闭式储煤场充气，保持储煤场内外250~500 Pa的气压差，使膜体受到上浮力并产生预张应力。空气支承式膜结构储煤场是一种新型的全封闭结构的储煤场，国内已建成投运的空气支承式膜结构储煤场有邢台国泰发电有限责任公司、神华巴彦淖尔能源有限责任公司、神华宁夏煤业集团有限责任公司的太西、大武口洗煤厂[5]。图2空气支承式膜结构工作原理示意图与传统的钢结构储煤场相比，空气支承式膜结构具有显著优势：①密封性好、环保指标高。封闭式膜结构采用有组织的通风系统，可有效防止煤场堆取料设备作业产生的扬尘向外扩散；②质量轻，力学性能优异，适应性好。膜结构重量仅为常规钢网架的4%~5%，特别适合地基承载力较差的建设场地。膜结构属于柔性结构，对基础沉降不均匀、地震等适应性有一定优势；③膜材透光性好，减少了室内照明的能量消耗[6]；自洁能力强，耐酸碱腐蚀，耐老化，节省后期运行维护成本[7]；④施工周期短。膜结构加工制作一般在工厂完成，现场进行拼接安装作业，膜结构整个施工周期2~3个月；⑤工程造价低。膜结构造价较常规钢结构降低60%~70%[4-5, 7]。空气支承式膜结构的膜材由高强度纤维基布和聚合物涂层组成，基布是受力构件，起承受并传递荷载的作用，主要有聚酯纤维、玻璃纤维等；涂层具有保护基布、防潮、耐火等作用，涂层材料主要有聚氯乙烯（PVC）、聚四氟乙烯（PTFE）和硅酮