气膜煤棚在燃煤电站的应用

周曼毅　靖谋

摘 要：燃煤电站机组容量愈来愈大，贮煤场的容量也随之增大，大型的封闭煤棚形式多样。气膜式煤棚是近些年在工程使用中的较新型的一种煤棚形式，其在环保和造价方面较其它封闭煤棚形式具有一定优势。对气膜式煤棚的形式、所用材料及在贮煤场的使用效果进行了专题论述。气膜式煤棚在今后燃煤电站工程煤棚的设计工作中可作为一种选择，其抗风压、抗雪压等方面对环境的适应性还有待在实际运行中进一步检验完善。

关键词：气膜式煤棚；燃煤电站；贮煤场

引言

大型燃煤电站机组容量愈来愈大，燃煤电站贮煤场容量也随之增大。为了满足环保要求，针对封闭贮煤场的研究已是迫在眉睫的任务。

封闭式条形煤场、圆形煤场及筒仓等封闭贮煤方式在工程中的应用技术已相对成熟。近几年出现了气膜式煤棚结构，但应用还较少。

1 气膜式煤棚

1.1 气膜式煤棚基本情况

气膜式结构是在高分子复合膜材形成的密闭空间内部注入空气，并保持一定的密闭空间内外压差，使膜面受拉以保证刚度，在气膜式结构外部设置斜向正交索网、中部无需支撑、维持形态并抵挡外部风荷载的结构形式。

1.2 建筑膜材的性能

力学性能：拉伸强度相当于钢材的一半。膜材的弹性膜量较低，可形成复杂的曲面造型。

光学性能：对自然光的透射率约9%。

防火性能：具有阻燃和耐高温性能。

保温性能：双层膜材料的保温性能与190mm厚砖墙相当。

自洁性能：雨水可使经过特殊表面处理的PVC膜材表面得到自然清洗。

耐腐蚀性：耐各种强酸强碱腐蚀，不宜老化。

耐侯性强：工作温度范围在-40～70℃之间。

1.3 气膜式封闭煤棚结构

气膜结构建筑靠约250Pa内外气压差来支撑整个建筑。

所用斜向网状钢缆将整个结构包裹，斜向网状钢缆系统允许的膜内压力可达1.5-3.0大气压，可抵抗150英里/时的强风和250kg/m2的雪载。

采用条形煤棚基础，高越2～7米。

依据工程地质资料确定基础混凝土强度等级、基础垫层及钢筋选型。

1.4 气膜式封闭煤棚内部给排水、通风除尘

设置降尘喷淋装置，实现对整个煤棚堆场的喷淋降尘。

设置消防系统，当火灾经确认发生后，经消控室主机远程控制将对应发生火灾区域的电控炮处的阀组打开进行灭火。

室内喷淋降尘给水管道采用无缝钢管，焊接连接；电控消防炮灭火管道采用热镀锌钢管。

采用机械送风和超压排风的送、排风模式，通风系统自动控制煤棚内气压并可定时自动通风换气。

1.5 气膜式封闭煤棚补充新风

主控制系统：集成化设计；风压传感器收集动态数据，风感控制单元自动控制充气系统的运作；智能远程PLC控制。

补充新风系统：挡墙处设有通风口，保证封闭煤棚内与外界气体交换。

应急备用系统：设有使用燃油或者燃气的马达提供备用动力。

1.6 气膜式封闭煤棚的技术特点

自由的建筑形体塑造：柔性膜材使煤棚造型多样，可以适应复杂地形。

自重轻：重量约为常规钢屋面的1/30，可有效降低基础的造价。

施工周期短：所有加工制作均在工厂完成，一个月内完成安装。

大跨度建筑空间：内部不需要梁柱支撑，内部运行无障碍。

抗压性能：可抵抗150英里/时的强风和250kg/m2的积雪。

施工不受季节限制。

密封性好、环保指标高。

2 气膜式煤棚现场调研

了解到巴彦淖尔洗煤厂、大武口洗煤厂及太西洗煤厂采用了气膜式封闭煤棚，作者对巴彦淖尔洗煤厂进行了现场调研。

2.1 煤棚概况

长400米、宽110米、高42米，坐落于6.5米高的挡煤墙兼围墙顶部，煤棚顶部距离地面48.5米。贮煤量15万吨的。

目前世界上最大的气膜结构，包含气承膜结构煤场及设备运行所需的辅助设施。

采用PLC全智能监控建筑体系，其整体控制体系包括模块控制系统、室内外环境监控系统、温度控制系统、能耗控制系统、控压系统、新风循环系统、备用能源系统、瓦斯监控系统、煤炭粉尘浓度监控系统，自动调节通风换气量等，可实现无人值守自动运行。

室内外通用监控系统可以监测到室外的温度、湿度、风力、降水量、车辆进出、安全等情况；室内监控系统监测室内温度、湿度、出风量、光照强度、煤炭外表温度和内部温度等。

气膜结构为斜向正交网状钢缆加气膜式结构，满足贮煤场大空间跨度的要求，也满足气膜结构在主要荷载作用下纵横向的刚度需求。

在气膜煤棚四周挡煤墙上设有进出通道，均设置双层门，可防止内部空气泄漏。

2.2 调研情况

据制造厂介绍，因当地大风原因（当时风速约41m/s），煤场四周建筑物外表面封闭用压型钢板脱落，飘落至气膜煤棚上方，对膜材造成严重破坏而致使煤棚坍塌，失去封闭功能，参观时现场已回收，制造厂计划重新制作安装，预计需要30天左右进行恢复。赴现场后仅在煤场四周见到洒落的少量封闭煤棚所用材料。

气膜材料为中等强度的PVC膜，厚度0.75mm。

气膜外部固定用钢索直径约10mm。

气膜底部挡煤墙高度分别为6.5米高和2.5米高。

气膜及钢索底部固定于挡煤墙上部，采用预留螺栓及角钢固定。

气膜煤棚四周安装有充气风机和消防管道。

2.3 要点分析

安装周期：气膜煤棚在制造厂制作完成运至现场后，先对气膜及钢索进行安装，再对煤棚内部进行充气完成安装，安装周期共计约1个月。

后期运行：煤棚安装完毕后，运行期间需持续补气，补气时约需3～5台充气风机同时作业，每台风机功率为7.5kW。

环境适应性：经该工程的将近两年的运行，抗风抗压能力能够满足该地区41m/s风速的要求，并能承受冬季雪压的考验。

消防和粉尘控制：在煤棚内部挡煤墙顶部装设有喷洒水降尘装置和采用排气阀控制开闭的排气孔。实测贮煤作业时室内煤尘浓度100-130mg/m3；若开启排风阀和洒水降尘，煤尘浓度可降到8mg/m3以下；实测贮煤作业时室内瓦斯浓度0.1%，均符合国家标准要求。

3 气膜式封闭贮煤场与其它封闭形式的投资比较

贮量15万吨气膜式封闭煤棚与同等贮量的封闭式条形煤场、圆形煤场及筒仓进行投资比较，如下表所列。endprint

摘 要：燃煤电站机组容量愈来愈大，贮煤场的容量也随之增大，大型的封闭煤棚形式多样。气膜式煤棚是近些年在工程使用中的较新型的一种煤棚形式，其在环保和造价方面较其它封闭煤棚形式具有一定优势。对气膜式煤棚的形式、所用材料及在贮煤场的使用效果进行了专题论述。气膜式煤棚在今后燃煤电站工程煤棚的设计工作中可作为一种选择，其抗风压、抗雪压等方面对环境的适应性还有待在实际运行中进一步检验完善。

关键词：气膜式煤棚；燃煤电站；贮煤场

引言

大型燃煤电站机组容量愈来愈大，燃煤电站贮煤场容量也随之增大。为了满足环保要求，针对封闭贮煤场的研究已是迫在眉睫的任务。

封闭式条形煤场、圆形煤场及筒仓等封闭贮煤方式在工程中的应用技术已相对成熟。近几年出现了气膜式煤棚结构，但应用还较少。

1 气膜式煤棚

1.1 气膜式煤棚基本情况

气膜式结构是在高分子复合膜材形成的密闭空间内部注入空气，并保持一定的密闭空间内外压差，使膜面受拉以保证刚度，在气膜式结构外部设置斜向正交索网、中部无需支撑、维持形态并抵挡外部风荷载的结构形式。

1.2 建筑膜材的性能

力学性能：拉伸强度相当于钢材的一半。膜材的弹性膜量较低，可形成复杂的曲面造型。

光学性能：对自然光的透射率约9%。

防火性能：具有阻燃和耐高温性能。

保温性能：双层膜材料的保温性能与190mm厚砖墙相当。

自洁性能：雨水可使经过特殊表面处理的PVC膜材表面得到自然清洗。

耐腐蚀性：耐各种强酸强碱腐蚀，不宜老化。

耐侯性强：工作温度范围在-40～70℃之间。

1.3 气膜式封闭煤棚结构

气膜结构建筑靠约250Pa内外气压差来支撑整个建筑。

所用斜向网状钢缆将整个结构包裹，斜向网状钢缆系统允许的膜内压力可达1.5-3.0大气压，可抵抗150英里/时的强风和250kg/m2的雪载。

采用条形煤棚基础，高越2～7米。

依据工程地质资料确定基础混凝土强度等级、基础垫层及钢筋选型。

1.4 气膜式封闭煤棚内部给排水、通风除尘

设置降尘喷淋装置，实现对整个煤棚堆场的喷淋降尘。

设置消防系统，当火灾经确认发生后，经消控室主机远程控制将对应发生火灾区域的电控炮处的阀组打开进行灭火。

室内喷淋降尘给水管道采用无缝钢管，焊接连接；电控消防炮灭火管道采用热镀锌钢管。

采用机械送风和超压排风的送、排风模式，通风系统自动控制煤棚内气压并可定时自动通风换气。

1.5 气膜式封闭煤棚补充新风

主控制系统：集成化设计；风压传感器收集动态数据，风感控制单元自动控制充气系统的运作；智能远程PLC控制。

补充新风系统：挡墙处设有通风口，保证封闭煤棚内与外界气体交换。

应急备用系统：设有使用燃油或者燃气的马达提供备用动力。

1.6 气膜式封闭煤棚的技术特点

自由的建筑形体塑造：柔性膜材使煤棚造型多样，可以适应复杂地形。

自重轻：重量约为常规钢屋面的1/30，可有效降低基础的造价。

施工周期短：所有加工制作均在工厂完成，一个月内完成安装。

大跨度建筑空间：内部不需要梁柱支撑，内部运行无障碍。

抗压性能：可抵抗150英里/时的强风和250kg/m2的积雪。

施工不受季节限制。

密封性好、环保指标高。

2 气膜式煤棚现场调研

了解到巴彦淖尔洗煤厂、大武口洗煤厂及太西洗煤厂采用了气膜式封闭煤棚，作者对巴彦淖尔洗煤厂进行了现场调研。

2.1 煤棚概况

长400米、宽110米、高42米，坐落于6.5米高的挡煤墙兼围墙顶部，煤棚顶部距离地面48.5米。贮煤量15万吨的。

目前世界上最大的气膜结构，包含气承膜结构煤场及设备运行所需的辅助设施。

采用PLC全智能监控建筑体系，其整体控制体系包括模块控制系统、室内外环境监控系统、温度控制系统、能耗控制系统、控压系统、新风循环系统、备用能源系统、瓦斯监控系统、煤炭粉尘浓度监控系统，自动调节通风换气量等，可实现无人值守自动运行。

室内外通用监控系统可以监测到室外的温度、湿度、风力、降水量、车辆进出、安全等情况；室内监控系统监测室内温度、湿度、出风量、光照强度、煤炭外表温度和内部温度等。

气膜结构为斜向正交网状钢缆加气膜式结构，满足贮煤场大空间跨度的要求，也满足气膜结构在主要荷载作用下纵横向的刚度需求。

在气膜煤棚四周挡煤墙上设有进出通道，均设置双层门，可防止内部空气泄漏。

2.2 调研情况

据制造厂介绍，因当地大风原因（当时风速约41m/s），煤场四周建筑物外表面封闭用压型钢板脱落，飘落至气膜煤棚上方，对膜材造成严重破坏而致使煤棚坍塌，失去封闭功能，参观时现场已回收，制造厂计划重新制作安装，预计需要30天左右进行恢复。赴现场后仅在煤场四周见到洒落的少量封闭煤棚所用材料。

气膜材料为中等强度的PVC膜，厚度0.75mm。

气膜外部固定用钢索直径约10mm。

气膜底部挡煤墙高度分别为6.5米高和2.5米高。

气膜及钢索底部固定于挡煤墙上部，采用预留螺栓及角钢固定。

气膜煤棚四周安装有充气风机和消防管道。

2.3 要点分析

安装周期：气膜煤棚在制造厂制作完成运至现场后，先对气膜及钢索进行安装，再对煤棚内部进行充气完成安装，安装周期共计约1个月。

后期运行：煤棚安装完毕后，运行期间需持续补气，补气时约需3～5台充气风机同时作业，每台风机功率为7.5kW。

环境适应性：经该工程的将近两年的运行，抗风抗压能力能够满足该地区41m/s风速的要求，并能承受冬季雪压的考验。

消防和粉尘控制：在煤棚内部挡煤墙顶部装设有喷洒水降尘装置和采用排气阀控制开闭的排气孔。实测贮煤作业时室内煤尘浓度100-130mg/m3；若开启排风阀和洒水降尘，煤尘浓度可降到8mg/m3以下；实测贮煤作业时室内瓦斯浓度0.1%，均符合国家标准要求。

3 气膜式封闭贮煤场与其它封闭形式的投资比较

贮量15万吨气膜式封闭煤棚与同等贮量的封闭式条形煤场、圆形煤场及筒仓进行投资比较，如下表所列。endprint

摘 要：燃煤电站机组容量愈来愈大，贮煤场的容量也随之增大，大型的封闭煤棚形式多样。气膜式煤棚是近些年在工程使用中的较新型的一种煤棚形式，其在环保和造价方面较其它封闭煤棚形式具有一定优势。对气膜式煤棚的形式、所用材料及在贮煤场的使用效果进行了专题论述。气膜式煤棚在今后燃煤电站工程煤棚的设计工作中可作为一种选择，其抗风压、抗雪压等方面对环境的适应性还有待在实际运行中进一步检验完善。

关键词：气膜式煤棚；燃煤电站；贮煤场

引言

大型燃煤电站机组容量愈来愈大，燃煤电站贮煤场容量也随之增大。为了满足环保要求，针对封闭贮煤场的研究已是迫在眉睫的任务。

封闭式条形煤场、圆形煤场及筒仓等封闭贮煤方式在工程中的应用技术已相对成熟。近几年出现了气膜式煤棚结构，但应用还较少。

1 气膜式煤棚

1.1 气膜式煤棚基本情况

气膜式结构是在高分子复合膜材形成的密闭空间内部注入空气，并保持一定的密闭空间内外压差，使膜面受拉以保证刚度，在气膜式结构外部设置斜向正交索网、中部无需支撑、维持形态并抵挡外部风荷载的结构形式。

1.2 建筑膜材的性能

力学性能：拉伸强度相当于钢材的一半。膜材的弹性膜量较低，可形成复杂的曲面造型。

光学性能：对自然光的透射率约9%。

防火性能：具有阻燃和耐高温性能。

保温性能：双层膜材料的保温性能与190mm厚砖墙相当。

自洁性能：雨水可使经过特殊表面处理的PVC膜材表面得到自然清洗。

耐腐蚀性：耐各种强酸强碱腐蚀，不宜老化。

耐侯性强：工作温度范围在-40～70℃之间。

1.3 气膜式封闭煤棚结构

气膜结构建筑靠约250Pa内外气压差来支撑整个建筑。

所用斜向网状钢缆将整个结构包裹，斜向网状钢缆系统允许的膜内压力可达1.5-3.0大气压，可抵抗150英里/时的强风和250kg/m2的雪载。

采用条形煤棚基础，高越2～7米。

依据工程地质资料确定基础混凝土强度等级、基础垫层及钢筋选型。

1.4 气膜式封闭煤棚内部给排水、通风除尘

设置降尘喷淋装置，实现对整个煤棚堆场的喷淋降尘。

设置消防系统，当火灾经确认发生后，经消控室主机远程控制将对应发生火灾区域的电控炮处的阀组打开进行灭火。

室内喷淋降尘给水管道采用无缝钢管，焊接连接；电控消防炮灭火管道采用热镀锌钢管。

采用机械送风和超压排风的送、排风模式，通风系统自动控制煤棚内气压并可定时自动通风换气。

1.5 气膜式封闭煤棚补充新风

主控制系统：集成化设计；风压传感器收集动态数据，风感控制单元自动控制充气系统的运作；智能远程PLC控制。

补充新风系统：挡墙处设有通风口，保证封闭煤棚内与外界气体交换。

应急备用系统：设有使用燃油或者燃气的马达提供备用动力。

1.6 气膜式封闭煤棚的技术特点

自由的建筑形体塑造：柔性膜材使煤棚造型多样，可以适应复杂地形。

自重轻：重量约为常规钢屋面的1/30，可有效降低基础的造价。

施工周期短：所有加工制作均在工厂完成，一个月内完成安装。

大跨度建筑空间：内部不需要梁柱支撑，内部运行无障碍。

抗压性能：可抵抗150英里/时的强风和250kg/m2的积雪。

施工不受季节限制。

密封性好、环保指标高。

2 气膜式煤棚现场调研

了解到巴彦淖尔洗煤厂、大武口洗煤厂及太西洗煤厂采用了气膜式封闭煤棚，作者对巴彦淖尔洗煤厂进行了现场调研。

2.1 煤棚概况

长400米、宽110米、高42米，坐落于6.5米高的挡煤墙兼围墙顶部，煤棚顶部距离地面48.5米。贮煤量15万吨的。

目前世界上最大的气膜结构，包含气承膜结构煤场及设备运行所需的辅助设施。

采用PLC全智能监控建筑体系，其整体控制体系包括模块控制系统、室内外环境监控系统、温度控制系统、能耗控制系统、控压系统、新风循环系统、备用能源系统、瓦斯监控系统、煤炭粉尘浓度监控系统，自动调节通风换气量等，可实现无人值守自动运行。

室内外通用监控系统可以监测到室外的温度、湿度、风力、降水量、车辆进出、安全等情况；室内监控系统监测室内温度、湿度、出风量、光照强度、煤炭外表温度和内部温度等。

气膜结构为斜向正交网状钢缆加气膜式结构，满足贮煤场大空间跨度的要求，也满足气膜结构在主要荷载作用下纵横向的刚度需求。

在气膜煤棚四周挡煤墙上设有进出通道，均设置双层门，可防止内部空气泄漏。

2.2 调研情况

据制造厂介绍，因当地大风原因（当时风速约41m/s），煤场四周建筑物外表面封闭用压型钢板脱落，飘落至气膜煤棚上方，对膜材造成严重破坏而致使煤棚坍塌，失去封闭功能，参观时现场已回收，制造厂计划重新制作安装，预计需要30天左右进行恢复。赴现场后仅在煤场四周见到洒落的少量封闭煤棚所用材料。

气膜材料为中等强度的PVC膜，厚度0.75mm。

气膜外部固定用钢索直径约10mm。

气膜底部挡煤墙高度分别为6.5米高和2.5米高。

气膜及钢索底部固定于挡煤墙上部，采用预留螺栓及角钢固定。

气膜煤棚四周安装有充气风机和消防管道。

2.3 要点分析

安装周期：气膜煤棚在制造厂制作完成运至现场后，先对气膜及钢索进行安装，再对煤棚内部进行充气完成安装，安装周期共计约1个月。

后期运行：煤棚安装完毕后，运行期间需持续补气，补气时约需3～5台充气风机同时作业，每台风机功率为7.5kW。

环境适应性：经该工程的将近两年的运行，抗风抗压能力能够满足该地区41m/s风速的要求，并能承受冬季雪压的考验。

消防和粉尘控制：在煤棚内部挡煤墙顶部装设有喷洒水降尘装置和采用排气阀控制开闭的排气孔。实测贮煤作业时室内煤尘浓度100-130mg/m3；若开启排风阀和洒水降尘，煤尘浓度可降到8mg/m3以下；实测贮煤作业时室内瓦斯浓度0.1%，均符合国家标准要求。

3 气膜式封闭贮煤场与其它封闭形式的投资比较

贮量15万吨气膜式封闭煤棚与同等贮量的封闭式条形煤场、圆形煤场及筒仓进行投资比较，如下表所列。endprint