选煤厂主厂房常用结构形式对比

张亚丽

中煤科工集团北京华宇工程有限公司平顶山分公司 河南平顶山 467000

主厂房作为选煤厂的核心车间是选煤厂设计的重点，也是体现选煤厂设计水平和建筑风格的关键建筑物之一。选煤厂主厂房常用的结构形式有钢筋混凝土构架结构、钢结构以及二者的组合结构，而钢结构又细分为钢框架结构和钢模块结构，近几年还有模仿钢模块结构发展而成的“混凝土模块”结构和其他结构形式。钢筋混凝土框架结构作为一种传统的结构形式，具有设计方便、坚固耐用、保温隔热降噪效果好等优点，被普遍用于主厂房设计中；而钢结构具有施工快、集成度高、厂房美观等很多钢筋混凝土结构无可比拟的优点，近10a来在选煤厂设计中得到了大量应用。混凝土钢组合结构则是结合了钢筋混凝土结构与钢结构各自的优点，视厂房具体要求而择优采用的结构形式[1]。

1 三种结构形式进行了对比分析

1.1 主厂房常用结构形式及其特点

从20世纪50年代选煤工业起步开始，至1999年山西晋城成庄选煤厂建成前的50多年间，我国选煤厂主厂房设计采用的基本都是钢筋混凝土构架结构形式。1997年在北京国际采矿设备展览会上，朗艾道公司首次展示了澳大利亚新南威尔士一座模块式选煤厂图片，随后这种新颖、高效的模块式选煤厂迅速在我国推广开来，十多年的时间国内模块式选煤厂的数量已不计其数。伴随我国煤炭工业的蓬勃发展，钢框架结构也因诸多独特的优点而被设计人员大量采用。经过十多年发展，最先建造的一批钢模块选煤厂的弊端也逐渐显现出来，设备更换不便、结构防腐困难等一系列问题迫使设计人员重新审视曾经追捧的钢模块式选煤厂，而其结构形式的优点也慢慢在中国得到吸收、进化和演变。

1.2 钢筋混凝土框架结构

钢筋混凝土框架结构体系一般由钢筋混凝土的梁、板、柱组成，外加空心砖、多孔砖或其他材料作填充墙，其中梁又分为主梁和次梁，板又分为单向板、双向板等。对于大跨度的厂房，屋面还常采用钢桁架或大型网架支撑，上铺夹芯彩钢板维护。

1.3 钢框架结构

钢框架结构体系与钢筋混凝土结构类似，一般由梁、板、柱组成，只不过梁、柱为各种型钢。与钢筋混凝土框架结构不同之处在于梁柱布置自由性更大，厂房跨度或开间可以做得很大，并且钢框架结构相比混凝土结构自重较轻，可以很好地适应地质条件较差的状况。钢框架结构厂房屋面、墙面均可采用复合材料，如彩钢板夹轻质保温材料。

1.4 钢模块结构

钢模块结构厂房一般将厂房外部围护结构与设备支撑体系分开设计，外部围护结构一般采用大跨度门式钢架，内部设备支撑体系则为钢模块结构。根据工艺环节设计成不同的模块，类似于电脑系统中的“动态链接库”文件，每个相对独立的模块均能够完成一个作业任务。根据洗选工艺的不同，模块可以任意组合，并通过管道和人行走道“柔性”连接。钢模块支撑体系没有明显的梁、柱，设备直接安装在轻钢托架结构上。钢模块结构厂房的屋面、墙面等围护方式与钢框架结构类似[2]。

2 三种主厂房常用结构形式优缺点对比

2.1 洗选工艺

钢筋混凝土框架结构与钢框架结构能够适用于任何一种洗选工艺，无论跳汰、重介浅槽、重介旋流器，还是TBS、浮选，均具有较好的适应性。钢模块结构由于引进国内时间相对较短，多用于重介旋流器洗选工艺中，对于采用预先脱泥重介浅槽工艺的大型动力煤选煤厂，由于其工艺要求的环节较多、层高较高，钢模块结构设计的难度较大。

2.2 设备选型

钢模块结构选煤厂引进我国并能够快速普及的很大原因在于系统简单、设备单一、管理方便。随着国外技术的引进和国内设备制造水平的提高，选煤厂设备大型化、系统单一化的理念逐渐被大家认可，目前国内设计的大型动力煤选煤厂单系统即可达到5.00Mt/a的处理能力。就设备选型而言，3种结构形式的主厂房均可满足要求，设备数量越少对模块化选煤厂越有利。

2.3 车间布置

钢筋混凝土框架结构厂房与钢框架结构厂房一般会根据工艺流程的各个环节进行分层分区域布置，层次分明、煤流顺畅、厂房体积大、检修空间充裕。厂房的每个大厅或每层基本都布置有提升孔，方便起重机检修，起重机无法到达的二层或底层一般均设有单轨行车，单轨行车连接设备与本层的提升孔。钢模块结构厂房根据工艺环节的要求将不同的模块进行组合，模块与模块之间一般不单独留设提升孔。由于没有梁柱，每个模块层数不多，并且层高以恰好满足设备及管道安装空间即可，具有布置紧凑、厂房体积小等优点，但中下层设备检修时需要将上层设备吊离。

2.4 工业卫生方面

主厂房的工业卫生主要体现在防尘、减振、降噪等方面，钢框架结构及钢模块结构厂房与钢筋混凝土框架结构厂房相比，振动较大，噪声严重，若前二者采用钢格板楼板，则打扫卫生冲洗水只能在底层收集，这会导致冲洗水从顶层穿过多层楼板直达底层，厂房内形成“下雨”模式，对作业人员和机械设备都是个考验。

2.5 建设周期及投资方面

钢框架结构与钢模块结构厂房所需的钢结构件在工厂加工制作，现场组装，大大加快了施工速度。另外，设置在单层厂房大厅上方的起重机，可以实现结构构件与设备的整体吊装，大大缩短了土建施工和设备安装时间，这对工期要求高的工程具有明显优势[3]。

3 结语

框架结构及钢模块结构厂房相对于传统钢筋混凝土框架结构，具有建设周期短、布局美观等诸多优点，但缺点也很明显。目前国内有些已建成的钢模块选煤厂处于闲置状态，厂房内设施锈蚀严重，存在较大的安全隐患。我国是一个煤炭大国，煤炭资源分布广泛，各地区不同选煤厂的煤质、工艺、地形、地质、气候条件等千差万别，任何一种结构形式，不论技术如何先进，其应用范围均有一定的局限性，科学的态度应该是量体裁衣、因地制宜。