煤炭钢板仓储运工艺系统研究与应用

苏俊亮

摘 要：随着国家大气治理愈发严格，露天煤堆存必须密闭管理，密闭仓的结构均采用钢筋混凝土结构，存在自重大，工作量大，施工复杂，机械化操作程度低，建设周期长，费用高等问题。国家鼓励钢结构及装配式结构，利用钢结构的优点，突破其存在的缺点，利用装配式钢结构替代钢筋混凝土结构建设仓储系统，有明显的工期优势及成本优势。

关键词：钢板仓储运工艺;工期短;效益好;创新

1 项目研究的目的和意义

随着我国对环保违法整治力度的加大，各行各业都在搞环保治理。根据国家和地方有关环保文件要求，煤炭生产企业必须做到原煤不能直接落地，有条件的要实现全封闭煤场。为了保护环境，防止污染，创造洁净、适宜的生活、工作环境，实现资源高效利用，煤炭生产企业必须保证原煤入仓、或者建设全封闭储煤场，这样既能保证松散的煤尘不至于到处飞扬污染环境，又能节省煤炭运输过程中的装车费用。目前国内多数煤炭生产企业均采用传统的钢筋混凝土筒仓，做为煤炭仓储的主用功能性建筑。传统的钢筋混凝土筒仓，自重较大，筒壁结构较厚，施工复杂，工作量大，机械化操作程度较低，施工安全性较差。

国外一些产粮大国在六、七十年代开始建造钢板粮仓，在我国钢板仓始于八十年代，开始出现在粮食谷物深加工行业做为粮仓使用，后经过几十年发展，目前钢板仓多用于粮食谷物深加工、饲料行业、港口行业、水泥行业、油脂行业、酒类酿造行业、环保化工行业、食品行业等，在煤炭行业使用钢板仓较少。

钢材的特点是强度高、自重轻、整体刚度好、抵抗变形能力强，故用于建造大跨度和超高、超重型的建筑物特别适宜;材料匀质性和各向同性好，属理想弹性体，最符合一般工程力学的基本假定;材料塑性、韧性好，可有较大变形，能很好地承受动力荷载;建筑工期短;其工业化程度高，可进行机械化程度高的专业化生产。

钢结构的特点：

（1）材料强度高，自身重量轻。

钢材强度较高，弹性模量也高。与混凝土和木材相比，其密度与屈服强度的比值相对较低，因而在同样受力条件下钢结构的构件截面小，自重轻，便于运输和安装，适于跨度大，高度高，承载重的结构。

（2）钢材韧性，塑性好，材质均匀，结构可靠性高。

适于承受冲击和动力荷载，具有良好的抗震性能。钢材内部组织结构均匀，近于各向同性匀质体。钢结构的实际工作性能比较符合计算理论。所以钢结构可靠性高。

（3）钢结构制造安装机械化程度高。

钢结构构件便于在工厂制造、工地拼装。工厂机械化制造钢结构构件成品精度高、生产效率高、工地拼装速度快、工期短。钢结构是工业化程度最高的一种结构。

（4）钢结构密封性能好。

由于焊接结构可以做到完全密封，可以作成气密性，水密性均很好的高压容器，大型油池，压力管道等。

（5）钢结构耐热不耐火。

当温度在150℃以下时，钢材性质变化很小。因而钢结构适用于热车间，但结构表面受150℃左右的热辐射时，要采用隔热板加以保护。温度在300℃-400℃时.钢材强度和弹性模量均显著下降，温度在600℃左右时，钢材的强度趋于零。在有特殊防火需求的建筑中，钢结构必须采用耐火材料加以保护以提高耐火等级。

（6）钢结构耐腐蚀性差。

特别是在潮湿和腐蚀性介质的环境中，容易锈蚀。一般钢结构要除锈、镀锌或涂料，且要定期维护。对处于海水中的海洋平台结构，需采用“锌块阳极保护”等特殊措施予以防腐蚀。

（7）低碳、节能、绿色环保，可重复利用。

钢结构建筑拆除几乎不会产生建筑垃圾，钢材可以回收再利用。

钢板仓在煤炭行业使用较少，主要煤炭里面含有硫元素，具有腐蚀性，煤炭存在自然性、含有可爆炸气体，不利于钢板仓利用。本项目对现有项目上采用的煤炭钢板仓储运工艺系统进行研究，探讨钢板仓在煤炭行业中的推广的难题和解决办法，为煤炭钢板仓储运工艺系统在煤炭企业应用提供可靠地实践依据，提高煤矿企业仓储的经济效益和社会效益。

2 研究路线

（1）通过对国家现行有关法规、规程和规范及收集的相关技术资料认真分析研究，针对煤炭钢板仓储运工艺系统的分析和计算，进行理论分析及计算、评估效果，制定煤炭钢板仓储运工艺系统选型方案。

（2）通过现场调研，了解大型钢板仓煤仓施工的难易程度及钢板仓煤仓仓储的可靠性。评价钢板仓煤仓投运后的稳定性、可靠性并对相关技术数据进行实测统计，做好记录。为今后煤炭钢板仓储运工艺系统设计提供实践依据。

（3）通过煤炭钢板仓储运工艺系统在工程中的应用，分析比对煤炭钢板仓储运工艺系统在工程建设造价控制及节约成本方面的实际效果。

3 项目主要研究内容

（1）在设计方面，考虑钢板仓和混凝土仓的完美结合，本工程末煤仓漏斗以下为混凝土仓结构，与钢仓对接设计有预埋钢板，提高了钢仓连接的可靠性和安全性。为了钢板仓顺利施工，混凝土仓在漏斗梁上面设置外挑檐，挑檐宽度为1500mm，保证了钢板仓施工工作面，保证了施工安全。

（2）钢仓施工阶段，现场监控钢仓施工节点，在改变钢仓壁厚时，设置停检点，保证钢仓施工质量。

（3）钢仓使用阶段，做好压仓检测监控。第一阶段压仓装仓60%，压仓20天，第二阶段装仓30%，压仓20天。第三阶段装仓10%，压仓一个月。保证钢仓均匀受力，满足使用安全。

（4）煤炭钢板仓储运工艺系统使用过程中做好沉降观测，保证钢板仓使用安全。

4 解决的关键技术

（1）针对煤炭中的硫元素对钢板仓腐蚀的难题进行解决。本工程采用煤仓内壁涂刷防腐耐磨涂料，保证煤里面的腐蝕物质不至于对钢结构造成严重腐蚀，保证使用年限达到设计要求。

（2）针对钢板仓消防问题提出解决方案。现场设置消防栓，由于现在新疆龟兹矿业采用湿法采煤工艺，煤含水量较大，煤自燃现象不易发生。钢仓外设置螺旋爬梯，仓顶建筑内设置消防栓，放置干粉灭火器。

（3）针对钢板仓储存煤炭易燃易爆问题给出解决方案。

定期向钢板仓内冲惰性气体，减少氧气含量，降低可燃性。

（4）钢结构煤仓卸料方式对安全性的影响及解决方案，本工程煤仓18米钢板仓，采用四个卸料口，在卸料时均匀卸料，避免了不均匀卸料对煤仓的侧压力。8米钢板仓采用一个锥形漏斗中心卸料保证了煤仓安全。

5 取得主要成效

（1）目前在国内煤炭企业采用煤炭钢板仓储运工艺系统较少，本科研项目将煤炭钢板仓储运工艺系统进行创新性改进，应用于煤炭企业的环保升级改造工程中。

（2）在技术创新性上，创造性的将利普钢板仓壁厚增加到4.5mm厚，同时采用70根25号槽钢作为立柱增加了储煤钢板仓径向强度，从而极大地提高了仓壁抗张力水平，保证了结构安全。并采用内部涂刷耐磨抗腐蚀高分子涂料，提高了钢仓的耐腐蚀性的同时，提高了钢仓储煤的耐久性。并定期向煤仓内加注惰性气体，保证煤仓的防爆安全性

（3）在经济成本上，钢板仓相对于传统的钢筋混凝土筒仓，钢板仓具有工期短、劳力省、成本低的特点。它对基础要求低，可降低建造成本。同等仓容的相比较，钢板仓的钢材用量仅相当于其钢筋用量，水泥用量节省2/3。在建造安全方面，基本上实现机械化操作，建造技术含量高，施工较安全。钢板仓使用方面，采用敞开式，易卸爆，防爆型较好。相比混凝土结构，采用钢板结构拆除不会有建设垃圾，绿色环保，且具有回收价值，可重复利用。

（4）通过该研究成果应用，采用钢板仓代替传统的混凝土仓，使得造价节约了30%左右，工期缩短10%，同时减少了三废排放，对环境保护工作起到了积极作用。

6 结语

通过研究确定煤炭生产企业运用煤炭钢板仓储运工艺系统需要解决的难点及关键点，并为以后煤炭钢板仓储运工艺系统设计提供可靠地实践依据。该项研究成果的应用帮助煤炭企业在煤炭钢板仓储运工艺系统研究与应用提供了新的思路，实现经济效果和环境治理的双赢，值得推广应用。