煤炭鋼板倉儲運工藝系統(tǒng)研究與應用

蘇俊亮

摘 要：隨著國家大氣治理愈發(fā)嚴格，露天煤堆存必須密閉管理，密閉倉的結構均采用鋼筋混凝土結構，存在自重大，工作量大，施工復雜，機械化操作程度低，建設周期長，費用高等問題。國家鼓勵鋼結構及裝配式結構，利用鋼結構的優(yōu)點，突破其存在的缺點，利用裝配式鋼結構替代鋼筋混凝土結構建設倉儲系統(tǒng)，有明顯的工期優(yōu)勢及成本優(yōu)勢。

關鍵詞：鋼板倉儲運工藝;工期短;效益好;創(chuàng)新

1 項目研究的目的和意義

隨著我國對環(huán)保違法整治力度的加大，各行各業(yè)都在搞環(huán)保治理。根據國家和地方有關環(huán)保文件要求，煤炭生產企業(yè)必須做到原煤不能直接落地，有條件的要實現全封閉煤場。為了保護環(huán)境，防止污染，創(chuàng)造潔凈、適宜的生活、工作環(huán)境，實現資源高效利用，煤炭生產企業(yè)必須保證原煤入倉、或者建設全封閉儲煤場，這樣既能保證松散的煤塵不至于到處飛揚污染環(huán)境，又能節(jié)省煤炭運輸過程中的裝車費用。目前國內多數煤炭生產企業(yè)均采用傳統(tǒng)的鋼筋混凝土筒倉，做為煤炭倉儲的主用功能性建筑。傳統(tǒng)的鋼筋混凝土筒倉，自重較大，筒壁結構較厚，施工復雜，工作量大，機械化操作程度較低，施工安全性較差。

國外一些產糧大國在六、七十年代開始建造鋼板糧倉，在我國鋼板倉始于八十年代，開始出現在糧食谷物深加工行業(yè)做為糧倉使用，后經過幾十年發(fā)展，目前鋼板倉多用于糧食谷物深加工、飼料行業(yè)、港口行業(yè)、水泥行業(yè)、油脂行業(yè)、酒類釀造行業(yè)、環(huán)?；ば袠I(yè)、食品行業(yè)等，在煤炭行業(yè)使用鋼板倉較少。

鋼材的特點是強度高、自重輕、整體剛度好、抵抗變形能力強，故用于建造大跨度和超高、超重型的建筑物特別適宜;材料勻質性和各向同性好，屬理想彈性體，最符合一般工程力學的基本假定;材料塑性、韌性好，可有較大變形，能很好地承受動力荷載;建筑工期短;其工業(yè)化程度高，可進行機械化程度高的專業(yè)化生產。

鋼結構的特點：

（1）材料強度高，自身重量輕。

鋼材強度較高，彈性模量也高。與混凝土和木材相比，其密度與屈服強度的比值相對較低，因而在同樣受力條件下鋼結構的構件截面小，自重輕，便于運輸和安裝，適于跨度大，高度高，承載重的結構。

（2）鋼材韌性，塑性好，材質均勻，結構可靠性高。

適于承受沖擊和動力荷載，具有良好的抗震性能。鋼材內部組織結構均勻，近于各向同性勻質體。鋼結構的實際工作性能比較符合計算理論。所以鋼結構可靠性高。

（3）鋼結構制造安裝機械化程度高。

鋼結構構件便于在工廠制造、工地拼裝。工廠機械化制造鋼結構構件成品精度高、生產效率高、工地拼裝速度快、工期短。鋼結構是工業(yè)化程度最高的一種結構。

（4）鋼結構密封性能好。

由于焊接結構可以做到完全密封，可以作成氣密性，水密性均很好的高壓容器，大型油池，壓力管道等。

（5）鋼結構耐熱不耐火。

當溫度在150℃以下時，鋼材性質變化很小。因而鋼結構適用于熱車間，但結構表面受150℃左右的熱輻射時，要采用隔熱板加以保護。溫度在300℃-400℃時.鋼材強度和彈性模量均顯著下降，溫度在600℃左右時，鋼材的強度趨于零。在有特殊防火需求的建筑中，鋼結構必須采用耐火材料加以保護以提高耐火等級。

（6）鋼結構耐腐蝕性差。

特別是在潮濕和腐蝕性介質的環(huán)境中，容易銹蝕。一般鋼結構要除銹、鍍鋅或涂料，且要定期維護。對處于海水中的海洋平臺結構，需采用“鋅塊陽極保護”等特殊措施予以防腐蝕。

（7）低碳、節(jié)能、綠色環(huán)保，可重復利用。

鋼結構建筑拆除幾乎不會產生建筑垃圾，鋼材可以回收再利用。

鋼板倉在煤炭行業(yè)使用較少，主要煤炭里面含有硫元素，具有腐蝕性，煤炭存在自然性、含有可爆炸氣體，不利于鋼板倉利用。本項目對現有項目上采用的煤炭鋼板倉儲運工藝系統(tǒng)進行研究，探討鋼板倉在煤炭行業(yè)中的推廣的難題和解決辦法，為煤炭鋼板倉儲運工藝系統(tǒng)在煤炭企業(yè)應用提供可靠地實踐依據，提高煤礦企業(yè)倉儲的經濟效益和社會效益。

2 研究路線

（1）通過對國家現行有關法規(guī)、規(guī)程和規(guī)范及收集的相關技術資料認真分析研究，針對煤炭鋼板倉儲運工藝系統(tǒng)的分析和計算，進行理論分析及計算、評估效果，制定煤炭鋼板倉儲運工藝系統(tǒng)選型方案。

（2）通過現場調研，了解大型鋼板倉煤倉施工的難易程度及鋼板倉煤倉倉儲的可靠性。評價鋼板倉煤倉投運后的穩(wěn)定性、可靠性并對相關技術數據進行實測統(tǒng)計，做好記錄。為今后煤炭鋼板倉儲運工藝系統(tǒng)設計提供實踐依據。

（3）通過煤炭鋼板倉儲運工藝系統(tǒng)在工程中的應用，分析比對煤炭鋼板倉儲運工藝系統(tǒng)在工程建設造價控制及節(jié)約成本方面的實際效果。

3 項目主要研究內容

（1）在設計方面，考慮鋼板倉和混凝土倉的完美結合，本工程末煤倉漏斗以下為混凝土倉結構，與鋼倉對接設計有預埋鋼板，提高了鋼倉連接的可靠性和安全性。為了鋼板倉順利施工，混凝土倉在漏斗梁上面設置外挑檐，挑檐寬度為1500mm，保證了鋼板倉施工工作面，保證了施工安全。

（2）鋼倉施工階段，現場監(jiān)控鋼倉施工節(jié)點，在改變鋼倉壁厚時，設置停檢點，保證鋼倉施工質量。

（3）鋼倉使用階段，做好壓倉檢測監(jiān)控。第一階段壓倉裝倉60%，壓倉20天，第二階段裝倉30%，壓倉20天。第三階段裝倉10%，壓倉一個月。保證鋼倉均勻受力，滿足使用安全。

（4）煤炭鋼板倉儲運工藝系統(tǒng)使用過程中做好沉降觀測，保證鋼板倉使用安全。

4 解決的關鍵技術

（1）針對煤炭中的硫元素對鋼板倉腐蝕的難題進行解決。本工程采用煤倉內壁涂刷防腐耐磨涂料，保證煤里面的腐蝕物質不至于對鋼結構造成嚴重腐蝕，保證使用年限達到設計要求。

（2）針對鋼板倉消防問題提出解決方案?，F場設置消防栓，由于現在新疆龜茲礦業(yè)采用濕法采煤工藝，煤含水量較大，煤自燃現象不易發(fā)生。鋼倉外設置螺旋爬梯，倉頂建筑內設置消防栓，放置干粉滅火器。

（3）針對鋼板倉儲存煤炭易燃易爆問題給出解決方案。

定期向鋼板倉內沖惰性氣體，減少氧氣含量，降低可燃性。

（4）鋼結構煤倉卸料方式對安全性的影響及解決方案，本工程煤倉18米鋼板倉，采用四個卸料口，在卸料時均勻卸料，避免了不均勻卸料對煤倉的側壓力。8米鋼板倉采用一個錐形漏斗中心卸料保證了煤倉安全。

5 取得主要成效

（1）目前在國內煤炭企業(yè)采用煤炭鋼板倉儲運工藝系統(tǒng)較少，本科研項目將煤炭鋼板倉儲運工藝系統(tǒng)進行創(chuàng)新性改進，應用于煤炭企業(yè)的環(huán)保升級改造工程中。

（2）在技術創(chuàng)新性上，創(chuàng)造性的將利普鋼板倉壁厚增加到4.5mm厚，同時采用70根25號槽鋼作為立柱增加了儲煤鋼板倉徑向強度，從而極大地提高了倉壁抗張力水平，保證了結構安全。并采用內部涂刷耐磨抗腐蝕高分子涂料，提高了鋼倉的耐腐蝕性的同時，提高了鋼倉儲煤的耐久性。并定期向煤倉內加注惰性氣體，保證煤倉的防爆安全性

（3）在經濟成本上，鋼板倉相對于傳統(tǒng)的鋼筋混凝土筒倉，鋼板倉具有工期短、勞力省、成本低的特點。它對基礎要求低，可降低建造成本。同等倉容的相比較，鋼板倉的鋼材用量僅相當于其鋼筋用量，水泥用量節(jié)省2/3。在建造安全方面，基本上實現機械化操作，建造技術含量高，施工較安全。鋼板倉使用方面，采用敞開式，易卸爆，防爆型較好。相比混凝土結構，采用鋼板結構拆除不會有建設垃圾，綠色環(huán)保，且具有回收價值，可重復利用。

（4）通過該研究成果應用，采用鋼板倉代替?zhèn)鹘y(tǒng)的混凝土倉，使得造價節(jié)約了30%左右，工期縮短10%，同時減少了三廢排放，對環(huán)境保護工作起到了積極作用。

6 結語

通過研究確定煤炭生產企業(yè)運用煤炭鋼板倉儲運工藝系統(tǒng)需要解決的難點及關鍵點，并為以后煤炭鋼板倉儲運工藝系統(tǒng)設計提供可靠地實踐依據。該項研究成果的應用幫助煤炭企業(yè)在煤炭鋼板倉儲運工藝系統(tǒng)研究與應用提供了新的思路，實現經濟效果和環(huán)境治理的雙贏，值得推廣應用。