煤场封闭改造工程施工技术措施.docx

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煤场封闭改造工程施工技术措施

煤场封闭改造工程施工技术措施

煤场现状

某热电厂锅炉燃煤全部采用汽车运输方式进厂，为满足本电厂154.33万吨/年汽车来煤的卸煤要求，电厂同期建设了一个贯通式布置6个车位的汽车卸煤沟，汽车卸煤沟年接卸能力为156万吨/年。

本电厂锅炉设计日耗煤量5612吨，电厂同期建设了一斗轮堆取料机煤场，堆煤高度11.5米，煤场存煤量8.5万吨，满足2×300MW机组BMCR工况下15天的燃煤需求，煤场机械为一台DQ600/600•30型斗轮堆取料机。

斗轮机煤场和汽车卸煤沟周圈设有15.0米高防风抑尘墙，汽车卸煤沟周圈设有18.0米高防风抑尘墙。

斗轮机煤场周围挡风抑尘墙长254.5米、宽101米，汽车卸煤沟周围抑尘墙长115.4米、宽96.8米。

本工程在煤场封闭改造时，充分考虑土建基础部分对煤场储量和煤场正常运行的影响，并采取可靠的保障措施。

项目范围（（土建技术措施将在技术图纸确认后再行细述）

1、主要内容为：

斗轮机煤场全封闭净尺寸：

108m（跨度方向轴线间距离）×254.5m（长度方向轴线间距离），网架基础修建在现煤场防风抑尘网外侧3.5m位置，内部空间应满足储煤和机械运行空间要求，内部净空不低于35米；汽车卸煤沟全封闭净尺寸：

54m（跨度方向轴线间距离）×115m（长度方向轴线间距离）。

内部空间应满足卸煤车辆和推煤机作业运行空间要求，内部最小净空不小于10米，上述跨度为单跨尺寸，要求跨度内不设立柱。

2、本项目具体工作内容如下：

2.1斗轮机煤场原防风抑尘网及其基础、挡煤墙等的拆除（主要拆除现地面以上）；

2.2斗轮机煤场全封闭单跨穹型钢网架结构；

2.3斗轮机煤场全封闭钢网架基础、挡煤墙、散水及周圈排水系统；

2.4影响斗轮机煤场全封闭和汽车卸煤沟全封闭施工的部分，原汽车卸煤沟防风抑尘网及其基础、挡煤墙等的拆除、改造和恢复工作；

2.5汽车卸煤沟全封闭平板钢网架结构；

2.6汽车卸煤沟全封闭网架支柱、基础、挡煤墙及周圈排水系统；

2.7斗轮机煤场全封闭和汽车卸煤沟全封闭（防风网支护结构和平板钢网架结构）的建筑围护结构体系和附属设施；

2.8斗轮机煤场全封闭和汽车卸煤沟全封闭相关建筑、电气、照明、给水排水、采光通风、抑尘、消防及监控等设备；

2.9斗轮机煤场全封闭和汽车卸煤沟全封闭相关的模型试验等；

2.10斗轮机煤场和汽车卸煤沟区域燃料三大项目设备、设施（包含摄像头、读卡器、无限AP、LED屏、线缆槽盒及附属线缆等）的拆除和恢复工作；

2.11可预见和不可预见性影响施工的建（构）筑物、管道等拆除移位或改造及恢复工作（监卸室、防风抑尘网、土建基础、混凝土硬化地面、道路、降尘系统、拦车装置、高杆灯、地下管网、阀门井、电缆沟、地埋线缆等的拆除或移位及恢复工作）。

2.12监卸室拆除、移位。

最终位置由招标人现场指定。

总平面部分

4.1平面布置

封闭储煤场位于2×300MW机组改造煤场区域，平面采用矩形全封闭布置，此区域包含卸煤沟封闭位置。

4.2占地面积

封闭储煤场属于老厂部分建构筑物拆除与煤场扩建相结合，封闭场地为两个矩形，占地面积约33696m2。

4.3对外运输及卸煤方式

运输完全采用公路运输，煤场内部有已建成卸煤沟，汽车来煤经重车衡及采样后进入封闭煤场卸煤，卸煤沟南侧60m和西侧150m宽范围内场地为300厚煤矸石压实地面（压实系数不小于0.93），此范围内不堆煤，仅供煤车行走卸煤使用。

4.4建筑、结构部分

4.4.1设计范围

本项目土建设计范围为储煤场封闭的地基处理设计、基础设计、挡煤墙设计、封闭煤场钢结构体系设计、围护体系设计、检修马道设计。

4.4.2建筑设计

设计理念以外表的简洁与周围环境取得一致和谐。

煤场封闭体型较大，是整个厂区的一个标志性建筑，色彩的正确运用对生产、生活环境、生产效率、安全生产均有一定的积极影响。

煤场网架封闭利用压型钢板的不同纹理、色彩，形成不同的构图，并将集团公司的标志醒目地点缀其上，同时也削弱了大体量造成的单调、平淡，充分展现整个大唐集团公司的企业精神风貌。

4.4.3材料要求

（1）煤场网架为全钢结构，钢构件的涂装满足（JGJ/T251-2011）规定的要求，钢构件的表面经除锈处理后应立即涂装防腐底漆，防腐油漆采用同一生产厂家的产品，整个防腐涂层干漆膜的总厚度不小于210μm，具体各道漆的要求如下：

1）、底漆：

环氧富锌底漆，干膜厚度不小于80μm，金属含锌量不小于80%；

2）、中间漆：

环氧云铁中间漆，干膜厚度不小于70μm，单位体积固体含量不小于80%；

3）、面漆：

丙烯酸聚氨酯面漆，干膜厚度不小于60μm，单位体积固体含量不小于72%，颜色为银色或根据设计要求确定。

（2）围护材料：

采用外表面氟碳面漆金属压型钢板封闭。

屋面采用无组织排水，需要密封的节点采用密封胶进行处理。

板材采用外表面氟碳面漆镀铝锌彩色压型钢板，镀铝锌量不小于150g/m2，最小屈服强度和抗拉强度不小于350MPa，双面镀铝锌彩色压型钢板表面硬度≥120（HV）。

镀铝锌彩色压型钢板板厚不小于0.8mm（其中基板不小于0.68mm，镀铝锌镀层厚度不小于0.05mm，油漆涂层厚度不包含在内）。

要求板材外涂层耐腐蚀，内涂层必须考虑煤场粉尘环境，而且屋面体系较高，板面不宜维修，冲洗。

表面另需涂有抵御灰尘堆积的洁面涂覆系统。

板材的挠度应小于L/300（L为屋面板的跨度）。

烤漆厚度≥35微米。

纵向搭接长度不得小于200mm，波高不低于30mm。

同时压型钢板制作等要求尚应满足《建筑用压型钢板》（GB/T12755-2008）的要求。

彩色镀铝锌压型钢板的表面涂层选用洁面涂覆系统：

a.正面涂层：

在厚度不小于5um抗腐蚀环氧树脂底漆上覆盖厚度不小于35um高级氟碳喷涂漆。

b.反面涂层：

在厚度不小于5um抗腐蚀环氧树脂底漆上覆盖厚度不小于15um聚脂涂层，耐久性应保证20年以上，并应具备较强的防灰尘吸附功能、抗腐蚀功能。

c.压型钢板正面和背面烤漆均不产生龟裂和剥落（有书面保证），原材料生产厂应提供防腐性能达到20年免维护的质量要求。

压型钢板每波都要用自攻螺丝固定。

配套安装用的自攻螺钉应带有特殊涂层和中性密封胶，自攻螺钉采用热镀锌或达克罗涂层。

中性密封胶具有抗紫外线老化功能，能防止雨水浸入（防毛细渗透）。

自攻螺钉螺丝头应外加一层尼龙化纤螺帽；自攻钉应带有密封圈。

自攻螺钉数量应每波一颗。

（3）采光板：

1）屋面采光带用2mm厚耐实玻璃纤维聚酯阻燃型采光板。

采光板的弯曲强度不低于135MPa，拉伸强度不低于75MPa，冲剪强度不低于92MPa。

采光板的断面应与压型钢板配套。

2）采光板保证采光率68%以上。

采光板所用的透光面板及其配套的紧固件、连接件、密封材料，其材料的品种、规格和性能等应符合现行有关材料标准的规定。

采光板应保证使用寿命为20年以上。

（4）檩条：

1）主檩条及次檩条采用冷弯薄壁C型热浸锌型钢或高频焊接热浸锌方钢管，材质为Q235B或Q345B；檩条厚度≥2.5mm。

主檩条及次檩条热浸锌镀锌量不少于150g/m2。

檩条间距及支撑的设计应充分考虑风荷载的作用。

所有檩条工厂预制，现场采用镀锌螺栓连接，并采用预冲孔，不允许焊接。

主檩间距≤6m，挠度值应小于1/200。

次檩间距≤1.5m。

中标人需提供相应的设计方案图、详细计算书、产品出厂证明和检验证书。

2）与压型钢板相配套的C型（或Z型、方型），热浸锌钢檩条和封边包角材料，及连接件和相应的密封材料由中标人提供，建议檩条采用连续Z型檩条。

4.4.4结构设计

（1）挡煤墙：

根据受力特点采用砖混结构，网架支座处设置斜支柱，基础采用柱下独立基础。

（2）储煤场封闭：

采用穹型网架结构。

1）储煤场设计思路

随着科学技术和经济的发展，火电厂储煤场的需求率越来越高，尤其是三心圆柱面网壳于现代化储煤场已被大家所认可。

但国内早期（20世纪90年代初）所建设的几个储煤场网壳在使用后发生过不同程度的质量问题。

为此我们应总结经验，吸取教训。

充分考虑特殊的使用环境，进一步提高钢结构设计和施工水平。

2）储煤场网壳特点

a三心圆网壳结构与煤堆外型相匹配，充分利用煤场空间，即满足了堆煤要求，又适应了现代化输煤设备斗轮机的高效运转。

b三心圆网壳结构其受力类似拱结构。

在大跨度、大型斗轮机等使用方面发挥了自身的优势。

三心圆网壳结构用于储煤场后，不仅自身有较大的支座水平推力，同时堆煤荷载及输煤设备对基础产生一定附加水平力。

3）储煤场产品的设计方案

a、设计中已注意的几个问题

（1）确认输煤设备的机械性能以及尺寸。

（2）确认堆煤高度设计挡煤墙。

（3）确认储煤场的采光、照明、防火、门洞、检修马道等设施。

4）储煤场体形设计

首先要考虑输煤设备斗轮机回转半径和起幅高度。

一般情况，斗轮机煤斗外缘与网壳内壁保证2m安全距离。

考虑结构受力、造型、屋面板安装，大圆和小圆相接处不得有硬弯现象。

综合考虑后，本工程储煤场采用带直段的三心圆柱面网壳形式。

三心圆柱面网壳有受力合理、结构刚度大、施工方便的优点，并且可以充分利用室内空间，降低结构标高。

三心圆柱面网壳的受力性能与体形有密切的关系。

决定三心圆柱面体形的几何参数主要有：

跨向网格尺寸、跨向网格数、落地角（柱面圆弧在支座处的切线与竖直面的夹角）和网壳厚度等。

这些几何参数的变化导致网壳技术、经济指标有规律的变化。

结合本工程的特点对结构几何参数进行优化设计，最后确定跨向网格尺寸为4.125米，网架厚度为3米。

5）结构选择

a根据已经建成的储煤场结构的技术经济指标的比较，柱面网壳具体有明显的优势，目前已成为储煤场结构的主要结构形式，柱面网壳中使用的网格形式通常有正放四角锥形式，正放斜置四周锥形式，抽空四角锥形式及桁架式等。

桁架式网壳的空间受力性能不佳，侧向稳定性差。

正放斜置四角锥形式传力不直接，在两边开口处杆件内力集中。

正放四角锥形式通过跨向的弦杆将力直接传递到附近的支座，传力路径直接明确。

由于正交斜放网格形式，造成网壳两端杆件内力和支座反力较大。

第一、优化设计后出现杆件级差较大现象；

第二、相临支座反力差较大，基础易产生不均匀沉降；

第三、安装难度较大。

正交正放网格可解决以上三个问题。

因此，本工程采用正放四角锥形式。

b落地柱面网壳结构通常有三种支承方式：

上弦节点支承、下弦节点支承和上下弦节点共同支承。

对三种支承形式各项技术、室内净空、经济指标的比较后，本工程采用下弦节点支承形式。

6）支座设计

大跨度网壳结构必然产生较大的支座水平推力，加之使用后大体积堆煤荷载和大型斗轮机运行等活荷载会给网壳基础产生附加水平推力，有时会出现少量不均匀沉降。

所以储煤场网壳支座属受力比较复杂的节点，在设计中已慎重考虑。

a跨度大于60米的网壳，宜选用单排靠背支座，否则大跨度网壳的支座反力较大，造成支座压力太大和局部杆件规格过大现象。

b国内已建成的网壳结构，支座形式有双向板式橡胶支座、固定铰支座、刚性支座等。

无论采用何种形式，第一要解决支座水平推力，第二应考虑安装方法。

c网架规程中规定压杆容许长细比为180，一般拉杆容许长细比为180，支座附近的杆件设计应力按规范强度设计值的85%取值。

考虑到荷载工况多，结构受力复杂，反弯点的位置不确定，杆件会出现拉压变化，设计时采用的容许长细比为拉、压杆≤180，关键位置杆件的设计允许长细比拉、压杆≤150。

d为了保证结构足够的安全度、设计时将支座向上三排网格的腹杆和跨向弦杆应力控制在比较低的水平（可取材料设计强度的0.8倍），同时应适当调高与这些杆件相连焊接球的强度等级。

综合考虑后采用单排支架的网壳结构，支撑点设在内排，即网壳下弦节点，上弦悬挑，这对储煤场而言，既不影响使用，又减小结构跨度，避免浪费。

7）网壳设计

目前国内北京朱芳云的SFCAD、浙江大学的MST、同济大学的3D3S、TWCAD等空间结构分析软件均可进行计算分析，但均已注意以下几点。

a荷载类型与组合

储煤场承受的主要荷载有静荷载、活荷载、风荷载、雪荷载，同时还应考虑温度变化、支座不均匀沉降和地震荷载。

由于储煤场的结构形式为三心圆曲面结构，且结构的两端为挡风抑尘墙。

b本项目的结构设计荷载取值：

A）屋面恒荷载：

0.20KN/㎡（不含网架自重）

B）屋面活荷载：

0.50KN/㎡

C）基本雪压：

50年一遇基本雪压为0.7kN/m2，100年一遇基本雪压为0.8kN/m2，雪压按最不利荷载组合及最不利分布考虑计算。

D）基本风压：

50年一遇基本风压0.60kN/m2，100年一遇基本风压0.70kN/m2，地面粗糙度为B类。

E）结构设计使用年限为50年；建筑安全等级为二级。

F）温度作用：

Temp=±30℃。

本项目的结构设计软件MSTCAD2016。

8）产品设计中的主要节点

4.4.5储煤场结构设计的难点

由于挡煤墙兼做穹型网架基础，结构荷载大，设计复杂。

本工程经过网架试算，网架根部水平推力标准值在350kN左右，竖向荷载标准值在750kN左右，作用点标高为地面以上2.5m，再加上2.5米高的堆煤水平推力，仅靠扶壁柱型式的挡煤墙已不能够满足结构强度和稳定性要求。

根据储煤场容量要求和荷载规模，土建设计人员经过反复核算，网架支柱形式最终选择了混凝土立柱+砖混墙的结构形式，此方案受力形式合理，充分利用了混凝柱抗压和地基条件好的特点，满足强度要求和稳定性要求。

4.5煤场消防

4.5.1设计范围及原则

（1）消防系统的设计范围为封闭煤场内水消防系统。

（2）封闭煤场按同一时间内火灾次数为一次设计。

（3）消防水管由煤场四周的消防水管道接入至封闭煤场内，采用室内消火栓灭火形式。

考虑冬天防冻，消防管道在冬季前应将管道内水放空。

4.5.2封闭煤场的火灾危险性分类及耐火等级

根据《火力发电厂与变电所防火设计规范》，室内贮煤场火灾危险性为丙类，耐火等级为二级。

4.5.3消防设施

根据《火力发电厂与变电所防火设计规范》，本工程室内贮煤场设置有以下消防设施：

（1）贮煤场周边厂区道路布置尽量按正交和环形布置，以利于车辆通行，运输车道和消防车道统一考虑；

（2）煤场内设计有喷水降尘装置以降低煤场内部煤粉和可燃气体浓度；

（3）煤场采用自然通风，可降低可燃气体浓度；

（4）在煤场马道平台上，沿煤场长度方向布置CH4检测传感器,测量范围0－100%LEL。

设定二级报警限，报警上限为25％和40％LEL报警，报警上限设置值可调，并将信号送至输煤综合楼进行监控；

（5）沿煤场挡煤墙上部人行通道设置环状消防水管网，管径DN200，每隔30m设置一套室内消火栓。

由于本工程处于寒冷区域，室内消火栓系统采用干式系统，与煤场外消防水管道连接处设置快速启动装置，管道最高处设置自动排气阀；

（6）钢结构网架自根部以上10米范围内承重构件涂刷防火涂料，耐火极限1h；

（7）煤场内部的电气设施采用防爆型。

4.5.4消防给水

4.5.4.1消防给水系统

电厂已建有完整的水消防系统，水消防系统由消防水池、供水设备及独立的供水管网组成，本次水消防系统的保护范围为封闭煤场内各设施。

消防给水采用临时高压系统，管道的压力保证用水量达到最大，且消防水枪在封闭煤场内堆煤的最高处时，消防水枪的充实水柱大于13m。

封闭煤场内水消防系统管道接自煤场周围已建成的消防管道。

4.5.4.2消防用水量和水压的计算

（1）消防水量

本工程为丙类二级仓库，建筑体积＞50000m3，建筑高度小于50m且大于24m，根据《建筑防火设计规范》表8.2.2-2和表8.4.1，室外消防水量45L/s，室内30L/s，合计75L/s，即270m3/h；火灾延续时间3小时，一次灭火增大需水量810m3。

按照煤场12m堆高，消火栓充实水柱采用10m，水龙带长度25m，消火栓口处水压需要37m。

厂区内已建成完整的消防水管道，并在综合水泵房内设消防水泵二台，一台电动消防泵，一台柴油消防泵，另设一套消防稳压设备，其中消防水泵参数为Q=396m3/h，H=85m。

根据计算结果可知，电厂已建成的消防系统水量、水压均满足封闭煤场消防要求。

4.5.5降尘

室内贮煤场设置喷水降尘装置以降低煤场内部煤粉和可燃气体浓度，电厂已建成有煤场喷洒水系统，水源为煤水处理室处理完的含煤废水，通过4台冲洗水泵供至煤场边，该水泵参数为：

Q=72m3/h，H=84m，运行方式为2用2备；至煤场边的喷洒水管管径为DN100的焊接钢管。

本次煤场除尘系统所需的每小时水量为：

Gxp=N1qp=4×20.1=80.4t/h

每日喷洒水量：

Grp=mqak=3×0.004×29000×1.2=417.6/d。

喷头出水水头最小压力为0.3MPa，已建成的煤场喷洒水系统满足封闭煤场喷洒的要求。

喷水降尘装置应根据煤场运行情况分区域喷洒。

4.6电气部分

4.6.1供电方案

本项目就地设置动力配电箱，为照明、煤场喷洒等相关低压负荷供电，动力配电箱电源由2×300MW机组输煤转运站MCC处引接。

4.6.2过电压保护及接地

（1）直击雷保护

本工程利用金属屋面作为接闪器，并通过接地引下线将雷电流从接闪器传导至集中接地装置。

（2）接地装置

为保证人身和设备的安全，所有电气设备外壳均可靠接地。

本工程接地系统除利用自然接地体外，并敷设以水平接地体为主的复合人工接地装置，组成闭合环状网络，并与厂区现有的接地网相连接，连接点不少于10处。

水平接地体采用热镀锌扁钢,垂直接地体采用热镀锌钢管。

（3）照明系统

本工程设正常照明、应急照明。

照明系统采用TN-C-S系统，户外照明及插座回路在照明箱内设漏电保护，照明箱采用光控照明箱。

正常照明系统采用采用超大功率高强度灯，灯具采用三防灯（防水、防尘、防爆），光源采用高压钠灯（额定功率为400W）。

灯具布置、安装方式见《封闭煤场照明布置图》。

为方便检修人员日常维护、检修和更换灯具，采用壁装的安装方式（仅图示区域I），高度暂定为25m。

应急照明采用带有蓄电池的双眼应急灯，在出口处设置，放电时间不小于60min。