火电厂超大跨干煤棚设计与施工新技术及工程应用.doc

关闭窗口文章名称：火电厂超大跨干煤棚设计与施工新技术及工程应用 2008.10.15火电厂超大跨干煤棚设计与施工新技术及工程应用返回一、简要技术说明本项目来源于华能国际电力股份有限公司、北京大唐有限公司、中国电力投资集团公司、河南南阳鸭河口发电有限公司等单位大型干煤棚工程建设需求，以及国家自然科学基金“大型空间结构施工技术研究及建造全过程模拟分析系统”研究项目资助。火电厂超大跨干煤棚设计与施工新技术及工程应用是本项目组为解决我国火电厂雨季湿煤问题，减小城市环境污染，保障大型发电机组安全生产为目的所提出的一系列创新技术成果。人类工业革命以来，煤作为主要能源之一，其地位举足轻重。露天储煤极易受环境影响，风会吹走煤尘，污染周围环境；雨、雪会使煤堆受潮，影响煤的质量，继而对生产造成延误。迄今，大型储煤设施得到了很大的发展和应用，安全、经济、合理、美观、环保成为设计的主导理念。干煤棚结构跨度大，覆盖面积广、技术难度高，从一个侧面反映了大跨度结构技术的进步和火电厂安全生产水平的提高。二、项目主要解决的科学技术问题1解决大型露天煤场湿煤问题，保障火电厂安全生产；2实现有限场地条件下大规模储煤，确保大型发电机组的安全生产要求；3采用有效建造工艺，保证既有煤场工程建设改造过程中电厂正常生产；4减小城市环境污染、体现奥运环境要求的环保设计。三、项目完成的主要研究成果1完成国内25座火电厂大型柱面干煤棚的设计，其中包括100米以上跨度干煤棚7座，整体使用效果良好，结构性能安全，经济指标优越。2完成目前国内跨度最大的北京华能电厂环保型干煤棚的设计与建造，该工程跨度120米，长度210米，可满足储煤量15万吨以上，870MW燃煤机组15天安全生产的要求。封闭式设计有效解决煤灰污染问题，符合北京现阶段城市奥运环境要求。3完成河南新乡新豫电厂国内首个采用新型预应力技术干煤棚的设计与施工，解决了现场条件复杂，无法建造落地支撑大型干煤棚的技术难题，实现了有限场地大规模储煤的要求。4完成河南鸭河口电厂国内首个采用新型折叠网壳结构体系干煤棚的设计与施工，获得了詹天佑土木工程大奖、全国建筑结构设计一等奖，并已纳入新编空间网格结构规程，成为浙江省工法，现正在申报国家工法。5在北京华能电厂、河南新乡新豫电厂等大型干煤棚实现了单元累积滑移施工工艺，缩短了工期，确保了建造过程不影响电厂正常生产进度的技术要求。累积滑移施工工艺已纳入新编空间网格结构规程，成为浙江省工法，现正在申报国家工法。6完成7项风洞实验：积累了大量超大型干煤棚柱面网壳结构的风洞数据资料，弥补了现行规范的不足，为行业技术人员提供了设计参考与依据。7开发用于大型干煤棚结构设计分析和施工全过程模拟分析的计算机软件。8撰写完成国内唯一大跨度储煤结构设计与施工著作。9完成了30余篇科技论文，其中1篇发表于美国土木工程学会ASCE Journal of Construction Engineering and Management。四、项目包含的关键技术1三种适用于火电厂干煤棚的结构体系：三心圆柱面网壳结构体系适合绝大多数大型干煤棚，在满足斗轮机工艺的前提下，充分利用内部储煤空间，降低结构标高和减少下部结构的水平推力，实现结构用量最省，受力最好，安全度最高的设计要求；预应力张弦网壳结构体系适合既有煤场改造，独立柱高空支承的情况，预应力改变了原有结构的受力状态，结构基本成为自平衡体系，形式更加合理，从而充分发挥材料强度，用钢量较原结构大幅下降，具有良好的经济效益；折叠展开网壳结构体系适应新建煤场情况，是一种充分结合施工工艺、具有先进设计理念的结构体系。2二种施工工艺：分块累积滑移施工工艺材料节省、施工周期快、基本不受现场堆煤限制、不影响电厂生产进度，具有良好的通用性与高效性；折叠展开施工工艺的设计与施工理念先进，将网壳靠近地面折叠起来，大大降低了安装高度，节省了大量脚手架，避免高空作业，加快结构安装速度，在经济性与施工进度方面具有明显的优势。3超大跨干煤棚结构的抗风抗震设计技术，为弥补现行规范的不足，结合多项风洞实验，科学选取不同风向角下结构体型系数，采用频域法和多维多点研究了大跨结构的风振系数、地震响应分析，研究提出了柱面网壳结构的实用风振系数计算公式。五、推广应用前景与措施1火电厂超大跨干煤棚设计与施工新技术有效解决了我国火电厂雨季湿煤浪费现象严重及煤灰造成城市环境污染，保障大型发电机组安全生产。本项目研究提出了三种新型干煤棚结构体系、两种新型施工工艺技术以及大型结构的抗风抗震设计技术，具有明显的经济效益与社会效益。2经济效益主要体现在减少10万吨以上超大规模储煤场雨季湿煤带来的煤损耗，节省工程整体建设费用和加快施工速度带来的经济效益等方面。经比较表明，超大型干煤棚在雨季可减少储煤浪费5%左右；在同样满足斗轮机工艺前提下，三心圆柱面体形设计技术比普通圆柱面体形可节省工程造价1520%；采用张弦网壳结构设计技术比普通柱面体形可节省工程量2030%，比平板网架体形可节省工程量可节省工程造价3040%；采用折叠展开式施工工法比传统满堂脚手架方法节省费用5060%，缩短工期30%。采用单元累积滑移施工工法比传统满堂脚手架方法节省费用4050%，缩短工期25%。从综合造价分析，采用斗轮设备的干煤棚比采用带式输煤设备的球形筒仓具有明显的优势。六、该技术的社会效益主要体现在1储煤场湿煤问题的解决不仅减少了煤料浪费，同时保障了电厂安全生产的需要。2分块累积滑移施工工法有效的解决了建筑场地受已有堆煤条件限制的问题，实现了建筑施工与生产发电两不耽误。3环保型设计方法很好的解决了煤场的煤灰污染问题，体现现阶段奥运城市的环境要求。4折叠展开式施工工法大部分安装工作都是在近地面处完成。在提升过程中，由计算机自动控制，在网壳结构下毋需人员操作，避免了高空施工作业。因此，很好地保障了施工人员安全，从技术上解决了安全施工的问题。同时，安装工作在近地面处完成，减少大量构件的垂直运输，而且保证工程质量。火电厂超大型干煤棚的设计与施工技术已经通过项目组详细的理论研究，并在全国范围内二十多个工程中得到了推广应用与验证，得到了业内专家的广泛一致好评。该系列技术成果为国内首创，填补了目前国内电力行业该技术领域的空白，并出版了国内外唯一一部该技术领域内的专业著作。相信随着我国火力发电事业的发展，该系列技术必将受到工程界越来越广泛的应用。七、鉴定意见中国电机工程学会电力土建专业委员会组织有关专家（九位专家名单附后），于2007年7月10日在北京召开了“火电厂超大跨干煤棚设计与施工新技术及工程应用”鉴定会。鉴定专家仔细审阅了项目完成单位浙江大学等提交的鉴定资料，听取了项目成果介绍，通过质疑和认真讨论，形成如下鉴定意见：1项目组提交的鉴定资料齐全、数据可靠，符合鉴定要求。2该项目提出了3种干煤棚结构新体系，即大跨度三心圆柱面网壳体系，预应力张弦网壳结构体系，折叠网壳展开结构体系；发展了分块累积滑移施工工法，创立了折叠展开式网壳施工工法。这两项施工新工法已经纳入国家空间网格结构设计与施工规程。3该项目在火电厂超大跨干煤棚结构的设计理论和施工分析方法方面作了大量的研究工作，进行了多项风洞试验，给出了开口式、半封闭式柱面网壳结构在不同风向角下的风载体型系数，弥补了现行规范不足；提出了风振系数实用计算方法和多阶段施工全过程模拟分析方法；编制了相应的计算机分析程序。4该项目技术成果适应了我国大型火力发电厂高速发展的需要，有效地解决了储煤安全生产和环境保护问题，已经成功地应用于全国二十多个大型干煤棚工程，覆盖面积约30万平米，节省了工程建设投资，缩短了建设周期，取得了显著的经济和社会效益。其中北京华能热电厂干煤棚为国内跨度最大(120m210m)的环保型三心圆柱面网壳结构、河南南阳鸭河口电厂干煤棚为首次应用的折叠展开式网壳结构、河南新乡新豫电厂干煤棚为国内最大的预应力张弦网壳结构。这些工程具有重要的示范和推广作用。综上所述，该项目研究成果具有很高的理论水平和工程应用价值，大大地提高了大型火力发电厂大跨结构的技术水平，促进了大跨度干煤棚结构技术和火电厂安全生产的进步。鉴定委员会一致认为，该项目研究成果在火电厂超大跨干煤棚领域属国内首创，总体上达到国际先进，其中折叠展开施工工法处于国际领先水平。 鉴定委员会名单 序号鉴定会职务姓名工作单位所学专业现从事专业职称/职务1主任崔俊芝中国科学院计算力学计算力学工程院院士2副主任张维嶽中国建筑科学研究院土建结构研究设计大师3副主任马绅中国电机工程学会电力土建专委