《安全管理论文》之基于条形煤场封闭的分析与应用

1、基于条形煤场封闭的分析与应用 摘 要：从政策形势、环境保护与资源损耗方向揭示露天条形煤场即将走向终结的生命周期，总结研究条形煤场封闭的技术方案，阐述作者对条形煤场封闭技术应用的判断。 关键词：条形煤场；损耗；封闭；膜结构 1 概述 各类散状物料的露天存储，不但会形成粉尘污染加重雾霾，而且损耗加大造成资源浪费。以煤炭为例，其储存空间在化工、煤炭、电力、冶金、建材、港口等行业势必存在，条形煤场因储量大、堆取技术先进成熟、吨煤基建投资低、性价比高备受青睐。伴随着机械水平和建筑技术的发展，我国条形煤场经历了全敞开式露天存储、四周防风抑尘网式露天存储、顶部封闭两端敞口式存储和全封闭式存储四个阶段，多数条

2、形煤场处于第二阶段并向第四或三阶段演变进程中；常见条形煤场封闭技术有网架结构、桁架结构和膜结构。本篇围绕环境保护、政策趋势和煤场损耗分析研究露天条形煤场的生命循环，阐述条形煤场封闭技术方案。 2 煤场损耗确定 煤炭露天储存风、雨、装卸和堆取作业产生扬尘，污染煤场内及周边环境，造成煤炭资源损失浪费。 2.1 风能引起损失计算 风能是衡量风将物料（或煤堆）中粉尘吹走（或扬起）的能力。 2.1.1 日本三菱重工业公司长崎研究所常经验公式 扬尘的产生和当地风速的大小紧密相关，风速越大，起尘量越多。采用经验公式： 式中：Qp起尘量，mg/s；W煤的含水率，%；U煤场平均风速；Ap煤堆的面积，m2；经验系

3、数，取1.5510-4。 2.1.2 清华大学在霍州矿务局现场实验得出公式 清华大学实验公式增加了环境空气湿度对扬尘量的影响，公式如下： 式中：Q1煤堆起尘量，mg/s；U风速，m/s；S煤堆表面积，m2；空气相对湿度；W煤物料湿度。 由以上公式及经验可知，露天煤场每堆存1t煤每年产生煤粉尘1.482.02公斤。 2.2 装卸引起损失计算 清华大学在霍州矿务局现场实验得出公式 式中：Q2煤装卸扬尘，mg/s；U风速，m/s；S煤堆表面积，m2；空气相对湿度；M车辆吨位，t；H煤装卸高度，m。 以上公式及经验得出每装卸1t煤炭产生煤粉尘3.536.41公斤。 2.3防风抑尘网作用 风速越高风能越

4、大，风速越低风能越小。以防风抑尘网将网下游风速降至40%为例，风速风能仅为上游来风16%。换言之，风能降低了84%。以12m高防风抑尘网，风速78级为例，网下游约180m范围内，只形成微弱、均匀、平直、稳定的气流，不易形成涡流和垂直运动的气流，故粉尘不易被扬起，从而达到挡风抑尘的目的。 0 30 60 90 120 150 180 单位：m 12米抑尘网下游风速分布图（以网前沿风速百分比计） 上图显示：防风抑尘网高12m，其下游产生约90m低风区，从90m到180m范围，风速逐渐回升到上游风速50%的中风区，180m以外，风速迅速回升，流过网顶部的风与下游低风区被隔离数百米后再合流。故12m防

5、风抑尘网间距一般不超过180m或者防尘网高度增高。一般较好的防风抑尘网抑尘效果可达60-80%，按70%计取，即扬尘70%被抑制，剩余30%为实际损失量。 2.4 雨水影响 据天津天钢联合特钢公司2016年统计，原料露天存放，大风每年刮走4%，下雨每年冲走10%。经验下雨冲走值在1%10%不等。 综上所述，露天煤场煤量损失分扬尘和雨水冲损两类，扬尘损失防风抑尘网可折减60%-80%，但雨水冲损更大，且不封闭无法避免。 3 政策环境趋势分析 3.1 国际环境形式 我国经济快速发展，取得世界瞩目成就；能源消耗需求消耗量大，单位产值能耗较高、污染排放量大，环境问题备受国际关注。我国煤炭在能源结构中7

6、0%比例下降趋势缓慢，性价比较高的条形煤场储存形式将长期存在，如何处理好条形煤场环境保护问题是发展难题。 2015年11月国家主席习近平出席巴黎气候大会开幕式，签署联合国气候变化框架公约预示着我国将不断履行各项承诺和义务，将逐步提高环保标准和要求，加大环保投资，改善国内乃至国际生态气候。 3.2 国内趋势分析 我国先后修订中华人民共和国大气污染防治法、环境空气质量标准等法律法规、标准规范；发布关于印发的通知、国务院关于印发大气污染防治行动计划的通知明确“贮存煤炭、煤矸石、煤灰、水泥、石灰、石膏、砂土等易产生扬尘的物料应当密闭，不能密闭的，应当设置不低于堆放物高度的严密围挡，并采取有效覆盖措施防

7、治扬尘污染”。 环保部等多部委联合北京市、天津市、河北省、山西省、山东省和河南省于2017年2月、2017年8月先后出台京津冀及周边地区2017年大气污染防治工作方案和京津冀及周边地区2017-2018年秋冬季大气污染综合治理攻坚行动方案明确煤炭消费总量负增长天津港不再接收公路运输煤炭“对煤炭、煤矸石、煤渣、煤灰、水泥、石灰、石膏、砂土等易产生扬尘的粉状、粒状物料及燃料应当密闭储存，运输采用密闭皮带、封闭通廊、管状带式输送机或密闭车厢、真空罐车、气力输送等密闭输送方式；块状物料采用入棚入仓或建设防风抑尘网等方式进行存储，并设有洒水、喷淋、苫盖等综合措施进行抑尘。” 可见条形煤场全封闭式阶段已经

8、开始，两端敞口式封闭条形煤场也即将退出历史舞台。 4 条形煤场封闭结构 常见的条形煤场封闭方案有膜结构、钢网架结构、管桁架结构封闭。 4.1 膜结构封闭 膜结构是20世纪中期发展起来的一种新型建筑结构形式。依据膜结构技术规程CECS 2004膜结构分张拉式膜结构、索系支承式膜结构、空气支承式膜结构和骨架支承式膜结构。其中空气支承式膜结构又可分为气承式、气肋式和气枕式。条形煤场现多采用气承式充气膜结构或骨架支承式膜结构。 4.2 钢网架结构封闭 钢网架结构由杆件通过节点，按照一定规律组成的空间杆系结构。钢网架结构按外形分平板网架和曲面网架。在节点荷载作用下，各杆件主要承受轴向的拉力和压力，能充分

9、发挥材料的强度，节省钢材。通常平板网架称为网架，曲面网架称为网壳。网壳结构是曲面型的网格结构，兼有杆系结构和薄壳结构的特性，受力合理，覆盖跨度大，是发展最快、有广阔发展前景的空间结构。 4.3 管桁架结构封闭 桁架由杆件在端部相互连接而组成的格子式结构，管桁架指结构中的杆件均为圆管杆件。桁架中的杆件多数情况只受轴线拉力或压力，应力在截面上均匀分布，更容易发挥材料的力学性能，这些特点使得桁架结构跨度能大，用料经济。预应力管桁架结构将上弦刚性受压构件通过撑杆与下弦拉索组合形成自平衡的受力体系，又称张弦桁架结构，是一种大跨度预应力空间结构体系，也是混合结构体系发展中最成功的创造之一。 5 结语 条形煤场露天模式即将终结，全封闭阶段全面到来。煤场周边环境将会改善，煤尘污染、资源损失将得到有效控制。充气膜结构封闭环保效果好，消防难度大、寿命短；网架结构长期存