?? 摘 要：從政策形勢、環境保護與資源損耗方向揭示露天條形煤場即將走向終結的生命周期，總結研究條形煤場封閉的技術方案，闡述作者對條形煤場封閉技術應用的判斷。
??????? 關鍵詞：條形煤場；損耗；封閉；膜結構
??????? 1 概述
??????? 各類散狀物料的露天存儲，不但會形成粉塵污染加重霧霾，而且損耗加大造成資源浪費。以煤炭為例，其儲存空間在化工、煤炭、電力、冶金、建材、港口等行業勢必存在，條形煤場因儲量大、堆取技術先進成熟、噸煤基建投資低、性價比高備受青睞。伴隨著機械水平和建筑技術的發展，我國條形煤場經歷了全敞開式露天存儲、四周防風抑塵網式露天存儲、頂部封閉兩端敞口式存儲和全封閉式存儲四個階段，多數條形煤場處于第二階段并向第四或三階段演變進程中；常見條形煤場封閉技術有網架結構、桁架結構和膜結構。本篇圍繞環境保護、政策趨勢和煤場損耗分析研究露天條形煤場的生命循環，闡述條形煤場封閉技術方案。
??????? 2 煤場損耗確定
??????? 煤炭露天儲存風、雨、裝卸和堆取作業產生揚塵，污染煤場內及周邊環境，造成煤炭資源損失浪費。
??????? 2.1 風能引起損失計算
??????? 風能是衡量風將物料（或煤堆）中粉塵吹走（或揚起）的能力。
??????? 2.1.1 日本三菱重工業公司長崎研究所常經驗公式
??????? 揚塵的產生和當地風速的大小緊密相關，風速越大，起塵量越多。采用經驗公式：
??????? 式中：Qp—起塵量，mg/s；W—煤的含水率，%；U—煤場平均風速；Ap—煤堆的面積，m2；β—經驗系數，β取1.55×10-4。
??????? 2.1.2 清華大學在霍州礦務局現場實驗得出公式
??????? 清華大學實驗公式增加了環境空氣濕度對揚塵量的影響，公式如下：
??????? 式中：Q1—煤堆起塵量，mg/s；U—風速，m/s；S—煤堆表面積，m2；ω—空氣相對濕度；W—煤物料濕度。
??????? 由以上公式及經驗可知，露天煤場每堆存1t煤每年產生煤粉塵1.48～2.02公斤。
??????? 2.2 裝卸引起損失計算
??????? 清華大學在霍州礦務局現場實驗得出公式
??????? 式中：Q2—煤裝卸揚塵，mg/s；U—風速，m/s；S—煤堆表面積，m2；ω—空氣相對濕度；M—車輛噸位，t；H—煤裝卸高度，m。
??????? 以上公式及經驗得出每裝卸1t煤炭產生煤粉塵3.53～6.41公斤。
??????? 2.3防風抑塵網作用
??????? 風速越高風能越大，風速越低風能越小。以防風抑塵網將網下游風速降至40%為例，風速風能僅為上游來風16%。換言之，風能降低了84%。以12m高防風抑塵網，風速7～8級為例，網下游約180m范圍內，只形成微弱、均勻、平直、穩定的氣流，不易形成渦流和垂直運動的氣流，故粉塵不易被揚起，從而達到擋風抑塵的目的。
??????? 0 30 60 90 120 150 180 單位：m
??????? 12米抑塵網下游風速分布圖（以網前沿風速百分比計）
??????? 上圖顯示：防風抑塵網高12m，其下游產生約90m低風區，從90m到180m范圍，風速逐漸回升到上游風速50%的中風區，180m以外，風速迅速回升，流過網頂部的風與下游低風區被隔離數百米后再合流。故12m防風抑塵網間距一般不超過180m或者防塵網高度增高。一般較好的防風抑塵網抑塵效果可達60-80%，按70%計取，即揚塵70%被抑制，剩余30%為實際損失量。
??????? 2.4 雨水影響
??????? 據天津天鋼聯合特鋼公司2016年統計，原料露天存放，大風每年刮走4%，下雨每年沖走10%。經驗下雨沖走值在1%～10%不等。
??????? 綜上所述，露天煤場煤量損失分揚塵和雨水沖損兩類，揚塵損失防風抑塵網可折減60%-80%，但雨水沖損更大，且不封閉無法避免。
??????? 3 政策環境趨勢分析
??????? 3.1 國際環境形式
??????? 我國經濟快速發展，取得世界矚目成就；能源消耗需求消耗量大，單位產值能耗較高、污染排放量大，環境問題備受國際關注。我國煤炭在能源結構中70%比例下降趨勢緩慢，性價比較高的條形煤場儲存形式將長期存在，如何處理好條形煤場環境保護問題是發展難題。
??????? 2015年11月國家主席習近平出席巴黎氣候大會開幕式，簽署《聯合國氣候變化框架公約》預示著我國將不斷履行各項承諾和義務，將逐步提高環保標準和要求，加大環保投資，改善國內乃至國際生態氣候。
??????? 3.2 國內趨勢分析
??????? 我國先后修訂《中華人民共和國大氣污染防治法》、《環境空氣質量標準》等法律法規、標準規范；發布《關于印發的通知》、《國務院關于印發大氣污染防治行動計劃的通知》明確“貯存煤炭、煤矸石、煤灰、水泥、石灰、石膏、砂土等易產生揚塵的物料應當密閉，不能密閉的，應當設置不低于堆放物高度的嚴密圍擋，并采取有效覆蓋措施防治揚塵污染”。
??????? 環保部等多部委聯合北京市、天津市、河北省、山西省、山東省和河南省于2017年2月、2017年8月先后出臺《京津冀及周邊地區2017年大氣污染防治工作方案》和《京津冀及周邊地區2017-2018年秋冬季大氣污染綜合治理攻堅行動方案》明確煤炭消費總量負增長……天津港不再接收公路運輸煤炭……“對煤炭、煤矸石、煤渣、煤灰、水泥、石灰、石膏、砂土等易產生揚塵的粉狀、粒狀物料及燃料應當密閉儲存，運輸采用密閉皮帶、封閉通廊、管狀帶式輸送機或密閉車廂、真空罐車、氣力輸送等密閉輸送方式；塊狀物料采用入棚入倉或建設防風抑塵網等方式進行存儲，并設有灑水、噴淋、苫蓋等綜合措施進行抑塵。”
??????? 可見條形煤場全封閉式階段已經開始，兩端敞口式封閉條形煤場也即將退出歷史舞臺。
??????? 4 條形煤場封閉結構
??????? 常見的條形煤場封閉方案有膜結構、鋼網架結構、管桁架結構封閉。
??????? 4.1 膜結構封閉
??????? 膜結構是20世紀中期發展起來的一種新型建筑結構形式。依據《膜結構技術規程》CECS 2004膜結構分張拉式膜結構、索系支承式膜結構、空氣支承式膜結構和骨架支承式膜結構。其中空氣支承式膜結構又可分為氣承式、氣肋式和氣枕式。條形煤場現多采用氣承式充氣膜結構或骨架支承式膜結構。
??????? 4.2 鋼網架結構封閉
??????? 鋼網架結構由桿件通過節點，按照一定規律組成的空間桿系結構。鋼網架結構按外形分平板網架和曲面網架。在節點荷載作用下，各桿件主要承受軸向的拉力和壓力，能充分發揮材料的強度，節省鋼材。通常平板網架稱為網架，曲面網架稱為網殼。網殼結構是曲面型的網格結構，兼有桿系結構和薄殼結構的特性，受力合理，覆蓋跨度大，是發展最快、有廣闊發展前景的空間結構。
??????? 4.3 管桁架結構封閉
??????? 桁架由桿件在端部相互連接而組成的格子式結構，管桁架指結構中的桿件均為圓管桿件。桁架中的桿件多數情況只受軸線拉力或壓力，應力在截面上均勻分布，更容易發揮材料的力學性能，這些特點使得桁架結構跨度能大，用料經濟。預應力管桁架結構將上弦剛性受壓構件通過撐桿與下弦拉索組合形成自平衡的受力體系，又稱張弦桁架結構，是一種大跨度預應力空間結構體系，也是混合結構體系發展中最成功的創造之一。
??????? 5 結語
??????? 條形煤場露天模式即將終結，全封閉階段全面到來。煤場周邊環境將會改善，煤塵污染、資源損失將得到有效控制。充氣膜結構封閉環保效果好，消防難度大、壽命短；網架結構長期存在，而超大跨度封閉預應力管桁架是首選；管桁架與網架結合技術已興起，骨架膜技術性價比優勢顯著。
??????? 參考文獻：
??????? [1]付波，陳立勇等.儲煤場全封閉方案設計[J.內蒙古科技與經濟，2015（7）：93-94.
??????? 作者簡介：
??????? 何麗（1986- ），女，安徽潁上人，主要從事選煤、礦物加工工程專業設計與研究工作。
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