Φ30m钢结构浓缩池设计探讨.pdf

1 4 煤炭加工与综合利用 C O A L P R O C E S S I N G＆C O M P R E H E N S I V E U T I L I Z A T I O N No ． 5， 2 01 6 , 1 , 3 o i n钢结构浓缩池设计掠讨 芦 鑫 中煤科工集团 北京华宇工程有限公司 ，河南 平顶山4 6 7 0 0 0 摘要介绍 了直径 3 0 m 的钢结构浓缩池结构设计、布置、节点连接及防火、防腐等方 法 ，对其进行 了经济性分析和比较，认为钢结构浓缩池虽然造价居 中，但其具有安装简便 、施 工周期短、材料可以循环利用、设计改造简单、综合成本相对较低等优点。 关键词选煤厂；浓缩池；钢结构；设计；经济性 中图分类号 T D 4 6 2 ． 5 文献标识码A 文章编号 1 0 0 5 ． 8 3 9 7 2 0 1 6 0 5 ． 0 0 1 4 ． 0 3 浓缩池作为选煤厂澄清循环水和回收细煤泥 的必要构筑物 ，已经成为选煤厂的标志性圆形建 筑物。浓缩池的结构形式分为地上架空式 、半地 下式和地上式。地上架空式多采用整体式现浇混 凝土结构 ，但大多数直径不大于 3 5 IT I ；半地下式 和地上式直径小 于 2 5 m时 ．池壁与底板多做成 整体，直径大于 2 5 i n的宜将池壁与底板分开。 做成分离式。本文主要介绍直径 3 0 i n的地上式 钢结构浓缩池。 1工程 概况 青海盐湖镁业有限公司 4 ． 0 0 Mt ／ a 选煤项 目浓 缩池的设计建设过程中，因为要求工期短、投产 日期紧迫，在工艺选型时，根据场地高度变化及 管道布置方式 ，最终采用地上式 钢结构浓缩池。 浓缩池直径 3 0 m，池壁高 3 ． 9 i n ，总高 8 ． 1 4 6 m， 容积3 4 0 0 i n ，中心传动 ，泵基础设置在浓缩池底 下部 。由于该 地区为高寒地 区，经过方案 比较 ， 钢结构浓缩池 的保温单独采用轻钢维 护结构，在 进行经济 比较时未考虑外部维护结构 。该工程于 2 0 1 3年建成后投入使用，至今运转正常．其现场 实景图见图 i 。 2 结构布置形式 浓缩池 由 1 2个径 向钢梁 、3个 环 向钢梁 和 图 1 青海盐湖镁业公 司浓缩池现场 实景 4 8根钢柱及柱间支撑组成可靠支撑体系 。径向梁 和环 向梁均采用 国标型钢 H N 3 5 0 x 1 7 5 ，框柱采用 国标型钢 H W2 5 0 2 5 0 ；浓 缩池底 板采用 占1 4 m m厚钢板 ，池壁采用 6 1 0 m m厚钢板 ，底板沿 径向和环 向均匀布置加劲 肋筋 ，加劲肋 均采用 I 2 5工型钢 ，以满足底 板变形要求 ，其中钢梁及 钢柱均采用 Q 3 4 5型钢，其余钢板均采用 Q 2 3 5 。 其结构示意见图 2 、3 。 3 节点连接方法 径向梁与钢柱采用高强螺栓连接 ，环向梁与 径 向梁焊接。为保证结构质量 ，所 有对接焊缝 ， 均要焊透 ，焊缝质量等级不低于二级 ，角焊缝等 级不低于三级。径向和环 向钢梁 、加劲肋与浓缩 池底钢板 连接采 用间断 焊 ，焊脚 尺寸 为 6 mm， 焊缝长度 1 0 0 m i l l ，焊缝间距 1 5 0 i x l m，钢梁与钢 收稿日期 2 0 1 5 一 l 1 ． 2 6 D O I 1 0 ． 1 6 2 0 0 ／ j ． c n k i ． 1 卜2 6 2 7 ／ t d ． 2 0 1 6 ． 0 5 ． 0 0 4 作者简介 户鼎鑫 1 9 8 3 一 ， 男 ， 河南平顶山人，2 0 0 9 年毕业于兰州交通大学桥梁与隧道工程专业 ，工学硕士，中煤科工集团北京华宇 工程有 限公 司平顶 山分公 司工程师 。 引用格式 卢鼎鑫．由 3 O m钢结构浓缩池设计探讨 [ J ] ．煤炭加工与综合利用 ，2 0 1 6 5 1 4 1 5 ，1 9 ． 2 0 1 6年第 5期 卢鼎鑫 3 0 m钢结构浓缩池设计探讨 l 5 柱问支撑 传动装置支撑柱 图 2 浓缩池 1 ／ 4池底 结构布 置示意 图 3 浓缩池半剖面结构示意 柱连接方法见图 4 。 4 浓缩池钢结构的防腐、防火 在实际生产运行中，浓缩池 内煤泥水具有腐 蚀性 ，容易使池底板及池壁钢板表面产生不均匀 的锈蚀 ，从而加速钢材腐蚀速度 ，因此池底板及 池壁的防腐尤为重要。另外 ，钢材虽然是非燃烧 体 ，但耐火性能较差 ，在火灾高温作用下 ，其力 学性能如屈服强度、弹性模量等会 明显降低 ，温 度到达 6 0 0℃左右时 ，会基本丧失全部强度和刚 度。如果不采取防腐 、防火保护措施 ，其 钢柱、 钢梁很容易遭到破坏 ，造成严重损失 ．因此必须 进行 防腐 、防火保护。 结合 本工 程 的实 际情况 ，分 别对浓 缩池 池 底 、池壁和梁、柱采取了防火防腐措施。浓缩池 内煤泥水具有腐蚀性 ，但 因常年有水 ．可不做防 火处理，而着重于防腐。防腐方法为基层处理 要求 S a 2 ． 5级 ，采用喷射方法 除锈 ，喷一遍无机 一 { r。 一 ／ 一’ ＼ ＼ _ f ／ L d 2 2 ．0 8， I ▲ 。 1 T 。叮 ／1 0 ．9 级M2 O 高强螺栓 1 ． 1 0 I一 宝 J l ＼ 4 2 ． 5 4j 4 2 ． 5 ＼ 加 劲 板 U ， _ 一 池底钢板 厚 1 4 2 I 一1 4 x 2 2 钢条与池底和钢梁焊接 4 一 M 2 0， 1 0．9S L 图 4 径向梁、环向梁与柱连接节点结构示意 富锌底漆 ，中间漆一遍环氧云铁 ，面漆喷乳化橡 胶 2遍 ，总漆膜厚度不 小于 1 7 5 m；梁、柱 防 腐 、防火做法基层处理要求 S a 2级 ．选用与钢结 构防火涂料相匹配的防锈底漆二遍 ，厚度不小于 1 2 5 m。柱耐火极 限不低于 2 ． 5 h ，选用厚型 防 火涂料 ；梁耐火极 限不低于 1 ． 5 h ，选用薄涂型 防火涂料。 5 钢结构浓缩池经济性分析 与传统钢筋混凝土浓缩池相 比．钢结构浓缩 池具有施工 速度 快 、周 期短 、工程造 价低 等特 点。全钢结构制造安装 、升级改造简便容易 ．节 省费用 ，而且可循环利用 ，有 回收价值 。表 1以 两个 3 0 m架空式浓缩池 容积 3 3 0 0 m 和一座 4 3 o m半地下式浓缩池 容积 3 5 0 0 m 。 为例，给 出浓缩池材料 未包含循环水池及泵房 对 比 因 地质条件、基础建筑差异较大．故此工程量不包 含基础 。 由表 1 可 以得出 ，造价最低 的是半地下式浓 缩池，其次是架空式钢结构浓缩池，最后是架空 式混凝土结构浓缩池。 下转第 1 9页 2 0 1 6年第 5期 韩慧智某选煤厂难沉降煤泥水沉降试验研 究 由表 4可以看出 。C a C 1 ，和淀粉接枝共 聚物 联合使用时 ，药剂产生了协同作用 ，沉 降效果优 于两药剂单独使 用时的效 果。C a C 1 ， 最佳药剂 用 量为 8 0 0 g ／ L ，淀粉接枝共聚物最佳用 量为 1 ． 6 m g ／ L ，此 时 。初 始 沉 降 速 度 为 3 3 ． 8 5 c m／ mi n ， 上清液浊度为 5 0 ． 3 N T U，煤泥水 的沉 降效果 可 以满足生产要求 。 4 结论 经过对该选煤厂煤泥水性质分析 ，选用几种 常用凝聚剂和絮凝剂进行用量和种类筛选试验， 选用最佳药剂进行凝 聚一絮凝试验 ，可以得到 以 下结论 1 根据分析 ，煤泥水样 品中的煤泥粒度较 细 ．以高灰细泥居多 ，矸石存在一定 泥化现象 ， 是煤泥水不能 自然澄清 的直接原 因。粘土矿物含 量高 ，是该选煤厂煤泥水难沉降的主要原 因，需 要在快速凝聚条件下进行絮凝沉降。 2 单独使用凝 聚剂和絮凝剂达不 到 良好 的 沉降效果。单独使用凝聚剂，煤泥水沉降速度较 慢 单独使用 絮凝 剂 ，煤泥水上清液浊度较高 。 最佳凝 聚剂为氯化钙，最佳絮凝剂为淀粉接枝共 聚物 3 联合使用氯化钙和淀粉接枝共聚物进行 凝聚一絮凝试验，两种药剂的最佳用量分别为 8 0 0 g ／ L和 1 ． 6 m g ／ L。此 时 ．初 始沉 降速 度 为 3 3 ． 8 5 c m ／ m i n ．上清液浊度为 5 0 ． 3 N T U，沉降效 果能满足生产要求 。 参考文献 [ 2 ] [ 3 ] [ 4] 冯莉 ．刘炯 天 ，张 明青 ，等．煤 泥水 沉降特 性 的影响 因素分析 [ J ] ．中国矿业大学学报 ，2 0 1 0 ，3 9 5 6 7 1 6 7 5． 肖宁伟 ，张 明青 ，曹亦俊 ．选煤 厂难沉 降煤 泥水性 质及 特点研究 [ J ] ．中国煤炭 ，2 0 1 2，3 8 6 7 7 9 3 ． 冷小 顺 ．后 所煤 矿 选煤 厂难 沉 降 煤泥 水 沉 降特 性 研究 [ J ] ．选煤技术 ，2 0 1 5 3 8 1 1 ． 王立成 ．董宪姝．东河 矿选煤 厂高 泥化煤泥 水沉 降特性 研究 [ J ] ．选煤技术 ，2 0 0 9 5 l 7 2 O ． [ 5] 降林 华 ，朱 书全 ，邹立 壮 ， 细粒煤 泥 水 中的 应 用[ J ] 5 9 7 1 0 0 ． 等．阳离子 高分 子絮凝 剂在 煤 炭 科 学 技 术 ，2 0 0 8 ，3 6 6 结论 虽然钢结构浓缩池的造价不是最低 ，但其安 装简便 ，施工周期短 ，且材料可 以循环利用 ，设 计改造简单 ，综合成本相对较低 ；存在的主要 问 题是使用过 程 中防腐维 护费用 比混凝土结 构 的 较高。 参考文献 [ 1 ] G B 5 0 0 1 7 2 0 0 3，钢结构设计规范 [ s ] ． [ 2 ] 钢结构 设计 手册 编辑 委员会 ．钢 结构 设计 手册 上 、下 册 第三版 [ M] ．北京 建筑工业 出版社 ，2 0 0 4 ． [ 3 ] G B 5 0 2 0 5 - 2 0 0 1 ，钢结构工程施工质量验收规范 [ s ] ． [ 4] G B 5 0 5 8 3 - 2 0 1 0 ，选煤厂建筑结构设计规范 [ s ] ． [ 5 ] 龚自艳，司跃峰．钢结构浓缩池的施工工艺 [ J ] ． 价值工 程 ，2 0 1 4 7 1 0 3 1 0 5 ． B P预 测 中国煤炭 消费峰值 将在 2 0 3 0年到来 B P 预计，在未来的 2 0 a间，能源结构将发生巨大变化天然气增长迅速，可再生能源发展强劲；到 2 0 3 5年．可再 生能源的增长将翻两番，发电量增量的 1 ／ 3源自可再生能源；在全球范围内，化石能源将依旧保持支配性地位．到 2 0 3 5年。 全球能源增量的6 o ％、全球能源供应总量的 8 0 ％依赖于化石能源；届时，中国将消费世界能源总量的2 5 ％．并将在 2 0 3 2年 取代美国成为全球最大的液体能源消费国，而中国的煤炭消费将大大放缓 ，年均增速仅为 0 ． 2 ％。2 0 1 4年至 2 0 3 5年的全球 能源需求预计增长3 4 ％，即年均增长 1 ． 4 ％。 B P 预测，全球煤炭需求将在 2 0 2 7年达到峰值，随后从 2 0 2 8 年到 2 0 3 5年将 以年均0 ． 3 ％的速度下降，其中中国煤炭需求峰值将在 2 0 3 0年到来，这比 B P去年能源展望报告推迟了5 a 。 田 文