垃圾焚烧发电项目主厂房结构选型分析

刘昱

中国航空规划设计研究总院有限公司北京100120

摘要：垃圾焚烧发电项目的主厂房是厂区内主要建筑物，本文基于笔者多年的主厂房结构设计实践经验，对主厂房结构选型的重要性以及影响因素等内容展开论述，并分析比较了两种结构形式的特点，从而为垃圾焚烧发电项目主厂房结构选型的科学合理性提供了重要依据。

关键词：垃圾焚烧，主厂房，结构选型，影响因素

0引言

随着全国各地生活垃圾总量的快速膨胀，垃圾处理成为迫切需要解决的难题，目前生活垃圾处理常用的方法分别是填埋和焚烧。由于用地、环保等原因，生活垃圾填埋处理能力有限，垃圾焚烧处理逐步占领垃圾处理市场，垃圾焚烧工艺将成为主要处理方法，垃圾焚烧发电工程必然要成为一个很大的市场。

垃圾焚烧发电项目的主厂房是垃圾的运输、存储、焚烧，以及烟气处理等主要工艺流程的重要载体，是垃圾焚烧工程中工艺布置最集中、造价最高、施工周期最长、设计及施工技术难度最大的厂房。对主厂房而言结构选型作为其重要的组成部分，不但直接影响着建筑物的经济性以及适用性，同时更直接关系着建筑物的安全与质量，因而做好垃圾焚烧发电项目主厂房的结构选型工作具有重要的意义。

1主厂房结构方案

主厂房从功能分区上主要由四部分组成：卸料间、垃圾间、焚烧间、烟气净化间。卸料间、垃圾间由于垃圾的运输及存储，其抗腐蚀性及密闭性要求高，此部分通常设计为混凝土结构。焚烧间、烟气净化间的结构形式主要有两种：一种是采用增设柱间支撑或剪力墙的混凝土结构，与卸料间、垃圾间连为一体或设缝脱开；二是采用钢结构，与卸料间、垃圾间设缝脱开。下面就常见的主厂房结构方案做详细阐述。

1.1混凝土结构方案

主厂房下部主体结构（不含屋盖）全部采用钢筋混凝土结构。卸料间、垃圾间、焚烧间、烟气净化间连为一体，形成钢筋混凝土框架-剪力墙结构，并在焚烧间、烟气净化间增设柱间支撑或剪力墙，方案简图见图1~2。这种结构方案的优点是不设置永久缝，结构刚度均匀性可调整，抗震性能较好；缺点是柱间支撑的设置会影响工艺设备及管道的布置。

另一种混凝土结构方案，即卸料间及垃圾间采用钢筋混凝土框架-剪力墙结构形式，焚烧间及烟气净化间采用钢筋混凝土框架结构形式，方案简图见图3~4。这种结构方案的优点是结构刚度均匀，抗震性能较好；缺点是设置的永久缝对建筑做法不利，永久缝处的双排柱占用一定的使用空间。该方案适用于抗震设防要求较高的地区，包括9度区(0.4g)、8度区(0.3g)、8度区(0.2g)III类场地土、抗震不利地区。

1.2钢结构方案

由于卸料间、垃圾间有严格的防腐、围护、密闭性要求，结构方案必须为钢筋混凝土结构，故卸料间及垃圾间采用钢筋混凝土结构。钢结构方案系指焚烧间及烟气净化间的下部主体结构（不含屋盖）采用大柱网钢排架结构方案，垃圾间与焚烧间之间设置永久结构缝。

大柱网钢排架结构方案，即横、纵向均设计为铰接排架柱，不设柱间支撑，方案简图见图5~6。该方案的优点是工艺布置灵活，受力简单明确；缺点是钢柱尺寸大，用钢量相对较大。

2主厂房结构选型影响因素及分析

2.1结构性能因素

从结构抗震性能角度看，钢结构方案要优于混凝土方案。钢结构方案中的钢结构部分通过自身的柔性可降低结构的扭转效应，提升抗震性能。混凝土结构方案由于质量、刚度均偏向垃圾间一侧，且质量、刚度分布严重不均匀，其抗震性能不如钢结构方案。从结构抗风性能角度看，混凝土结构方案的荷载、刚度较大，其抗风性能要优于钢结构方案。从结构性能因素方面分析，主厂房的结构选型要结合建设地点的抗震设防烈度及风荷载值综合考虑。

2.2密闭性因素

垃圾焚烧发电项目主厂房会产生大量有害气体，这些气体不仅气味难闻，而且对人体健康非常有害。建筑物密闭性不好会严重影响到厂区工作人员及相邻区域居民的工作、生活及健康，也必然会导致周围居民的抗议，严重影响到厂区的正常生产，国内已发生了多次类似事件，造成了非常不良的社会影响。垃圾焚烧发电项目作为环保工程，其建筑物的密闭性可见十分重要。通常情况下，砖墙的密闭性要比钢板墙更好，而钢结构由于墙体无法砌筑太高，一般采用双层钢板墙，密闭性不如砖墙砌筑的混凝土结构方案。但焚烧间与烟气净化间内无垃圾介质，异味较小，对密闭性要求不高，该部分采用钢结构可以满足厂房密闭性要求。

2.3防腐蚀能力因素

从防腐蚀能力角度看，钢结构防腐蚀能力比混凝土结构差。主厂房各个部分多处存在腐蚀性环境，卸料间、垃圾间更是强腐性多形态多介质的腐蚀性环境，故卸料间、垃圾间必须设计为混凝土结构。焚烧间、烟气净化间内的腐蚀介质不如卸料间、垃圾间腐蚀性强，该部分采用钢结构外涂防腐涂层的方案可以满足使用要求。

2.4设备布置因素

钢结构柱距较大，钢柱截面尺寸一般大于混凝土结构的柱截面尺寸。在设备布置紧凑的情况下，混凝土结构方案的设备布置空间相对钢结构方案大。

2.5施工周期因素

钢构件可在工厂加工制作好后再拉到现场安装，而混凝土构件需要现场人工绑筋、支模、浇筑、养护，钢结构的施工周期比混凝土结构短。另外，焚烧间、烟气净化间内布置的大型设备较多，厂房钢结构施工可以和设备安装同时进行。采用混凝土结构，其脚手架的搭设以及混凝土的浇筑远比钢结构施工对设备安装的影响大，同时也大大影响了施工周期。因此，钢结构方案更有利于工程的早日投产。

2.6成本因素

从投资造价角度看，截面相近时钢结构造价比混凝土结构高，相应会增加工程一次性投资。而维护成本方面，钢结构8~10年左右要进行一次补刷面漆工作。因此，钢结构方案的成本相比混凝土结构方案要高。

3结语

垃圾焚烧发电项目主厂房的结构形式不单单由一两种因素决定，要结合结构性能、密闭性、防腐蚀能力、设备布置、施工周期、成本等多方面因素进行综合考虑。本文结合各种因素分析比较了混凝土结构和钢结构两种结构形式的特点，为垃圾焚烧发电项目主厂房结构选型的科学合理性提供了重要依据。

参考文献

[1]高宗瑞.保定环保热电工程结构设计.工程建设与设计,2012(12).

[2]高小亮.浅析垃圾焚烧发电工程结构设计.福建建材,2015(12).

[3]袁春燕.垃圾焚烧发电项目主厂房A区结构设计要点分析.山西建筑,2016(10).