مصنع داتانغ شينيانغ للطاقة

نظرة عامة على مصنع الطاقة الهيكلي الفولاذي

يُعرف "مصنع الطاقة الهيكلي الفولاذي"، أو محطة توليد الطاقة ذات الهيكل الفولاذي، بأنه منشأة صناعية يُبنى فيها الهيكل الحامل الرئيسي من الفولاذ الهيكلي. يُعد الفولاذ المادة الأساسية في هذه المشاريع الضخمة والمعقدة بفضل مزيجه الفريد من القوة وسرعة البناء ومرونة التصميم.

موقع المشروع: منطقة بينغياو، مدينة شينيانغ

استخدام المبنى: مبنى المولد الرئيسي، غرفة تخزين الفحم، ونظام نقل الفحم

المساحة: 9700 متر مربع

استخدام الفولاذ: 3500 طن

تاريخ الانتهاء: 2009/1

هيكل المصنع وخصائص المشروع:

أعمدة مبنى المصنع الرئيسي عبارة عن هياكل خرسانية، مع عوارض رافعة فولاذية وأنظمة دعم فولاذية، وأسقف جمالونية فولاذية، وأنظمة إغلاق معدنية. تشمل مكونات الهيكل الفولاذي حوالي 4500 طن من قواديس الفحم الفولاذية.

تحديات المشروع وعملية التغلب عليها:

تم تصنيع قواديس نقل الفحم ذات الامتدادات الكبيرة وقواديس الفحم الفولاذية في الموقع نظرًا لصعوبة النقل. وعلى الرغم من التغلب على التحديات مثل الأمطار والثلوج التي تأتي مرة كل قرن (التخطيط المسبق، والعمل المتقاطع، وزيادة نوبات العمل الليلية)، وموقع البناء المحدود، والمعدات غير الكافية (باستخدام رافعة جسرية، وزيادة الموظفين، والتدريب لتحسين المهارات التشغيلية)، وظروف التثبيت السيئة في الموقع (الرفع باستخدام رافعة برجية وسلسلة ونش)، ولحام بطانة الفولاذ المقاوم للصدأ في قادوس الفحم، فقد تم تسليم المشروع في الموعد المحدد.

لماذا يُعدّ الفولاذ المادة المُفضّلة لمحطات الطاقة؟

محطات الطاقة ليست كالمباني العادية. فهي تضمّ معداتٍ ضخمةً وثقيلةً ومهتزّة، وتعمل في درجات حرارةٍ عالية، وتُشكّل بنيةً تحتيةً حيويةً يجب أن تكون موثوقةً لعقود. الفولاذ مُهيأٌ بشكلٍ فريدٍ لتلبية هذه المتطلبات.

نسبة عالية من القوة إلى الوزن: يُوفّر الفولاذ قوةً هائلةً مقارنةً بوزنه. هذا يسمح ببناء مبانٍ ضخمةٍ ذات امتداداتٍ طويلةٍ ومفتوحةٍ ضروريةٍ لاستيعاب التوربينات والغلايات، مع تقليل أحمال الأساسات إلى أدنى حدٍّ.

سرعة البناء: تُصنّع مكونات الفولاذ مُسبقًا خارج الموقع في ظروفٍ مُتحكّمٍ بها في المصنع. هذا يسمح بالبناء المُتوازي (صبّ الأساسات أثناء بناء الهيكل) والتجميع السريع في الموقع، مما يُقلّل بشكلٍ كبيرٍ من الجدول الزمني للمشروع ويُخفّض التكاليف.

مرونة التصميم والمسافات الكبيرة: يُمكن أن تمتدّ العوارض والجمالونات الفولاذية لمسافاتٍ شاسعةٍ دون الحاجة إلى أعمدة دعمٍ وسيطة. يُعد هذا ضروريًا لإنشاء "القاعات" الكبيرة الخالية من العوائق اللازمة لقاعة التوربينات أو غرفة الغلايات، مما يُسهّل تركيب وصيانة المعدات الضخمة.

المتانة والمرونة: صُممت الهياكل الفولاذية لتحمل الأحمال الديناميكية الكبيرة (مثل اهتزازات التوربينات)، والإجهادات الحرارية، والقوى البيئية (الرياح والنشاط الزلزالي). كما أنها قابلة للسحب والسحب، مما يعني أنها قابلة للتشوه تحت الأحمال الشديدة دون حدوث أعطال مفاجئة، وهي ميزة أمان بالغة الأهمية.

قابلية التعديل: غالبًا ما تخضع محطات الطاقة للتحديثات والتحديثات على مدار عمرها الافتراضي. تتميز الهياكل الفولاذية بسهولة تعديلها وتقويتها وتوسيعها نسبيًا مقارنةً بالخرسانة المسلحة.

قابلية إعادة التدوير: يُعد الفولاذ من أكثر المواد المُعاد تدويرها في العالم، مما يجعله خيارًا أكثر استدامةً مقارنةً بالمواد الأخرى.

المكونات الهيكلية الرئيسية في محطة توليد الطاقة

محطة توليد الطاقة عبارة عن مجموعة من المباني والهياكل المتخصصة، ولكل منها متطلبات فريدة.

أ. كتلة الطاقة الرئيسية

بيت المرجل (للمحطات الحرارية):

الوظيفة: يغلف ويدعم المرجل الضخم، الذي قد يتجاوز ارتفاعه عشرة طوابق ويزن آلاف الأطنان.

الهيكل الفولاذي: إطار مُدعّم متعدد المستويات ومعقد مصنوع من أعمدة وعوارض شديدة التحمل. يجب أن يدعم هذا الإطار المرجل "المعلق من الأعلى"، ويتحمل الحرارة الشديدة، ويوفر منصات وصول للصيانة. وغالبًا ما يكون هذا أطول هيكل في المحطة.

قاعة التوربينات / قاعة المولدات:

الوظيفة: تضم التوربين البخاري/الغازي والمولد الكهربائي. وهو جوهر عملية توليد الطاقة.

الهيكل الفولاذي: عادةً ما يكون إطارًا بوابيًا كبيرًا أو هيكلًا جمالونيًا مصممًا لامتداد طويل وواضح. ومن أهم مميزاته عارضة الرافعة العلوية المدمجة. تمتد هذه العوارض على طول القاعة، وتدعم رافعات عالية السعة (مثلًا، من ١٠٠ إلى ٤٠٠ طن) تُستخدم لتركيب وصيانة مكونات التوربينات الثقيلة. يجب أن يكون الهيكل شديد الصلابة لتحمل الأحمال الديناميكية للرافعة.

ب. البنية التحتية الداعمة

رفوف الأنابيب:

الوظيفة: تُعدّ هذه العوارض بمثابة شرايين المحطة، حيث تنقل البخار عالي الضغط والماء والوقود والسوائل الأخرى بين المكونات المختلفة (مثلًا، من المرجل إلى التوربين).

الهيكل الفولاذي: إطارات فولاذية طويلة ومرتفعة (منحنيات) تدعم العديد من الأنابيب بأحجام وأوزان مختلفة. يجب تصميمها لتحمل التمدد الحراري للأنابيب.

أنظمة النقل (لمحطات الوقود الصلب):

الوظيفة: نقل الوقود، مثل الفحم أو الكتلة الحيوية، من مناطق التخزين إلى المرجل.

الهيكل الفولاذي: دعامات فولاذية طويلة الامتداد تُحيط بأحزمة النقل، وغالبًا ما تكون مرتفعة عن سطح الأرض.

مداخن وقنوات غازات المداخن:

الوظيفة: نقل غازات العادم بعيدًا عن المرجل.

الهيكل الفولاذي: مع أن المدخنة نفسها يمكن أن تكون من الخرسانة، فإن قنوات الهواء الواسعة المؤدية إليها مصنوعة من صفائح فولاذية ومدعومة بإطار فولاذي.

هياكل أبراج التبريد:

الوظيفة: دعم مكونات نظام التبريد.

الهيكل الفولاذي: غالبًا ما يكون الهيكل الداعم الداخلي لأبراج التبريد ذات السحب الميكانيكي الكبيرة مصنوعًا من الفولاذ المجلفن أو المقاوم للصدأ لمقاومة التآكل.

تطبيقات في مختلف أنواع محطات الطاقة

هياكل المباني: تُشكل العوارض والأعمدة والجمالونات الفولاذية الدعامة الهيكلية الرئيسية للمباني، مثل قاعات التوربينات، وغرف الغلايات، وغرف التحكم. وهي مثالية لإنشاء مساحات مفتوحة واسعة ذات أعمدة داخلية قليلة، وهو أمر ضروري لاستيعاب الآلات الكبيرة والمعقدة، مثل التوربينات والمولدات.

دعم المعدات: صُممت الهياكل والدعامات الفولاذية خصيصًا لتحمل الأوزان والقوى الهائلة التي تُولدها المعدات الثقيلة، بما في ذلك الغلايات والتوربينات والمولدات والمحولات. وهذا يضمن ثبات المعدات وتشغيلها بأمان.

الأنابيب والقنوات: تنقل شبكات واسعة من الأنابيب والقنوات الفولاذية البخار والغازات والسوائل الأخرى عالية الضغط في جميع أنحاء المصنع. ويُختار الفولاذ لقدرته على تحمل الضغوط ودرجات الحرارة القصوى.

هياكل الوصول والصيانة: يُستخدم الفولاذ في المنصات والممرات والسلالم وقضبان الرافعات، مما يوفر وصولًا آمنًا ومتينًا لموظفي المصنع لإجراء أعمال الصيانة والفحص والإصلاح.