秸秆堆场的防雷设计浅析

秸秆堆场的防雷设计浅析

摘 要：文章主要通过对湖北安能热电集团宜城生物质热电工程秸秆露天堆场防雷设计的介绍，探讨避雷针在大面积室外堆场的防护范围的计算及应注意的事项。

关键词：秸秆露天堆场；防雷；避雷针；防护范围 随着国家对循环经济的大力推广，全国各地建成或在建很多秸秆生物质发电厂。由于秸秆生物质发电的主要能源介质秸秆具有燃烧值低﹑季节性强﹑需求量大的特点，因此对秸秆的储藏和堆放就提出了更高的要求。秸秆露天堆场的防雷设计便是工程设计中首先需要考虑好的问题。本文以在建的湖北安能热电集团宜城生物质热电工程秸秆露天堆场为例，浅析秸秆露天堆场的防雷设计。

1 工程介绍及设计方法

湖北安能热电集团宜城生物质热电工程建设规模为2×75 t/h秸秆锅炉+2×15 MW单抽凝式汽轮发电机组，年耗秸秆约20万t。本工程在厂区内共建了三座露天秸秆堆场，分别是露天秸秆堆场一，露天秸秆堆场二，露天秸秆堆场三。

由于露天秸秆堆场场区范围广且远离其它高大建筑物，因此本工程考虑采用多支避雷针联合保护的方法，对场区内的秸秆进行避雷保护。下面以露天秸秆堆场三为例，据体阐述避雷针的计算及布置。露天秸秆堆场三为长94 m、宽72 m的长方形堆场。

初步考虑采用四只避雷针进行联合保护。根据《建筑物防雷设施安装》图集中避雷针的介绍，本次暂考虑采用h=30 m高的钢结构避雷针塔。根据规范中记述的四支避雷针保护范围的计算方法， 避雷针保护范围的最低点P点的保护高度ho按下式计算：ho=■■+h-hr，要想使最低点P的保护高度ho大于被保护物的高度hx，则可经反推计算，得需要满足D312 m，因此满足要求。

下面以双支避雷针外侧保护范围的计算方法确定四支避雷针外侧的保护范围。具体计算方法如下：

以A﹑B两避雷针为例求四支避雷针外侧在hx=12 m高度上的保护范围。以单支避雷针的保护半径rx=23.9 m为半径，分别以A﹑B为圆心做弧线与三角形ABM相交，以单支避雷针的（ro-rx）=47.5 m为半径，以M为圆心做弧线与上述弧线相接。便可的A﹑B两避雷针在外侧的保护范围。其中rx为避雷针在hx高度平面上的保护半径，rx=■-■；ro为避雷针在地面上的保护半径，ro=■。

其余与此类同，可求得四支避雷针的保护范围，如图2所示。

由图2可见， 露天秸秆堆场三内的堆垛完全在四支避雷针的保护范围之内，此布置满足防雷要求。

以上对露天秸秆堆场三避雷针的设计，是以堆垛尽可能多且均匀的堆放在露天秸秆堆场上考虑的。而实际情况是，根据露天仓库消防安全管理的规定，每个堆垛的面积以及堆垛与堆垛之间的距离都有较严格的要求，因此秸秆堆垛不可能布满整个堆场，且堆垛边沿与堆场边沿在考虑到行车通道的情况下，其实际堆垛面积要比堆场面积小的多。虽然《建筑物防雷设施安装》图集中钢结构避雷针塔的高度最高为40 m，但通过对国内独立避雷针生产厂家的考察，钢结构避雷针塔可做到60 m高。因此对本堆场的避雷针设计进行调整，采用单只h=60 m高的避雷针塔。其在保护物的高度hx=12 m的保护范围为rx=■-■=43.6 m，具体布置如图3所示。

由图3可见，采用单支h=60 m高的避雷针塔也可以满足设计要求，且与采用四支h=30 m高的避雷针相比，可节约投资成本和工程施工量。虽然60 m高的针塔对施工要求较高，但近年来随着施工设备的发展，技术上也不存在问题。故露天秸秆堆场三采用单支60 m高的避雷针塔对堆场内的秸秆进行保护。

露天秸秆堆场一﹑二，如图4所示。可见露天秸秆堆场一和二均为不规格且面接较大的堆场，需要采用多支避雷针进行联合保护的方法。为减少避雷针的数量，避雷针依然采用h=60 m高的避雷针塔。布置方法参考露天秸秆堆场三中四支避雷针联合保护的计算过程。

需要注意的是，由于露天秸秆堆场一和二均为不规格且面接较大的堆场，在避雷针的布置中，可能会出现避雷针的联合保护范围对堆场内的秸秆堆垛漏保护的现象，因此在布置好避雷针的位置后，需要按两只或多支避雷针保护范围的计算方法，对其保护范围进行逐一的核实，以便使堆场内的秸秆堆垛均在避雷针的保护范围之内。经过多次的计算和调整，得如图5所示的保护范围。

2 发展方向

通过以上具体工程实例的介绍可以看出，在手工设计过程中，需要按规程中规定的设计方法进行反复试算绘制保护区域。随着计算机的发展，越来越多的工程计算方法和过程可通过建立数学模型来进行模拟计算，而且通过和CAD绘图软件的结合，可直观而准确的在已经绘制好的布置图上显示避雷针在不同高度﹑位置对所在区域的不同高度的被保护物的保护范围，甚至可以对各个剖面的保护范围进行显示，以便及时查找疏漏和问题。

3 结 语

通过本文的阐述，以及通过湖北安能热电集团宜城生物质热电工程秸秆堆场的避雷针防护设计的介绍，应该使大家对露天堆场的防雷设计的大概过程和方法有了较为初步的认识。而且随着技术的发展和人们对雷电的深入了解，避雷针的在保护广大人民的生命和财产安全中所发挥的作用，也必然越来越得到加强。

参考文献：

[1] GB50057-94，建筑物防雷设计规范[S].