气膜结构是以性能优良的膜材为材料，通过加压设备向经过密封处理的室内空间送风加压，从而使室内外形成200～500 Pa的气压差，在气膜表面形成巨大的张力而支撑起来的充气膜结构；同时利用钢索将膜面绷紧，从而形成具有一定刚度、跨度可达到120 m的封闭结构形式。

气膜施工简单、工期短，一般90 d即可完成封闭；同时气膜成本低廉，仅是网架结构造价的60%～70%。因此气膜结构已经广泛应用于煤场、料场、体育馆、展览馆等很多领域的大跨度建筑中。目前封闭煤场建筑物的火灾风险性分类为丙类，耐火等级为二级，其通风设计暂无专门的规范可依据，可根据使用场景参照相关的规范，如电力行业参考《火力发电厂与变电站设计防火标准》和《工业建筑供暖通风与空气调节设计规范》，以保证气膜内环境的安全性以及满足工作人员职业卫生的要求。

煤场内部粉尘是动态的，一般主要集中在斗轮机取煤、堆煤过程中，汽车在卸煤沟处卸煤时产尘点相对比较分散，受设备操作及气流扰动的影响大，易产生二次扬尘。气膜结构封闭性强，根据送风、排风设备的布置可引导内部空气形成特定的气流组织，实现室内外气流交换。

(1）通风系统包括送风加压设备和排风设备。送风加压设备由若干新风风机组成，包含主风机和备用风机，互为备用。主风机采用防爆变频风机,采取节能措施。风机设备配止回阀、新风防雨罩、防鸟网，集成新风、补压、气膜内空气循环等功能及智能控制元件，配置初、中效过滤器集成于设备内。设备具备不低于2重的安全机制，具备调度的可靠性、较大的安全冗余、故障的多重应对措施,并能实现自动切换、自动运行。新风风机一般安装在挡煤墙上，为防止送风引起气流扰动，带来二次扬尘，一般要设计为出风口向上。排风设备包括膜结构内侧上部的排烟口、挡煤墙侧除尘器或排风过滤器等。排烟口利用室内正压把煤棚顶部聚集的有害气体排出室外。选用除尘器还是排风过滤器需要根据地理位置、气候条件、场地面积、投资预期等多种因素综合考虑。排风设备需与控制系统连接，根据棚内工况自动调节开启。

(2）除尘降尘系统煤场内部粉尘一般主要出现在斗轮机及卸煤沟处，产尘点相对比较分散，粉尘浓度比输煤系统低，在煤场内设置射雾器或喷枪系统来降低粉尘浓度，喷射范围能够覆盖整个煤场。通过该系统，粉尘净化率达到98%以上。

(3）安全监测系统为保证气膜结构的安全性，通过室内和室外不同的监测点设置风压、雪压、温度等传感器。原煤在存储过程中会挥发CH4、H2S等有害或易燃气体，室内适当的位置设置多个粉尘、CH4、CO、H2S、SO2等传感器，监测有害气体，构建了气膜结构封闭煤场的安全监测系统。这些传感器收集环境信号并反馈到智能控制系统。

(4）紧急状况下的备用系统当某个风机设备发生故障或动力不足时，其他冗余的备用风机提供充气；柴油发电机提供紧急状况下的备用电源。

(5）火灾报警系统火灾报警系统的报警区域包括整个封闭煤场。在封闭煤场设置固定消防水炮灭火系统及灭火器，用于防止封闭煤场内的燃煤固体火灾。当封闭煤场发生火警时可在主机屏上立即发出声光信号，并记录下火警地址和时间。控制室值班人员通过消防炮集中控制柜人工操作消防炮进行灭火。运行巡视人员立即赶赴现场或经火灾探测报警图像确认火情，然后现场手动启动相应消防设施组织灭火。考虑煤的自燃特性，消防灭火不自动运行，需经人工确认。

(6）智能控制系统气膜结构是一座智能化建筑，智能控制系统收集室内外各种传感器的数据（例如粉尘、CH4、CO等传感器和室内气压、室外风速、雪荷载感应器等），实时将数据传回智能控制系统，自动调节通风换气量。该系统具备自动和手动2种控制方式。该系统集成了通风系统、除尘降尘系统、安全监测系统、紧急状况下的备用系统、火灾报警系统等功能单元。系统分析处理后自动控制气膜各设备机械单元智能运行，实现24 h无人监控、全自动运行及故障报警、故障切换运行等功能，还可以通过互联网实施远程操作。智能控制系统监控面板如图1所示。

为了做好气膜结构封闭煤场的通风，应根据煤场所在地的主导风向、风速和煤场的平面布置，确定煤场全封闭以后的风环境。要建立煤场上部、下部沿运煤方向及两端头的通风体系，计算封闭区域的体积，选择合适的风机和通风部件结构形式，防止在通风的同时发生煤尘外溢。

目前国内气膜结构封闭煤场的送风加压设备主要为新风风机，安装于煤场单侧和两端及挡煤墙上；排风设备主要有排烟阀（安装于膜结构内侧上部）、除尘器（安装于煤场单侧及挡煤墙外侧）或排风过滤器（安装于煤场单侧和两端及挡煤墙上）。

经过调研国内几个气膜结构封闭煤场，常见的主流排风方式有气膜排风口安装水浴除尘器和排风过滤器2种形式。在气膜结构建设的最初几年，水浴除尘器的形式比较多见。近几年来，一些厂家推出了一种结构形式更简单、维护更方便的排风过滤器，在实际使用中得到了一定的推广和认可。

水浴除尘器排出的是含煤尘的废水，会形成二次污染，需要对含煤废水进行回收处理，增加了土建投资成本和含煤废水的处理成本。其除尘效率不稳定。由于水浴除尘器是将含尘气与水直接作用，引起水面频繁地剧烈波动，易产生管道积灰，除尘器阻力随水面波动发生变化，导致除尘器风量及效率剧烈变化，运行也不稳定。水浴除尘器含煤废水的排放在实际的操作中，由于阀门极易堵塞损坏，主要是靠人工定时开启阀门，待废水排干后再向除尘器加水，这种操作过程难以实现自动化控制。

在输煤系统的除尘器中，大部分采用布袋除尘器，有10%左右采用水浴除尘器，一般是在特定的气候条件下使用（南方地区），且使用的比例逐年下降。随着新技术的发展以及运行多年的经验总结，水浴除尘器的缺陷逐渐显现。水浴除尘器因为初期投资高、耗电量大、水资源消耗大、需要保温和电伴热、后期运行成本高、维护工作量大、设备寿命短等很多缺陷，在实际使用过程中大多数在使用一段时间后闲置不用。以山西某气膜封闭煤场为例，2种排风方式的对比如表1所示。

由以上对比可知，水浴除尘器的除尘效率、粉尘外溢的情况在某些特定的条件下略优于排风过滤器，但在北方寒冷地区，给冬季运行带来诸多不利因素。另外，水浴除尘器一般设置在煤尘飞扬严重处和集中的产尘点，如输煤系统机头部、尾部落料点、破碎机室，吸尘点设除尘罩；而煤场内部粉尘一般主要集中在斗轮机操作位置及卸煤沟处，在煤场内设置了射雾器和喷枪系统来降低粉尘浓度，喷射范围能够覆盖整个煤场，抑尘处理后粉尘平均浓度大幅度下降。监测数据显示，抑尘设备能够显著降低煤场内粉尘浓度。如使用水浴除尘器不仅能耗高、运行费用高，而且并不能达到针对分散产尘点的除尘效果。综合对比可知，排风过滤器比水浴除尘器更稳定、节能，易于使用和维护。采用排风过滤器的形式不仅简洁美观、节能环保，而且便于在智能控制系统中实现联动控制，是今后气膜结构封闭煤场排风方式的发展方向。2种排风方式的安装效果对比如图2所示。

气膜建筑无立柱、施工工期短、造价低、后期维护成本低，近些年受到很多领域的青睐。由于其密封性能很好，内部通风系统设计更显得尤为重要。为避免在封闭煤场内引起二次扬尘，送风口、排风口、煤场内气流组织要根据煤场所在地理位置、气象条件等确定。确保在满足环保排放要求的同时，满足工作人员职业卫生的要求，减少空气污染带来的职业危害。气膜内空气质量今后还需要进一步优化和改善。