陳廷國(guó) 辛庚華

（大連理工大學(xué)，遼寧 大連116023）

引言

煤堆場(chǎng)在風(fēng)的作用下經(jīng)常會(huì)產(chǎn)生大量揚(yáng)塵，導(dǎo)致嚴(yán)重的空氣污染同時(shí)，造成了大量的原料的損失，根據(jù)國(guó)家節(jié)能減排、可持續(xù)發(fā)展的需要，從資源節(jié)約、環(huán)境友好、建設(shè)綠色港口的目標(biāo)出發(fā)，某集團(tuán)大型煤堆場(chǎng)建設(shè)防風(fēng)網(wǎng)試驗(yàn)段工程，作為本次實(shí)測(cè)依托工程。

煤堆場(chǎng)原形長(zhǎng)1650m，寬515m，堆場(chǎng)面積約54萬(wàn)m2，堆垛高度18m。防風(fēng)網(wǎng)試驗(yàn)段工程建在實(shí)測(cè)堆場(chǎng)北側(cè)，網(wǎng)長(zhǎng)286.9m，網(wǎng)高20m，采用鋼板防風(fēng)網(wǎng)，板的開孔率33%，鋼板厚度為1.6mm，采用熱鍍工藝，雙面鍍鋁鋅鎂。

1 防風(fēng)網(wǎng)防塵機(jī)理

煤堆場(chǎng)表面、特別是煤堆頂表面的微細(xì)煤粒在強(qiáng)風(fēng)的推動(dòng)和強(qiáng)渦場(chǎng)的卷吸作用下，大量進(jìn)入風(fēng)流中，形成煤堆場(chǎng)的起塵過(guò)程[1]。煤堆起塵量與風(fēng)速關(guān)系密切，防風(fēng)網(wǎng)通過(guò)降低堆場(chǎng)的風(fēng)速，極大的損失風(fēng)的能量，從而極大的減少了煤堆的起塵量。

2 實(shí)測(cè)方法

在防風(fēng)網(wǎng)的上風(fēng)側(cè)（網(wǎng)前）布設(shè)1個(gè)參照點(diǎn)（不受防風(fēng)網(wǎng)及周邊環(huán)境的影響），測(cè)試堆場(chǎng)周邊的自然風(fēng)速；在網(wǎng)的下風(fēng)側(cè)（網(wǎng)后）不同距離處布設(shè)數(shù)個(gè)參照點(diǎn)，測(cè)試折減后的風(fēng)速；在參照點(diǎn)、監(jiān)測(cè)點(diǎn)處有3個(gè)不同高度的測(cè)試點(diǎn)，高度分別為5m、10m和15m。

通過(guò)比較監(jiān)測(cè)點(diǎn)和參照點(diǎn)的風(fēng)速值，分析得出防風(fēng)網(wǎng)網(wǎng)后不同遮蔽距離（計(jì)算式見式1）、不同高度處對(duì)風(fēng)速的遮蔽效果（計(jì)算式見式2）。

網(wǎng)材水平遮蔽距離：

?

式中：β－網(wǎng)材水平遮蔽距離（無(wú)量綱）；L－測(cè)點(diǎn)離網(wǎng)的水平距離（m），網(wǎng)前（上風(fēng)口）為負(fù)值；H－網(wǎng)材高度，本次測(cè)試網(wǎng)高均為20m。

防風(fēng)遮蔽效果：

式中：λ－遮蔽效果（無(wú)量綱），λ越小風(fēng)速折減效果越好；V監(jiān)－監(jiān)測(cè)點(diǎn)風(fēng)速值（m/s）；V參－參照點(diǎn)風(fēng)速值（m/s）。

3 數(shù)據(jù)分析

根據(jù)實(shí)測(cè)風(fēng)向的要求，實(shí)測(cè)得到防風(fēng)網(wǎng)在不同高度、遮蔽距離處的遮蔽效果，結(jié)果見表1。

由表1可知，在防風(fēng)網(wǎng)網(wǎng)后不同高度處（5m、10m及15m，下同）測(cè)點(diǎn)遮蔽效果隨遮蔽距離β的增大，均呈先減弱后趨于平緩。

根據(jù)風(fēng)洞試驗(yàn)結(jié)論，實(shí)測(cè)高度在0.4倍網(wǎng)高以上，遮蔽效果比較穩(wěn)定[2]，風(fēng)速變化對(duì)遮蔽效果影響不大。從表1中選取實(shí)測(cè)高度為10m（0.5倍網(wǎng)高）和15m（0.75倍網(wǎng)高）的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，以北側(cè)防風(fēng)網(wǎng)為原點(diǎn)，遮蔽效果λ為縱坐標(biāo)，遮蔽距離β為橫坐標(biāo)，繪制防風(fēng)網(wǎng)在主導(dǎo)風(fēng)向作用下網(wǎng)后遮蔽效果回歸曲線，見圖1。

通過(guò)回歸分析得到回歸曲線公式，見式3。

λ=-0.0011β3-0.0192β2+0.2001β+0.0004（3）

其相關(guān)性系數(shù)：R2=0.7173

式中：λ－正風(fēng)向作用下的遮蔽效果（無(wú)量綱）；β－遮蔽距離（無(wú)量綱）。

由圖1可知，偏風(fēng)向作用下的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)較正風(fēng)向下的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)離散，但從回歸曲線反映的遮蔽趨勢(shì)基本一致。

根據(jù)式3，分別對(duì)其進(jìn)行數(shù)值積分，計(jì)算得到防風(fēng)網(wǎng)在主導(dǎo)風(fēng)向作用下，網(wǎng)后遮蔽距離在1≤β≤5范圍內(nèi)的平均遮蔽效果λ值為0.36，說(shuō)明防風(fēng)網(wǎng)對(duì)風(fēng)速具有很好的折減效果。

4防風(fēng)網(wǎng)防塵效果驗(yàn)證

本次通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)的方法，用TSP濃度貢獻(xiàn)值反映堆場(chǎng)的起塵量；TSP濃度貢獻(xiàn)值是將布置在上風(fēng)口處的監(jiān)測(cè)點(diǎn)TSP濃度與下風(fēng)口處的參照點(diǎn)TSP濃度作差，得到實(shí)測(cè)堆場(chǎng)煤塵的起塵量系數(shù)，以mg/m3為計(jì)量單位。比較建網(wǎng)前、后堆場(chǎng)TSP濃度貢獻(xiàn)值的變化，來(lái)驗(yàn)證降低風(fēng)速可以有效的減少起塵，間接反映防風(fēng)網(wǎng)的降風(fēng)效果，實(shí)測(cè)結(jié)果見表2、表3。

表2建網(wǎng)前起塵量實(shí)測(cè)結(jié)果表3建網(wǎng)后起塵量實(shí)測(cè)結(jié)果

根據(jù)表2、表3，以風(fēng)速為橫坐標(biāo)，起塵量為縱坐標(biāo)，繪制建網(wǎng)前、后的起塵量變化回歸曲線，見圖2。

通過(guò)建網(wǎng)前、建網(wǎng)后堆場(chǎng)起塵量得變化說(shuō)明防風(fēng)網(wǎng)的建設(shè)可以有效的降低堆場(chǎng)風(fēng)速，從而減少堆場(chǎng)的起塵量，且對(duì)于高風(fēng)速情況下，效果更加明顯。

[1]趙仕琦等.煤堆場(chǎng)防風(fēng)網(wǎng)防塵技術(shù)的數(shù)值模擬.科學(xué)信息,2007:616~619

[2]陳廷國(guó)等.國(guó)投京唐港防風(fēng)網(wǎng)研究報(bào)告.大連:大連理工大學(xué),報(bào)告2008.