周芳　季雪元

【摘 要】通過(guò)建立不同煤炭存儲(chǔ)系統(tǒng)（常用濕法噴淋+防風(fēng)網(wǎng)、常用濕法噴淋+半封閉條倉(cāng)）的抑塵效果模型，模擬預(yù)測(cè)不同抑塵技術(shù)下的抑塵效果，定量分析煤炭粉塵在不同抑塵儲(chǔ)存系統(tǒng)下擴(kuò)散規(guī)律。

【關(guān)鍵詞】煤炭?jī)?chǔ)存系統(tǒng);抑塵效果

中圖分類(lèi)號(hào)： TD849.2;TM621 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 2095-2457（2019）21-0154-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.21.070

Study on Dust Suppression Effect of Different Coal Storage Systems

ZHOU Fang JI Xue-yuan

（China Waterborne Transport Research Institute，Beijing 100088，China）

【Abstract】Through the establishment of dust suppression effect models of different coal storage systems（wet spraying+windproof ?technology and wet spraying+semi-closed barn technology），Simulating and predicting dust suppression effect under different dust suppression technologies，quantitative analysis of coal dust diffusion under different dust suppression storage systems.

【Key words】Coal storage system;Dust suppression effect

煤炭堆存過(guò)程由于自然因素和人為因素的影響，會(huì)給環(huán)境帶來(lái)比較嚴(yán)重的大氣污染問(wèn)題。為了解決煤炭堆存過(guò)程導(dǎo)致的粉塵污染，現(xiàn)階段主要采用三種途徑解決：（1）采用軟網(wǎng)覆蓋的方式;（2）采用灑水噴淋的措施進(jìn)行抑塵;（3）采用防風(fēng)抑塵網(wǎng)等抑塵技術(shù)。通過(guò)采用以上三種抑塵方式雖可以降低粉塵的污染，防風(fēng)抑塵效果僅控制在50%～90%。

現(xiàn)有國(guó)內(nèi)外港口煤炭存儲(chǔ)系統(tǒng)防塵技術(shù)主要有防風(fēng)抑塵網(wǎng)技術(shù)和半封閉條倉(cāng)技術(shù)等，本研究重點(diǎn)對(duì)濕法噴淋+防風(fēng)抑塵網(wǎng)技術(shù)、濕法噴淋+半封閉條倉(cāng)技術(shù)的防風(fēng)抑塵效果進(jìn)行對(duì)比分析，通過(guò)建立不同煤炭存儲(chǔ)系統(tǒng)的抑塵效果模型，在相同起塵因素的狀況下，模擬預(yù)測(cè)不同抑塵技術(shù)下的抑塵效果，定量分析煤炭粉塵擴(kuò)散規(guī)律。本研究通過(guò)對(duì)半封閉條倉(cāng)技術(shù)和防風(fēng)網(wǎng)技術(shù)在相同參數(shù)選取條件下的不同抑塵效果進(jìn)行對(duì)比，為不同港口煤炭存儲(chǔ)系統(tǒng)抑塵技術(shù)的抑塵效果對(duì)比提供基礎(chǔ)研究數(shù)據(jù)。

1 不同煤炭?jī)?chǔ)存系統(tǒng)

1.1 防風(fēng)網(wǎng)抑塵技術(shù)

防風(fēng)抑塵網(wǎng)是指在堆場(chǎng)下風(fēng)向設(shè)置的疏透多孔障礙物，其作用機(jī)理通過(guò)抑塵網(wǎng)的遮蔽作用，在網(wǎng)前、網(wǎng)后形成減風(fēng)區(qū)域，使粉塵粒子的遷移速度降低，并在重力作用下迅速下落。粉塵粒子由于重力的作用，以一定的速度向地面降落。

防風(fēng)抑塵網(wǎng)基本按照1：100～500的比例構(gòu)造工程現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境進(jìn)行風(fēng)洞試驗(yàn)，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果制造成一定形狀、開(kāi)孔率和不同孔形組合的防風(fēng)抑塵網(wǎng)，當(dāng)網(wǎng)外的流通空氣通過(guò)時(shí)，在網(wǎng)內(nèi)側(cè)會(huì)形成上、下兩組干擾氣流，實(shí)現(xiàn)外強(qiáng)內(nèi)弱、外小內(nèi)無(wú)的氣流效果，從而達(dá)到控制揚(yáng)塵的效果。風(fēng)穿過(guò)防風(fēng)抑塵網(wǎng)后風(fēng)速削減率達(dá)70%以上，若同時(shí)配合堆場(chǎng)內(nèi)灑水噴淋、堆場(chǎng)外綠化帶等，粉塵的抑制率可達(dá)85%以上。

1.2 半封閉條倉(cāng)抑塵技術(shù)

半封閉條倉(cāng)抑塵技術(shù)通過(guò)圍護(hù)遮擋作用將料堆表面的風(fēng)速降低到合理水平，最大限度降低堆料起塵，即使局部有少量起塵，由于結(jié)構(gòu)的遮擋作用可阻止粉塵外溢。半封閉條倉(cāng)抑塵技術(shù)主體結(jié)構(gòu)采用網(wǎng)殼或管桁結(jié)構(gòu)，主材為無(wú)縫鋼管;基礎(chǔ)采用樁基礎(chǔ)。封閉段墻高需超過(guò)煤堆頂部，當(dāng)煤堆高度16米時(shí)，取封閉段高25米左右最好。封閉段用不開(kāi)孔板或小開(kāi)孔率板（如10%左右）。透風(fēng)板板材的開(kāi)孔率30%左右時(shí)效果最好。

2 不同抑塵技術(shù)下的大氣源強(qiáng)計(jì)算

現(xiàn)主要采用《港口建設(shè)項(xiàng)目環(huán)境影響評(píng)價(jià)規(guī)范》（JTS105-1-2011）中大氣污染物的靜態(tài)起塵和動(dòng)態(tài)起塵污染源強(qiáng)估算公式進(jìn)行計(jì)算。

2.1 大氣源強(qiáng)估算參數(shù)選取

2.1.1 堆場(chǎng)靜態(tài)起塵參數(shù)選取

根據(jù)《港口建設(shè)項(xiàng)目環(huán)境影響評(píng)價(jià)規(guī)范》（JTS105-1-2011），靜態(tài)堆場(chǎng)起塵量受到散貨類(lèi)型調(diào)節(jié)系數(shù)、堆場(chǎng)內(nèi)平均風(fēng)速、起動(dòng)風(fēng)速、堆場(chǎng)表面積和散貨含水率等相關(guān)參數(shù)的影響。

規(guī)范中散貨類(lèi)型起塵調(diào)節(jié)系數(shù)按照散貨類(lèi)型具有不同取值，按照貨物類(lèi)型分為礦粉、球團(tuán)礦、精煤類(lèi)、大礦類(lèi)、原煤類(lèi)及水洗類(lèi)，分別取值1.6、0.6、1.2、1.1、0.8、0.6，因此，散貨類(lèi)型起塵調(diào)節(jié)系數(shù)（α）取0.8。不同含水率對(duì)起塵量的影響呈負(fù)指數(shù)變化，當(dāng)含水率達(dá)到4%時(shí)，減少率可達(dá)72%～97%，隨著含水率的增大變化不再顯著。因此，含水率（w）取值為4%。根據(jù)起動(dòng)風(fēng)速與含水率的函數(shù)關(guān)系，當(dāng)含水率（w）取值為4%時(shí)，起動(dòng)風(fēng)速約為3.4m/s。堆場(chǎng)表面風(fēng)速是影響起塵的重要因素，堆場(chǎng)表面風(fēng)速分為多堆堆場(chǎng)和單堆堆場(chǎng)，多堆堆場(chǎng)表面風(fēng)速取單堆的89%。

2.1.2 堆場(chǎng)動(dòng)態(tài)起塵參數(shù)選取

根據(jù)《港口建設(shè)項(xiàng)目環(huán)境影響評(píng)價(jià)規(guī)范》，動(dòng)態(tài)堆場(chǎng)起塵量受到堆場(chǎng)內(nèi)平均風(fēng)速、作業(yè)量、作業(yè)落差、含水率、散貨類(lèi)型調(diào)節(jié)系數(shù)、作業(yè)方式系數(shù)、水分作用系數(shù)及水分作用效果的臨界值等相關(guān)參數(shù)影響。

散貨類(lèi)型起塵調(diào)節(jié)系數(shù)、含水率及堆場(chǎng)表面風(fēng)速與靜態(tài)起塵參數(shù)選取一致，散貨類(lèi)型起塵調(diào)節(jié)系數(shù)（α）取0.8，含水率（w）取值為4%，多堆堆場(chǎng)表面風(fēng)速取單堆的89%。作業(yè)方式系數(shù)選取分為裝（堆）船作業(yè)和取料作業(yè)，堆場(chǎng)裝卸作業(yè)時(shí)，取料作業(yè)方式系數(shù)（β） 取2;水分作用系數(shù)，與貨種性質(zhì)有關(guān)，煤炭取0.45;水分作用效果的臨界值，即含水率高于此值時(shí)水分作用效果增加不明顯，與散貨性質(zhì)有關(guān)，煤炭的w0值為6%;作業(yè)起塵量達(dá)到最大起塵量一半的風(fēng)速，與粒徑分布和顆粒物密度有關(guān)，一般散貨取16m/s;堆場(chǎng)作業(yè)量和作業(yè)落差對(duì)動(dòng)態(tài)起塵量具有很大影響，作業(yè)量越大，起塵量越大，堆場(chǎng)作業(yè)量按照實(shí)際作業(yè)量取值;作業(yè)落差取1m。

2.2 大氣污染源強(qiáng)估算

港口煤炭存儲(chǔ)系統(tǒng)的起塵環(huán)節(jié)主要為：堆取料作業(yè)和堆場(chǎng)靜態(tài)起塵。正常工況下大氣粉塵源強(qiáng)估算結(jié)果見(jiàn)表1。正常工況是指采取綜合環(huán)保措施生產(chǎn)作業(yè);6級(jí)風(fēng)（10.6m/s）以上碼頭停止作業(yè)，碼頭卸船計(jì)算風(fēng)速最高值取10.5m/s。

大氣源強(qiáng)估算結(jié)果表明，當(dāng)含水率取4%時(shí)，采用防風(fēng)網(wǎng)措施的堆場(chǎng)靜態(tài)產(chǎn)塵量遠(yuǎn)大于半封閉條倉(cāng)措施的靜態(tài)產(chǎn)塵量;當(dāng)含水率取4%，落差高度取1時(shí)，采用防風(fēng)網(wǎng)措施的堆場(chǎng)動(dòng)態(tài)產(chǎn)塵量略大于半封閉條倉(cāng)措施的動(dòng)態(tài)產(chǎn)塵量。

3 不同抑塵技術(shù)下的抑塵效果

3.1 不同煤炭存儲(chǔ)系統(tǒng)抑塵模型建立

本次預(yù)測(cè)情景中，預(yù)測(cè)因子為T(mén)SP、PM10、PM2.5，計(jì)算點(diǎn)為環(huán)境空氣關(guān)心點(diǎn)、網(wǎng)格點(diǎn)、區(qū)域最大地面濃度點(diǎn)，預(yù)測(cè)內(nèi)容為日均濃度和年均濃度。

本研究通過(guò)對(duì)比煤炭存儲(chǔ)系統(tǒng)抑塵模型的參數(shù)篩選，選取參數(shù)為靜態(tài)起塵w=4%，動(dòng)態(tài)起塵w=4%、H=1，結(jié)合大氣污染源強(qiáng)匯總表，形成采取防風(fēng)網(wǎng)措施和條倉(cāng)措施的不同抑塵效果模型實(shí)驗(yàn)方案。

3.2 不同抑塵效果模型研究結(jié)果

本項(xiàng)目采用了防風(fēng)網(wǎng)和半封閉條型倉(cāng)兩種抑塵措施下的模型方案，起塵參數(shù)設(shè)定為靜態(tài)起塵w=4%，動(dòng)態(tài)起塵w=4%、H=1。

防風(fēng)網(wǎng)措施和半封閉條倉(cāng)措施會(huì)產(chǎn)生不同抑塵效果。采用防風(fēng)網(wǎng)措施產(chǎn)生的顆粒物TSP、PM10、PM2.5最大落地濃度為0.94mg/m3、0.23mg/m3、0.14mg/m3，占標(biāo)率為299%、154%、185%;采用條倉(cāng)措施產(chǎn)生的顆粒物TSP、PM10、PM2.5最大落地濃度為0.80mg/m3、0.06mg/m3、0.04mg/m3，占標(biāo)率為265%、41%、50%;跟防風(fēng)網(wǎng)措施相比，條倉(cāng)措施的TSP、PM10、PM2.5最大落地濃度降低了0.14mg/m3、0.17mg/m3、0.10mg/m3，占標(biāo)率降低了34%、113%、135%。

4 結(jié)語(yǔ)

（1）相同的起塵參數(shù)對(duì)堆場(chǎng)顆靜態(tài)起塵和動(dòng)態(tài)起塵效果有不同影響，煤炭堆場(chǎng)采用半封閉條倉(cāng)措施較防風(fēng)網(wǎng)措施時(shí)，抑塵效果更佳，靜態(tài)起塵量明顯更小。

（2）當(dāng)靜態(tài)起塵含水率取4%，動(dòng)態(tài)起塵含水率取4%、落差高度取1時(shí)，跟防風(fēng)網(wǎng)措施相比，半封閉條倉(cāng)措施的TSP、PM10、PM2.5最大落地濃度降低了0.14mg/m3、0.17mg/m3、0.10mg/m3，占標(biāo)率降低了34%、113%、135%。可見(jiàn)，在相同起塵參數(shù)下，半封閉條倉(cāng)措施的抑塵效果比防風(fēng)網(wǎng)措施效果更佳顯著。