防風網防風防塵效果現場實測研究

陳廷國 辛庚華

（大連理工大學，遼寧 大連116023）

引言

煤堆場在風的作用下經常會產生大量揚塵，導致嚴重的空氣污染同時，造成了大量的原料的損失，根據國家節能減排、可持續發展的需要，從資源節約、環境友好、建設綠色港口的目標出發，某集團大型煤堆場建設防風網試驗段工程，作為本次實測依托工程。

煤堆場原形長1650m，寬515m，堆場面積約54萬m2，堆垛高度18m。防風網試驗段工程建在實測堆場北側，網長286.9m，網高20m，采用鋼板防風網，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 防風網防塵機理

煤堆場表面、特別是煤堆頂表面的微細煤粒在強風的推動和強渦場的卷吸作用下，大量進入風流中，形成煤堆場的起塵過程[1]。煤堆起塵量與風速關系密切，防風網通過降低堆場的風速，極大的損失風的能量，從而極大的減少了煤堆的起塵量。

2 實測方法

在防風網的上風側（網前）布設1個參照點（不受防風網及周邊環境的影響），測試堆場周邊的自然風速；在網的下風側（網后）不同距離處布設數個參照點，測試折減后的風速；在參照點、監測點處有3個不同高度的測試點，高度分別為5m、10m和15m。

通過比較監測點和參照點的風速值，分析得出防風網網后不同遮蔽距離（計算式見式1）、不同高度處對風速的遮蔽效果（計算式見式2）。

網材水平遮蔽距離：

?

式中：β－網材水平遮蔽距離（無量綱）；L－測點離網的水平距離（m），網前（上風口）為負值；H－網材高度，本次測試網高均為20m。

防風遮蔽效果：

式中：λ－遮蔽效果（無量綱），λ越小風速折減效果越好；V監－監測點風速值（m/s）；V參－參照點風速值（m/s）。

3 數據分析

根據實測風向的要求，實測得到防風網在不同高度、遮蔽距離處的遮蔽效果，結果見表1。

由表1可知，在防風網網后不同高度處（5m、10m及15m，下同）測點遮蔽效果隨遮蔽距離β的增大，均呈先減弱后趨于平緩。

根據風洞試驗結論，實測高度在0.4倍網高以上，遮蔽效果比較穩定[2]，風速變化對遮蔽效果影響不大。從表1中選取實測高度為10m（0.5倍網高）和15m（0.75倍網高）的實測數據，以北側防風網為原點，遮蔽效果λ為縱坐標，遮蔽距離β為橫坐標，繪制防風網在主導風向作用下網后遮蔽效果回歸曲線，見圖1。

通過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）

其相關性系數：R2=0.7173

式中：λ－正風向作用下的遮蔽效果（無量綱）；β－遮蔽距離（無量綱）。

由圖1可知，偏風向作用下的實測數據較正風向下的實測數據離散，但從回歸曲線反映的遮蔽趨勢基本一致。

根據式3，分別對其進行數值積分，計算得到防風網在主導風向作用下，網后遮蔽距離在1≤β≤5范圍內的平均遮蔽效果λ值為0.36，說明防風網對風速具有很好的折減效果。

4防風網防塵效果驗證

本次通過現場實測的方法，用TSP濃度貢獻值反映堆場的起塵量；TSP濃度貢獻值是將布置在上風口處的監測點TSP濃度與下風口處的參照點TSP濃度作差，得到實測堆場煤塵的起塵量系數，以mg/m3為計量單位。比較建網前、后堆場TSP濃度貢獻值的變化，來驗證降低風速可以有效的減少起塵，間接反映防風網的降風效果，實測結果見表2、表3。

表2建網前起塵量實測結果表3建網后起塵量實測結果

根據表2、表3，以風速為橫坐標，起塵量為縱坐標，繪制建網前、后的起塵量變化回歸曲線，見圖2。

通過建網前、建網后堆場起塵量得變化說明防風網的建設可以有效的降低堆場風速，從而減少堆場的起塵量，且對于高風速情況下，效果更加明顯。

[1]趙仕琦等.煤堆場防風網防塵技術的數值模擬.科學信息,2007:616~619

[2]陳廷國等.國投京唐港防風網研究報告.大連:大連理工大學,報告2008.