不同煤炭儲存系統(tǒng)抑塵效果研究

周芳　季雪元

【摘 要】通過建立不同煤炭存儲系統(tǒng)（常用濕法噴淋+防風網(wǎng)、常用濕法噴淋+半封閉條倉）的抑塵效果模型，模擬預測不同抑塵技術下的抑塵效果，定量分析煤炭粉塵在不同抑塵儲存系統(tǒng)下擴散規(guī)律。

【關鍵詞】煤炭儲存系統(tǒng);抑塵效果

中圖分類號： TD849.2;TM621 文獻標識碼： A 文章編號： 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

煤炭堆存過程由于自然因素和人為因素的影響，會給環(huán)境帶來比較嚴重的大氣污染問題。為了解決煤炭堆存過程導致的粉塵污染，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行抑塵;（3）采用防風抑塵網(wǎng)等抑塵技術。通過采用以上三種抑塵方式雖可以降低粉塵的污染，防風抑塵效果僅控制在50%～90%。

現(xiàn)有國內外港口煤炭存儲系統(tǒng)防塵技術主要有防風抑塵網(wǎng)技術和半封閉條倉技術等，本研究重點對濕法噴淋+防風抑塵網(wǎng)技術、濕法噴淋+半封閉條倉技術的防風抑塵效果進行對比分析，通過建立不同煤炭存儲系統(tǒng)的抑塵效果模型，在相同起塵因素的狀況下，模擬預測不同抑塵技術下的抑塵效果，定量分析煤炭粉塵擴散規(guī)律。本研究通過對半封閉條倉技術和防風網(wǎng)技術在相同參數(shù)選取條件下的不同抑塵效果進行對比，為不同港口煤炭存儲系統(tǒng)抑塵技術的抑塵效果對比提供基礎研究數(shù)據(jù)。

1 不同煤炭儲存系統(tǒng)

1.1 防風網(wǎng)抑塵技術

防風抑塵網(wǎng)是指在堆場下風向設置的疏透多孔障礙物，其作用機理通過抑塵網(wǎng)的遮蔽作用，在網(wǎng)前、網(wǎng)后形成減風區(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。

防風抑塵網(wǎng)基本按照1：100～500的比例構造工程現(xiàn)場環(huán)境進行風洞試驗，根據(jù)試驗結果制造成一定形狀、開孔率和不同孔形組合的防風抑塵網(wǎng)，當網(wǎng)外的流通空氣通過時，在網(wǎng)內側會形成上、下兩組干擾氣流，實現(xiàn)外強內弱、外小內無的氣流效果，從而達到控制揚塵的效果。風穿過防風抑塵網(wǎng)后風速削減率達70%以上，若同時配合堆場內灑水噴淋、堆場外綠化帶等，粉塵的抑制率可達85%以上。

1.2 半封閉條倉抑塵技術

半封閉條倉抑塵技術通過圍護遮擋作用將料堆表面的風速降低到合理水平，最大限度降低堆料起塵，即使局部有少量起塵，由于結構的遮擋作用可阻止粉塵外溢。半封閉條倉抑塵技術主體結構采用網(wǎng)殼或管桁結構，主材為無縫鋼管;基礎采用樁基礎。封閉段墻高需超過煤堆頂部，當煤堆高度16米時，取封閉段高25米左右最好。封閉段用不開孔板或小開孔率板（如10%左右）。透風板板材的開孔率30%左右時效果最好。

2 不同抑塵技術下的大氣源強計算

現(xiàn)主要采用《港口建設項目環(huán)境影響評價規(guī)范》（JTS105-1-2011）中大氣污染物的靜態(tài)起塵和動態(tài)起塵污染源強估算公式進行計算。

2.1 大氣源強估算參數(shù)選取

2.1.1 堆場靜態(tài)起塵參數(shù)選取

根據(jù)《港口建設項目環(huán)境影響評價規(guī)范》（JTS105-1-2011），靜態(tài)堆場起塵量受到散貨類型調節(jié)系數(shù)、堆場內平均風速、起動風速、堆場表面積和散貨含水率等相關參數(shù)的影響。

規(guī)范中散貨類型起塵調節(jié)系數(shù)按照散貨類型具有不同取值，按照貨物類型分為礦粉、球團礦、精煤類、大礦類、原煤類及水洗類，分別取值1.6、0.6、1.2、1.1、0.8、0.6，因此，散貨類型起塵調節(jié)系數(shù)（α）取0.8。不同含水率對起塵量的影響呈負指數(shù)變化，當含水率達到4%時，減少率可達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)起動風速與含水率的函數(shù)關系，當含水率（w）取值為4%時，起動風速約為3.4m/s。堆場表面風速是影響起塵的重要因素，堆場表面風速分為多堆堆場和單堆堆場，多堆堆場表面風速取單堆的89%。

2.1.2 堆場動態(tài)起塵參數(shù)選取

根據(jù)《港口建設項目環(huán)境影響評價規(guī)范》，動態(tài)堆場起塵量受到堆場內平均風速、作業(yè)量、作業(yè)落差、含水率、散貨類型調節(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參數(shù)影響。

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

2.2 大氣污染源強估算

港口煤炭存儲系統(tǒng)的起塵環(huán)節(jié)主要為：堆取料作業(yè)和堆場靜態(tài)起塵。正常工況下大氣粉塵源強估算結果見表1。正常工況是指采取綜合環(huán)保措施生產作業(yè);6級風（10.6m/s）以上碼頭停止作業(yè)，碼頭卸船計算風速最高值取10.5m/s。

大氣源強估算結果表明，當含水率取4%時，采用防風網(wǎng)措施的堆場靜態(tài)產塵量遠大于半封閉條倉措施的靜態(tài)產塵量;當含水率取4%，落差高度取1時，采用防風網(wǎng)措施的堆場動態(tài)產塵量略大于半封閉條倉措施的動態(tài)產塵量。

3 不同抑塵技術下的抑塵效果

3.1 不同煤炭存儲系統(tǒng)抑塵模型建立

本次預測情景中，預測因子為TSP、PM10、PM2.5，計算點為環(huán)境空氣關心點、網(wǎng)格點、區(qū)域最大地面濃度點，預測內容為日均濃度和年均濃度。

本研究通過對比煤炭存儲系統(tǒng)抑塵模型的參數(shù)篩選，選取參數(shù)為靜態(tài)起塵w=4%，動態(tài)起塵w=4%、H=1，結合大氣污染源強匯總表，形成采取防風網(wǎng)措施和條倉措施的不同抑塵效果模型實驗方案。

3.2 不同抑塵效果模型研究結果

本項目采用了防風網(wǎng)和半封閉條型倉兩種抑塵措施下的模型方案，起塵參數(shù)設定為靜態(tài)起塵w=4%，動態(tài)起塵w=4%、H=1。

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

4 結語

（1）相同的起塵參數(shù)對堆場顆靜態(tài)起塵和動態(tài)起塵效果有不同影響，煤炭堆場采用半封閉條倉措施較防風網(wǎng)措施時，抑塵效果更佳，靜態(tài)起塵量明顯更小。

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