露天煤场挡风抑尘墙技术的研究与应用

张玉鑫

摘 要：设置挡风抑尘墙对于露天煤场有着十分重要的意义，它可以有效地削弱煤场所遭受的风力，减少煤场的煤炭存储损失以及在装卸等操作环节中所造成的环境污染。文章首先探讨了设置挡风抑尘墙的重要意义，并对其扬尘机理做了分析与研究，另外还对挡风抑尘墙的设计要点进行了分析，最后还对其工作效果做处理评价。希望通过本研究能够促进挡风抑尘墙技术的进一步发展及应用，提高露天煤场的管理水平，进而提高企业的经济和环保效益。

关键词：露天煤场；挡风抑尘墙；工作原理；抑尘效果

中图分类号：TM621 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2015）11-0003-02

挡风抑尘墙是利用一些聚酯材料编制的，其在设计上运用了动力学的相关原理，使得空气在流经抑尘墙时改变流向，形成一个垂直方向运动的涡流，进而达到降低风速的目的，有效减少了煤尘的发生。其优点是可以覆盖较大的范围，具备良好的抑尘效果，并且外观优美，不需话费高昂的成本，在设计以及维护上都十分便捷，不会影响防尘范围及周边的正常工作等优点。

1 挡风抑尘墙综述

1.1 建设挡风抑尘墙的意义

露天煤场建设挡风抑尘墙的意义共包含两个方面，一是降低煤炭耗损，二是更好地防风抑尘。

1.2 挡风抑尘墙的抑尘原理

一些散煤堆场在一定的风速环境下，其外表面的煤尘颗粒会因发生上移的力而克服和其他煤尘颗粒以及自总重力的阻力而脱离煤堆飞扬起来，导致出现这种情况的就称为起动风速，因此，只要是不低于起动风速，煤堆都会发生起尘的状况。

用公式可以表示为：

Q=k（v-V0）n

式中：

Q为煤堆的起尘量，kg/km；

v代表的是风速，m/s；

V0代表的是引起煤堆起尘的风速，m/s；

k代表的是起尘的相关系数；

n则代表指数，该指数的值≥1.5。

由上述公式可以知道，要减少起尘量，就需要减小风速与起尘风速之间的差值，而我们建设了挡风抑尘墙之后就能够把v的值降低，借此来达到降低起尘量的效果。

1.2.1 损失风动能与煤场起尘度

对于露天煤场的防风手段，如果是采取直接堵截的方式，只会将风的流向全部改向正上方。应当能够通过允许少部分气流穿过抑尘墙进入其覆盖范围内，让另一部分流经挡风抑尘墙的上方再进入挡风抑尘墙的内部，这样有利于最大限度地减弱风的动能，从而使得煤堆的起尘程度降到最低，这样就实现了削弱风动能来降低煤场起尘程度的效果。

1.2.2 风的流速与煤场起尘度

由于煤堆受到自身堆放情况、地理、天气、气候等各项因素的影响，经常出现阵风，进而会出现涡流风，导致煤堆的起尘程度变强。设置了抑尘墙之后会对涡流风起到一定的抑制或破碎的作用，进而有效削弱风的脉动速，达到减小煤堆起尘程度的效果。

1.2.3 挡风抑尘墙的基本原理

其挡风抑尘的工作机理，首先是减弱风的速度，使流风的动态能量大幅度削弱，减少涡流状况的发生，进而减少湍流程度来发挥防风抑尘的作用。一个科学有效的抑尘墙的工作效率能够将至少减少85%的煤尘。

2 挡风抑尘墙的设计要点

2.1 该露天煤场的基本情况

本露天煤场的长度约为280 m，宽度约为100 m，在煤场的西边设有一条宽度为2.1 m的消防通道，露天煤场和消防通道之间建设有一道高度约为3.6 m的隔墙。露天煤场和消防通道中间还设有一个大门，和消防通道相邻的是一个车库，该车库也是通过一道3.6 m的隔墙隔开。车库门宽约为5.8 m。在该露天煤场的南侧建有一个上煤的机房，在围墙上和专门建有两个门以方便车辆顺利的出入。在距离该露天煤场大约150 m的地方有一个商业大厦。在北边也建有一个方便车辆出入的大门。露天煤场的北边为一道围墙，围墙外是企业的一个较大的沉煤池，并且周围地面种有一片植物。煤场的内部则安置了一些斗轮机、运输机等其他设备。

2.2 该露天煤场导致周围环境污染的原因

该露天煤场导致周围环境发生勿扰的原因是多方面的，具体包括装卸煤炭过程中引起扬尘、在煤堆场外部道路上车辆行驶等导致的再次起尘、进行归剁等作业操作时所引起扬尘、另一方面就是风吹引起的扬尘。前三个因素到导致的煤尘一般时间比较短暂，并且可以通过人为力量起到一定的控制效果，但是由于风吹导致的煤场起尘作为一种自然因素，其发生的概率不仅十分频繁，而且对周围环境造成的影响十分严重，同时也是导致煤堆起尘的最主要因素，严重困扰了周围居民、动植物以及用煤企业的正常生活和经营，因此有必要采取建设防风抑尘墙的手段进行控制和管理。

2.3 挡风抑尘墙的建设方案

2.3.1 总体建设方案

根据本露天煤场周围的环境、气候，以及煤场自身的大小和进行风洞实验得到的相关数据进行研究后，决定在该露天煤场的四周均建设一道挡风抑尘墙。另外，由于煤场的北侧多为迎风方向所以决定建设为两层的挡风抑尘墙，煤场的其他三面均设置为单面墙体结构。在出入口的位置依然留有相应的出入通道，另外，将露天煤场的北侧作为挡风抑尘墙的下面部分继续沿用，在围墙的上方装设好抑尘板即可。

2.3.2 挡风抑尘墙的位置的确定

挡风抑尘墙通常要围绕煤场建造一周，这样有利于对各式各样的大风进行预防，但同时也增加了工程的预算成本，给电厂或者相关企业增加了成本负担。因此，我们在满足环境保护要求的条件下以尽量降低建设成本为目标。通过对企业所处地区的气候、天气等相关资料作为研究基础来进行实验以依照风洞数模来进行挡风抑尘墙的建设。进行数模实验的最终目标是希望可以通过煤堆的体积大小以及质量的高低来求出煤堆中存有的粉尘数量。通过对风速、风向影响因素下煤堆中粉尘的扩散程度以及对周围环境造成的干扰程度，确定挡风抑尘墙的建设方案。然后既可以根据国家空气质量标准进行检测达到相关的要求标准又能够尽量降低成本，此外还能够达到最优的开孔数量，以及为建设过程中钢架以及基础的建设方案提供相关的参考数据，使挡风抑尘墙的建设方案进一步完善。

2.3.3 挡风抑尘墙的高度的确定

本挡风抑尘墙之所以要建设为16 m，是根据煤堆的面积大小、堆垛的高度状况以及周围的环境状况等多方面因素综合考虑决定的。本来露天煤场煤堆的堆垛高度大约为12 m，挡风抑尘墙在煤堆的周围设置一圈，依照国家环境质量标准等相关要求并通过模拟风洞试验后，根据相关数据进行分析、处理后得到，该挡风抑尘墙的高度设为16 m相对经济并且环保。

2.3.4 挡风抑尘板开孔数量及大小的确定

作为构成挡风抑尘板结构的关键因素之一，开孔的数量应当综合多方面因素进行确定，例如挡风墙的总面积、挡风墙的具体材料构成、加工工艺等。通常情况下，开孔率基本都不低于15%。本挡风抑尘墙的建设采取在挡风板的地面开有3排直径在1.6 cm的孔洞、每排空洞的数量为60个，在挡风抑尘板的侧面开有6排直径为1 cm的空洞，每排孔洞的数量为180个，在挡风抑尘板的边沿开有直径为1.5 cm的空洞共有80个，整体开孔率在16.53。

2.3.5 挡风抑尘墙的工程预算

该挡风抑尘墙的建设共需投资约为600万元，所涉及的施工材料主要包括挡风抑尘板、钢材以及其他工程建设中所需要的材料，其中，材料费用共为420万元；安装挡风抑尘板的费用为140万元；进行模拟实验和在工程建设中所花费的一些不可预见的费用共40万元。工程建成后预计可以为企业每年节省成本40万元左右，有效地提高了企业的经济效益。

2.4 挡风抑尘墙的具体建设

2.4.1 挡风抑尘墙基础和体钢支护部分

因为挡风抑尘墙有爱承受较强的风力作用，因此其基础以及其钢支护结构应当能够起到良好的侧向支撑作用，挡风墙的基础应当和钢支护结构共同承担支撑水平作用力的任务。挡风墙基础的大小应当与索要建设的墙体的厚度、高度以及挡风抑尘墙所处的地区的风压成正比，在原则上应当设计成能够与基本50 a/次的最大风压构成正向比例关系。

本挡风抑尘墙的地下基础部分采用直接浇注混凝土的方式建成，以保证其具有牢固的基础，为后续支护结构以及挡风抑尘板的安装都打好基础。

2.4.2 挡风抑尘板部分

该露天煤场采用的挡风抑尘板的最长使用寿命为20年，采用无机材料进行模压成型后得到，其颜色为灰色。并将抑尘板做成了喇叭状的样子，在挡风抑尘板的底部以及侧面上均按照相关数据开好了小孔，以便于气流流经该挡风墙的墙体是能够形成上下方向互相干扰的气流，从而使外侧的气流进入挡风墙的内部后强度被有效削减，使内部的风基本削弱到零。本次建设所采用的挡风板的规格为长为4 m、地面宽为10 m，侧面的宽为16 m的挡风板。挡风抑尘墙通过将单片挡风抑尘板进行组合以后得到，各个挡风抑尘板之间的紧密联结，连接处基本不存在任何缝隙，并将挡风抑尘板和钢支护结构通过螺钉以及压片等工具进行了牢固的固定。

3 挡风抑尘墙的工作情况

根据一系列的调查资料显示，该16 m的挡风抑尘墙建设完成后能够实现将周围环境中所含煤炭粉尘的浓度降到0.7 mg/m3，达到国家的二级空气质量标准，并且能够把风速减弱到原来的1/5，从而将露天煤场的煤尘对周围环境造成的干扰有效降低。但是一般情况下，不同的用煤企业所处的地理环境、气候环境各不相同，所使用的煤炭等级也有所区别，因此，挡风抑尘墙的工作效率以及质量还是需要通过风洞试验来进行衡量。

4 结 语

本文通过对该厚16 m挡风抑尘墙的抑尘机理、工作原理、设计要点以及工作情况进行介绍，并通过具体的研究调查证明了挡风抑尘墙是一种可靠、经济、环保的并且适合于露天煤场挡风抑尘的有效手段。希望挡风抑尘墙能够得到越来越广泛的应用，以提高我国露天煤场的整体管理水平以及经济效益。

参考文献：

[1] 郜勇，王永刚.挡风抑尘墙治粉尘污染的应用研究[J].山东煤炭科技，2009，（4）.

[2] 胡建忠.阳泉市筑路材料拌合厂挡风抑尘墙方案[J].山西建筑，2010，（12）.

[3] 贺显锋，唐治.浅淡火力发电厂煤场挡风抑尘墙[J].红水河，2009，（5）.

[4] 韩佰春.露天储煤场煤堆自燃防治对策[J].煤炭加工与综合利用，2010，（3）.