建筑工地高空除尘系统的研究与开发

单宇　张源

摘 要：利用建筑工地塔吊悬臂的高空性和可旋转性，在塔吊悬臂上配置供水管及喷雾装置，使水以极细微的雾化方式喷出，利用粉尘的亲水性，吸收空气中的粉尘从而降低空气粉尘浓度，净化空气，为我们的建筑工地除尘系统带来最优化处理。

关键词：建筑工地；除尘；高空喷雾；塔吊悬臂

时下中国经济呈现迅速增长的势头，城市化水平不断提高。现有数据显示，我国的建筑面积约400亿立方米。这些建筑最多可以利用大约一百年。随着城市规模的不断扩大，许多老旧房屋需要重新建设，在城市中不可避免地出现了大量的建筑工地，各种建筑工地给周围环境造成了非常恶劣的影响，首当其冲的就是粉尘污染。建设过程中产生的大量建筑粉尘，如果任由其四处飞扬，将会给整个城市蒙上一层厚厚的灰尘，严重破坏了自然景观和生态环境。此外，开发新的建筑群需要大量的建筑工人投入到建筑一线去，导致了矽肺病患者的人数急速攀升，严重影响了社会劳动群体的身体健康和正常生活。因此。在加快城市化发展的同时，加强建筑工地环节对粉尘的防护，尽可能减少建筑粉尘对建筑工人和周边居民身体伤害，坚持以人为本，构建节约型社会，形成个人和社会协调发展具有重要意义。

建筑施工工地产生粉尘的作业环节多，分布面广，形成原因复杂，给建筑工人造成的身体损害大，而传统的粉尘控制方法的控制形式比较单一，现有技术中一般是在建筑工地的固定建筑物或者四周的地面上装设大量的喷水装置，利用喷水的喷射水起到降尘，除尘的作用。但是，这种方式有以下不足之处：首先，喷水装置固定于地面上，喷射水的高度不够，所能控制的范围也不够，无法对较高或较大范围的扬尘进行降尘，也不能在有风等天气下工作；其次，固定于建筑物上的喷水装置，处于不能运动的状态，高度一定，降尘控制范围为固定不可调，不能对扬尘进行全方位处理：最后，喷射的水量无法根据实际需要调节，造成水量的浪费。因此需要采用新的技术手段对建筑工地产生的粉尘进行处理。

建筑工地高空除尘系统设计分析

1.高空喷雾降尘装置原理

高空喷雾降尘装置是利用建筑工地的塔机，将管路固定在塔机的标准节上，管路通过旋转接头与喷杆在塔机的回转支撑中心处连接，喷杆固定在塔机臂架上，喷杆上均匀分布若干数量的喷嘴，这样多级离心水泵的水就可以送到数十甚至上百米高空，并通过塔机的回转，达到大面积喷雾降尘的效果。以T320-16的平头塔机为例，臂架长度80m，回转作业时，喷雾降尘的面积可以达到3.14×802=20096m2。假设水泵最大的流量300L/min，那么理想状态下每平方米的降水量达到300÷20096=14.9mL/min；在干旱高温的季节，它的效果在建筑工地是非常明显的。

2.高空喷雾降尘装置结构设计

设定管路中的流速为1.5m/s，水泵流量4～8L/s，已知塔机臂架的长度为80m，离地高度为120m，需要确定水泵的扬程和管路管径及喷杆上喷嘴的型号及数量等。

2.1 管径的确定

根据水力学公式计算管内径：

水泵流量取5L/s，流速为1.5m/s代入公式d=0.065m

所以钢管取通径DN65的无缝钢管。

2.5 喷嘴数量及型号

塔机臂架的长度为80m，水泵流量4～8L/s，考虑离地高度达到120m，出口压力按照3bar（300kPa）设计；间隔1m左右分布80个喷嘴，选取H1/4U-SS9510型低压喷嘴，在3bar压力下流量为3.9L/min；所以喷雾水总流量：ΣL=3.9×80=312L/min，5.2L/s。

2.6 水泵选择

经上计算水泵扬程为152m，流量为5.2L/s，即18.72m?/h，考虑到节约水资源和电能，可以选择机电控制水泵，故设计一个自动化控制水泵。该装置通过出水水压检测器和出水流速检测器能够有效得出出水量数据，通过数据集成箱反馈给增压水泵上的水压调节器，从而改变离心式水泵转速，使水泵在高效区工作，控制出水量和出水压力，以满足雾化喷嘴要求的末端压力和水量，在达到控制工地尘粒的同时，也达到了节能节水的效果。

2.7 管路设计

管路由通径DN65低压流体输送管及耐压输水胶管及卡箍组成；低压流体输送管市场上长度是6m一根，内径φ65mm；钢管两端焊卡接头，通过耐压输水胶管及卡箍，两两首尾相连，耐压输水胶管每段长度0.3m，塔机离地高度为120m，经验算得19×6+18×0.3=119.4m，这样需要钢管的数量为19根，胶管的数量和长度分别为18根和5.4m；管路固定在塔机的标准节上面。

2.8 旋转接头

考虑塔机的回转速度非常慢，所以高空喷雾降尘装置对旋转接头要求并不是很高，基于实际首先选择低速旋转接头，其采用环形无油轴承。

由于塔吊的塔臂旋转，选用QD型旋转接头（单向内管固定式），QD型旋转接头有两个用螺钉相连的外壳，一个部分呈圆形，中间伸出一个外管，为固定管，外观前部是螺纹，连接入水钢管，另一部分后面有一个侧段开口，该开口连接塔臂上的钢管，为旋转管，连接入口均需用金属软管。当塔臂旋转时，与其连接的接头也随之旋转，从而保证塔吊工作时除尘系统可以可靠运行。

2.9 喷杆设计

噴杆结构与管路结构相似，由通径DN65低压流体输送管、耐压输水胶管、卡箍、喷嘴等结构组成，固定在塔机臂架上。由于塔机臂架有80m长，经验算得，需要钢管的数量为13根（其中1根4m长，其余12根6m长）、胶管的数量和长度分别为13根和3.9m。由前面知道需要80个喷嘴，那么每2个喷嘴的间距是76÷79=0.96m。

3 工作展望

本装置可有效降低空气中粉尘的含量，在风速低于二级的情况下，高空喷淋可使工地大气中的颗粒物浓度降低84%。尤其是当施工现场发生消防安全事故时，可通过调节喷淋装置加大喷洒水量，利用全方位覆盖的优势，配合施工现场的灭火，迅速消除险情。对于绿色施工而言，本装置对环境保护可起到巨大的作用，但对于施工单位而言，安装本装置产生的费用为额外费用，并没有带来实际的效益，对施工单位不具有迫切性，推广较为困难。建议将建筑高空除尘纳入绿色施工考核项目，促使施工单位采取措施控制粉尘，减轻雾霾对环境的污染。

参考文献

[1]王增长《建筑给水排水工程》第六版北京：中国建筑工业出版社，2010.7

[2]张谊《绿色施工实施现状与对策分析》[J]山西建筑，2013年29期

[3]申琪玉，李惠强《绿色施工应用价值研究》[J]施工技术，2005年11期