港口煤炭存储系统大气源强影响因素研究

周芳

【摘 要】目前，港口区域煤炭存储系统堆存问题成为了导致大气环境污染问题的始作俑者。煤炭堆存过程由于自然因素和人为因素的影响，会给环境带来严重的大气污染问题。为了解决煤炭堆存过程导致的粉尘污染，现阶段主要采用软网覆盖、洒水喷淋和防风抑尘网技术等措施进行防治。虽大气防治措施能大大降低煤炭存储系统周边的粉尘污染，但控制大气污染源强才能更加有效的解决污染扩散问题，为了进一步研究港口煤炭存储系统大气污染源强问题，需要针对大气污染源强影响因素进行研究分析。

【关键词】大气源强；煤炭；含水率

港口煤炭存储系统的起尘因素众多，由于堆放形式不同，装卸作业方式和作业时间的不同，大气环境条件不同等，使得风速、货堆与风向夹角、原料堆积形状等因素都对货物在堆放过程中的起尘量有较大影响。因此，本项目通过调整起尘因素的各项参数，选取对颗粒物起尘具有较大影响的因子，对不同因素影响下的起尘源强进行对比，从而分析大气源强影响因素的作用。

1 大气源强估算模式

本研究以采用防风网措施的煤炭存储系统为例，散货堆场堆存货种选取煤炭，其中煤炭年作业量为1000万吨。本研究采用的防风网措施选用四周设置型，防风网长、宽设置为1000×400m，高度设置为20m（取堆垛高度的1.5倍），防风网开孔率取值40%。本研究主要采用《港口建设项目环境影响评价规范》（JTS105-1-2011）中大气污染物的污染源强估算公式进行计算，根据煤炭存储系统起尘特性，结合煤炭堆场装卸设备作业方式，大气源强主要包括堆场表面的静态起尘和装卸、运输等过程的动态起尘。

港口煤炭存储系统静态起尘公式参照规范，见式（1）。式中，Q1—堆场起尘量，kg；α—散货类型调节系数，取0.8；U—堆场内平均风速（m/s）；U0—起动风速，m/s；S—堆表面积，m2；U0=0.03·e0.5w+3.2，按照4%的含水率计算起动风速约为3.4m/s；w：含水率（%）。

Q1=0.5α（U-U0）3S（1）

2 大气源强估算参数选取

根据大气源强起尘计算模式，静态堆场起尘量受到散货类型调节系数、堆场内平均风速、起动风速、堆场表面积和散货含水率等相关参数的影响，动态堆场起尘量受到堆场内平均风速、实际工况作业量、作业落差高度、含水率、散货类型调节系数、作业方式系数、水分作用系数及水分作用效果的临界值等相关参数的影响，因此，在进行大气颗粒物源强估算之前，首先需对起尘参数的选取范围进行确定。

规范中散货类型起尘调节系数按照散货类型具有不同取值，按照货物类型分为矿粉、精煤类及原煤类，分别取值1.6、1.2、0.8，因此，煤炭散货类型起尘调节系数（？琢）取0.8。含水率对起尘量的影响呈负指数变化，当含水率达到6%时，起尘量明显减少，减少率可达72%～97%，随着含水率的增大变化不再显著。综合考虑不同含水率下的抑尘效果变化趋势。因此，含水率（w）取值为4%和7%。煤炭粉尘颗粒的起动风速受到粒径、水分的影响，在水分较低条件下，粉尘颗粒的起动风速与粒径相关；在水分含量较高时，粉尘的起动风速受颗粒影响较小。堆场表面风速是影响起尘的重要因素，堆场表面风速分为多堆堆场和单堆堆场，多堆堆场表面风速取单堆的89%。

散货堆场作业方式系数选取分为装（堆）船作业和取料作业，堆场装卸作业时，取料作业方式系数（β） 取2；水分作用系数，与货种性质有关，煤炭取0.45；水分作用效果的临界值，即含水率高于此值时水分作用效果增加不明显，与散货性质有关，煤炭的w0值为6%；作业起尘量达到最大起尘量一半的风速，与粒径分布和顆粒物密度有关，一般散货取16m/s；堆场作业量和作业落差对动态起尘量具有很大影响，作业量越大，起尘量越大，堆场作业量按照实际作业量取值；作业落差对堆场动态起尘具有较大影响，结合实际作业工况和作业设备选取，作业落差选取1m和1.5m。

3 大气源强影响因素分析

通过大气源强估算参数选取结果，散货类型调节系数依据散货类型判定，堆场内平均风速和堆场表面积根据区域气象资料和实际作业量决定大小，含水率对于煤炭存储系统的抑尘效果显著，在此选取含水率为4%和7%状态下进行研究，动态起尘的散货类型调节系数、作业方式系数、水分作用系数及水分作用效果的临界值参照规范依据散货类型和作业方式判定，而作业落差依据设备选取和作业工况的不同，对动态起尘具有决定性作用。

由表1可见，含水率对于静态起尘和动态起尘均有较大影响，当含水率由4%增加为7%时，静态起尘的粉尘颗粒TSP、PM10、PM2.5由14.59 t/a、2.75 t/a、1.65 t/a降低至4.53 t/a、1.10 t/a、0.66 t/a；动态起尘受到含水率和装卸作业落差高度的影响很大，当作业落差H=1，含水率由4%升至7%时，粉尘颗粒TSP、PM10、PM2.5由55.87t/a、13.58 t/a、8.15 t/a降低至14.50 t/a、3.53 t/a、2.13 t/a；当作业落差H=1.5，含水率由4%升至7%时，粉尘颗粒TSP、PM10、PM2.5由83.82t/a、20.34t/a、12.22t/a降低至21.73 t/a、5.27 t/a、3.17t/a。对于装卸作业落差一定的情况下，随着含水率的增加，煤炭存储系统的抑尘效果大大增加，堆场的颗粒起尘源强大大降低。

4 结论

煤炭存储系統的起尘量受多种因素影响，包括风速、粒径大小、煤堆表面湿度等因素。煤堆起尘受到煤粒大小、煤堆湿度等内部因素影响，也受到煤堆装卸作业方式、作业设备等外部因素的影响。

本研究主要选取影响煤堆湿度的含水率和外部影响因素作业落差高度为研究对象，研究结果表明，对于装卸作业落差一定的情况下，随着含水率的增加，静态起尘和动态起尘源强均大大降低，抑尘效果增加显著。对于含水率一定的情况而言，随着作业落差高度的增加，颗粒物起尘量具有一定程度的增加。

[责任编辑：朱丽娜]