不同煤炭储存系统抑尘效果研究

周芳　季雪元

【摘 要】通过建立不同煤炭存储系统（常用湿法喷淋+防风网、常用湿法喷淋+半封闭条仓）的抑尘效果模型，模拟预测不同抑尘技术下的抑尘效果，定量分析煤炭粉尘在不同抑尘储存系统下扩散规律。

【关键词】煤炭储存系统;抑尘效果

中图分类号： TD849.2;TM621 文献标识码： A 文章编号： 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

煤炭堆存过程由于自然因素和人为因素的影响，会给环境带来比较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，现阶段主要采用三种途径解决：（1）采用软网覆盖的方式;（2）采用洒水喷淋的措施进行抑尘;（3）采用防风抑尘网等抑尘技术。通过采用以上三种抑尘方式虽可以降低粉尘的污染，防风抑尘效果仅控制在50%～90%。

现有国内外港口煤炭存储系统防尘技术主要有防风抑尘网技术和半封闭条仓技术等，本研究重点对湿法喷淋+防风抑尘网技术、湿法喷淋+半封闭条仓技术的防风抑尘效果进行对比分析，通过建立不同煤炭存储系统的抑尘效果模型，在相同起尘因素的状况下，模拟预测不同抑尘技术下的抑尘效果，定量分析煤炭粉尘扩散规律。本研究通过对半封闭条仓技术和防风网技术在相同参数选取条件下的不同抑尘效果进行对比，为不同港口煤炭存储系统抑尘技术的抑尘效果对比提供基础研究数据。

1 不同煤炭储存系统

1.1 防风网抑尘技术

防风抑尘网是指在堆场下风向设置的疏透多孔障碍物，其作用机理通过抑尘网的遮蔽作用，在网前、网后形成减风区域，使粉尘粒子的迁移速度降低，并在重力作用下迅速下落。粉尘粒子由于重力的作用，以一定的速度向地面降落。

防风抑尘网基本按照1：100～500的比例构造工程现场环境进行风洞试验，根据试验结果制造成一定形状、开孔率和不同孔形组合的防风抑尘网，当网外的流通空气通过时，在网内侧会形成上、下两组干扰气流，实现外强内弱、外小内无的气流效果，从而达到控制扬尘的效果。风穿过防风抑尘网后风速削减率达70%以上，若同时配合堆场内洒水喷淋、堆场外绿化带等，粉尘的抑制率可达85%以上。

1.2 半封闭条仓抑尘技术

半封闭条仓抑尘技术通过围护遮挡作用将料堆表面的风速降低到合理水平，最大限度降低堆料起尘，即使局部有少量起尘，由于结构的遮挡作用可阻止粉尘外溢。半封闭条仓抑尘技术主体结构采用网壳或管桁结构，主材为无缝钢管;基础采用桩基础。封闭段墙高需超过煤堆顶部，当煤堆高度16米时，取封闭段高25米左右最好。封闭段用不开孔板或小开孔率板（如10%左右）。透风板板材的开孔率30%左右时效果最好。

2 不同抑尘技术下的大气源强计算

现主要采用《港口建设项目环境影响评价规范》（JTS105-1-2011）中大气污染物的静态起尘和动态起尘污染源强估算公式进行计算。

2.1 大气源强估算参数选取

2.1.1 堆场静态起尘参数选取

根据《港口建设项目环境影响评价规范》（JTS105-1-2011），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。

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、球团矿、精煤类、大矿类、原煤类及水洗类，分别取值1.6、0.6、1.2、1.1、0.8、0.6，因此，散货类型起尘调节系数（α）取0.8。不同含水率对起尘量的影响呈负指数变化，当含水率达到4%时，减少率可达72%～97%，随着含水率的增大变化不再显著。因此，含水率（w）取值为4%。根据起动风速与含水率的函数关系，当含水率（w）取值为4%时，起动风速约为3.4m/s。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%。

2.1.2 堆场动态起尘参数选取

根据《港口建设项目环境影响评价规范》，动态堆场起尘量受到堆场内平均风速、作业量、作业落差、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臨界值等相关参数影响。

散货类型起尘调节系数、含水率及堆场表面风速与静态起尘参数选取一致，散货类型起尘调节系数（α）取0.8，含水率（w）取值为4%，多堆堆场表面风速取单堆的89%。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，与粒径分布和颗粒物密度有关，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;作业落差取1m。

2.2 大气污染源强估算

港口煤炭存储系统的起尘环节主要为：堆取料作业和堆场静态起尘。正常工况下大气粉尘源强估算结果见表1。正常工况是指采取综合环保措施生产作业;6级风（10.6m/s）以上码头停止作业，码头卸船计算风速最高值取10.5m/s。

大气源强估算结果表明，当含水率取4%时，采用防风网措施的堆场静态产尘量远大于半封闭条仓措施的静态产尘量;当含水率取4%，落差高度取1时，采用防风网措施的堆场动态产尘量略大于半封闭条仓措施的动态产尘量。

3 不同抑尘技术下的抑尘效果

3.1 不同煤炭存储系统抑尘模型建立

本次预测情景中，预测因子为TSP、PM10、PM2.5，计算点为环境空气关心点、网格点、区域最大地面浓度点，预测内容为日均浓度和年均浓度。

本研究通过对比煤炭存储系统抑尘模型的参数筛选，选取参数为静态起尘w=4%，动态起尘w=4%、H=1，结合大气污染源强汇总表，形成采取防风网措施和条仓措施的不同抑尘效果模型实验方案。

3.2 不同抑尘效果模型研究结果

本项目采用了防风网和半封闭条型仓两种抑尘措施下的模型方案，起尘参数设定为静态起尘w=4%，动态起尘w=4%、H=1。

防风网措施和半封闭条仓措施会产生不同抑尘效果。采用防风网措施产生的颗粒物TSP、PM10、PM2.5最大落地浓度为0.94mg/m3、0.23mg/m3、0.14mg/m3，占标率为299%、154%、185%;采用条仓措施产生的颗粒物TSP、PM10、PM2.5最大落地浓度为0.80mg/m3、0.06mg/m3、0.04mg/m3，占标率为265%、41%、50%;跟防风网措施相比，条仓措施的TSP、PM10、PM2.5最大落地浓度降低了0.14mg/m3、0.17mg/m3、0.10mg/m3，占标率降低了34%、113%、135%。

4 结语

（1）相同的起尘参数对堆场颗静态起尘和动态起尘效果有不同影响，煤炭堆场采用半封闭条仓措施较防风网措施时，抑尘效果更佳，静态起尘量明显更小。

（2）当静态起尘含水率取4%，动态起尘含水率取4%、落差高度取1时，跟防風网措施相比，半封闭条仓措施的TSP、PM10、PM2.5最大落地浓度降低了0.14mg/m3、0.17mg/m3、0.10mg/m3，占标率降低了34%、113%、135%。可见，在相同起尘参数下，半封闭条仓措施的抑尘效果比防风网措施效果更佳显著。