張玉鑫

摘 要：設(shè)置擋風(fēng)抑塵墻對(duì)于露天煤場(chǎng)有著十分重要的意義，它可以有效地削弱煤場(chǎng)所遭受的風(fēng)力，減少煤場(chǎng)的煤炭存儲(chǔ)損失以及在裝卸等操作環(huán)節(jié)中所造成的環(huán)境污染。文章首先探討了設(shè)置擋風(fēng)抑塵墻的重要意義，并對(duì)其揚(yáng)塵機(jī)理做了分析與研究，另外還對(duì)擋風(fēng)抑塵墻的設(shè)計(jì)要點(diǎn)進(jìn)行了分析，最后還對(duì)其工作效果做處理評(píng)價(jià)。希望通過(guò)本研究能夠促進(jìn)擋風(fēng)抑塵墻技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展及應(yīng)用，提高露天煤場(chǎng)的管理水平，進(jìn)而提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)和環(huán)保效益。

關(guān)鍵詞：露天煤場(chǎng)；擋風(fēng)抑塵墻；工作原理；抑塵效果

中圖分類號(hào)：TM621 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2015）11-0003-02

擋風(fēng)抑塵墻是利用一些聚酯材料編制的，其在設(shè)計(jì)上運(yùn)用了動(dòng)力學(xué)的相關(guān)原理，使得空氣在流經(jīng)抑塵墻時(shí)改變流向，形成一個(gè)垂直方向運(yùn)動(dòng)的渦流，進(jìn)而達(dá)到降低風(fēng)速的目的，有效減少了煤塵的發(fā)生。其優(yōu)點(diǎn)是可以覆蓋較大的范圍，具備良好的抑塵效果，并且外觀優(yōu)美，不需話費(fèi)高昂的成本，在設(shè)計(jì)以及維護(hù)上都十分便捷，不會(huì)影響防塵范圍及周邊的正常工作等優(yōu)點(diǎn)。

1 擋風(fēng)抑塵墻綜述

1.1 建設(shè)擋風(fēng)抑塵墻的意義

露天煤場(chǎng)建設(shè)擋風(fēng)抑塵墻的意義共包含兩個(gè)方面，一是降低煤炭耗損，二是更好地防風(fēng)抑塵。

1.2 擋風(fēng)抑塵墻的抑塵原理

一些散煤堆場(chǎng)在一定的風(fēng)速環(huán)境下，其外表面的煤塵顆粒會(huì)因發(fā)生上移的力而克服和其他煤塵顆粒以及自總重力的阻力而脫離煤堆飛揚(yáng)起來(lái)，導(dǎo)致出現(xiàn)這種情況的就稱為起動(dòng)風(fēng)速，因此，只要是不低于起動(dòng)風(fēng)速，煤堆都會(huì)發(fā)生起塵的狀況。

用公式可以表示為：

Q=k（v-V0）n

式中：

Q為煤堆的起塵量，kg/km；

v代表的是風(fēng)速，m/s；

V0代表的是引起煤堆起塵的風(fēng)速，m/s；

k代表的是起塵的相關(guān)系數(shù)；

n則代表指數(shù)，該指數(shù)的值≥1.5。

由上述公式可以知道，要減少起塵量，就需要減小風(fēng)速與起塵風(fēng)速之間的差值，而我們建設(shè)了擋風(fēng)抑塵墻之后就能夠把v的值降低，借此來(lái)達(dá)到降低起塵量的效果。

1.2.1 損失風(fēng)動(dòng)能與煤場(chǎng)起塵度

對(duì)于露天煤場(chǎng)的防風(fēng)手段，如果是采取直接堵截的方式，只會(huì)將風(fēng)的流向全部改向正上方。應(yīng)當(dāng)能夠通過(guò)允許少部分氣流穿過(guò)抑塵墻進(jìn)入其覆蓋范圍內(nèi)，讓另一部分流經(jīng)擋風(fēng)抑塵墻的上方再進(jìn)入擋風(fēng)抑塵墻的內(nèi)部，這樣有利于最大限度地減弱風(fēng)的動(dòng)能，從而使得煤堆的起塵程度降到最低，這樣就實(shí)現(xiàn)了削弱風(fēng)動(dòng)能來(lái)降低煤場(chǎng)起塵程度的效果。

1.2.2 風(fēng)的流速與煤場(chǎng)起塵度

由于煤堆受到自身堆放情況、地理、天氣、氣候等各項(xiàng)因素的影響，經(jīng)常出現(xiàn)陣風(fēng)，進(jìn)而會(huì)出現(xiàn)渦流風(fēng)，導(dǎo)致煤堆的起塵程度變強(qiáng)。設(shè)置了抑塵墻之后會(huì)對(duì)渦流風(fēng)起到一定的抑制或破碎的作用，進(jìn)而有效削弱風(fēng)的脈動(dòng)速，達(dá)到減小煤堆起塵程度的效果。

1.2.3 擋風(fēng)抑塵墻的基本原理

其擋風(fēng)抑塵的工作機(jī)理，首先是減弱風(fēng)的速度，使流風(fēng)的動(dòng)態(tài)能量大幅度削弱，減少渦流狀況的發(fā)生，進(jìn)而減少湍流程度來(lái)發(fā)揮防風(fēng)抑塵的作用。一個(gè)科學(xué)有效的抑塵墻的工作效率能夠?qū)⒅辽贉p少85%的煤塵。

2 擋風(fēng)抑塵墻的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

2.1 該露天煤場(chǎng)的基本情況

本露天煤場(chǎng)的長(zhǎng)度約為280 m，寬度約為100 m，在煤場(chǎng)的西邊設(shè)有一條寬度為2.1 m的消防通道，露天煤場(chǎng)和消防通道之間建設(shè)有一道高度約為3.6 m的隔墻。露天煤場(chǎng)和消防通道中間還設(shè)有一個(gè)大門，和消防通道相鄰的是一個(gè)車庫(kù)，該車庫(kù)也是通過(guò)一道3.6 m的隔墻隔開(kāi)。車庫(kù)門寬約為5.8 m。在該露天煤場(chǎng)的南側(cè)建有一個(gè)上煤的機(jī)房，在圍墻上和專門建有兩個(gè)門以方便車輛順利的出入。在距離該露天煤場(chǎng)大約150 m的地方有一個(gè)商業(yè)大廈。在北邊也建有一個(gè)方便車輛出入的大門。露天煤場(chǎng)的北邊為一道圍墻，圍墻外是企業(yè)的一個(gè)較大的沉煤池，并且周圍地面種有一片植物。煤場(chǎng)的內(nèi)部則安置了一些斗輪機(jī)、運(yùn)輸機(jī)等其他設(shè)備。

2.2 該露天煤場(chǎng)導(dǎo)致周圍環(huán)境污染的原因

該露天煤場(chǎng)導(dǎo)致周圍環(huán)境發(fā)生勿擾的原因是多方面的，具體包括裝卸煤炭過(guò)程中引起揚(yáng)塵、在煤堆場(chǎng)外部道路上車輛行駛等導(dǎo)致的再次起塵、進(jìn)行歸剁等作業(yè)操作時(shí)所引起揚(yáng)塵、另一方面就是風(fēng)吹引起的揚(yáng)塵。前三個(gè)因素到導(dǎo)致的煤塵一般時(shí)間比較短暫，并且可以通過(guò)人為力量起到一定的控制效果，但是由于風(fēng)吹導(dǎo)致的煤場(chǎng)起塵作為一種自然因素，其發(fā)生的概率不僅十分頻繁，而且對(duì)周圍環(huán)境造成的影響十分嚴(yán)重，同時(shí)也是導(dǎo)致煤堆起塵的最主要因素，嚴(yán)重困擾了周圍居民、動(dòng)植物以及用煤企業(yè)的正常生活和經(jīng)營(yíng)，因此有必要采取建設(shè)防風(fēng)抑塵墻的手段進(jìn)行控制和管理。

2.3 擋風(fēng)抑塵墻的建設(shè)方案

2.3.1 總體建設(shè)方案

根據(jù)本露天煤場(chǎng)周圍的環(huán)境、氣候，以及煤場(chǎng)自身的大小和進(jìn)行風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)得到的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行研究后，決定在該露天煤場(chǎng)的四周均建設(shè)一道擋風(fēng)抑塵墻。另外，由于煤場(chǎng)的北側(cè)多為迎風(fēng)方向所以決定建設(shè)為兩層的擋風(fēng)抑塵墻，煤場(chǎng)的其他三面均設(shè)置為單面墻體結(jié)構(gòu)。在出入口的位置依然留有相應(yīng)的出入通道，另外，將露天煤場(chǎng)的北側(cè)作為擋風(fēng)抑塵墻的下面部分繼續(xù)沿用，在圍墻的上方裝設(shè)好抑塵板即可。

2.3.2 擋風(fēng)抑塵墻的位置的確定

擋風(fēng)抑塵墻通常要圍繞煤場(chǎng)建造一周，這樣有利于對(duì)各式各樣的大風(fēng)進(jìn)行預(yù)防，但同時(shí)也增加了工程的預(yù)算成本，給電廠或者相關(guān)企業(yè)增加了成本負(fù)擔(dān)。因此，我們?cè)跐M足環(huán)境保護(hù)要求的條件下以盡量降低建設(shè)成本為目標(biāo)。通過(guò)對(duì)企業(yè)所處地區(qū)的氣候、天氣等相關(guān)資料作為研究基礎(chǔ)來(lái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)以依照風(fēng)洞數(shù)模來(lái)進(jìn)行擋風(fēng)抑塵墻的建設(shè)。進(jìn)行數(shù)模實(shí)驗(yàn)的最終目標(biāo)是希望可以通過(guò)煤堆的體積大小以及質(zhì)量的高低來(lái)求出煤堆中存有的粉塵數(shù)量。通過(guò)對(duì)風(fēng)速、風(fēng)向影響因素下煤堆中粉塵的擴(kuò)散程度以及對(duì)周圍環(huán)境造成的干擾程度，確定擋風(fēng)抑塵墻的建設(shè)方案。然后既可以根據(jù)國(guó)家空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢測(cè)達(dá)到相關(guān)的要求標(biāo)準(zhǔn)又能夠盡量降低成本，此外還能夠達(dá)到最優(yōu)的開(kāi)孔數(shù)量，以及為建設(shè)過(guò)程中鋼架以及基礎(chǔ)的建設(shè)方案提供相關(guān)的參考數(shù)據(jù)，使擋風(fēng)抑塵墻的建設(shè)方案進(jìn)一步完善。

2.3.3 擋風(fēng)抑塵墻的高度的確定

本擋風(fēng)抑塵墻之所以要建設(shè)為16 m，是根據(jù)煤堆的面積大小、堆垛的高度狀況以及周圍的環(huán)境狀況等多方面因素綜合考慮決定的。本來(lái)露天煤場(chǎng)煤堆的堆垛高度大約為12 m，擋風(fēng)抑塵墻在煤堆的周圍設(shè)置一圈，依照國(guó)家環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)等相關(guān)要求并通過(guò)模擬風(fēng)洞試驗(yàn)后，根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、處理后得到，該擋風(fēng)抑塵墻的高度設(shè)為16 m相對(duì)經(jīng)濟(jì)并且環(huán)保。

2.3.4 擋風(fēng)抑塵板開(kāi)孔數(shù)量及大小的確定

作為構(gòu)成擋風(fēng)抑塵板結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵因素之一，開(kāi)孔的數(shù)量應(yīng)當(dāng)綜合多方面因素進(jìn)行確定，例如擋風(fēng)墻的總面積、擋風(fēng)墻的具體材料構(gòu)成、加工工藝等。通常情況下，開(kāi)孔率基本都不低于15%。本擋風(fēng)抑塵墻的建設(shè)采取在擋風(fēng)板的地面開(kāi)有3排直徑在1.6 cm的孔洞、每排空洞的數(shù)量為60個(gè)，在擋風(fēng)抑塵板的側(cè)面開(kāi)有6排直徑為1 cm的空洞，每排孔洞的數(shù)量為180個(gè)，在擋風(fēng)抑塵板的邊沿開(kāi)有直徑為1.5 cm的空洞共有80個(gè)，整體開(kāi)孔率在16.53。

2.3.5 擋風(fēng)抑塵墻的工程預(yù)算

該擋風(fēng)抑塵墻的建設(shè)共需投資約為600萬(wàn)元，所涉及的施工材料主要包括擋風(fēng)抑塵板、鋼材以及其他工程建設(shè)中所需要的材料，其中，材料費(fèi)用共為420萬(wàn)元；安裝擋風(fēng)抑塵板的費(fèi)用為140萬(wàn)元；進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)和在工程建設(shè)中所花費(fèi)的一些不可預(yù)見(jiàn)的費(fèi)用共40萬(wàn)元。工程建成后預(yù)計(jì)可以為企業(yè)每年節(jié)省成本40萬(wàn)元左右，有效地提高了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

2.4 擋風(fēng)抑塵墻的具體建設(shè)

2.4.1 擋風(fēng)抑塵墻基礎(chǔ)和體鋼支護(hù)部分

因?yàn)閾躏L(fēng)抑塵墻有愛(ài)承受較強(qiáng)的風(fēng)力作用，因此其基礎(chǔ)以及其鋼支護(hù)結(jié)構(gòu)應(yīng)當(dāng)能夠起到良好的側(cè)向支撐作用，擋風(fēng)墻的基礎(chǔ)應(yīng)當(dāng)和鋼支護(hù)結(jié)構(gòu)共同承擔(dān)支撐水平作用力的任務(wù)。擋風(fēng)墻基礎(chǔ)的大小應(yīng)當(dāng)與索要建設(shè)的墻體的厚度、高度以及擋風(fēng)抑塵墻所處的地區(qū)的風(fēng)壓成正比，在原則上應(yīng)當(dāng)設(shè)計(jì)成能夠與基本50 a/次的最大風(fēng)壓構(gòu)成正向比例關(guān)系。

本擋風(fēng)抑塵墻的地下基礎(chǔ)部分采用直接澆注混凝土的方式建成，以保證其具有牢固的基礎(chǔ)，為后續(xù)支護(hù)結(jié)構(gòu)以及擋風(fēng)抑塵板的安裝都打好基礎(chǔ)。

2.4.2 擋風(fēng)抑塵板部分

該露天煤場(chǎng)采用的擋風(fēng)抑塵板的最長(zhǎng)使用壽命為20年，采用無(wú)機(jī)材料進(jìn)行模壓成型后得到，其顏色為灰色。并將抑塵板做成了喇叭狀的樣子，在擋風(fēng)抑塵板的底部以及側(cè)面上均按照相關(guān)數(shù)據(jù)開(kāi)好了小孔，以便于氣流流經(jīng)該擋風(fēng)墻的墻體是能夠形成上下方向互相干擾的氣流，從而使外側(cè)的氣流進(jìn)入擋風(fēng)墻的內(nèi)部后強(qiáng)度被有效削減，使內(nèi)部的風(fēng)基本削弱到零。本次建設(shè)所采用的擋風(fēng)板的規(guī)格為長(zhǎng)為4 m、地面寬為10 m，側(cè)面的寬為16 m的擋風(fēng)板。擋風(fēng)抑塵墻通過(guò)將單片擋風(fēng)抑塵板進(jìn)行組合以后得到，各個(gè)擋風(fēng)抑塵板之間的緊密聯(lián)結(jié)，連接處基本不存在任何縫隙，并將擋風(fēng)抑塵板和鋼支護(hù)結(jié)構(gòu)通過(guò)螺釘以及壓片等工具進(jìn)行了牢固的固定。

3 擋風(fēng)抑塵墻的工作情況

根據(jù)一系列的調(diào)查資料顯示，該16 m的擋風(fēng)抑塵墻建設(shè)完成后能夠?qū)崿F(xiàn)將周圍環(huán)境中所含煤炭粉塵的濃度降到0.7 mg/m3，達(dá)到國(guó)家的二級(jí)空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，并且能夠把風(fēng)速減弱到原來(lái)的1/5，從而將露天煤場(chǎng)的煤塵對(duì)周圍環(huán)境造成的干擾有效降低。但是一般情況下，不同的用煤企業(yè)所處的地理環(huán)境、氣候環(huán)境各不相同，所使用的煤炭等級(jí)也有所區(qū)別，因此，擋風(fēng)抑塵墻的工作效率以及質(zhì)量還是需要通過(guò)風(fēng)洞試驗(yàn)來(lái)進(jìn)行衡量。

4 結(jié) 語(yǔ)

本文通過(guò)對(duì)該厚16 m擋風(fēng)抑塵墻的抑塵機(jī)理、工作原理、設(shè)計(jì)要點(diǎn)以及工作情況進(jìn)行介紹，并通過(guò)具體的研究調(diào)查證明了擋風(fēng)抑塵墻是一種可靠、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保的并且適合于露天煤場(chǎng)擋風(fēng)抑塵的有效手段。希望擋風(fēng)抑塵墻能夠得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，以提高我國(guó)露天煤場(chǎng)的整體管理水平以及經(jīng)濟(jì)效益。

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