摘要： 通过对包头市某煤炭物流公司装卸区和储煤场煤尘浓度的现场测定，寻求煤尘污染规律，并针对性提出采用挡风抑尘网和喷淋相结合的技术治理煤尘污染。文章阐述了挡风抑尘网和喷淋装置的抑尘机理和工程设计参数选择，并对挡风抑尘网和喷淋技术进行可行性分析，指出了该技术在抑制煤堆二次扬尘方面的应用前景。
关键词： 煤尘污染；挡风抑尘网；喷淋装置；抑尘机理
中图分类号：X701.2文献标识码：A文章编号：1007-0370（2013）04-0105-03
1前言
随着国民经济的迅猛发展，煤炭做为我国的主要能源之一，其需求量也不断增加，加之我国煤炭资源分布不平衡，形成西煤东流，北煤南运的局势，使铁路煤炭运输量不断增加。因此，及时了解储煤场的环境污染状况，掌握其污染变化规律，为从根本上治理煤粉尘污染提供科学依据已是当务之急。本文从实际出发，探求煤尘污染的变化规律，从而提出相应的防治措施。
2储煤场概况
包头市某煤炭物流有限公司位于京包铁路以南，占地面积19.6万平方米，南北长980米，东西长1800米。储煤场占地面积17.6万平方米，储煤量合计约20万吨，堆煤高度4～6米；铁路专用线7条，有效装车货位512个，每条铁路线有效长度900米，占地面积1.2万平方米，年发运煤炭600万吨，主要发往东北三省、秦皇岛和天津等地的电力生产企业。根据储煤场实际情况，文章提出采用挡风抑尘网和喷淋相结合的煤尘防治措施。
3挡风抑尘网和喷淋装置参数选择
3.1挡风抑尘网和喷淋抑尘机理
挡风抑尘网是基于空气动力学原理进行数字计算、风洞实验和现场效果测试加工而形成的一种形状特殊的挡风装置。大量实验结果表明[1]，挡风抑尘网的关键是降低来流风的风速，最大限度地损失来流风的动能，避免来流风的明显涡流，减少风的湍流度，降低煤堆表面的剪切应力和压力，从而减少煤堆起尘率。研究表明[2]，挡风抑尘网的综合抑尘效果非常明显，一般可达65%～85%。
喷淋抑尘机理是高速运动的水滴截留尘粒，尘粒因扩散运动撞击水滴并粘附于水滴上，含尘气体因湿度增加，尘粒相互凝聚，使体积增大而沉降，表层物粒含水量增加，表面张力加大，尘粒不再飘散。合理使用喷淋设施的降尘效果可达95%左右。
3.2挡风抑尘网参数选择
3.2.1结构和网材
工程设计中可选择直立式钢结构，棚架式结构和钢盘砼结构。
网材包括金属网（板）、混凝土板材和合成网。目前应用较多的是合成网，主要包括聚酯网和各种材料的编织网。合成网具有耐酸、抗老化、高强度、适应温度、使用周期长和价格便宜、成型或加工安装方便等特点，本工程设计中根据实际选择直立式钢结构。
3.2.2网离堆距离
经研究表明[3]，网离堆距离在1.5～3.0H（H煤堆高度）范围内较合适，一般视堆场平面布置确定，一般以3倍堆高为佳。据风洞研究结果网离堆3.0H时，堆顶前沿和堆脚处的静压分布接近于零压力梯度，可有效降低网后和堆前的湍流强度，使到达堆场表面的风速最小，同时，靠地面l～2米处可用水泥预支板或砖墙代替网，可降低投资和维修费用，还可增加构架的钢度和提高近尾区的庇护效果。本工程煤堆有效高度为4～6米，网离堆距离为6～18米范围。
3.2.3网开孔率
网开孔率范围为20%～60%，根据风洞研究结果[3]，堆场风网最佳开孔率为30%～50%。当开孔率为30%时，挡风效果最好，理想挡风距离为网高的10倍，有效挡风庇护距离为网高的16倍。开孔率20%是个临界值，该点上流出的空气恰好可以防止剪切层相互影响而形成的剪切应力。随开孔率增加，网后湍流强度降低，使最大湍流密度的位置朝下风向移动，有效增加了遮蔽面积和降低风速；开孔率大于60%时起不到明显的庇护作用，本工程选择挡风网开孔率为30%。
3.2.4网高和网宽
网高在0.5～2.5H范围内最有效。风洞研究结果表明，网高从0.5H开始就起到挡风、降低网后风速的作用[4]。对于小堆场采用较低的网就能起到降低风速和庇护作用，还可节省投资。网高大于2.5H，投资费用大，效果也不显著，根据装卸区和储煤区实际情况，网高分别设计为15米和17米，1米以下为砖墙。
对于小堆场，网宽是堆基直径的2～3倍是合适的。对于大堆场，网宽至少与堆宽一致，原因是网宽低于堆宽，有部分堆面积受不到庇护。
3.2.5网的有效庇护距离
许多研究结果都表明[5]，防风抑尘网欲将煤场全部庇护，其有效庇护距离为网高的6～20倍。在l6倍网高的下风，其综合减尘率也可达80%以上，庇护效应一直被延伸到网后50倍网高的距离点，仍有减速20%的效果。包头市长年主导方向为西北风和北风，当网与风向成90°角时效果最好，夹角为40°角时效果较差。为有效抑制煤尘对四周环境的污染，方案设计在堆场四周都用网围起来
3.3喷淋装置参数选择
喷淋装置主要由水源、水管路、喷枪、水泵等组成。工程设计中应确定喷淋系统需水量、喷枪流量、喷枪布置方式等[6]。
① 喷淋系统需水量计算公式：Q需=Z1000×A×K1×K2×K3
Q需—喷淋系统工程需水量，m3/d；
Z—喷洒范围内的蒸发量，mm/d；包头地区蒸发量为6mm/d；
A—喷洒面积（或蒸发计算面积），m2；
K1—散物料表面保持润湿不起尘的影响系数；K2—风速影响系数；K3—堆场表面散料粒径大小及占有量的影响系数。
② 喷枪流量（m3/h）应满足降尘区域每天的需水量，可以用下式表示：：Q枪=Q需×n
Q枪—喷枪流量，m3/h；Q需—喷水降尘工程每天需水量，m3/d；
φ—喷水重叠系数，与喷枪的射程和工作压力有关，φ值按相关手册选择；
n—喷水降尘内设置的喷枪数量（个）。设置自动控制喷淋周期时，每个喷枪的喷水量可按喷枪流量的80%～95%控制。
综上，本工程挡风抑尘网和喷淋装置参数选择见表1和表2。
4可行性分析
网高分别为15米和17米，有效庇护范围按20倍网高计算可达300米和340米。装卸区南北宽280米，储煤场东西宽300米，在东风和西风条件下，网高均能满足装卸区和储煤场陆域纵深方向的庇护要求。
5结论
通过对挡风抑尘网和喷淋装置抑尘效果的监测和分析，发现挡风抑尘网和喷淋组合技术在抑制颗粒物污染和防风方面效果明显。在抑尘方面，测试数据表明小风条件下平均抑尘效率可达88.22%；大风条件下由于受到挡风网阻挡后越过网，在网内风速较慢区形成低压区，越过网的气流在网内形成旋风湍流，夹起煤粒而扬尘，在一定程度上降低了挡风抑尘网的效果，此时，开启煤场喷淋装置，对煤场进行有效喷淋后，其抑尘效果明显，平均抑尘率可达86.75%。
总之，挡风抑尘网和喷淋相结合可有效治理煤场的二次扬尘污染，改善周边环境空气质量，减少物料损失，在煤或其他散堆物料扬尘治理方面有广泛的应用前景。
参考文献
[1] 张保民，李艳红.煤场治理初探[J].选煤技术，2009，19（13）：136～137.
[2] 程健敏.挡风网技术应用在张家浜码头的可行性论证[J].交通环保，1998，4：39～41.
[3] 宋旗跃，张建平，王兆文，等.对贮煤场挡风抑尘网抑尘效果的研究[J].燃料与化工，2007，38（3）：12～16.
[4] 贺建平，宋旗跃，郭雁芸，等.挡风抑尘网抑尘防风效果分析[J].山西科技，2007，3 （2）：136～138.
[5] 聂启胜.挡风抑尘网在露天储煤场的应用[J].实用技术，2008，99（1）：67～68.
[6] 梁建林.用喷水法治理煤尘污染[J].环境工程，1996，14（1）：57.
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