港口煤炭存儲(chǔ)系統(tǒng)大氣源強(qiáng)影響因素研究

周芳

【摘 要】目前，港口區(qū)域煤炭存儲(chǔ)系統(tǒng)堆存問題成為了導(dǎo)致大氣環(huán)境污染問題的始作俑者。煤炭堆存過程由于自然因素和人為因素的影響，會(huì)給環(huán)境帶來嚴(yán)重的大氣污染問題。為了解決煤炭堆存過程導(dǎo)致的粉塵污染，現(xiàn)階段主要采用軟網(wǎng)覆蓋、灑水噴淋和防風(fēng)抑塵網(wǎng)技術(shù)等措施進(jìn)行防治。雖大氣防治措施能大大降低煤炭存儲(chǔ)系統(tǒng)周邊的粉塵污染，但控制大氣污染源強(qiáng)才能更加有效的解決污染擴(kuò)散問題，為了進(jìn)一步研究港口煤炭存儲(chǔ)系統(tǒng)大氣污染源強(qiáng)問題，需要針對(duì)大氣污染源強(qiáng)影響因素進(jìn)行研究分析。

【關(guān)鍵詞】大氣源強(qiáng)；煤炭；含水率

港口煤炭存儲(chǔ)系統(tǒng)的起塵因素眾多，由于堆放形式不同，裝卸作業(yè)方式和作業(yè)時(shí)間的不同，大氣環(huán)境條件不同等，使得風(fēng)速、貨堆與風(fēng)向夾角、原料堆積形狀等因素都對(duì)貨物在堆放過程中的起塵量有較大影響。因此，本項(xiàng)目通過調(diào)整起塵因素的各項(xiàng)參數(shù)，選取對(duì)顆粒物起塵具有較大影響的因子，對(duì)不同因素影響下的起塵源強(qiáng)進(jìn)行對(duì)比，從而分析大氣源強(qiáng)影響因素的作用。

1 大氣源強(qiáng)估算模式

本研究以采用防風(fēng)網(wǎng)措施的煤炭存儲(chǔ)系統(tǒng)為例，散貨堆場(chǎng)堆存貨種選取煤炭，其中煤炭年作業(yè)量為1000萬噸。本研究采用的防風(fēng)網(wǎng)措施選用四周設(shè)置型，防風(fēng)網(wǎng)長(zhǎng)、寬設(shè)置為1000×400m，高度設(shè)置為20m（取堆垛高度的1.5倍），防風(fēng)網(wǎng)開孔率取值40%。本研究主要采用《港口建設(shè)項(xiàng)目環(huán)境影響評(píng)價(jià)規(guī)范》（JTS105-1-2011）中大氣污染物的污染源強(qiáng)估算公式進(jìn)行計(jì)算，根據(jù)煤炭存儲(chǔ)系統(tǒng)起塵特性，結(jié)合煤炭堆場(chǎng)裝卸設(shè)備作業(yè)方式，大氣源強(qiáng)主要包括堆場(chǎng)表面的靜態(tài)起塵和裝卸、運(yùn)輸?shù)冗^程的動(dòng)態(tài)起塵。

港口煤炭存儲(chǔ)系統(tǒng)靜態(tài)起塵公式參照規(guī)范，見式（1）。式中，Q1—堆場(chǎng)起塵量，kg；α—散貨類型調(diào)節(jié)系數(shù)，取0.8；U—堆場(chǎng)內(nèi)平均風(fēng)速（m/s）；U0—起動(dòng)風(fēng)速，m/s；S—堆表面積，m2；U0=0.03·e0.5w+3.2，按照4%的含水率計(jì)算起動(dòng)風(fēng)速約為3.4m/s；w：含水率（%）。

Q1=0.5α（U-U0）3S（1）

2 大氣源強(qiáng)估算參數(shù)選取

根據(jù)大氣源強(qiáng)起塵計(jì)算模式，靜態(tài)堆場(chǎng)起塵量受到散貨類型調(diào)節(jié)系數(shù)、堆場(chǎng)內(nèi)平均風(fēng)速、起動(dòng)風(fēng)速、堆場(chǎng)表面積和散貨含水率等相關(guān)參數(shù)的影響，動(dòng)態(tài)堆場(chǎng)起塵量受到堆場(chǎng)內(nèi)平均風(fēng)速、實(shí)際工況作業(yè)量、作業(yè)落差高度、含水率、散貨類型調(diào)節(jié)系數(shù)、作業(yè)方式系數(shù)、水分作用系數(shù)及水分作用效果的臨界值等相關(guān)參數(shù)的影響，因此，在進(jìn)行大氣顆粒物源強(qiáng)估算之前，首先需對(duì)起塵參數(shù)的選取范圍進(jìn)行確定。

規(guī)范中散貨類型起塵調(diào)節(jié)系數(shù)按照散貨類型具有不同取值，按照貨物類型分為礦粉、精煤類及原煤類，分別取值1.6、1.2、0.8，因此，煤炭散貨類型起塵調(diào)節(jié)系數(shù)（？琢）取0.8。含水率對(duì)起塵量的影響呈負(fù)指數(shù)變化，當(dāng)含水率達(dá)到6%時(shí)，起塵量明顯減少，減少率可達(dá)72%～97%，隨著含水率的增大變化不再顯著。綜合考慮不同含水率下的抑塵效果變化趨勢(shì)。因此，含水率（w）取值為4%和7%。煤炭粉塵顆粒的起動(dòng)風(fēng)速受到粒徑、水分的影響，在水分較低條件下，粉塵顆粒的起動(dòng)風(fēng)速與粒徑相關(guān)；在水分含量較高時(shí)，粉塵的起動(dòng)風(fēng)速受顆粒影響較小。堆場(chǎng)表面風(fēng)速是影響起塵的重要因素，堆場(chǎng)表面風(fēng)速分為多堆堆場(chǎng)和單堆堆場(chǎng)，多堆堆場(chǎng)表面風(fēng)速取單堆的89%。

散貨堆場(chǎng)作業(yè)方式系數(shù)選取分為裝（堆）船作業(yè)和取料作業(yè)，堆場(chǎng)裝卸作業(yè)時(shí)，取料作業(yè)方式系數(shù)（β） 取2；水分作用系數(shù)，與貨種性質(zhì)有關(guān)，煤炭取0.45；水分作用效果的臨界值，即含水率高于此值時(shí)水分作用效果增加不明顯，與散貨性質(zhì)有關(guān)，煤炭的w0值為6%；作業(yè)起塵量達(dá)到最大起塵量一半的風(fēng)速，與粒徑分布和顆粒物密度有關(guān)，一般散貨取16m/s；堆場(chǎng)作業(yè)量和作業(yè)落差對(duì)動(dòng)態(tài)起塵量具有很大影響，作業(yè)量越大，起塵量越大，堆場(chǎng)作業(yè)量按照實(shí)際作業(yè)量取值；作業(yè)落差對(duì)堆場(chǎng)動(dòng)態(tài)起塵具有較大影響，結(jié)合實(shí)際作業(yè)工況和作業(yè)設(shè)備選取，作業(yè)落差選取1m和1.5m。

3 大氣源強(qiáng)影響因素分析

通過大氣源強(qiáng)估算參數(shù)選取結(jié)果，散貨類型調(diào)節(jié)系數(shù)依據(jù)散貨類型判定，堆場(chǎng)內(nèi)平均風(fēng)速和堆場(chǎng)表面積根據(jù)區(qū)域氣象資料和實(shí)際作業(yè)量決定大小，含水率對(duì)于煤炭存儲(chǔ)系統(tǒng)的抑塵效果顯著，在此選取含水率為4%和7%狀態(tài)下進(jìn)行研究，動(dòng)態(tài)起塵的散貨類型調(diào)節(jié)系數(shù)、作業(yè)方式系數(shù)、水分作用系數(shù)及水分作用效果的臨界值參照規(guī)范依據(jù)散貨類型和作業(yè)方式判定，而作業(yè)落差依據(jù)設(shè)備選取和作業(yè)工況的不同，對(duì)動(dòng)態(tài)起塵具有決定性作用。

由表1可見，含水率對(duì)于靜態(tài)起塵和動(dòng)態(tài)起塵均有較大影響，當(dāng)含水率由4%增加為7%時(shí)，靜態(tài)起塵的粉塵顆粒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；動(dòng)態(tài)起塵受到含水率和裝卸作業(yè)落差高度的影響很大，當(dāng)作業(yè)落差H=1，含水率由4%升至7%時(shí)，粉塵顆粒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；當(dāng)作業(yè)落差H=1.5，含水率由4%升至7%時(shí)，粉塵顆粒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。對(duì)于裝卸作業(yè)落差一定的情況下，隨著含水率的增加，煤炭存儲(chǔ)系統(tǒng)的抑塵效果大大增加，堆場(chǎng)的顆粒起塵源強(qiáng)大大降低。

4 結(jié)論

煤炭存儲(chǔ)系統(tǒng)的起塵量受多種因素影響，包括風(fēng)速、粒徑大小、煤堆表面濕度等因素。煤堆起塵受到煤粒大小、煤堆濕度等內(nèi)部因素影響，也受到煤堆裝卸作業(yè)方式、作業(yè)設(shè)備等外部因素的影響。

本研究主要選取影響煤堆濕度的含水率和外部影響因素作業(yè)落差高度為研究對(duì)象，研究結(jié)果表明，對(duì)于裝卸作業(yè)落差一定的情況下，隨著含水率的增加，靜態(tài)起塵和動(dòng)態(tài)起塵源強(qiáng)均大大降低，抑塵效果增加顯著。對(duì)于含水率一定的情況而言，隨著作業(yè)落差高度的增加，顆粒物起塵量具有一定程度的增加。

[責(zé)任編輯：朱麗娜]