黃驊港煤炭港區(qū)露天堆場煤炭起塵源強(qiáng)分析

董世培 壽幼平

（交通運(yùn)輸部天津水運(yùn)工程科學(xué)研究所 水路交通環(huán)境保護(hù)技術(shù)實(shí)驗(yàn)室，中國 天津300456）

0 引言

黃驊港是河北省沿海的地區(qū)性重要港口，也是我國的主要能源輸出港之一，黃驊港煤炭港區(qū)到2015 年煤炭吞吐量將達(dá)到2 億噸。隨著港區(qū)煤炭吞吐量的不斷增加，黃驊港及周邊城區(qū)空氣環(huán)境質(zhì)量受到一定影響。 目前公眾對大氣環(huán)境的關(guān)心程度日益增長，環(huán)境管理部門對大氣污染排放管理日益嚴(yán)格。

黃驊港煤炭港區(qū)目前采煤炭堆存方式主要為露天堆存，煤炭堆場為開放性塵源，源強(qiáng)具有不確定性，煤炭在堆場堆存和裝卸過程中，起塵量的大小與作業(yè)量、煤堆表面積、顆粒粒徑、含水率及風(fēng)速等均有關(guān)系[1]，煤塵源強(qiáng)的確定比較復(fù)雜，給黃驊港煤炭港區(qū)大氣環(huán)境影響預(yù)測分析工作和環(huán)境管理部門核算大氣顆粒物排放總量造成了困難，因此針對黃驊港煤炭港區(qū)露天堆場煤炭起塵源強(qiáng)進(jìn)行計算分析可為黃驊港設(shè)置大氣環(huán)境防護(hù)措施和環(huán)境管理提供參考。

1 源強(qiáng)計算方法

1.1 煤炭特性分析

1.1.1 粒徑分布

根據(jù)黃驊港煤炭港區(qū)幾種主要煤種煤塵粒徑進(jìn)行的實(shí)測檢驗(yàn)，其中以運(yùn)量最大且細(xì)顆粒含量最高的沫煤（內(nèi)蒙）作為代表煤種計算不同風(fēng)速下起塵源強(qiáng)。

表1 煤炭的粒徑分布

1.1.2 含水率

在自然干燥狀態(tài)下，煤炭的表面含水率約為3.2%，極易起塵。 一般散貨要求其含水率不要高于8%～10%，因而灑水除塵時煤炭的含水率控制在8%左右為宜[2]。

1.2 源強(qiáng)計算方法

煤堆場表面的靜態(tài)起塵，其發(fā)生量與塵源的表面含水率、地面風(fēng)速有關(guān)；裝卸、運(yùn)送等過程的動態(tài)起塵，其發(fā)生數(shù)量與作業(yè)量、風(fēng)速、裝卸高度有關(guān)[3]。

1.2.1 靜態(tài)起塵

靜態(tài)起塵量計算方法采用 《港口建設(shè)項(xiàng)目環(huán)境影響評價規(guī)范（JTS105-1-2011）》中推薦的公式，計算公式如下：

Q1＝0.5α（U－U0）3S

式中：Q1——單堆堆存起塵量；

α——散貨類型調(diào)節(jié)系數(shù)，取1.0；

U——堆場內(nèi)平均風(fēng)速，為堆場外風(fēng)速的0.89，m/s；

U0——起動風(fēng)速，m/s；

S——堆表面積，m2，

U0＝0.03·e0.5w＋3.2，

w——含水率，%。

1.2.2 動態(tài)起塵

動態(tài)起塵環(huán)節(jié)堆場在進(jìn)行堆取料過程中采用堆取料機(jī)進(jìn)行作業(yè)，上述環(huán)節(jié)在作業(yè)過程中會產(chǎn)生動態(tài)起塵， 動態(tài)起塵的計算公式采用《港口建設(shè)項(xiàng)目環(huán)境影響評價規(guī)范（JTS105-1-2011）中推薦公式：

式中：Q2——作業(yè)起塵量，kg；

U——堆場內(nèi)平均風(fēng)速，為堆場外風(fēng)速的0.89，m/s；

Y——作業(yè)量，t；

H——作業(yè)高度，m；

w——含水率，%；

α——散貨類型調(diào)節(jié)系數(shù)，該值同堆存起塵；

β——作業(yè)方式系數(shù)，β=1，堆、取料時，β=1；

ω2——水分作用系數(shù)，與散貨性質(zhì)有關(guān)，散貨為0.45；

w0——水分作用效果的臨界值，即含水率高于此值時水分作用效果增加不明顯， 與散貨性質(zhì)有關(guān)，散貨的w0值為6%；

v2——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[4]。

露天堆場作業(yè)機(jī)械效率及數(shù)量按表2 進(jìn)行計算。

表2 堆場作業(yè)機(jī)械情況表

露天堆場不同起塵環(huán)節(jié)尺寸見表3。

表3 不同起塵環(huán)節(jié)尺寸

2 計算結(jié)果

按照前述計算方法和參數(shù)，計算出不同風(fēng)速條件下黃驊港煤炭港區(qū)露天堆場煤炭起塵源強(qiáng)（表4）。

表4 不同風(fēng)速下起塵源強(qiáng)（以TSP 計）

3 結(jié)論

根據(jù)對黃驊港煤炭港區(qū)露天堆場典型煤炭貨種起塵源強(qiáng)計算結(jié)果可知，同一貨種在含水率一定的情況下，風(fēng)速大起塵量越大，因此露天堆場應(yīng)設(shè)置防風(fēng)網(wǎng)等相應(yīng)的防塵措施， 降低露天堆場內(nèi)的風(fēng)速，能夠有效對露天堆場內(nèi)煤炭起塵起到一定的抑制作用。

［1］叢曉春,張旭.粉塵顆粒受力起動的試驗(yàn)研究[J].中國礦業(yè),2003,12(9):32-34.

［2］王丹,王傳瑜,李宗良,等.煤炭堆場起塵影響因素研究[J].煤,2010,11(1):1-2.

［3］張光玉,詹水芬,張曉春.港口散貨粉塵污染防治理論與技術(shù)方法[M].北京:人民交通出版社,2009:80-82.

［4］詹水芬.黃驊港煤堆場防風(fēng)網(wǎng)建設(shè)工程的試驗(yàn)研究[R].天津:交通運(yùn)輸部天津水運(yùn)工程科學(xué)研究所,2008.