建筑工地高空除塵系統(tǒng)的研究與開發(fā)

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摘 要：利用建筑工地塔吊懸臂的高空性和可旋轉(zhuǎn)性，在塔吊懸臂上配置供水管及噴霧裝置，使水以極細(xì)微的霧化方式噴出，利用粉塵的親水性，吸收空氣中的粉塵從而降低空氣粉塵濃度，凈化空氣，為我們的建筑工地除塵系統(tǒng)帶來最優(yōu)化處理。

關(guān)鍵詞：建筑工地；除塵；高空噴霧；塔吊懸臂

時(shí)下中國(guó)經(jīng)濟(jì)呈現(xiàn)迅速增長(zhǎng)的勢(shì)頭，城市化水平不斷提高?，F(xiàn)有數(shù)據(jù)顯示，我國(guó)的建筑面積約400億立方米。這些建筑最多可以利用大約一百年。隨著城市規(guī)模的不斷擴(kuò)大，許多老舊房屋需要重新建設(shè)，在城市中不可避免地出現(xiàn)了大量的建筑工地，各種建筑工地給周圍環(huán)境造成了非常惡劣的影響，首當(dāng)其沖的就是粉塵污染。建設(shè)過程中產(chǎn)生的大量建筑粉塵，如果任由其四處飛揚(yáng)，將會(huì)給整個(gè)城市蒙上一層厚厚的灰塵，嚴(yán)重破壞了自然景觀和生態(tài)環(huán)境。此外，開發(fā)新的建筑群需要大量的建筑工人投入到建筑一線去，導(dǎo)致了矽肺病患者的人數(shù)急速攀升，嚴(yán)重影響了社會(huì)勞動(dòng)群體的身體健康和正常生活。因此。在加快城市化發(fā)展的同時(shí)，加強(qiáng)建筑工地環(huán)節(jié)對(duì)粉塵的防護(hù)，盡可能減少建筑粉塵對(duì)建筑工人和周邊居民身體傷害，堅(jiān)持以人為本，構(gòu)建節(jié)約型社會(huì)，形成個(gè)人和社會(huì)協(xié)調(diào)發(fā)展具有重要意義。

建筑施工工地產(chǎn)生粉塵的作業(yè)環(huán)節(jié)多，分布面廣，形成原因復(fù)雜，給建筑工人造成的身體損害大，而傳統(tǒng)的粉塵控制方法的控制形式比較單一，現(xiàn)有技術(shù)中一般是在建筑工地的固定建筑物或者四周的地面上裝設(shè)大量的噴水裝置，利用噴水的噴射水起到降塵，除塵的作用。但是，這種方式有以下不足之處：首先，噴水裝置固定于地面上，噴射水的高度不夠，所能控制的范圍也不夠，無法對(duì)較高或較大范圍的揚(yáng)塵進(jìn)行降塵，也不能在有風(fēng)等天氣下工作；其次，固定于建筑物上的噴水裝置，處于不能運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)，高度一定，降塵控制范圍為固定不可調(diào)，不能對(duì)揚(yáng)塵進(jìn)行全方位處理：最后，噴射的水量無法根據(jù)實(shí)際需要調(diào)節(jié)，造成水量的浪費(fèi)。因此需要采用新的技術(shù)手段對(duì)建筑工地產(chǎn)生的粉塵進(jìn)行處理。

建筑工地高空除塵系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析

1.高空噴霧降塵裝置原理

高空噴霧降塵裝置是利用建筑工地的塔機(jī)，將管路固定在塔機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)節(jié)上，管路通過旋轉(zhuǎn)接頭與噴桿在塔機(jī)的回轉(zhuǎn)支撐中心處連接，噴桿固定在塔機(jī)臂架上，噴桿上均勻分布若干數(shù)量的噴嘴，這樣多級(jí)離心水泵的水就可以送到數(shù)十甚至上百米高空，并通過塔機(jī)的回轉(zhuǎn)，達(dá)到大面積噴霧降塵的效果。以T320-16的平頭塔機(jī)為例，臂架長(zhǎng)度80m，回轉(zhuǎn)作業(yè)時(shí)，噴霧降塵的面積可以達(dá)到3.14×802=20096m2。假設(shè)水泵最大的流量300L/min，那么理想狀態(tài)下每平方米的降水量達(dá)到300÷20096=14.9mL/min；在干旱高溫的季節(jié)，它的效果在建筑工地是非常明顯的。

2.高空噴霧降塵裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

設(shè)定管路中的流速為1.5m/s，水泵流量4～8L/s，已知塔機(jī)臂架的長(zhǎng)度為80m，離地高度為120m，需要確定水泵的揚(yáng)程和管路管徑及噴桿上噴嘴的型號(hào)及數(shù)量等。

2.1 管徑的確定

根據(jù)水力學(xué)公式計(jì)算管內(nèi)徑：

水泵流量取5L/s，流速為1.5m/s代入公式d=0.065m

所以鋼管取通徑DN65的無縫鋼管。

2.5 噴嘴數(shù)量及型號(hào)

塔機(jī)臂架的長(zhǎng)度為80m，水泵流量4～8L/s，考慮離地高度達(dá)到120m，出口壓力按照3bar（300kPa）設(shè)計(jì)；間隔1m左右分布80個(gè)噴嘴，選取H1/4U-SS9510型低壓噴嘴，在3bar壓力下流量為3.9L/min；所以噴霧水總流量：ΣL=3.9×80=312L/min，5.2L/s。

2.6 水泵選擇

經(jīng)上計(jì)算水泵揚(yáng)程為152m，流量為5.2L/s，即18.72m?/h，考慮到節(jié)約水資源和電能，可以選擇機(jī)電控制水泵，故設(shè)計(jì)一個(gè)自動(dòng)化控制水泵。該裝置通過出水水壓檢測(cè)器和出水流速檢測(cè)器能夠有效得出出水量數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)集成箱反饋給增壓水泵上的水壓調(diào)節(jié)器，從而改變離心式水泵轉(zhuǎn)速，使水泵在高效區(qū)工作，控制出水量和出水壓力，以滿足霧化噴嘴要求的末端壓力和水量，在達(dá)到控制工地塵粒的同時(shí)，也達(dá)到了節(jié)能節(jié)水的效果。

2.7 管路設(shè)計(jì)

管路由通徑DN65低壓流體輸送管及耐壓輸水膠管及卡箍組成；低壓流體輸送管市場(chǎng)上長(zhǎng)度是6m一根，內(nèi)徑φ65mm；鋼管兩端焊卡接頭，通過耐壓輸水膠管及卡箍，兩兩首尾相連，耐壓輸水膠管每段長(zhǎng)度0.3m，塔機(jī)離地高度為120m，經(jīng)驗(yàn)算得19×6+18×0.3=119.4m，這樣需要鋼管的數(shù)量為19根，膠管的數(shù)量和長(zhǎng)度分別為18根和5.4m；管路固定在塔機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)節(jié)上面。

2.8 旋轉(zhuǎn)接頭

考慮塔機(jī)的回轉(zhuǎn)速度非常慢，所以高空噴霧降塵裝置對(duì)旋轉(zhuǎn)接頭要求并不是很高，基于實(shí)際首先選擇低速旋轉(zhuǎn)接頭，其采用環(huán)形無油軸承。

由于塔吊的塔臂旋轉(zhuǎn)，選用QD型旋轉(zhuǎn)接頭（單向內(nèi)管固定式），QD型旋轉(zhuǎn)接頭有兩個(gè)用螺釘相連的外殼，一個(gè)部分呈圓形，中間伸出一個(gè)外管，為固定管，外觀前部是螺紋，連接入水鋼管，另一部分后面有一個(gè)側(cè)段開口，該開口連接塔臂上的鋼管，為旋轉(zhuǎn)管，連接入口均需用金屬軟管。當(dāng)塔臂旋轉(zhuǎn)時(shí)，與其連接的接頭也隨之旋轉(zhuǎn)，從而保證塔吊工作時(shí)除塵系統(tǒng)可以可靠運(yùn)行。

2.9 噴桿設(shè)計(jì)

噴桿結(jié)構(gòu)與管路結(jié)構(gòu)相似，由通徑DN65低壓流體輸送管、耐壓輸水膠管、卡箍、噴嘴等結(jié)構(gòu)組成，固定在塔機(jī)臂架上。由于塔機(jī)臂架有80m長(zhǎng)，經(jīng)驗(yàn)算得，需要鋼管的數(shù)量為13根（其中1根4m長(zhǎng)，其余12根6m長(zhǎng)）、膠管的數(shù)量和長(zhǎng)度分別為13根和3.9m。由前面知道需要80個(gè)噴嘴，那么每2個(gè)噴嘴的間距是76÷79=0.96m。

3 工作展望

本裝置可有效降低空氣中粉塵的含量，在風(fēng)速低于二級(jí)的情況下，高空噴淋可使工地大氣中的顆粒物濃度降低84%。尤其是當(dāng)施工現(xiàn)場(chǎng)發(fā)生消防安全事故時(shí)，可通過調(diào)節(jié)噴淋裝置加大噴灑水量，利用全方位覆蓋的優(yōu)勢(shì)，配合施工現(xiàn)場(chǎng)的滅火，迅速消除險(xiǎn)情。對(duì)于綠色施工而言，本裝置對(duì)環(huán)境保護(hù)可起到巨大的作用，但對(duì)于施工單位而言，安裝本裝置產(chǎn)生的費(fèi)用為額外費(fèi)用，并沒有帶來實(shí)際的效益，對(duì)施工單位不具有迫切性，推廣較為困難。建議將建筑高空除塵納入綠色施工考核項(xiàng)目，促使施工單位采取措施控制粉塵，減輕霧霾對(duì)環(huán)境的污染。

參考文獻(xiàn)

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