渣土車輪胎揚(yáng)塵的分析與控制

孫興 李冠峰

[摘要]通過對(duì)渣土車行駛過程中輪胎揚(yáng)塵運(yùn)動(dòng)軌跡的分析，針對(duì)揚(yáng)塵中粉塵粒徑大小的不同，分別采取不同的除塵技術(shù)與設(shè)備，減少大氣污染，改善空氣質(zhì)量。

[關(guān)鍵詞]渣土車；揚(yáng)塵；粉塵粒徑；懸浮顆粒物；除塵技術(shù) 文章編號(hào)：2095-4085（2018）05-0064-02

伴隨著中國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，城市化進(jìn)程的加快，在這個(gè)過程中建筑工程量也急劇增加，作為建筑工程常用工具渣土車已經(jīng)是城市建設(shè)不可或缺的工具，但其在行駛過程中揚(yáng)起的粉塵會(huì)嚴(yán)重污染城市環(huán)境，對(duì)于一些顆粒直徑較小的，還會(huì)長(zhǎng)期懸浮在空氣中，給市民健康造成一定的影響。各地環(huán)保部門也采取了一些措施：如出工地前清洗渣土車，傾倒時(shí)用霧炮車噴水、灑水以達(dá)到降塵的作用，但效果有限。

1 渣土車輪胎揚(yáng)塵分析

道路積塵是渣土車輪胎揚(yáng)塵的直接貢獻(xiàn)者。車輛行駛過程中，輪胎與地面摩擦?xí)a(chǎn)生橡膠粉塵、石油廢渣、水泥粉塵等。這些粉塵伴隨著路面上塵土在車輪旋轉(zhuǎn)離心力的作用下而揚(yáng)起，主要集中在離地面1一3m的位置；覆蓋了城市及公路沿線人群的生活、出行范圍。

渣土車揚(yáng)塵是機(jī)動(dòng)車行駛產(chǎn)生的不均勻時(shí)變流場(chǎng)所引起的路面揚(yáng)塵，該流場(chǎng)會(huì)在近地區(qū)域形成垂直于地面的速度梯度帶動(dòng)顆粒起動(dòng)，并促使顆粒進(jìn)一步地運(yùn)動(dòng)與遷移。在風(fēng)力的作用下，會(huì)形成一次或多次揚(yáng)起并混合。

揚(yáng)塵顆粒按其運(yùn)動(dòng)形式可分為兩種：推移質(zhì)與懸移質(zhì)。推移質(zhì)是指在地面滾動(dòng)、滑動(dòng)以及躍離后在短距離內(nèi)又落回地面的運(yùn)動(dòng)顆粒，PM>WORM；而懸移質(zhì)是指由于流場(chǎng)中向上的紊動(dòng)擴(kuò)散等于顆粒的重力沉降，長(zhǎng)時(shí)間懸浮于空中顆粒，PM-<100Rmo其中粒徑≤10μm的顆粒稱為PM10，又叫可吸人顆粒物。由于沉降速度小，可長(zhǎng)期懸浮于空氣中，通過呼吸系統(tǒng)進(jìn)入人體，造成危害。

通過風(fēng)沙顆粒模擬運(yùn)動(dòng)，測(cè)出渣土車輪胎揚(yáng)塵顆粒躍移軌跡如圖1所示。

圖1為假設(shè)顆粒僅受重力時(shí)揚(yáng)塵顆粒軌跡圖，顆粒最高躍起3m，l=9m。

2 渣土車輪胎揚(yáng)塵的控制

由以上分析可知，揚(yáng)塵顆粒有兩種運(yùn)動(dòng)形式：推移質(zhì)與懸移質(zhì)。粉塵（推移質(zhì)）在下落時(shí)，會(huì)和周圍的空氣產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，造成剪切作用，使一部分粉塵在下落時(shí)被吹散帶走。在落到地面時(shí)，因受到突然擠壓而猛烈地向四周逃逸，從而造成粉塵的再次飛揚(yáng)。因此要防止這種現(xiàn)象的發(fā)生，一是要盡量降低落料差，二是在粉塵下落過程中增設(shè)緩沖裝置，以減緩其下落速度。

根據(jù)渣土車輪胎揚(yáng)塵的軌跡圖與特征選擇合適的除塵設(shè)備，從多方面考慮，需滿足以下標(biāo)準(zhǔn)。

A.達(dá)到國家或地方規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)；B.效果好，即選擇性能符合要求，除塵效率高的除塵器，這就需要考慮粉塵的物理性質(zhì)、顆粒大小、顆粒分布、廢氣含塵量的初始濃度、廢氣的溫度等方面的影響；C.無二次污染；D.成本低（一次性投資和運(yùn)行費(fèi)用低）；E.加裝除塵設(shè)備后，不能影響其正常車輛正常使用性能。

設(shè)計(jì)方案如圖2，圖3所示。

除塵原理：渣土車在行駛過程中，后輪胎揚(yáng)起（拋起）的粉塵在流動(dòng)過程中遇到設(shè)置在其后邊的橡膠擋板一粉塵導(dǎo)流集塵罩，推移質(zhì)沿著橡膠擋板被捕集下來，懸移質(zhì)由于慣性效應(yīng)，繼續(xù)沿著橡膠擋板向上運(yùn)動(dòng)，當(dāng)運(yùn)動(dòng)到吸塵口（外部進(jìn)風(fēng)管道）時(shí)，含塵氣體在風(fēng)機(jī)的負(fù)壓作用下，進(jìn)入除塵管道。通過水過濾掉的粉塵直接沉落在水箱底部，過濾后氣流順著風(fēng)機(jī)直接排入到空氣中。本除塵設(shè)計(jì)利用慣性除塵與水除塵技術(shù)。慣性除塵除去了粒徑較大的粉塵顆粒，水除塵除去PM≤100μm的粉塵顆粒，為提高除塵效率，設(shè)計(jì)了十多根除塵管道，使進(jìn)入進(jìn)風(fēng)管道內(nèi)含塵氣體得到徹底凈化。

3 渣土車輪胎揚(yáng)塵的計(jì)算

3.1 揚(yáng)塵量的計(jì)算公式

QP=0.123（V5）×（M6.8）0.85 ×（P5）0.72式中：QP—城市道路揚(yáng)塵量（0.773kg/km）：V—車輛速度（km/h），40 km/h；M—車輛載重（V輛），20t/輛；P—城市道路灰塵覆蓋量（kg/m2），0.1kg/m2。

由計(jì)算公式可知，在同樣車速情況下，路面清潔度越差，則揚(yáng)塵越大。按城市道路灰塵覆蓋量0.1kg/m2可知，車速40km/h每小時(shí)每輛車揚(yáng)塵輛為：Q=40×O.3626=14.504 kg/h.輛。

3.2 風(fēng)機(jī)的選型

根據(jù)除塵原理，粉塵進(jìn)入導(dǎo)流集塵罩才能被吸附進(jìn)來，不需要太大的壓力，而風(fēng)量要求大一些，因此選擇中壓離心通風(fēng)機(jī)即可。

通風(fēng)機(jī)的風(fēng)量：Qf=k1k2Q。

Q=100003.1=3226m3/h。

Qf=3226×1.1×1.1=3903m3/h。式中，Qf為通風(fēng)機(jī)的風(fēng)量，m3/h；Q為系統(tǒng)設(shè)計(jì)總風(fēng)量，m3/h；k1為管網(wǎng)漏風(fēng)附加系數(shù)，可按10%～15%取值，本次取10%，即k1=1.1；m3/h；k2設(shè)備漏風(fēng)附加系數(shù)，可按5%～10%取值，本次取10%，即k2=1.1。

3.3 除塵器的效率

除塵器效率測(cè)定可以采用質(zhì)量法，也可以采用濃度法，本次采用濃度法。測(cè)出除塵器進(jìn)出口含塵濃度和風(fēng)量后，可按下式計(jì)算除塵效率：

η=Q1C1-Q2C2Q1C1×100%。式中，C1，C2分別為進(jìn)口和出口含塵濃度mg/m3；Q1，Q2分別為進(jìn)口和出口風(fēng)量m3/h。

本次進(jìn)口和出口含塵濃度：C1=1.55mg/m3，C2=0.1mg/m3；

本次進(jìn)口和出口風(fēng)量Q1= 3226m3/h，Q2=2986mg/m3；故

η=Q1C1-Q2C2Q1C1×100%=3226×1.55-2986×0.13226×1.55×100%=94%

4 整個(gè)除塵裝置的有益效果

第一，放置在渣土車后保險(xiǎn)杠與后輪之間，結(jié)構(gòu)緊湊、空間利用率高，機(jī)動(dòng)性強(qiáng)。

第二，改進(jìn)過濾水箱，充分利用有限空間，設(shè)置了外部進(jìn)風(fēng)管道（吸塵口），除塵管道，過濾水箱、外部出風(fēng)管道（清潔空氣出口）、加水口、溢流口、出水清理粉塵閥門。

第三，除塵風(fēng)機(jī)電機(jī)采用直流24V，與車載電瓶電壓一致，采用自制風(fēng)殼，出風(fēng)口放在圓周上，風(fēng)殼四周與風(fēng)葉的距離經(jīng)過多次實(shí)驗(yàn)達(dá)到最佳，比同功率風(fēng)機(jī)進(jìn)風(fēng)口風(fēng)速提高近一倍，吸塵效果提升明顯。

第四，本除塵裝置一次性投資和運(yùn)行費(fèi)用低。整個(gè)裝置操作簡(jiǎn)單，便于維護(hù)，易損件少，除塵水箱一個(gè)月或更長(zhǎng)時(shí)間換一水即可，清理粉塵方便快捷。

本裝置通過一個(gè)月的用戶體驗(yàn)，得到了用戶的認(rèn)可。既解決了揚(yáng)塵問題，同時(shí)又凈化了空氣，投入運(yùn)行成本也比較低。

5 結(jié)語

渣土車的揚(yáng)塵治理首先要控制道路的積塵量，各地政府應(yīng)從技術(shù)措施和控制標(biāo)準(zhǔn)雙管齊下，從技術(shù)措施來看，有道路清掃、灑水清洗、真空吸塵等。從控制標(biāo)準(zhǔn)而言，就是要制定道路積塵限值標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)道路積塵進(jìn)行達(dá)標(biāo)控制。渣土車逐步從源頭上得到控制，一些廠家已經(jīng)在設(shè)計(jì)具備環(huán)保清潔功能的智能車。既要城市高速發(fā)展，又要空氣清新萬里，建設(shè)和諧綠色家園的智能城市正在走進(jìn)我們的生活。

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