GrabDuck

Ветро-пылеподавление НИИ "ShangFeng"® | НЕО техимпэкс

:

Ветро-пылезащитные экраны изготавливаются из различных материалов: сеток из полимерных негорючих нитей, перфорированных и гофрированных стеклопластиковых, алюминиевых и стальных с различными покрытиями листов. Перфорация достигает 28-32%. Наличие специально организованной перфорации и гофрирования у жестких экранов способствует более эффективному разрыву потока набегающего воздуха на отдельные потоки, отклонению их в разных направлениях и, как следствие, к взаимоподавлению их скоростей и  гашению суммарной скорости потока (см. рисунок).

Научно-техническая компания «Шан Фэн» (КНР, провинция Шаньси) является лидером в области проектирования и строительства ветро-пылезащитных экранов в КНР.  Она реализовала  более 60% от всех проектов строительства ветро-пылезащитных экранов на площадках хранения угля в портовых терминалах (всего более 100), в том числе в портах Далянь, Циньхуандао (высота 23м, общая длина более 6км), Циндао (переменная высота 15-19м, общая длина 2,7км), Цаофэйдянь (высота 23м, общая длина 2,5 км) и более, чем на 100 теплоэлектростанциях, коксовых заводах и угольных шахтах.

Жесткие экраны более долговечны, чем сетки. При  равной цене стальных с алюминиево-цинковым покрытием (55%Al, 43,5%Zn,1,5%Si)   и последующим напылением двухслойного полимерного покрытия и стеклопластиковых экранов,  первые имеют некоторое преимущество по долговечности и прочности и абсолютное - по возможности их утилизации. Металлические пыле-ветрозащитные экраны Чжухайской электростанции  (провинция Гуандун) без повреждений выдержали в 2008г тайфун «Хагупит» со скоростью ветра более 60м/с, сильнейшим за последние 100 лет.

Экраны из сеток используют преимущественно для временных ветро-пылезадерживающих устройств. Кроме того, экраны из полимерных сеток на основе самозатухающих материалов имеют неприятную особенность за счет своих электростатических свойств на поверхности и в порах накапливать некоторое количество угольной пыли, не удаляемой ни ветрами, ни дождями, что значительно повышает их пожарную опасность, а также вес. Жестким материалам, особенно хорошо электропроводным металлическим, накопление угольной пыли на своей поверхности не свойственно.

Экраны можно использовать при температуре от - 40°С до +80°С. Обычно срок службы в зонах с сильными ветрами составляет до 50лет. Жесткие экраны, в отличие от сетчатых,  не требуют техобслуживания и затрат в процессе использования. Однократное капиталовложение позволяют получать все преимущества в течение длительного периода времени. Эффект подавления пыли достигает 80 – 86%.Стандартный размер металлического экрана 3100х300х1,2мм, полимерного композитного:  3100х250х2мм.

Для каждого потребителя, в зависимости от метеорологических условий площадки строительства, компания «Шан Фэн» применяет панели оптимальной конструкции: специальной формы, отверстий различной формы - круглых, квадратных, прямоугольных различных размеров и диаметров и различного процента перфорации.  Высота экранов, их конструкция  и их размещение для конкретной площадки определяются путем сравнительного расчета по двум аэродинамичесим программам, приобретенной американской и разработанной компанией «Шан Фэн». При проектировании конструкции применяются государственная программа для конструктивных расчетов PKPMи американская STAADдля расчета нагрузки на конструкцию.

Оптимизация конструкций экранов заключается в достижении не поднимающей пыль скорости ветра за экраном и на всей защищаемой площадке  от 2 и менее метров в секунду (вплоть до 0,2-0,4м/с).

Во всех случаях в качестве несущих конструкций экранов используют различные типы стальных стоек (А-образные, Н-образные). Стойки размещаются на расстоянии 3м друг от друга. Специально для действующих предприятий, имеющих очень стесненные условия и мало места для размещения пыле-ветрозащитных экранов, Научно-технической компанией «Шан Фэн»  разработаны стойки-фермы, имеющие малую площадь. С целью повышения долговечности и коррозионной стойкости металлические стойки  в заводских условиях подвергаются дробе(песко)струйной обработке до СА2,5, горячему цинкованию или двухслойному  покрытию цинкнаполненной эпоксидной краской с последующим двухслойным покрытием полиуретановым лаком. Крепление экранов к стойкам осуществляется оцинкованными болтами.

Конструкция фундамента зависит от высоты экрана, метеорологических и геологических характеристик защищаемой территории. Это могут быть как ленточные фундаменты, так и буронабивные сваи различного заглубления. Сами пылеветрозащитные экраны обычно монтируют по всему периметру на железобетонной стенке высотой до 1,5м, предотвращающей повреждение экранов движущимися по площадке механизмами.

Ветропылезащитные экраны используются уже во многих портах, на заводах  и ТЭЦ в КНР, они позволяют значительно снизить распространение различных мелких частиц и пыли при погрузке-отгрузке продукции, а также пылевое загрязнение при складировании продукции под открытым небом в ветреную погоду. Они обладают высоким пылезащитным эффектом с точки зрения экологических требований, так и экономическим эффектом, с точки зрения предотвращения потерь перегружаемого угля за счет пылеуноса. Содержание угольной пыли за пылеподавляющим экраномснижается до менее, чем  2 мг/м3. ПДК угольной пыли, в зависимости от содержания в ней оксида кремния: от 10 до 70% - 2мг/м3, от 2 до 10% - 4мг/м3, менее 2% - 10мг/м3. В обычных коксующихся и энергетических углях содержание оксида кремния не превышает 2%.

            Таким образом, применение ветропылезащитных  экранов обеспечивает содержание угольной пыли в воздухе ниже самых жестких российских требований.

При операциях с углем на угольных причалах и терминалах: выгрузке его из вагонов с помощью грейферных ковшей или вагоноопрокидывателей, ссыпке его в склад с помощью грейферов или открытой струей, перемещении материала бульдозерами с целью формирования угольных буртов, загрузке угля в судовые трюмы грейферами или открытой струей происходит интенсивное пылевыделение.

Объемы пылевыделений (г/с), пылеуноса (мг/с·м2)и объем валовых выбросов (т/год)  зависят от весовой доли пылевой фракции в конкретном угле  ( определяется путем отмывки и просева средней пробы с выделением фракции пыли размером 0…200мкм);  доли пыли, переходящей в аэрозоль (на основании отбора проб запыленного воздуха на границе пылящего объекта при скорости ветра 2 м/с, дующего в направлении точки отбора пробы).

Объемы пылевыделений и пылеуноса зависят от местных метеоусловий, степени защищенности места хранения угля от внешних воздействий, влажности угля, его крупности, типа и размеров грейфера или других перегрузочных устройств, высоты пересыпки, суммарного количества перерабатываемого угля в час/в год.

Поперечное сечение штабеля

Скорость ветрового потока, м/с

Пылеунос,

мг/с·м2

Запыленность воздуха, мг/м3

Призма

2

0,2

2

5

3,4

80

10

131

308

Обелиск

2

7

18

5

38

95

10

412

1960

 

 

Наиболее распространенным способом перегрузки угля является способ с использованием грейферных кранов, при котором имеют место максимальные потери перегружаемого груза и значения запыленности воздуха.

При крановой схеме механизации потери груза составляют 1,0…2,3 %  на одну перегрузку от грузооборота, а запыленность воздуха превышает установленные санитарные нормы в десятки, сотни и даже тысячи раз. Анализ причин, способствующих процессу пылеобразования при перегрузке сыпучих грузов грейферными кранами и перегружателями, показывает, что основным  источником пыления является сам грейфер.

Специализированные терминалы, не использующие грейферные краны для выгрузки-погрузки, обладая высокой производительностью, имеют значительное количество узлов перегрузки, что осложняет борьбу с пылью. Потери груза на этих комплексах меньше, чем при использовании грейферных кранов, и составляют 0,1…0,5% от грузооборота, а запыленность воздуха достигает 2000 мг/м3 при величине предельно-допустимой концентрации в воздухе рабочей зоны 4…6 мг/м3.             

Пыление происходит и при сдувании пылеобразных частиц с верхнего слоя груза, находящегося в транспортных средствах (судне, полувагоне). При неработающем перегрузочном оборудовании запыленность воздуха в зависимости от скорости ветрового воздействия в трюме достигает 800 мг/м3, а у комингсов открытого трюма –  до 80 мг/м3.

При хранении сыпучих грузов на открытых складах удельный пылеунос составляет 1,65…9 мг/м2 в секунду. При этом запыленность воздуха достигает 500 мг/м3.

Инженерные мероприятия защиты окружающей среды от пыли при выполнении грузовых операций перегрузочным оборудованием и открытом хранении угля заключаются в проведении пылеподавления и пылеулавливания, обычно обоих мероприятий совместно.

Пылеподавление, как следует из смысла этого слова, заключается в создании условий, при которых пыль либо не может образоваться, либо ликвидируется (осаждается) сразу же в месте образования и не распространяется в пространстве.  Предупреждение образования пыли можно достичь повышением влажности поверхности угля и тем самым в понижении доли пыли, которая может перейти в аэрозоль. Можно одновременно с повышением влажности поверхностного слоя угля создать на его поверхности тонкую пленку поверхностно-активного вещества (полимера), либо слоя снега, что еще больше снижает образование аэрозолей. Добавка к орошаемой воде 0,1-0,2% вещества «ДБ» (смесь полиэтиленгликольмоноалкиловых эфиров), или ОП-7, ОП-10 (ГОСТ- 8433-81- продукты обработки смеси моно- и диалкилфенолов окисью этилена)  улучшает смачивание пыли и снижает пылеобразование в 6-7 раз.

Уже образовавшиеся аэрозоли можно осадить в месте образования с помощью устройств, создающих за счет распыления воды через форсунки частицы влаги, по размерам сопоставимые с минимальными размерам частиц пыли в ~ 5 мкм, так называемый «сухой туман». Сухой туман образует густое и плотное туманное облако над местом пылеобразования. Протяженность облака от 20 до 100м. в зависимости от марки генератора тумана. Эффективность осаждения ингалируемых частиц пыли размерами менее 10мкм достигает 96%. Причем, чем больше давление распыления воды, тем меньший размер частиц водяного тумана и тем меньше расход воды.

Известно, что величина частиц угольной пыли, переходящей в аэрозоль, пропорциональна квадрату скорости ветра. Пылеобразование обычно  начинается при скорости ветра около 2 баллов по шкале Боффорта (около 2м/с, или 7 км/час). Поэтому путем подавления скорости ветра можно ограничить пылеобразование. При установке на пути ветра защитного экрана, за последним образуется так называемая «ветровая тень». Протяженность ветровой тени за экраном  зависит от скорости набегающего воздуха, высоты экрана и его геометрических параметров. Причем в горизонтальном и вертикальном направлениях ветровая тень за проницаемыми ветровыми экранами имеет большие размеры, чем за непроницаемыми. По высоте за проницаемым экраном  ветровая тень примерно в 1,5-2 раза выше, чем за непроницаемым экраном. Аэродинамические испытания жестких экранов Научно-технической компании «Шан Фэн» (КНР, провинция Шаньси) показали, что ветер от 2 до 9 баллов (до 21 м/с или до 76 км/час) после прохождения ветрозащитного экрана не превышает 1 балл. А ветер силой 1 балл не способен поднимать частицы пыли.

Наибольший эффект ветрогашения при закрытии территории обеспечивается установкой проницаемых экранов как с наветренной, так и с подветренной сторон. Экраны с наветренной стороны не могут полностью устранить ветер и предупредить рассеивание пыли.

Поэтому экраны, установленные с подветренной стороны, еще более замедляя скорость ветра, способствуют оседанию угольной пыли. Ветрогасящие и пылеулавливающие экраны могут быть как одинаковыми, так и отличаться конструктивно. С учетом смены направлений ветра по временам года, обычно устанавливают экраны одной конструкции, а защищаемую территорию стараются зонировать с учетом ее протяженности и преимущественным направлением ветров, устанавливая промежуточные, «секущие» экраны. Практика показывает, что протяженность защищаемой территории за экраном равна примерно высоте экрана, умноженной на 15 / 20.