露天原料场中,矿石、石灰石、煤等散料进行堆取、存放、转运等作业中,在风力的作用下会产生包含PM2.5在内的大量细微粉尘颗粒,对大气造成严重污染。防风网设置在料场的周围,流通的空气从料场外通过防风网进入料场时,在防风网内侧形成上下干扰的气流,通过“疏理”后,达到防风网外侧强风,内侧弱风,外侧小风,内侧无风的效果,从而减少料场扬尘。防风网抑尘技术简单易行,工程造价较低,得到了广泛的应用。
1.防风抑尘网原理及种类
(1)防风抑尘原理堆场起尘的原因分为两类:一是堆场表面的静态起尘;二是在堆取料等过程中的动态起尘。静态起尘由风的湍流引起,主要与料的粒度、含水率、环境风速密切相关;动态起尘主要是指装卸作业时的起尘,属于正常运行状况主要与料的粒度、含水率、环境风速和落差有关。
根据微观粒子运动理论,在风力作用下,当平均风速约等于某一临界值时,个别突出尘粒受湍流流速和压力脉动的影响开始振动或前后摆动,但并不离开原来位置;堆场中的料粒只有达到一定风速才会起尘,这种临界风速称为起动风速。起尘风速可按以下公式计算:
Vo=a×d0.334×w1.114
式中,Vo为起尘风速,m/s;a为起尘系数;W为料堆表面含水率,%;d为粉尘粒径，mm。
防风抑尘网防尘机理是它能控制改善堆场区的风流场,减小堆场区的风速、减小堆场区风流场的紊流度。强风经过防风抑尘网后,仅部分来风透过,其动能衰减并变为低速风流,与此同时,这部分风在网前的大尺度、高强度旋涡被衰减、梳理成小尺度、弱强度旋涡。防风抑尘网后这部分低速、弱紊流度风流掠过堆场,形成低风速梯度、低风速旋度,弱涡量和弱素流度的堆场区流场,使堆场低处起尘量大幅度减少。根据空气动力学原理当风通过防风抑尘网时,网后面出现分离和附着两种现象,形成上、下干扰气流降低来风的风速,极大地损失来风的动能,减少风的湍流度,消除来风的涡流,降低对料堆表面的剪切应力和压力,从而减少起尘量。
(2) 防风抑尘网种类根据防风抑尘网移动性能的不同,可分为固定式和移动式两种。目前,防风抑尘网以固定式为主。根据目前国内外关于堆场的尘粒飞散预测与控制研究(包括风洞试验)结果、国内外防风抑尘网工程现状得出的防风抑尘网的形状与防尘效果及其防尘范围的关系,固定式防风抑尘网目前主要有3种结构形式:全网结构、网一墙结构和网一百叶窗结构,考虑到堆场有大型设备的使用,为防止防风抑尘网不小心被撞坏,通常采用有防撞墙的网一墙结构,这里主要介绍这种类型防风抑尘网的设计。可移动升降式防风抑尘网采用电动升降式处理,即在使用时可将防风抑尘网提高到一定的高度,而非作业时间将防风抑尘网降低,不影响作业现场的其他作业。
2.网材选择
(1)镀铝锌网板镀铝锌网板由镀铝锌板材加工而成,开孔率为20%~6%。镀铝锌钢板是一种高品质的合金镀层产品,广泛用于建筑、汽车、家电及彩涂、包装等行业。大量的实验表明,镀铝锌钢板的显著特点是具有优异的耐腐蚀性与耐湿热性能,与普通热镀锌钢板相比,其耐腐蚀性提高2~6倍耐湿热性能提高3倍以上;同时,镀铝锌钢板还具有耐高温腐蚀的性能,可在315℃的高温条件下,经过一周时间的氧化不致褪色,即使温度高达700℃时,仍然具有抵抗严重氧化和产生鳞皮的能力,而普通热镀锌钢板的最高工作温度仅为230℃。此外,镀铝锌钢板的冷弯成形性、固定性、焊接性、着漆性能等都十分优良,表面非常美观,不用涂装便可使用,可以加工成不同的倾斜角度、不同板型和不同开孔率。耐腐蚀性能强,无需做外防腐处理,使用寿命长。其缺点是成本高。
(2)玻璃钢网板(SMC)玻璃钢网板主要由高分子复合材料挤压成型,开孔率可以达到20%~60%,主要特点是材质轻盈,成本低,对风速及紊流度的消减作用明显,安装方便。其主要缺点是易老化,特别是在沿海地区;板与板、板与柱的连接处容易破损裂缝,并脱落。
(3)高密度聚乙烯网(PE网)PE网为韩国标准,是用高密度聚乙烯丝以独特的结构编织而成,开孔率为27%,具有较好的抑尘效果。但是该网容易受到破坏,从而影响整体抑尘效果。
(4)拉伸塑料网拉伸塑料网由韩国农业用网引申而来,主要采用挤出塑料进行拉伸而成形,其开孔率可以控制在33%~50%之间,开孔成菱形状。该网的主要特点是对风速的下降有一定的效果,但对粉尘的捕捉效果差,价格较低,安装方便。由于塑料产品在紫外线长期曝晒下容易老化,使用寿命只能保持3~5年。
(5)尼龙编织网尼龙编织网具有良好的力学性能、热稳定性、耐用性和耐化学物质性,易染色,质量轻,见图2-104。尼龙编织网可以用短玻璃纤维增强,以提高刚性和强度。但尼龙的缺点是抗冲击性较差,尤其是处于低温环境中,使用寿命更短,不耐酸,易产生静电,易掉毛。
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