Анализ эффективности применения ветропылезащитных экранов на открытых складах угольных терминалов

В современном мире вопросы обеспечения государства энергоресурсами играют ведущую роль в развитии экономики.

При строительстве терминалов по перевалке твердого топлива возникает проблема недопущения разрушающего антропогенного влияния эксплуатирующихся и планируемых к постройке терминалов на окружающую среду и жизнь населения занимаемых территорий.

Одними из наиболее сложных участков технологической схемы работы угольного терминала, с точки зрения обеспечения участков средствами пылеподавления, являются открытые склады угля.

Целью данной работы являлась оценка влияния угольного терминала на атмосферный воздух, и разработка технических решений по снижению концентрации пыли в районе расположения угольного терминала.

Для достижения поставленной цели необходимо было проанализировать текущее состояние атмосферного воздуха, выявить существующие проблемы и предложить пути их решения.

Расчет количества угольной пыли, поступающей в атмосферный воздух на текущее состояние, был произведен по «Методическому пособию по расчету выбросов от неорганизованных источников в промышленности строительных материалов», ЗАО «НИПИОТСТРОМ», Новороссийск, 2001. [4]

Данная методика [4] была выбрана для проведения расчетов после сравнения с отраслевой методикой [5], как наиболее точно отражающая происходящие на складе физические процессы.

Произведенный на текущее положение расчет рассеивания показал, что превышение ориентировочно безопасного уровня воздействия [1] наблюдается по всем направлениям не только на 500-метровой (пунктирная линия фиолетового цвета), но и на 1000-метровой (пунктирная линия голубого цвета) санитарно-защитных зонах [6].

Результаты расчета рассеивания угольной пыли представлены на рисунке 1.

Рисунок 1. Расчетные концентрации угольной пыли в районе расположения терминала

Анализ расчета показал, что количество сдуваемой угольной пыли, существенно зависит от скорости ветра

Из литературных источников [2, 3, 7] известно, что скорость ветра можно изменить установкой ветрозащитных экранов. Для изменения скорости ветра было предложено установить ветрозащитные экраны высотой 20м и просветностью 30% по периметру склада по следующей схеме (рисунок 2). Для расчета средних скоростей ветра для каждого из 5-ти штабелей угля (0001, 0002, 0003, 0004, 0005) были выбраны 6 точек контроля скорости ветра, расположенные по длине штабеля.

Рисунок 2. Схема расстановки ветро- пылезащитных экранов

Расчет скорости ветра после установки экранов, выполненный на основании исследований А.К. Дюнина и Ф.Л. Серебровского [2, 7] показал, что установка экранов приводит снижению скорости ветра на 24-60% в зависимости от направления ветра по каждому штабелю.

Результаты расчетов количества угольной пыли, поступающей в атмосферный воздух, по каждому направлению ветра после установки экранов показаны на рисунке 3.

Рисунок 3. Максимально-разовое количество угольной пыли

Для проведения дальнейшего анализа эффективности установки экранов были выбраны два направления ветра: СВ и ЮЗ, как неблагоприятные, с точки зрения снижения скорости ветра и массы выброса. На рис. 4-5 представлены концентрации угольной пыли при СВ и ЮЗ направлениях ветра после установки экранов.

Рисунок 4. Концентрации угольной пыли при ветре СВ направления после установки экранов

Рисунок 5. Концентрации угольной пыли при ветре ЮЗ направления после установки экранов

Как видно, из рис. 4-5 норматив не достигается даже на границе 1000-метровой СЗЗ. Это связано с большой протяженностью склада по этим направлениям. Зоны ветровой тени в данном случае недостаточно.

Данная ситуация вызвана тем, что при удалении от экрана ослабевает его способность гасить скорость и она постепенно восстанавливается.

График изменения скорости ветра относительно расстояния до экрана представлен на рис. 6.

Рисунок 6. Изменение скорости ветра в зависимости от расстояния до экрана

Для данных конкретных условий целесообразно будет установить экран, делящий штабель угля надвое, т.к. это не будет существенно мешать проведению работ на складе и сможет обеспечить необходимый процент снижения скорости ветра. Поскольку снижение скорости всего на 20% приведет к снижению удельной сдуваемости в два раза, ввиду степенной зависимости сдуваемости от скорости.

Предложенная схема установки экранов показана на рис. 7.

Рисунок 7. Схема установки ветро- пылезащитных экранов с разбивкой склада угля

По результатам выполненной работы были сделаны следующие выводы:

Крупные терминалы, осуществляющие перевалку и хранение угля открытым способом, являются мощнейшими источниками загрязнения атмосферного воздуха угольной пылью. Особую сложность при обеспечении предприятия эффективными средствами пылеподавления представляют склады угля. Расчет, выполненный в работе, показал, что концентрация угольной пыли в атмосферном воздухе, превышает ориентировочно безопасный уровень воздействия по всем направлениям ветра на расстояние до 2200 м от источника загрязнения.

Установка экранов приводит к снижению концентраций угольной пыли на 58,6–81,3 % в зависимости от направлений ветра и позволяет существенно сократить расстояние, необходимое для достижения норматива.

Для достижения максимального эффекта от установки экранов необходимо учитывать конфигурацию склада: его протяженность и ориентированность по сторонам света.

Список литературы:

• ГН 2.1.6.2309-07 «Ориентировочные безопасные уровни воздействия (ОБУВ) загрязняющих веществ в атмосферном воздухе населенных мест»;
• Дюнин А.К. Механика метелей /А.К. Дюнин. – Новосибирск : Издательство Сибирского отделения АН СССР, 1963 – 380 с.;
• КоуЧэньцзянь, ХуанданьШуифэнь. Изучение и применение пыленепроницаемых технологий ветрозащитных сеток на портовых складах сборных грузов, / КоуЧэньцзянь, ХуанданьШуифэнь — Электронный издательский дом китайского академического журнала, 2010;
• «Методическое пособие по расчету выбросов от неорганизованных источников в промышленности строительных материалов», ЗАО «НИПИОТСТРОМ», Новороссийск, 2001;
• Отраслевая методика расчета количества отходящих, уловленных и выбрасываемых в атмосферу загрязняющих веществ при сжигании угля и технологических процессах горного производства на предприятиях угольной промышленности», ОАО «МНИИЭКО ТЭК», Пермь, 2014;
• СанПиН 2.2.1/2.1.1.1200-03 «Санитарно-защитные зоны и санитарная классификация предприятий, сооружений и иных объектов»;
• Серебровский Ф.Л., Аэрация населенных мест / Ф.Л. Серебровский. М. :Стройиздат, 1985 – 170 с.;

Работа посвящена изучению степени воздействия открытых угольных терминалов на атмосферный воздух и анализу эффективности установки ветро- пылезащитных экранов. Для этого проанализированы производственная деятельность открытого угольного терминала, произведен расчет количества пыли, поступающей в атмосферу, оценено текущее состояние атмосферного воздуха в районе расположения угольного терминала, проанализированы методики расчета количества угольной пыли. На основе анализа методик расчета был выявлен наиболее существенный параметр, влияющий на сдуваемость пыли. С учетом проделанной работы предложен механизмуменьшенияколичества сдуваемой пыли, проанализирована эффективность установкиветро- пылезащитного экрана и даны рекомендации по дальнейшему снижению воздействия угольного терминала на атмосферный воздух. Ключевые слова: ветро- пылезащитный экран, угольный терминал, открытое хранение угля, атмосферный воздух, снижение воздействия, угольная пыль.