挡风墙工作原理及使用特点.doc

太原伟易达矿业设备有限公司

太原伟易达挡风抑尘墙工作原理及使用特点

一、挡风抑尘墙机理及抑尘效果分析

1.挡风抑尘墙机理
挡风抑尘墙是根据空气动力学原理，当风通过挡风抑尘墙时，墙后面出现分离和附着两种现象，形成上、下干扰气流，降低来流风的风速，极大的损失来流风的动能；减少风的湍流度，消除来流风的涡流；降低煤堆表面的剪切应力和压力，从而减少料堆起尘率。同时，对于由于装卸作业而形成的飘尘，通过非主导风向设置的挡尘墙予以阻挡，达到理想的抑尘效果。
挡风抑尘墙

对于一般非开孔的平面墙而言，如下图1.所示，当外界大气风速流过时，在墙面的顶端将持续出现气流的分离，形成与墙高尺度相当的大尺度分离旋涡，并且在墙下游向地面反卷（称为再附），该大尺度的分离旋涡具有较大的卷绕能量，在下游存在沙堆、灰堆的情况下不仅达不到挡风抑尘的目的，反而会使气流的携沙能力增加，起尘率加大。
如图所示：

图1. 一般非开孔平面墙的绕流情况
灰堆区域
非开孔平面墙
分离旋涡

挡风抑尘墙（ε=30%）地面（2m高）水平风速分布图
图为地面（2m高）水平风速的分布，来流速度为3.2m/s。在挡风抑尘墙后150m以内风速都小于2m/s，其中最低值为0.6—0.8m/s。

无孔实墙（ε=0％）地面（2m高）地面风速值分布

图为无孔防风墙（ε=0％）地面风速值分布，从图上看出风速值在挡风抑尘墙后有明显减少，其最低值可达到0.2—0.4m/s。但通过与上图的对比分析表明，防风效果不只决定于风速值的大小，还决定于流场结构，挡风抑尘墙后方形成风力微弱、均匀、平直、稳定的流动，不形成涡旋。
对于本项目设计的挡风抑尘墙由特殊形状的挡风板组合而成，每个单块抑风板上分布了不同孔型、不同孔径和不同的开孔率，开孔率28～32% 。不同截面及其开孔率的抑风板由于截面形状、孔径和开孔率不同，形成的局部流动是很不

相同的，其中在小孔中和下游形成了局部高速区、局部低速区和局部小漩涡，不同的截面形状使得上述局部流动形成的局部高、低速区域和旋涡发生相互干扰。从而消耗了高速来流的能量，小尺寸的旋涡迅速得以衰减，使得下游气流的平均动能和携尘能力大为降低。
大量的实验结果说明，挡风网之所以能大量降低露煤堆起尘量的机理关键是降低来流风的风速；最大限度地损失来流风的动能；避免来流风的明显涡流，减少风的湍流度。根据空气动力学原理，当风通过由“挡风抑尘板”组成的“挡风抑尘墙”时，墙后面出现分离和附着两种现象，形成上、下干扰气流，降低来流风的风速，极大的损失来流风的动能；减少风的湍流度，消除来流风的涡流；降低煤堆表面的剪切应力和压力，从而减少堆起尘率。试验结果表明防风实体墙减尘效果最差，具有最适透风墙系数的防风抑尘墙减尘效果最好。例如无任何风障时，煤堆起尘量为100％，设挡风实体墙起尘量仍有10％，而设挡风抑尘墙时起尘量只有0.5%。
挡风抑尘网（墙）的使用效果：
经过近几年的推广使用，挡风抑尘网（墙）的综合抑尘效果非常明显。单层挡风抑尘墙的综合抑尘效果可达65％～85％，双层挡风抑尘墙的综合抑尘效果可达75％～95％。尤其是该技术相对于其它环保技术工艺还具有投资费用低、技术过程中不需要消耗任何动力，即该技术不需要运转费用等显著特点。

气流通过挡风墙平面示意图:

2.技术分析
扬尘的首要决定因素是风速。在风的作用下较小的固体颗粒主要有三种运动状态：一定风速下最大的运动微粒(直径>1000微米)沿地面滚动成为螺动；微小粒子(直径<100微米)则被湍流携带随风运动称为悬浮；直径介于中间的粒子(100微米～1000微米)先是跃入大气中，而后又沿规则的轨道回落地面称之为跃动。粒子的悬浮与跃动是风蚀现象的主要运动形式；而对大气环境造成危害的主要是悬浮颗粒，特别是10微米及10微米以下的颗粒悬浮在大气中是最有危害性的，该部分颗粒一旦悬浮在空中，由于在垂直方向上的速度波动，很难再落回到地面，而是随风向其他地方扩散，进而导致严重的空气污染与其他环境问题，同时也造

成了原料的浪费，使储煤成本提高。
开敞环境的散料的运输、堆储及堆储过程受工艺与操作环境以及其散料自身条件的影响而产生粉尘污染环境是必然的结果。散料在露天堆放时起尘量与风速之间的关系可用式(1)表示：
Qf=α(V—Vo)n (1)
式中：Qf —料堆表面风致作用的起尘量，kg／m2·h；
Vo—起尘临界风速，m／s；
V—实际风速，m／s；
α—和粉尘颗粒度分布有关的系数；
n—计算指数。
分析上式可知，对于某种物质的料堆起尘量主要影响参数为△V(△V=V- Vo)，即实际风速对临界风速的增量值。△V与起尘量Qf成正比关系。设置防风网后，风流在通过防风网开：孔时受阻而有效的减少了庇护范围内的风速V，即降低了△V，而减少了Qf。
在机械作业过程中，例如，装卸过程产生的扬尘量QJ由下式表达：
QJ=αVbHce-0.28w （2）
式中：QJ——机械作业的扬尘量，kg/h；
α—系数，与物料性质有关；
b—指数，与物料性质有关；
c—指数，与物料性质有关；
e—尤拉常数；
w—含水率，％；
V—风速，m/s； H-作业落差，m。
在公式(2)中，作业落差是储料以及搬运所必须的，最大落差的大小决定着单位储场面积的储料量。除此之外，公式(1)与(2)的共同点是QJ与风速的△Vn和Vb成正比，b与n是大于1的正数。对于煤炭：b=1.8，c=0.23，对于大多数散料：n=2.7～6.23。
煤粉尘飞扬(跃动)的水平距离L(单位为米)可由变化后的stokes公式求得：
L=18HVμ/[D2(ρs-ρa)8] (3)
式中：H—起尘高度，m； V—外界风速，m/s；
μ—空气动力粘滞系数，本式取17.691×10-6 ρa.s
D—煤粒粒径，mm； ρs一煤尘容重，kg/m3
ρa一空气容重，本式取1.2l kg/m3(按平均温度9℃)

g—重力加速度，9.81m／s2。
从上述计算公式亦可以看出，煤粉尘飞扬的水平距离与风速成正比。因此，防风网抑尘工程技术用于降低储煤场内的风速，以达到减少堆储、运输散落、机械作业产生二次扬尘量的目的是非常有效的。(详见下图)

二、＂伟易达＂金属挡风抑尘墙的优特点
（一、）.玻璃钢材质的板有两种：
一种是手糊型板，由于玻璃钢产品初始都是手工制作，其工艺比较成熟，价格低廉，对于初建厂和小户型厂建议使用手工板。
另一种是机制板，机制板由自动流水生产线制作而成，其出产速度快，版面光滑、平整、且覆有一层薄膜，这样比较美观、耐酸碱、耐腐蚀效果明显，但成本较高，对于周边有酸碱、腐蚀等因素的地区可采用机制板。玻璃钢产品本身难以降解，对环境极易造成二次污染。玻璃钢自身易燃，容易造成火灾。目前，大部分地区的环保部门已经禁止使用玻璃钢材质的挡风板。
（二、）金属板的特点：
１、抗紫外线（耐老化）
产品表面经过特殊处理，能吸收太阳光中的紫外线，降低了材料本身降解速度，使产品具有较好的防老化，使用寿命大大提高。
2、 阻燃性
本身不易点燃，具有防火防盗的作用，均能满足消防和安全生产的要求。
3、抗冲击　　
产品的强度高，可以承受冰雹(强风)的冲击。冲击强度试验检测，在试样的中上方，用质量为1kg的钢球，距波峰顶点1.5米的高度自由落下，产品没有断裂和贯穿的孔穴。
4、 不易损坏
金属板于钢结构伸缩匹配，受气候影响较小，抗拉力好，不易破损，
对于特别寒冷、风速偏大的地区尤为适用。
5、 耐酸碱性
我厂产品有选用优质钢板深加工，算用合理造型，表面做专业喷涂，大大提高了产品的耐酸碱腐蚀能力。
6、 自洁静　　
产品表面尘土易被雨水冲洗，具有很好的自洁净效果，无维护费用。　　 挡风抑尘墙不仅外形美观，而且维护成本低；还可根据不同用户要求，选择不同的颜色，色彩均匀、保持时间长。业主一次投资，长期受益，完全避免了以往表面覆盖、喷淋技术、全封闭几种措施反复投资、耗资巨大、受场地和作业要求限制、抑尘效果不佳的问题。此项技术造价低、设置灵活、安装简单，建设期间不影响业主方的正常作业，＂伟易达＂挡风抑尘墙拆装灵活、施工方便，受到很多新老客户的欢迎。
7. 金属挡风板在设计方面，我们以科学、使用为宗旨，板型设计合理，选定优质板材会使工程更加美观实用。
8、 金属挡风板在安装时非常简单，用快速螺丝直接将挡风抑尘板钉在钢结构上。我公司用的连接片上的孔都是上下椭圆孔，而挡风抑尘板上的孔则是左右椭圆孔，安装时上下椭圆孔与左右椭圆孔相交后，可创造四向调节的空间。
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