1、挡风抑尘墙方案唐山佳华煤化工有限公司煤场挡风抑尘墙工程设计方案石家庄环祥环境设备有限公司2008年8月1 概述一家生产煤炭化工系列产品的企业，现有42000m2储煤场需制作安装挡风抑尘墙，以减少储煤场的粉尘污染，避免大量可吸入颗粒物的产生和扩散，保护周边人群，达到环保要求。2 设计基础2.1 设计依据 2.1.1 厂方提供的煤场概况及污染物分析 2.1.2 当地地形地貌、气候特征 2.1.3 设计规范及标准 中华人民共和国环境保护法 环境空气质量标准 大气污染物综合排放标准 建筑抗震设计规范 建筑建国荷载规范 建筑地基基础设计规范 钢结构设计规范 钢结构工程施工质量验收规范2.2 设计范围本设
2、计包括挡风抑尘墙的土建基础设计，钢结构设计，挡风板的设计、制作。2.3 设计方案的指导思想以降低风速、衰减湍流，遏制扬尘、治理粉尘污染为目的。本着节约能源，既能降低投资又能解决煤场大气污染问题。在保证抑尘效果的基础上，以安全第一为原则，杜绝和消除施工过程中的各种安全隐患。挡风抑尘墙的使用确保满足国家和地方对环保的要求。3 设计说明3.1 设备使用条件设备安装位置： 煤场。3.2 厂址条件3.3 自然条件 风况：风向为南风和西南风，强风向为东北风，6级以上风频率为0.61。台风对本地区影响不大。 降水：年平均降水量616.8毫米，年最大降水量931.7毫米，降水集中季节78月。雾的影响不大，能见
3、度小于1000米的大雾平均每年66小时。 气温：年平均气温10.2度。7月份气温最高，平均气温24度；1月份最低，平均为6.9度。3.4 主要设计条件 挡风抑尘墙设计风压为55kg/m2 ，在煤场四面设置，挡风抑尘墙东西长380米，南北长150米，设计净高15米，其中砖墙2米，大门一个。挡风抑尘墙由土建基础、挡煤墙、钢结构支护和挡风板体组成，地震设防烈度8度，基础和钢结构设计使用寿命50年，挡风板使用寿命20年。挡风板采用高分子复合材料，抗静电、阻燃、抗紫外线，同时钢结构有良好的防腐涂层，防止风沙磨损。 3.5 各工段设计选择和确定 3.5.1 挡风抑尘墙高度的确定根据风洞试验、数值模拟试验及
4、空气动力学原理可知，如果挡风抑尘墙欲将储煤场全部庇护，其高度可依据下列公式计算：墙高储料设计高度3m根据甲方要求挡风抑尘墙高度为15米。3.6 挡风抑尘墙结构跨度的选择和确定经过高分子复合材料的相关测试和实验，挡风板最佳长度为33.2m，最佳宽度为250300mm，太长容易产生一定挠度，太宽使得每片挡风板上承受的风压较大，影响挡风板的强度和使用寿命。因此我公司推荐本项目使用挡风板长度3米。3.7 挡风抑尘墙支护结构的选择确定我公司采用目前国内外大量采用的挡风墙支护结构钢桁架。钢桁架已经经历了十年多年的发展历史，安全性高，结构无隐患，因此本项目确定支护结构为钢桁架。钢桁架支护结构的柱、支撑及檩条
5、均为钢结构，强度等级为Q235B或Q345B。钢桁架都是整体结构，安全性好，普遍应用于各种室内外钢结构工程，可抵御45m/s的最大风速，可现场制作，涂层防腐性能好，尤其使用于煤场的酸性环境。3.8 挡风板材料的选择和确定与金属材质挡风板相比，高分子复合材料的挡风板具有更好的抗腐蚀性，而且造价低，维护方便，安全性高的特点。和柔性抑尘网相比，高分子复合材料的挡风板具有不易堵塞，不会产生地面翻卷气流，连接牢固，寿命长的特点。所以我公司采用综合性能更好的高分子复合材质作为挡风板的制作原料。4 挡风抑尘墙机理大量的实验结果说明，“挡风抑尘墙（网）”之所以能大量降低露天煤堆起尘量的机理关键是降低来流风的风
6、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。一般认为，在挡风板顶部出现空气流的分离现象，分离点和附着点之间的区域称为分离区，这段的长度称为尾流区的特征长度或有效遮蔽距离。“挡风抑尘墙（网）”的抑尘效果或屏蔽作用取决于挡风板尾流区的特征长度和风速。煤堆起尘量与风速的关系料堆起尘分为两大类：一类是料堆场表面的静态起尘；另一类是在堆取料
7、等过程中的动态起尘。前者主要与物料表面含水率、环境风速等关系密切，后者主要与作业落差，装卸强度等相关联。对于散料堆场，只有外界风速达到一定强度，该风力使料堆表面颗粒产生的向上迁移的动力足以克服颗粒自身重力和颗粒之间的摩擦力以及其他阻碍颗粒迁移的外力时，颗粒就离开堆垛表面而扬起，此时的风速就称为起动风速。降低料堆场的实际风速是减少起尘量的最有效方法。 (气流通过挡风墙示意图）煤堆起尘量与风的湍流度的关系：在近地层由于气象、地形及堆场物料等因素地影响，堆场风具有阵发性，易形成漩涡风，使煤堆起尘量增加，试验证实，“挡风抑尘墙（网）”对较大地漩涡风有破碎作用。减小风的脉动速度，从而减少煤堆起尘，就“挡
8、风抑尘墙（网）”而言，双层“挡风抑尘墙（网）”的脉动速度降低的程度更大。 按照实施现场环境风洞实验结果加工成一定几何形状的挡风板，并根据现场条件将挡风板组合成挡风抑尘墙，使流通的空气（强风）从外通过墙体时，在墙体内侧形成上、下干扰的气流以达到外侧强风，内侧弱风，外侧小风，内侧无风的效果，从而防止粉尘的飞扬。 该技术设计中对多种具有不同形状和开孔率的挡风抑尘板进行了风洞效果检测，结果表明蝶形挡风板在一定的开孔率下其具有明显降低风速和风力的作用。 通过对组装好的挡风抑尘墙进行的风洞实验表明，挡风墙可有效降低来流风的风速，改变一部分来流风通过挡风抑尘墙后的风向，最大限度地损失来流风的动能，避免来流风
9、的明显涡流，减少风的湍流度而达到减少起尘的目的。 来流风通过挡风抑尘墙形成湍流旋涡气流后，风速、风压的衰减幅度与风速平方成正比，所以，风速越大，挡风抑尘墙的抑尘效率越高，达到控制扬尘的效果越佳。 5 建（构）筑物设计及设备5.1 服务范围唐山佳华煤化工有限公司挡风抑尘墙工程包括：材料采购、土方、钢筋混凝土基础制作、挡煤墙制作、土方回填、钢结构制作及防腐处理和钢结构安装、及挡风板的制作安装等等。5.2 工程汇总表5.2.1土建构筑物清单序号名称规格备注1结构基础1050m2.5m1.5m钢砼2挡煤墙1050m2m0.37m砖混5.2.2设备清单序号名称规格和型号数量1钢结构140mm4mm、13
10、3mm4mm、63mm3mm218.5吨2挡风板HX-DF-3000mm250mm2mm13650m23连接件8035mm6040mm13650套4自攻螺丝M5.52527300套5标准螺丝M82027300套6 工程报价土建工程施工土建设计：6.5万元土建施工：997.5m31700元/ m3=169.575万元设备及安装挡风板：15750m2105元=165.375万元挡风板安装：13650m28元=12.6万元钢结构：152.95万元投资总价小写：503.5万元大写：伍佰零叁万伍仟圆整7 服务承诺7.1 我公司提供的挡风抑尘墙产品保证符合安全、健康、环保标准的要求，总体降尘率大于85%，满足国家和地方的环保要求。7.2 我公司提供的挡风抑尘墙工程质量保修一年，终身跟踪服务。7.3 我公司保证承担的挡风抑尘墙工程，工程质量和抑尘效果为国内同类工程一流水平。
