[發明專利]一種煤炭靜置堆垛起塵規律的模擬方法

在審

• 申請號: 202210370842.0
• 申請日: 2022-04-11
• 公開（公告）號: CN114441734A
• 公開（公告）日: 2022-05-06
• 發明（設計）人: 李金釗;井亮;張春意;薛永華;張斌斌;白璐;劉筱萌;王清彪;陳瑤泓伶;王一珅
• 申請（專利權）人: 交通運輸部天津水運工程科學研究所;天科院環境科技發展（天津）有限公司;天津天科工程管理有限公司
• 主分類號: G01N33/22
• 分類號: G01N33/22;G01N15/02;G01N5/04;G01M9/00;G09B25/00
• 代理公司: 北京盛詢知識產權代理有限公司 11901
• 代理人: 陳巍

本申請公開了一種煤炭靜置堆垛起塵規律的模擬方法，包括如下步驟：對目標煤炭靜置堆垛進行粒徑篩分聚類，得到待測樣品的粒徑分布數據；基于待測樣品的粒徑分布數據，開展煤炭表面含水率監測分析，獲得目標煤炭靜置堆垛的含水率數據；基于粒徑分布數據和含水率數據，建立風洞試驗工況；基于風洞試驗工況，開展起塵試驗，得到煤炭靜置堆垛起塵規律的模擬數據。本申請通過煤炭粒徑分布試驗研究、含水率特征試驗研究、啟動風速模擬風洞試驗研究和靜態起塵模擬試驗研究，建立符合現場煤堆實際情況的風洞試驗工況和煤堆模型，從多個角度準確反映現場煤堆的起塵量，為抑制靜置煤堆起塵建立理論基礎。

技術領域

本申請屬于環境監測技術領域，具體涉及一種煤炭靜置堆垛起塵規律的模擬方法。

背景技術

目前，煤炭堆場多為露天安置，受氣象影響煤炭堆垛容易發生大量起塵，造成大面積的煤塵污染，嚴重污染煤炭堆場周圍的大氣和生態環境。煤炭粉塵污染影響因素眾多，主要包括作業工藝、風速風向、空氣濕度、降水等。

十三五期間，海港、河港的新建、擴建和技術改造項目在可行性研究階段的環境影響評價中，煤炭和礦石靜態起塵量的估算主要依靠《港口建設項目環境影響評價規范》(JTS105-l)中給出的起塵公式，其為眾多研究人員采用風洞試驗、數學模擬等多種研究手段經過多年探索、不斷修正得出的成果，在環境評價、粉塵總量控制等相關領域得到了廣泛應用，是經驗數據和理論推導相結合得出的相對成熟的公式。

但在實現過程中，傳統技術的計算存在滯后性，容易造成環境污染和煤塵擴散；另外，當地面風速小于等于3.2m/s時，該方法計算的起塵量與實際數值差別很大。

發明內容

本申請提出了一種煤炭靜置堆垛起塵規律的模擬方法，通過煤炭粒徑分布試驗研究、含水率特征試驗研究、啟動風速模擬風洞試驗研究和靜態起塵模擬試驗研究，得到精確的靜置煤堆起塵量。

為實現上述目的，本申請提供了如下方案：

一種煤炭靜置堆垛起塵規律的模擬方法，包括如下步驟：

對目標煤炭靜置堆垛進行粒徑篩分，得到待測樣品的粒徑分布數據；

基于所述待測樣品的所述粒徑分布數據，進行煤炭表面含水率監測分析，獲得所述目標煤炭靜置堆垛的含水率數據；

基于所述粒徑分布數據和所述含水率數據，確定風洞試驗關鍵控制因子和風洞試驗工況數據；

基于所述風洞試驗工況數據，得到煤炭靜置堆垛起塵規律的模擬數據。

優選的，采用音波振動式粒度儀系統，對所述待測樣品進行粒徑篩分，得到所述粒徑分布數據。

優選的，獲得所述目標煤炭靜置堆垛的含水率數據的方法包括：

按照預設時間間隔和預設深度，采集煤堆表層樣品；

在環境溫度條件下干燥至樣品質量恒定后，基于所述待測樣品的所述粒徑分布數據，并根據樣品質量變化計算所述目標煤炭靜置堆垛的所述含水率數據。

優選的，所述風洞試驗關鍵控制因子包括：含水率、粒徑、靜態堆存和風速。

優選的，所述風洞試驗工況包括靜態單堆條件下的含水率工況、煤種工況和風速工況，以及靜態多堆條件下的含水率工況、煤種工況和風速工況。

優選的，根據風洞試驗轉盤尺寸和所述目標煤炭靜置堆垛原形尺寸及相似率準則，確定用于風洞試驗的煤堆模型與所述目標煤炭靜置堆垛的比例關系。

優選的，得到煤炭靜置堆垛起塵規律的模擬數據包括：

根據所述煤堆模型起塵的預設穩定臨界時間和所述風洞試驗工況，開展所述起塵試驗，獲得所述煤堆模型的起塵量；

基于所述煤堆模型的所述起塵量、所述煤堆模型的表面積和吹蝕時間，得到所述目標煤炭靜置堆垛的起塵量，所述吹蝕時間等于所述預設穩定臨界時間。