[发明专利]一种港口露天散货堆场粉尘释放总量的估算方法

摘要

本发明公开了一种港口露天散货堆场粉尘释放总量的估算方法，具体涉及环境科学与工程领域的大气颗粒物控制技术领域。它解决了现有的露天堆场粉尘释放总量的估算模式只考虑到静态释放量，没有考虑机械作业状态下粉尘动态释放量的贡献的问题。该港口露天散货堆场粉尘释放总量的估算模式，采用用于露天开放性颗粒源风蚀释放因子的动力学估算方法，确定出扰动1次释放的静态风蚀粉尘量Qj；根据全年扰动次数，估算露天散货堆场静态年起尘量Qs；然后通过确定动态作业时的散货粉尘装卸系数，计算动态年起尘量Qd；最后根据静态年起尘量和动态年起尘量估算全年粉尘排放总量Q。

主权项

一种港口露天散货堆场粉尘释放总量的估算方法，包括露天开放性颗粒源风蚀释放因子的动力学估算方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：采用露天开放性颗粒源风蚀释放因子的动力学估算方法，确定出扰动1次释放的静态风蚀粉尘量Qj；所述露天开放性颗粒源风蚀释放因子的动力学估算方法包括以下步骤：①选取任意形状颗粒源，按照1∶1比例，建立颗粒源物理模型；设计计算域，确定计算所必需的入口及边壁条件；②采用非均匀四面体网格对步骤①中设计的计算域实施网格划分，网格划分遵循“近壁加密”原则，即靠近颗粒源物理模型的区域采用精密网格，远处采用稀疏网格；并对网格划分方法进行敏感性验证，直至网格划分方法对计算结果的敏感性影响≤5％时，方可认定完成网格划分；③选用稳态k‑ε二方程湍流数学模型，将控制方程写成通用守恒方程，采取有限容积法将方程离散成差分方程并采用二阶迎风格式求解；④继续采用压力‑速度耦合的半隐式算法求解，将计算误差控制在δ≤10‑3以内，以此得到流场计算结果；⑤根据步骤④得到的流场计算结果，确定颗粒源上空不同铅垂高度截面处的风速均值，然后采用幂指数形式Z＝aUb对其进行曲线拟合，其中Z为距离颗粒源表面高度，U为各高度下对应的风速均值，a和b均为拟合系数，曲线横坐标为风速均值，曲线纵坐标为垂直高度，拟合的曲线在纵坐标上的截距，即为摩阻风速的作用高度，提取距离颗粒源表面等作用高度处风速值即可获得摩阻风速分布及颗粒源受风蚀影响状况；⑥将步骤⑤获取的摩阻风速分布以颗粒阈值摩阻风速为基准，划归到若干个不同的速度范围，统计各速度范围段下所对应的子区域面积；⑦按照公式(1)统计颗粒源各表面风蚀起尘量并汇总；EF=mΣi=1NΣj=1M[58(u*-ut*)2+25(u*-ut*)]Sij,u*>ut*---(1)]]>式中：EF为每年的释放因子(kg/年)；m为表征颗粒大小的无因次系数；N为每年扰动次数；ut*为颗粒阈值摩阻风速(m/s)；u*为摩阻风速(m/s)；M为摩阻风速u*大于颗粒阈值摩阻风速所对应的网格面积数；Sij是对应于第ith扰动下的第jth节点的单元面积；步骤二：根据全年扰动次数和公式(2)估算露天散货堆场静态年起尘量Qs：Qs=Σj=1NQj---(2)]]>式中：N为全年扰动次数；步骤三：通过公式(3)确定动态作业时的散货粉尘装卸系数，并计算动态年起尘量Qd；βd＝0.04·h1.23·ν1.6·e‑0.28w   (3)式中：βd为装卸作业起尘系数，(kg/t)；v为平均摩阻风速，(m/s)；h为装卸落差，(m)；w为货种含水率，(％)；则动态年起尘量Qd由公式(4)确定：Qd＝βd·Qt   (4)其中，Qt为年装卸矿石总量，(t)；步骤四：根据公式(5)估算全年粉尘排放总量Q：Q＝Qs+α·Qd   (5)式中：α为与动态作业方式相关的调节系数。