渣土車輪胎揚塵的分析與控制

孫興 李冠峰

[摘要]通過對渣土車行駛過程中輪胎揚塵運動軌跡的分析，針對揚塵中粉塵粒徑大小的不同，分別采取不同的除塵技術與設備，減少大氣污染，改善空氣質量。

[關鍵詞]渣土車；揚塵；粉塵粒徑；懸浮顆粒物；除塵技術 文章編號：2095-4085（2018）05-0064-02

伴隨著中國經濟的快速發展，城市化進程的加快，在這個過程中建筑工程量也急劇增加，作為建筑工程常用工具渣土車已經是城市建設不可或缺的工具，但其在行駛過程中揚起的粉塵會嚴重污染城市環境，對于一些顆粒直徑較小的，還會長期懸浮在空氣中，給市民健康造成一定的影響。各地環保部門也采取了一些措施：如出工地前清洗渣土車，傾倒時用霧炮車噴水、灑水以達到降塵的作用，但效果有限。

1 渣土車輪胎揚塵分析

道路積塵是渣土車輪胎揚塵的直接貢獻者。車輛行駛過程中，輪胎與地面摩擦會產生橡膠粉塵、石油廢渣、水泥粉塵等。這些粉塵伴隨著路面上塵土在車輪旋轉離心力的作用下而揚起，主要集中在離地面1一3m的位置；覆蓋了城市及公路沿線人群的生活、出行范圍。

渣土車揚塵是機動車行駛產生的不均勻時變流場所引起的路面揚塵，該流場會在近地區域形成垂直于地面的速度梯度帶動顆粒起動，并促使顆粒進一步地運動與遷移。在風力的作用下，會形成一次或多次揚起并混合。

揚塵顆粒按其運動形式可分為兩種：推移質與懸移質。推移質是指在地面滾動、滑動以及躍離后在短距離內又落回地面的運動顆粒，PM>WORM；而懸移質是指由于流場中向上的紊動擴散等于顆粒的重力沉降，長時間懸浮于空中顆粒，PM-<100Rmo其中粒徑≤10μm的顆粒稱為PM10，又叫可吸人顆粒物。由于沉降速度小，可長期懸浮于空氣中，通過呼吸系統進入人體，造成危害。

通過風沙顆粒模擬運動，測出渣土車輪胎揚塵顆粒躍移軌跡如圖1所示。

圖1為假設顆粒僅受重力時揚塵顆粒軌跡圖，顆粒最高躍起3m，l=9m。

2 渣土車輪胎揚塵的控制

由以上分析可知，揚塵顆粒有兩種運動形式：推移質與懸移質。粉塵（推移質）在下落時，會和周圍的空氣產生相對運動，造成剪切作用，使一部分粉塵在下落時被吹散帶走。在落到地面時，因受到突然擠壓而猛烈地向四周逃逸，從而造成粉塵的再次飛揚。因此要防止這種現象的發生，一是要盡量降低落料差，二是在粉塵下落過程中增設緩沖裝置，以減緩其下落速度。

根據渣土車輪胎揚塵的軌跡圖與特征選擇合適的除塵設備，從多方面考慮，需滿足以下標準。

A.達到國家或地方規定的排放標準；B.效果好，即選擇性能符合要求，除塵效率高的除塵器，這就需要考慮粉塵的物理性質、顆粒大小、顆粒分布、廢氣含塵量的初始濃度、廢氣的溫度等方面的影響；C.無二次污染；D.成本低（一次性投資和運行費用低）；E.加裝除塵設備后，不能影響其正常車輛正常使用性能。

設計方案如圖2，圖3所示。

除塵原理：渣土車在行駛過程中，后輪胎揚起（拋起）的粉塵在流動過程中遇到設置在其后邊的橡膠擋板一粉塵導流集塵罩，推移質沿著橡膠擋板被捕集下來，懸移質由于慣性效應，繼續沿著橡膠擋板向上運動，當運動到吸塵口（外部進風管道）時，含塵氣體在風機的負壓作用下，進入除塵管道。通過水過濾掉的粉塵直接沉落在水箱底部，過濾后氣流順著風機直接排入到空氣中。本除塵設計利用慣性除塵與水除塵技術。慣性除塵除去了粒徑較大的粉塵顆粒，水除塵除去PM≤100μm的粉塵顆粒，為提高除塵效率，設計了十多根除塵管道，使進入進風管道內含塵氣體得到徹底凈化。

3 渣土車輪胎揚塵的計算

3.1 揚塵量的計算公式

QP=0.123（V5）×（M6.8）0.85 ×（P5）0.72式中：QP—城市道路揚塵量（0.773kg/km）：V—車輛速度（km/h），40 km/h；M—車輛載重（V輛），20t/輛；P—城市道路灰塵覆蓋量（kg/m2），0.1kg/m2。

由計算公式可知，在同樣車速情況下，路面清潔度越差，則揚塵越大。按城市道路灰塵覆蓋量0.1kg/m2可知，車速40km/h每小時每輛車揚塵輛為：Q=40×O.3626=14.504 kg/h.輛。

3.2 風機的選型

根據除塵原理，粉塵進入導流集塵罩才能被吸附進來，不需要太大的壓力，而風量要求大一些，因此選擇中壓離心通風機即可。

通風機的風量：Qf=k1k2Q。

Q=100003.1=3226m3/h。

Qf=3226×1.1×1.1=3903m3/h。式中，Qf為通風機的風量，m3/h；Q為系統設計總風量，m3/h；k1為管網漏風附加系數，可按10%～15%取值，本次取10%，即k1=1.1；m3/h；k2設備漏風附加系數，可按5%～10%取值，本次取10%，即k2=1.1。

3.3 除塵器的效率

除塵器效率測定可以采用質量法，也可以采用濃度法，本次采用濃度法。測出除塵器進出口含塵濃度和風量后，可按下式計算除塵效率：

η=Q1C1-Q2C2Q1C1×100%。式中，C1，C2分別為進口和出口含塵濃度mg/m3；Q1，Q2分別為進口和出口風量m3/h。

本次進口和出口含塵濃度：C1=1.55mg/m3，C2=0.1mg/m3；

本次進口和出口風量Q1= 3226m3/h，Q2=2986mg/m3；故

η=Q1C1-Q2C2Q1C1×100%=3226×1.55-2986×0.13226×1.55×100%=94%

4 整個除塵裝置的有益效果

第一，放置在渣土車后保險杠與后輪之間，結構緊湊、空間利用率高，機動性強。

第二，改進過濾水箱，充分利用有限空間，設置了外部進風管道（吸塵口），除塵管道，過濾水箱、外部出風管道（清潔空氣出口）、加水口、溢流口、出水清理粉塵閥門。

第三，除塵風機電機采用直流24V，與車載電瓶電壓一致，采用自制風殼，出風口放在圓周上，風殼四周與風葉的距離經過多次實驗達到最佳，比同功率風機進風口風速提高近一倍，吸塵效果提升明顯。

第四，本除塵裝置一次性投資和運行費用低。整個裝置操作簡單，便于維護，易損件少，除塵水箱一個月或更長時間換一水即可，清理粉塵方便快捷。

本裝置通過一個月的用戶體驗，得到了用戶的認可。既解決了揚塵問題，同時又凈化了空氣，投入運行成本也比較低。

5 結語

渣土車的揚塵治理首先要控制道路的積塵量，各地政府應從技術措施和控制標準雙管齊下，從技術措施來看，有道路清掃、灑水清洗、真空吸塵等。從控制標準而言，就是要制定道路積塵限值標準，對道路積塵進行達標控制。渣土車逐步從源頭上得到控制，一些廠家已經在設計具備環保清潔功能的智能車。既要城市高速發展，又要空氣清新萬里，建設和諧綠色家園的智能城市正在走進我們的生活。

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