渣土车轮胎扬尘的分析与控制

孙兴 李冠峰

[摘要]通过对渣土车行驶过程中轮胎扬尘运动轨迹的分析，针对扬尘中粉尘粒径大小的不同，分別采取不同的除尘技术与设备，减少大气污染，改善空气质量。

[关键词]渣土车；扬尘；粉尘粒径；悬浮颗粒物；除尘技术 文章编号：2095-4085（2018）05-0064-02

伴随着中国经济的快速发展，城市化进程的加快，在这个过程中建筑工程量也急剧增加，作为建筑工程常用工具渣土车已经是城市建设不可或缺的工具，但其在行驶过程中扬起的粉尘会严重污染城市环境，对于一些颗粒直径较小的，还会长期悬浮在空气中，给市民健康造成一定的影响。各地环保部门也采取了一些措施：如出工地前清洗渣土车，倾倒时用雾炮车喷水、洒水以达到降尘的作用，但效果有限。

1 渣土车轮胎扬尘分析

道路积尘是渣土车轮胎扬尘的直接贡献者。车辆行驶过程中，轮胎与地面摩擦会产生橡胶粉尘、石油废渣、水泥粉尘等。这些粉尘伴随着路面上尘土在车轮旋转离心力的作用下而扬起，主要集中在离地面1一3m的位置；覆盖了城市及公路沿线人群的生活、出行范围。

渣土车扬尘是机动车行驶产生的不均匀时变流场所引起的路面扬尘，该流场会在近地区域形成垂直于地面的速度梯度带动颗粒起动，并促使颗粒进一步地运动与迁移。在风力的作用下，会形成一次或多次扬起并混合。

扬尘颗粒按其运动形式可分为两种：推移质与悬移质。推移质是指在地面滚动、滑动以及跃离后在短距离内又落回地面的运动颗粒，PM>WORM；而悬移质是指由于流场中向上的紊动扩散等于颗粒的重力沉降，长时间悬浮于空中颗粒，PM-<100Rmo其中粒径≤10μm的颗粒称为PM10，又叫可吸人颗粒物。由于沉降速度小，可长期悬浮于空气中，通过呼吸系统进入人体，造成危害。

通过风沙颗粒模拟运动，测出渣土车轮胎扬尘颗粒跃移轨迹如图1所示。

图1为假设颗粒仅受重力时扬尘颗粒轨迹图，颗粒最高跃起3m，l=9m。

2 渣土车轮胎扬尘的控制

由以上分析可知，扬尘颗粒有两种运动形式：推移质与悬移质。粉尘（推移质）在下落时，会和周围的空气产生相对运动，造成剪切作用，使一部分粉尘在下落时被吹散带走。在落到地面时，因受到突然挤压而猛烈地向四周逃逸，从而造成粉尘的再次飞扬。因此要防止这种现象的发生，一是要尽量降低落料差，二是在粉尘下落过程中增设缓冲装置，以减缓其下落速度。

根据渣土车轮胎扬尘的轨迹图与特征选择合适的除尘设备，从多方面考虑，需满足以下标准。

A.达到国家或地方规定的排放标准；B.效果好，即选择性能符合要求，除尘效率高的除尘器，这就需要考虑粉尘的物理性质、颗粒大小、颗粒分布、废气含尘量的初始浓度、废气的温度等方面的影响；C.无二次污染；D.成本低（一次性投资和运行费用低）；E.加装除尘设备后，不能影响其正常车辆正常使用性能。

设计方案如图2，图3所示。

除尘原理：渣土车在行驶过程中，后轮胎扬起（抛起）的粉尘在流动过程中遇到设置在其后边的橡胶挡板一粉尘导流集尘罩，推移质沿着橡胶挡板被捕集下来，悬移质由于惯性效应，继续沿着橡胶挡板向上运动，当运动到吸尘口（外部进风管道）时，含尘气体在风机的负压作用下，进入除尘管道。通过水过滤掉的粉尘直接沉落在水箱底部，过滤后气流顺着风机直接排入到空气中。本除尘设计利用惯性除尘与水除尘技术。惯性除尘除去了粒径较大的粉尘颗粒，水除尘除去PM≤100μm的粉尘颗粒，为提高除尘效率，设计了十多根除尘管道，使进入进风管道内含尘气体得到彻底净化。

3 渣土车轮胎扬尘的计算

3.1 扬尘量的计算公式

QP=0.123（V5）×（M6.8）0.85 ×（P5）0.72式中：QP—城市道路扬尘量（0.773kg/km）：V—车辆速度（km/h），40 km/h；M—车辆载重（V辆），20t/辆；P—城市道路灰尘覆盖量（kg/m2），0.1kg/m2。

由计算公式可知，在同样车速情况下，路面清洁度越差，则扬尘越大。按城市道路灰尘覆盖量0.1kg/m2可知，车速40km/h每小时每辆车扬尘辆为：Q=40×O.3626=14.504 kg/h.辆。

3.2 风机的选型

根据除尘原理，粉尘进入导流集尘罩才能被吸附进来，不需要太大的压力，而风量要求大一些，因此选择中压离心通风机即可。

通风机的风量：Qf=k1k2Q。

Q=100003.1=3226m3/h。

Qf=3226×1.1×1.1=3903m3/h。式中，Qf为通风机的风量，m3/h；Q为系统设计总风量，m3/h；k1为管网漏风附加系数，可按10%～15%取值，本次取10%，即k1=1.1；m3/h；k2设备漏风附加系数，可按5%～10%取值，本次取10%，即k2=1.1。

3.3 除尘器的效率

除尘器效率测定可以采用质量法，也可以采用浓度法，本次采用浓度法。测出除尘器进出口含尘浓度和风量后，可按下式计算除尘效率：

η=Q1C1-Q2C2Q1C1×100%。式中，C1，C2分别为进口和出口含尘浓度mg/m3；Q1，Q2分别为进口和出口风量m3/h。

本次进口和出口含尘浓度：C1=1.55mg/m3，C2=0.1mg/m3；

本次进口和出口风量Q1= 3226m3/h，Q2=2986mg/m3；故

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

4 整个除尘装置的有益效果

第一，放置在渣土车后保险杠与后轮之间，结构紧凑、空间利用率高，机动性强。

第二，改进过滤水箱，充分利用有限空间，设置了外部进风管道（吸尘口），除尘管道，过滤水箱、外部出风管道（清洁空气出口）、加水口、溢流口、出水清理粉尘阀门。

第三，除尘风机电机采用直流24V，与车载电瓶电压一致，采用自制风壳，出风口放在圆周上，风壳四周与风叶的距离经过多次实验达到最佳，比同功率风机进风口风速提高近一倍，吸尘效果提升明显。

第四，本除尘装置一次性投资和运行费用低。整个装置操作简单，便于维护，易损件少，除尘水箱一个月或更长时间换一水即可，清理粉尘方便快捷。

本装置通过一个月的用户体验，得到了用户的认可。既解决了扬尘问题，同时又净化了空气，投入运行成本也比较低。

5 结语

渣土车的扬尘治理首先要控制道路的积尘量，各地政府应从技术措施和控制标准双管齐下，从技术措施来看，有道路清扫、洒水清洗、真空吸尘等。从控制标准而言，就是要制定道路积尘限值标准，对道路积尘进行达标控制。渣土车逐步从源头上得到控制，一些厂家已经在设计具备环保清洁功能的智能车。既要城市高速发展，又要空气清新万里，建设和谐绿色家园的智能城市正在走进我们的生活。

参考文献：

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