工地喷雾降尘系统设计

申庆赟

摘 要：本文结合相关理论研究及工程实践，研究了工地喷雾降尘系统。首先阐述了工地喷雾降尘系统的工作原理，然后对系统分类及构成进行分析，并提出了选用要点，最后介绍了喷雾降尘系统设计的基本参数、水雾喷头的选择原则及系统的水力计算。

关键词：绿色施工;扬尘控制;喷雾降尘;水力计算

Abstract： This paper combined relevant theoretical research and engineering practice， refined the design of the field spray dust dropping system. Firstly， the working principle of the field spray dust dropping system was described， then the classification and composition of the system were analyzed， and the selection points were put forward， finally， the basic parameters of the spray dust dropping system design， the selection principle of water spray head and the hydraulic calculation of the system were introduced.

Keywords： green construction;dust control;spray dust;hydraulic calculation

随着国家不断加大大气污染的治理力度，建筑施工工地扬尘管控越来越严格，喷雾降尘系统已成为扬尘治理的重要措施。工地喷雾降尘系统的作用是降尘，目的是控制施工场地边界扬尘值，降低扬尘排放率，与用于消防的喷雾灭火系统、用于工业的喷雾除尘系统以及用于农业的农药喷雾系统有较大不同。为保证工地喷雾降尘系统经济、高效运转，相关单位应对其进行详细设计。但目前，关于这方面的相关研究论述较少，给工程技术人员设计应用带来不便。本文结合相关理论研究及工程实践，从系统原理、系统组成及组件、设计计算3个方面出发，对工地喷雾降尘系统的设计进行总结和提炼。

1 喷雾降尘系统原理

喷雾降尘是指将水分散成雾滴喷向尘源的抑制和捕捉粉尘的方法与技术。原理是利用喷雾产生的微粒，由于其极其细小，表面张力基本上为零，喷洒到空气中能迅速吸附空气中的各种大小灰尘颗粒，形成有效控尘。水雾化是一个多相、瞬态的复杂过程，需要消耗较大部分的雾化能量，将水在喷口处破裂成薄膜或丝状，然后产生一个较大的速度梯度，通过与空气高速摩擦，将薄膜伸展至破裂点，最后形成雾滴喷洒出去。

2 喷雾降尘系统分类及结构

2.1 系统分类

喷雾降尘系统有固定式和移动式两种装置形式。其中，固定式喷雾降尘系统有设置于工地围挡、道路、楼层、塔吊、封闭垃圾站等位置的喷雾降尘系统，如图1所示。移动式装置可起到固定装置的辅助作用，包括手推除尘雾炮机、雾炮车等，如图2所示。

2.2 系统构成

2.2.1 加压给水设备。喷雾降尘系统加压给水设备一般由水箱、水泵、气压罐、控制柜及相应附件组成，可单独设置，也可与工地临时生产、生活及消防用水加压设备共用。为便于周转，水箱一般采用装配式水箱，制作材料为普通钢板、镀锌钢板、不锈钢板、玻璃钢板、塑料板等。水箱的有效容积应根据系统用水量计算确定。水泵一般选用离心式水泵，水泵流量、扬程根据系统所需流量、压力确定。气压罐主要起稳压、增压和水量调节作用，一般选用变压式隔膜气压罐、变压补气式气压罐。为保证加压给水設备安全、节能、高效运行，控制柜一般选用变频控制柜，并具备水箱缺水保护、水泵自动启停等功能。

2.2.2 配水管。喷雾降尘系统配水管一般选用钢管、PPR给水管、PE给水管、PVC给水管等管材。不同配水管材的比较如表1所示。

塔吊喷雾降尘系统配水管道可选用钢丝编织橡胶软管，具有耐油、耐热、耐老化，承压能力高，材质柔软，耐曲绕性和耐疲劳性好的优点。钢丝编织橡胶软管可根据塔吊高度，成盘卷置在塔吊旁，随同塔吊一起顶升，避免反复拆装配管。

2.2.3 水雾喷头。水雾喷头是喷雾降尘系统的关键部件，一般为不锈钢、铜、陶瓷或塑料材质。水雾喷头性能的优劣，直接关系到降尘效果和系统运行经济性。常见的国产水雾喷头有扇形雾喷头、切向离心式空心圆锥雾喷头、涡流片式空心圆锥雾喷头、涡流芯式空心圆锥雾喷头、旋流芯式实心圆锥雾喷头和螺旋锥形喷头等。

2.2.4 控制阀及联动控制系统。为保证喷雾降尘系统经济、高效运行，施工单位应配置控制阀及联动控制系统。

控制阀主要有手动控制阀和电磁阀。①手动控制阀满足系统的手动控制和检修需要;②电磁阀与控制系统联动，实现喷雾降尘系统的自动控制。

联动控制系统主要由手机APP远程无线控制系统、环境监测及降尘除霾联动控制系统等构成。①手机APP远程无线控制系统主要是在电磁阀控制箱内配置智能控制模块，通过无线网卡连接手机APP，实现手机APP远程控制阀门启闭。②环境监测及降尘除霾联动控制系统由监测系统、数据显示传输系统、环境预警干预系统3部分组成，可对工地现场的温度、湿度、PM2.5、PM10、风力、风向、噪音和有害气体等环境项目进行实时监测，并将数据传输至云平台存储分析。通过电脑、手机APP实时查看相关数据，并在现场设LED屏幕显示数据。当PM2.5、PM10等污染指数超过设定的预警值时，通过系统控制箱和电磁阀联动，自动启动喷雾降尘系统。

打开电磁阀后，加压给水设备控制箱通过设置在配水系统上的电接点压力表或远传压力表监测系统压力，当压力降到系统设置的最低值时，加压设备启动，同时水箱内水位下降，浮球阀自动打开，进行补水。电磁阀关闭后，系统压力增高，当压力升高到系统设置的最高值时，加压设备停止运行。

3 喷雾降尘系统的水力计算

3.1 喷雾降尘系统设计的基本参数及水雾喷头的选择

3.1.1 喷雾降尘系统设计的基本参数。喷雾降尘系统的基本参数包括：水雾喷头的工作压力、水雾喷头的流量系数、水雾喷头流量、水雾喷头布置间距。

①水雾喷头的工作压力。同一种水雾喷头，工作压力越高，雾化效果越好。用于工地降尘时，水雾喷头的工作压力以0.20～0.40MPa为宜。工作压力过小，雾化效果差，降尘效率低。但是，工作压力过高，会增加运行成本。

②水雾喷头流量，可用公式（1）求得。

3.1.2 水雾喷头的选择。①雾滴飘移。受自然环境的影响，雾滴飘移是普遍存在的现象。影响雾滴飘移的因素很多，主要包括雾滴尺寸、风速、风向等。雾滴的原始尺寸是引起飘移的最主要因素，雾滴越小，顺风飘移就越远，雾滴尺寸大小对飘移的影响如表2所示。雾滴越小，风速越大，飘移越远，与空气中的污染颗粒吸附效果越好，降尘效果也越好。不同压力下水雾喷头的流量系数、流量、雾化角、喷洒直径、霧滴尺寸等参数，可以通过厂家提供的喷头性能参数表查询。②水雾喷头选择原则。兼顾经济性、实用性;宜选用低压喷头;在喷雾压力和喷雾量相同的情况下，宜选用雾化角大的喷头;在相同喷雾量、相同压力和相同雾化角的情况下，宜选用雾滴尺寸小的喷头。

式中：[H]表示系统管道入口或水泵的计算压力;[h]表示系统管道沿程水头损失与局部水头损失之和;[h0]表示最不利点水雾喷头的实际工作压力;[Z]表示最不利点水雾喷头与系统管道入口或水箱最低水位的高程差。当系统管道入口或水箱最低水位高于最不利点水雾喷头时，[Z]应取负值;水泵扬程可按计算扬程[H]乘以1.05～1.10后选泵。

4 喷雾降尘系统设计实例

本文以某施工工地围墙喷雾降尘系统为例，进行相关设计计算：某施工工地围墙长度1 068.74m，围墙高度2.6m，拟在围墙顶部设置喷雾降尘系统。加压设备与工地临时生产、生活及消防用水共用，从沿围墙底部明敷的工地临时水主干管上引出一根喷雾降尘系统专用管道，管道采用标准尺寸比SDR11、公称压力1.25MPa的HDPE给水管，热熔连接，管路配装手动阀和电磁阀，采用环境监测及降尘除霾联动控制系统、手机APP远程控制两种控制方式。水雾喷头采用工农-16型切向离心式空心圆锥水雾喷头，喷孔径1.3mm，最不利点水雾喷头的工作压力取0.30MPa，雾化角88°，喷头水平喷射射程0.77m，系统设计计算如下。

根据以上计算结果，整个围墙喷淋拟分为3道管路，第1、2道管路分别控制238个喷头，第3道管路控制237个喷头。

水头损失：根据沿程水头损失计算公式计算可得第1、2道管路的沿程损失为0.30MPa，第3道管路的沿程水头损失为0.30MPa。局部水头损失取沿程水头损失的20%。第1、2、3道管路水头损失约为0.36MPa。

每道管路入口压力：

通过以上计算结果可以看出，工地喷雾降尘系统对用水量、水压要求均较高，如不进行详细设计计算，难以保证其正常运行，甚至会对施工生产和消防水正常使用产生不利影响。

参考文献：

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