燃煤物理損耗評價裝置研制及評價方法

李智，林木松，鐘丁平，張麗，付強(qiáng)

(1.廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司電力科學(xué)研究院，廣東 廣州 510080；2.廣東科立恩環(huán)?？萍加邢挢?zé)任公司，廣東 廣州 510680)

燃煤的物理損耗主要由2個方面引起：一是揚(yáng)塵，也稱風(fēng)損，是煤堆受到來流風(fēng)的影響造成的，損耗量與風(fēng)量、風(fēng)速等因素相關(guān)[1]。二是雨水沖刷，也稱雨損，雨水沖刷和滲透作用造成部分煤顆粒隨著雨水匯集而成的徑流進(jìn)入溝渠流走，由此造成損耗，損耗量與雨季長短、雨量大小等因素有關(guān)[2]。煤場損耗不僅造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，提高電廠的發(fā)電成本，還造成嚴(yán)重的環(huán)境污染，增加環(huán)境治理成本。揚(yáng)塵直接進(jìn)入大氣，產(chǎn)生的煤塵霧是大氣灰霾的主要來源[3-4]；含煤污水對環(huán)境的污染也非常嚴(yán)重[5]，嚴(yán)重威脅人類的飲水安全。

對物理損耗的評價仍是當(dāng)前的難題，由于揚(yáng)塵和雨水沖刷為無組織排放，在煤場這樣的開放空間無法收集損失粉塵，因此，采用收集排放物的排放量來評價損耗量的辦法不可行；其次，煤堆質(zhì)量巨大，通過測量煤堆質(zhì)量的變化來評價損耗量不可行；此外，現(xiàn)場試驗條件不可控，諸如風(fēng)速、風(fēng)向、雨量等參數(shù)瞬時萬變?；谶@些原因，通過在現(xiàn)場觀測揚(yáng)塵、雨水沖刷的發(fā)生規(guī)律來測量損耗量是無法實現(xiàn)的。目前，一些研究機(jī)構(gòu)借助大型風(fēng)洞裝置來研究靜態(tài)揚(yáng)塵，但針對煤堆雨水沖刷的研究仍是空白。針對煤場物理損耗評價難題，本文研制了一套新型物理損耗的評價裝置，并研究其相關(guān)評價方法，整套裝置由風(fēng)機(jī)、雨水沖刷模擬裝置、排放物收集系統(tǒng)(包括雨水收集裝置、粘塵板)、天平、風(fēng)速與雨量控制器等組成，通過排放物收集系統(tǒng)來收集揚(yáng)塵、雨水沖刷損失的煤塵，通過稱量模擬煤堆在試驗前后的質(zhì)量變化，解決排放物無法收集、損失量無法檢測的問題；采用調(diào)壓開關(guān)調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)風(fēng)速大小，通過雨量調(diào)節(jié)開關(guān)控制降雨量，解決現(xiàn)場風(fēng)速、雨量等邊界條件不可控的難題。通過開展仿真試驗研究煤堆物理損耗，揭示風(fēng)速、降雨量等重要參數(shù)對損耗的影響規(guī)律。裝置具備風(fēng)損、雨損試驗2種功能，并且體積小，制造費用低廉，可解決大型風(fēng)洞功能單一、占地面積大、制造費用高的問題。

1 試驗裝置總體設(shè)計

本文研制的試驗裝置如圖1所示。

圖1 燃煤風(fēng)損、雨損試驗裝置

各部件參數(shù)如下：試驗箱為整個裝置外殼，箱體為長、寬、高均為700 mm的正方體結(jié)構(gòu)，采用透明有機(jī)玻璃制成，可以清晰觀察揚(yáng)塵和雨水沖刷的情況。試驗臺用于堆放試驗煤堆，長、寬均為400 mm，離箱體底部約30 mm。風(fēng)機(jī)用于仿真風(fēng)速為0～30 m/s的自然風(fēng)，型號為上海特隆CZR型，功率150 W。風(fēng)速儀用于測定風(fēng)速，型號為標(biāo)智GM8901型。雨水仿真裝置用于仿真從小雨、中雨到暴雨等不同雨量的降雨，由可調(diào)節(jié)花灑頭、水管、雨量調(diào)節(jié)開關(guān)、雨水收集器組成。雨量計用于測雨量大小，型號為ZXTPJ-32-G型FF雨量計。懸浮物濃度測定儀用于測定所述沖刷污水的水樣濁度和懸浮物含量，為正大環(huán)境ZDA-OW03-PS型懸浮物測定儀，測量范圍為0～500 mg/L?？倝m濃度測定儀用于檢測揚(yáng)塵的質(zhì)量濃度，為悍博PC-3A型，測量范圍為0～1 000 mg/m3。電子天平用于稱量煤堆的質(zhì)量，試驗前后煤堆質(zhì)量之差即為損失量，型號為梅特勒ML-T型，稱量范圍為6.2～220 kg，精度為0.1 mg。

2 靜態(tài)揚(yáng)塵和雨水沖刷試驗

2.1 靜態(tài)揚(yáng)塵試驗研究

2.1.1 靜態(tài)揚(yáng)塵發(fā)生機(jī)理

根據(jù)微觀粒子運動理論，在風(fēng)力作用下，當(dāng)平均風(fēng)速等于某一臨界值時，個別突出的塵粒受湍流流速以及壓力脈動的影響開始振動或前后不停擺動，當(dāng)風(fēng)速繼續(xù)增大達(dá)到或超過某一臨界值之后，振動隨之加強(qiáng)，拖曳力和上升力也相應(yīng)增大并足以克服重力影響，旋轉(zhuǎn)力矩促使一些不穩(wěn)定的塵粒首先沿著堆場的床面滾動或滑動，并在氣流的強(qiáng)烈?guī)酉?，隨著氣流一起運動，形成揚(yáng)塵。煤場由于刮風(fēng)引起的揚(yáng)塵可看作湍流對塵粒的搬動，在湍流作用下，氣流作用于單顆塵粒上的力主要有拖曳力、上升力、塵粒之間的作用力和塵粒重力[6]，如圖2所示。其中：FL為上升力，F(xiàn)D為拖曳力，F(xiàn)I為粒子間的力，W為塵粒重力。

圖2 塵粒受力分析

拖曳力與空氣密度、塵粒粒徑、風(fēng)速大小相關(guān)[5]，其表達(dá)式為

(1)

式中：ρ為空氣密度，單位為g/cm3；vr為氣流與塵粒的相對速度，單位為cm/s；d為塵粒粒徑，單位為cm；CD為阻力系數(shù)，由雷諾數(shù)及顆粒形狀決定。

上升力源于塵粒的旋轉(zhuǎn)和氣流速度的切變，其表達(dá)式為

(2)

式中Ω為塵粒旋轉(zhuǎn)速度，單位為r/s。

在所有作用于塵粒的作用力中，拖曳力、上升力促使塵粒移動和上升是形成揚(yáng)塵的動力，而塵粒重力、粒子間的力(包括范德瓦爾斯力、靜電力、毛細(xì)管力等)是粉塵沉降的作用力，粒子起塵與否與上述幾種力的相對大小密切相關(guān)，起塵條件是FD+FL>W+FI，不起塵條件是FD+FL

由揚(yáng)塵發(fā)生機(jī)理來看，形成燃煤揚(yáng)塵的條件與風(fēng)速、煤塵粒度和質(zhì)量等因素有關(guān)，而煤的種類、粒度又影響煤顆粒的質(zhì)量。在了解揚(yáng)塵發(fā)生機(jī)理的基礎(chǔ)上，以下從煤的種類、風(fēng)速、煤粒度、煤堆表面積4個方面進(jìn)行試驗，由此評價靜態(tài)揚(yáng)塵損耗。

2.1.2 煤堆靜態(tài)揚(yáng)塵損耗評價試驗方法

通過燃煤風(fēng)損、雨損試驗裝置研究不同煤種、不同風(fēng)速、不同煤堆表面積、不同粒徑對揚(yáng)塵損耗量(揚(yáng)塵損耗量)的影響以及抑塵劑的抑塵效果，具體試驗方案步驟如下。

a)試驗煤堆煤種選擇與電廠煤場相同的煤種，試驗煤堆表面含水量必須與實際煤堆表面含水量相等，煤堆密度約為0.70～0.95 g/cm3。

b)根據(jù)相似原理，按比例1∶35 000建立仿真煤堆，煤堆形狀與電廠實際煤堆的形狀一致，樣品粒度結(jié)構(gòu)與現(xiàn)場一致，試驗前稱出煤堆質(zhì)量G1，單位為kg。

c)將雨水仿真裝置關(guān)閉，將仿真煤堆放入試驗煤堆，開啟風(fēng)機(jī)，緩慢調(diào)節(jié)調(diào)壓開關(guān)控制風(fēng)機(jī)風(fēng)速；采用風(fēng)速儀測量風(fēng)速，開始時在較低風(fēng)速下運行，然后緩慢升高風(fēng)速，并保證風(fēng)速每增加1 m/s停頓20 s；待風(fēng)速穩(wěn)定后，再次調(diào)節(jié)，根據(jù)試驗要求調(diào)節(jié)風(fēng)速至風(fēng)速穩(wěn)定，要求風(fēng)速與現(xiàn)場一致。

d)待風(fēng)速穩(wěn)定后，煤堆表面的煤粉在風(fēng)的作用下形成揚(yáng)塵，在煤堆周圍形成的氣流場如圖3所示。

圖3 試驗煤堆氣流場

從風(fēng)場分布來看，煤堆頂部風(fēng)速最大，容易形成揚(yáng)塵；煤堆底部特別是背風(fēng)面，風(fēng)速較低，不易形成揚(yáng)塵。分別采用總懸浮顆粒物(total suspended particulate，TSP)測定儀[7]測定煤堆前端和后端總塵濃度，其中前端測點作為參照點，前端和后端TSP值的差值即為煤堆的總塵濃度。通過測定總塵濃度即可評價粉塵污染情況。

e)試驗煤樣種類選取煙煤、無煙煤、褐煤3個品種；風(fēng)速選取10 m/s、13 m/s、15 m/s、20 m/s；煤的粒徑選取標(biāo)稱粒度25 mm、13 mm、3 mm，煤堆表面積選取4.2 m2、4.8 m2、6.6 m2。在不同條件下進(jìn)行揚(yáng)塵試驗研究，以此來評價煤場揚(yáng)塵損耗。

f)分別對比未噴灑抑塵劑、噴灑巴斯夫抑塵劑、噴灑煤堆表面隔水性覆蓋劑[8-9]這3種情況下?lián)P塵損耗量，開展試驗分析抑塵劑的應(yīng)用效果。

g)試驗結(jié)束后，移出模型煤堆并稱出試驗后的煤堆質(zhì)量G2(單位為kg)，G1-G2即為揚(yáng)塵損耗量。

2.2 煤堆雨水沖刷試驗

2.2.1 煤堆雨水沖刷發(fā)生機(jī)理

降水對于煤堆的作用包括滲入和表面沖刷2種。降水滲入過程是指降水從表面進(jìn)入非飽和煤體層面，又從非飽和帶滲入飽和煤體層。

當(dāng)降水強(qiáng)度小于煤堆表面非飽和煤體的滲吸能力時，降水全部滲入到煤堆。隨著降水持續(xù)，煤堆表層含水量逐漸增加，直到達(dá)到某一穩(wěn)定值；當(dāng)降水強(qiáng)度大于煤堆表面非飽和帶煤體的滲入能力時，降水量一部分轉(zhuǎn)化為煤堆坡面徑流或積水。當(dāng)徑流達(dá)到一定強(qiáng)度，就會帶走煤堆表面一些較細(xì)小的煤粒，形成雨水沖刷[10-12]。由此可見，達(dá)到一定的降雨量才能使?jié)B入達(dá)到飽和，在煤堆表面形成徑流，導(dǎo)致煤粉沖刷損失。降水入滲和形成徑流過程如圖4所示，其中：t為水流剪切應(yīng)力，tmax為最大剪切應(yīng)力，1∶1為水與煤的質(zhì)量比。

圖4 降水入滲和形成徑流過程

2.2.2 煤堆雨水沖刷損耗評價方法

利用燃煤風(fēng)損、雨損試驗裝置研究不同煤種、不同雨量、不同沖刷時間對沖刷損耗量的影響，以及各種試劑的抑制沖刷損耗的效果，具體試驗方案步驟如下：

a)試驗煤堆煤種選擇與電廠煤場相同的煤種，試驗煤堆表面含水量百分?jǐn)?shù)必須與實際煤堆表面含水量百分?jǐn)?shù)相等，煤堆密度約0.70～0.95 g/cm3。

b)根據(jù)相似原理，按比例1∶35 000建立仿真煤堆，煤堆形狀與電廠實際煤堆形狀一致，樣品粒度結(jié)構(gòu)與現(xiàn)場一致，試驗前稱出煤堆的質(zhì)量G1。

c)試驗煤樣質(zhì)量為2 kg，標(biāo)稱粒度為13 mm。測量試驗前煤樣質(zhì)量和全水分含量分別記為G1、M1。折算不同現(xiàn)場降雨類型(小雨、中雨、大雨、暴雨、暴風(fēng)雨)對應(yīng)的水流量，通過水流開關(guān)調(diào)節(jié)相應(yīng)的水流量，調(diào)節(jié)噴頭，使水流均勻噴灑，仿真不同降雨類型。測量時將試驗煤堆放入試驗平臺，關(guān)閉風(fēng)機(jī)，開啟水流開關(guān)，先從小雨開始，緩慢調(diào)節(jié)到下一級降雨類型，降雨類型通過雨量計進(jìn)行測量。

d)根據(jù)試驗要求設(shè)定雨水沖刷時間，試驗結(jié)束后，關(guān)閉水流開關(guān)，移出被雨水沖刷后剩余的樣品，待煤樣中沒有水流出，在空氣中靜置1 h。測量試驗后煤樣質(zhì)量和全水分含量，分別記為G2、M2。雨水沖刷損失量為G1-G2(1-M2)/(1-M1)。由于雨水沖刷后，煤中含水量增加，質(zhì)量增加，需要將質(zhì)量進(jìn)行基準(zhǔn)換算。

e)按照以上步驟，完成不同煤種、不同沖刷時間、不同降雨量的沖刷試驗，以及噴灑巴斯夫抑塵劑、煤堆表面隔水性覆蓋劑后對抑制沖刷損失的對比試驗。

f)收集廢水收集桶的廢水，采用懸浮物、濁度測定儀測定沖刷廢水的懸浮物或濁度，以檢測雨水對環(huán)境的污染程度。

3 試驗結(jié)果與討論

3.1 揚(yáng)塵試驗結(jié)果與討論

3.1.1 不同煤種對揚(yáng)塵損耗量的影響

分別稱取標(biāo)稱粒度13 mm的印尼褐煤、煙煤、無煙煤各3個樣品，質(zhì)量均為2 kg，堆成圓錐形試驗煤堆，分別在13 m/s的風(fēng)速下試驗30 min，測定不同煤種的起塵量，結(jié)果如圖5所示。

圖5 不同煤種的起塵量

由圖5可見，褐煤的揚(yáng)塵損耗率最大，占試驗煤量的10%，煙煤次之，無煙煤最低。這是因為不同煤種的煤化程度不同，煤化程度越高越不容易被氧化。褐煤的煤化程度最低，在存放過程容易被低溫氧化，氧化后的煤顆粒脆化、粉化成小顆粒。同時，褐煤密度較對較小，約為0.70～0.85 g/cm3，同樣粒度條件下，質(zhì)量較輕，容易起塵，因而損耗率最大[13-14]。

3.1.2 風(fēng)速大小對煤塵揚(yáng)塵損耗量的影響

風(fēng)速是煤塵起塵的一個重要因素，分別稱取標(biāo)稱粒度13 mm的印尼褐煤、煙煤、無煙煤各3個樣品，質(zhì)量均為5 kg，堆成圓錐形試驗煤堆，分別在風(fēng)速為10 m/s、15 m/s、20 m/s條件下試驗30 min，測定不同風(fēng)速下的揚(yáng)塵損耗量，結(jié)果如圖6所示。

圖6 不同風(fēng)速條件下不同煤種的揚(yáng)塵損耗量

由圖6可見，試驗的3種煤均表現(xiàn)出一致的規(guī)律，即風(fēng)速越大，煤塵損耗量越大。當(dāng)風(fēng)速大于13 m/s后，揚(yáng)塵損耗量急劇增長。褐煤的揚(yáng)塵損耗量增幅最大，在較大風(fēng)速下，損失量也遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其他2種煤種，揚(yáng)塵損耗量大小依次為褐煤、煙煤和無煙煤[15-16]。

3.1.3 不同表面積對煤塵揚(yáng)塵損耗量的影響

分別將標(biāo)稱粒度13 mm的褐煤，堆成表面積分別為4.2 m2、4.8 m2、6.6 m2圓錐形試驗煤堆，在風(fēng)速10 m/s的條件下，試驗30 min，測定起塵量，結(jié)果如圖7所示。從圖7可以看出，煤堆表面積與起塵量成反比關(guān)系，煤場煤堆表面積越小，起塵量越大。

圖7 煤堆表面積與揚(yáng)塵損耗量之間的關(guān)系

3.1.4 粒徑大小對煤塵揚(yáng)塵損耗量的影響

分別稱取標(biāo)稱粒度25 mm和標(biāo)稱粒度3 mm的褐煤各1份，質(zhì)量均為5 kg，堆成圓錐形試驗煤堆，分別在13 m/s的風(fēng)速下試驗30 min，測定不同粒度煤樣起塵量；再將2種粒徑的褐煤，按質(zhì)量各占50%混合在一起，在13 m/s的風(fēng)速下試驗30 min，測定揚(yáng)塵損耗量，得到的試驗結(jié)果如圖8所示。

圖8 粒徑大小與揚(yáng)塵損耗量之間的關(guān)系

由圖8可見，揚(yáng)塵損耗量與粒徑成反比，粒徑越小的煤堆揚(yáng)塵損耗量越大，粒徑越大起塵量越小。原因是小粒徑煤體積小，質(zhì)量輕，在同樣的風(fēng)速下，更容易起塵。將大粒徑煤與小大粒徑煤混合，發(fā)現(xiàn)混煤的起塵量小于兩者的加權(quán)平均值，原因是在混合煤中，由于大粒徑煤粒對小粒徑有遮擋作用，增強(qiáng)了小粒徑煤的抗風(fēng)損能力[17-18]。

3.1.5 不同抑塵劑的抑塵效果

分別稱取標(biāo)稱粒度13 mm的褐煤樣品4份，質(zhì)量均為2 kg，堆成圓錐形試驗煤堆，其中3份分別按1 L/m2的噴灑量噴灑煤堆表面隔水性覆蓋劑、德國BASF抑塵劑和長春沃斯特抑塵劑，另1份不噴灑任何試劑。待干燥固結(jié)，將不同的試驗煤堆放入燃煤風(fēng)損、雨損試驗裝置中進(jìn)行試驗，在13 m/s的風(fēng)速條件下試驗30 min，得到噴灑不同抑塵劑的煤堆揚(yáng)塵損耗量，結(jié)果如圖9所示。

由圖9可見，未噴灑抑塵劑的煤堆揚(yáng)塵損耗量最大，而噴灑了抑塵劑的煤堆揚(yáng)塵損耗量明顯降低。這是由于抑塵劑對煤堆表面的煤顆粒具有粘結(jié)作用，在煤堆表面形成一定厚度的固化層，阻隔細(xì)小塵粒揚(yáng)起，固化層厚度越厚，效果越為明顯。煤堆表面隔水性覆蓋劑采用潤濕性較強(qiáng)的試劑，在煤堆中的潤濕、滲透能力強(qiáng)，形成固化層的厚度超過2 cm，煤堆表面隔水性覆蓋劑的揚(yáng)塵損耗量最低，抑塵效果最為顯著。

在不同抑塵劑的抑塵試驗中，通過試驗煤堆后端的TSP可以檢測出空氣中粉塵質(zhì)量濃度，幾種條件下的粉塵質(zhì)量濃度測定值分別為：未噴灑抑塵劑0.6 mg/m3，噴灑煤堆表面隔水性覆蓋劑0.09 mg/m3，噴灑BASF抑塵劑0.18 mg/m3，噴灑沃斯特抑塵劑0.15 mg/m3。由測定結(jié)果可以看出：煤堆噴灑抑塵劑后，揚(yáng)塵質(zhì)量濃度明顯降低，其中煤堆表面隔水性覆蓋劑的揚(yáng)塵質(zhì)量濃度降低最為明顯，可見抑塵劑不僅降低了揚(yáng)塵所造成的損耗，還減少了揚(yáng)塵污染。

3.2 雨水沖刷試驗結(jié)果與討論

3.2.1 不同煤種的雨水沖刷損失

分別稱取標(biāo)稱粒度13 mm的褐煤、煙煤、無煙煤各2 kg，每一種煤種各3份。調(diào)節(jié)水流開關(guān)，使其達(dá)到中雨類型(20 mm)，分別在中雨條件下測定沖刷10 min、15 min、20 min、25 min、30 min后的損失量，測定不同沖刷時間的沖刷損耗量，測定結(jié)果如圖10所示。

圖10 不同煤種雨水沖刷損失

由圖10可見，3種煤在中雨條件下，沖刷時間越長，雨水沖刷造成的損耗就越大。3個煤種相比，雨水沖刷前期，無煙煤損耗最大，煙煤次之，褐煤最小，這與不同煤種的吸水性相關(guān)，其中褐煤結(jié)構(gòu)疏松，易吸水而重量迅速增加，抗雨水能力提高，而無煙煤結(jié)構(gòu)致密，不易吸水[19-20]。雨水沖刷后期，褐煤損耗最大，煙煤次之，無煙煤最小，各種煤吸水達(dá)到飽和，吸水性的影響下降，而褐煤易氧化而導(dǎo)致煤中小粒徑煤含量高于其他煤種，因而損耗最大。通過回歸分析得到不同煤種雨水沖刷損耗的關(guān)系式y(tǒng)=A+B1x+B2x2，其中y為沖刷損耗量，x為沖刷時間，A1、B1、B2為常量，見表1。

表1 雨水沖刷時間與煤堆損耗量的函數(shù)關(guān)系式參數(shù)

3.2.2 雨量大小對煤堆損耗的影響

分別稱取標(biāo)稱粒度13 mm的褐煤15份，分別在中雨(20 mm)、大雨(40 mm)、暴雨(90 mm)條件下進(jìn)行煤量損耗試驗，每一種降雨類型下分別測定沖刷10 min、15 min、20 min、25 min、30 min后沖刷損耗量，測定結(jié)果如圖11所示。

圖11 雨量大小對煤堆損耗的影響

由圖11可見，隨著雨量增大，煤堆受雨水沖刷損耗量就越大，其中暴雨的沖刷損耗量最大，并且隨著沖刷時間延長，暴雨沖刷所造成損耗增量最大，大雨次之，中雨最小；這說明降雨量是影響雨水沖刷損耗量最主要的因素。通過回歸分析得到不同雨量下煤堆損耗的關(guān)系式y(tǒng)=A2+B3x+B4x2，其中A2、B3、B4為常量，見表2。

表2 雨量與煤堆損耗量的函數(shù)關(guān)系式參數(shù)

3.2.3 不同試劑劑對雨水沖刷抑制的效果

分別稱取標(biāo)稱粒度13 mm的褐煤樣品12份，質(zhì)量均為2 kg，堆成圓錐形試驗煤堆，其中9份分別按1 L/m2的噴灑量噴灑煤堆表面隔水性覆蓋劑、德國BASF抑塵劑和長春沃斯特抑塵劑，另3份不噴灑任何試劑，待干燥固結(jié)，將不同的試驗煤堆放入試驗裝置中進(jìn)行試驗。在降雨強(qiáng)度為50 mm(大雨)下，噴灑同一類試劑的樣品完成10 min、20 min、30 min沖刷試驗，測定不同沖刷時間的損耗量，測定試驗結(jié)果如圖12所示。

圖12 不同試劑抑制雨水沖刷的效果

由圖12可見，煤堆表層噴灑了煤堆表面隔水性覆蓋劑等試劑后，具備抗雨水沖刷作用，明顯降低了由雨水沖刷造成的損失。試劑噴灑于煤堆表層，形成結(jié)殼效果，不僅能夠起到抑制揚(yáng)塵的作用，試劑對煤顆粒的強(qiáng)粘結(jié)作用還能夠有效阻止煤粉被雨水沖走。試驗所采用的3種試劑中，煤堆表面隔水性覆蓋劑抗雨水沖刷作用略強(qiáng)于BASF抑塵劑，明顯強(qiáng)于沃斯特抑塵劑；這是由于煤堆表面隔水性覆蓋劑配方中加入了阻水劑，提高了試劑的防水性以及抗雨水沖刷能力，因此，其損耗是最低的。

在不同抑塵劑的抗雨水沖刷試驗中，通過收集含煤污水并檢測污水中懸浮物含量，可以比較不同抑塵劑雨水沖刷效果，懸浮物質(zhì)量濃度測定值如下：未噴灑抑塵劑2 020.1 mg/L，噴灑煤堆表面隔水性覆蓋劑50.4 mg/L，噴灑BASF抑塵劑52.6 mg/L，噴灑沃斯特抑塵劑64.7 mg/L。由此可見，煤堆噴灑抑塵劑后，含煤污水懸浮物質(zhì)量濃度明顯降低，其中噴灑煤堆表面隔水性覆蓋劑的含煤污水懸浮物質(zhì)量濃度降低最為明顯，抑塵劑不僅能夠降低雨水沖刷所造成的損耗，還減少了雨水沖刷造成的污染。

4 燃煤物理損耗測評裝置與方法應(yīng)用

以上試驗研究分析了燃煤在不同條件下物理損耗的規(guī)律，研究成果對減少燃煤損耗具有指導(dǎo)作用。風(fēng)損試驗探明了風(fēng)速、煤種、煤的粒徑、煤堆表面積與揚(yáng)塵損耗的關(guān)系，試驗表明風(fēng)速越大、煤的粒徑越小、煤堆表面積越大，則起塵量越大，反之起塵量越?。灰虼?，可以通過增加防風(fēng)設(shè)施(如防風(fēng)墻)、大小粒徑煤摻混(減少小顆粒煤占比)、減小堆積表面積來降低起塵量。雨損試驗探明了降雨量、沖刷時間、煤種與雨水沖刷損耗損失量之間的關(guān)系，降雨量越大、沖刷時間越長，則雨水沖刷損耗越大；因此，可以通過增加防雨措施(干煤棚)來減少沖刷損耗。而不同煤種中褐煤物理損耗最大，與褐煤容易受氧化而破碎成小顆粒煤相關(guān)，應(yīng)減少存放時間來降低損耗。

不同試劑的對比試驗表明化學(xué)技術(shù)可以有效抑制揚(yáng)塵、雨水沖刷，其中噴灑煤堆表面隔水性覆蓋面積最佳；因此，除了物理方法之外，化學(xué)治理技術(shù)也是降低煤場物理損耗的有效方法。物理損耗測評裝置測評裝置與方法還應(yīng)用于化學(xué)治理方法研發(fā)上，通過不同試劑應(yīng)用效果的比較試驗，可以篩選出適用于不同煤種的化學(xué)治理試劑，還可以通過同一試劑不同配方成分配比、噴灑量的對比試驗，篩選出最佳的配比和噴灑量等。

5 結(jié)束語

本文針對燃煤物理損耗現(xiàn)場難以測評的難題，研發(fā)了一套新型物理損耗的評價裝置，建立物理損耗評價方法，實現(xiàn)了對燃煤物理損耗的評價。通過開展評價裝置仿真試驗，研究風(fēng)速、降雨量等重要參數(shù)對物理損耗的影響規(guī)律，提出減少燃煤物理損耗的物理方法；研究了煤堆表面隔水性覆蓋劑等化學(xué)方法治理煤場物理損耗的的效果，試驗表明化學(xué)方法治理技術(shù)能夠有效降低物理損耗，并通過對比試驗，調(diào)整試劑的配方，以達(dá)到最佳治理效果。

物理損耗評價裝置與現(xiàn)有風(fēng)洞試驗裝置相比具有以下優(yōu)點：①風(fēng)洞試驗裝置只能完成風(fēng)損試驗，而本裝置能同時完成風(fēng)損、雨損試驗；②該裝置體積小，占地不足1 m2，而大型風(fēng)洞試驗裝置需要幾十平方米，甚至更大面積；③風(fēng)洞試驗裝置需要大型風(fēng)機(jī)、管道、過濾裝置等，制造費用達(dá)到幾十萬元到上百萬元，而該裝置只需1 000～2 000元；④該裝置采用透明箱體，可清晰觀察試驗過程，而風(fēng)洞試驗裝置為密閉裝置，無法觀察試驗過程。由此可見，應(yīng)用該裝置具有更好的經(jīng)濟(jì)性和實用性。