周麗娜

（中國瑞林工程技術(shù)有限公司，江西南昌330031）

礦山總圖布置中關(guān)于節(jié)能環(huán)保的幾點(diǎn)建議

周麗娜

（中國瑞林工程技術(shù)有限公司，江西南昌330031）

從總圖專業(yè)的角度,分析了礦山總圖布置中能量損失與距離關(guān)系、工藝設(shè)備對周圍環(huán)境要求、空氣流動對場地建構(gòu)筑物的影響。分析表明,在總圖布置時應(yīng)盡量縮短能量輸送距離,保持廠區(qū)通風(fēng)且盡量避免陽光的直射,考慮廠區(qū)內(nèi)建構(gòu)筑物對空氣流動方向的影響,并可引入風(fēng)洞模擬實(shí)驗(yàn)軟件優(yōu)化總圖設(shè)計(jì),以達(dá)到節(jié)能環(huán)保的目的。

礦山總圖；能量損失；節(jié)能環(huán)保；風(fēng)洞；風(fēng)玫瑰；可持續(xù)發(fā)展

礦山企業(yè)中，露采大型地表機(jī)械化作業(yè)所帶來的露天采坑揚(yáng)塵、大面積超高度排土場的堆放、尾礦庫尾砂排放等等都對地表植被和環(huán)境造成了很大影響；坑采時的井下爆破、充填等對地下原有地質(zhì)結(jié)構(gòu)會造成一定程度的擾動和破壞。冶煉廠廢氣、廢渣、廢水和噪音污染也對周圍居民的生活帶來一定負(fù)面影響。盡管有些污染是不可避免的，但隨著社會的不斷進(jìn)步和發(fā)展，節(jié)能環(huán)保[1]的意識也越來越強(qiáng)，廠礦企業(yè)在設(shè)計(jì)時就應(yīng)本著節(jié)能環(huán)保的原則去完善設(shè)計(jì)。本文擬從總圖專業(yè)的角度，對礦山總圖布置中的節(jié)能環(huán)保設(shè)計(jì)進(jìn)行分析與論述。

1 能量損失與距離關(guān)系

能量的損耗與距離之間的關(guān)系可以用直觀的關(guān)系式來表達(dá)：

式中：EL損表示與距離L相關(guān)的能量損失;←→表示某種對應(yīng)關(guān)系；Δr表示損失參數(shù);E表示研究對象(能量源)所能提供的能量總和;L表示研究地點(diǎn)距能量源的距離。

由上式可見,隨著距離的增加,能量的損失呈線形變化,那么假設(shè)一種極限情況,即當(dāng)距離L=0時,與距離對應(yīng)的能量損失即為0。因此,在總圖布置時應(yīng)盡量減少能量輸送距離,以節(jié)約能源,保護(hù)環(huán)境,見圖1。

圖1 總平面布置方案

圖1（a）、（b）分別為某礦山企業(yè)選礦廠兩個總平面布置方案,其中①磨礦車間為選廠內(nèi)主要動力消耗車間[2],當(dāng)選礦規(guī)模較大時,每天的動力消耗(例如電、水、耗材等)將會很大;現(xiàn)以②配電室和③輔助材料室(此處主要為鋼球)為能量供給車間為例,來分析以上2個總平面布置方案：方案1，配電室和輔助材料室均就近布置在磨礦車間旁邊,2個車間到磨礦車間的能量輸送距離(圖中虛線部分)分別為L1和L2,則總能量輸送距離L=L1+L2=246 m。方案2,配電室和其他車間共用,位置折中布置,輔助材料室為了運(yùn)輸便利和管理方便,靠近廠區(qū)出入口,位于總倉庫區(qū)。此方案中2個車間到磨礦車間的能量輸送距離L=L1+L2=913 m;由此可見,方案1的能量輸送消耗比方案2的可節(jié)省約2/3。因此,從節(jié)能的角度考慮,方案1更合理。

2 工藝設(shè)備對周圍環(huán)境要求

礦山工業(yè)企業(yè)中,一些工藝車間設(shè)備屬于產(chǎn)生高溫的設(shè)備,總平面布置時應(yīng)保持通風(fēng)且盡量避免陽光的直射,以利于散熱和設(shè)備的維護(hù),延長設(shè)備使用壽命。要想做到廠房的通風(fēng)需要滿足2點(diǎn),一是對流;二是入射角角度,即廠房長軸方向與當(dāng)?shù)刂鲗?dǎo)風(fēng)向的夾角α應(yīng)盡量接近90°為宜。礦山廠址多數(shù)位于偏僻山區(qū),在山區(qū)如何運(yùn)用節(jié)能的觀念布置廠址,以下通過某地區(qū)空壓機(jī)站的廠址布置(圖2、圖3)進(jìn)行分析。

圖2 空壓機(jī)站廠址方案1

圖3 空壓機(jī)站廠址方案2

由上圖可知,該地原地形為一山埡,根據(jù)當(dāng)?shù)仫L(fēng)向,風(fēng)直穿過山埡口,在山體另一面形成小范圍回旋風(fēng)?？梢钥闯?在其他條件不變的前提下,圖3空壓機(jī)站廠址方案2中廠址B位于山體的陰面,巧妙地利用了埡口自然山體的屏障作用和當(dāng)?shù)仫L(fēng)向的特點(diǎn),滿足了通風(fēng)要求,更符合節(jié)能環(huán)保的理論。

3 空氣流動對場地建構(gòu)筑物的影響

每個地區(qū)都有自己獨(dú)特的空氣流動形式,以某地為研究對象，將不同時段吹來的風(fēng)的大小、方向以及頻率以量化的形式用圖形表示出來,即為某地的風(fēng)玫瑰[3]圖。在一個工業(yè)企業(yè)中，建構(gòu)筑物型式、高度、間距、材料等各不相同,那么當(dāng)風(fēng)進(jìn)入這一企業(yè)時,空氣的流動形式將會受建構(gòu)筑物性質(zhì)的影響,而不再是簡單的風(fēng)玫瑰上所示的大小和方向了,同時廠區(qū)的一部分能量以及一些有污染性質(zhì)的粉塵等也隨風(fēng)的流動,在各個建筑物之間穿梭、感染、沉淀。這勢必造成能源的損失和環(huán)境的污染。這就意味著,在廠區(qū)總圖布置時,不能單純地以風(fēng)玫瑰為準(zhǔn)則,將能量供應(yīng)車間或有污染的車間布置在最小風(fēng)頻上風(fēng)向。因?yàn)閺S區(qū)內(nèi)建構(gòu)筑物的性質(zhì)改變了空氣的流動方向,單純地以風(fēng)玫瑰為準(zhǔn)則的廠區(qū)布置并不見得最為合理。這種情況下就應(yīng)該引入“風(fēng)洞”概念,以判斷和計(jì)算建筑物建成后,該區(qū)域內(nèi)新的空氣流動方向和各個方向風(fēng)力的大小。

風(fēng)洞是利用幾何相似原理,將地形、地物以縮尺模型放置于風(fēng)洞中,再以儀器量測模型所受之風(fēng)力或風(fēng)速。風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)結(jié)果與現(xiàn)地風(fēng)場的觀測結(jié)果相近,故風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)是風(fēng)工程問題研究的最常用方法。目前,隨著風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)室的增多和發(fā)展,風(fēng)洞已成功應(yīng)用于航空、電影、建筑、汽車等領(lǐng)域,取得顯著成果。隨著時間的推移,風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)已越來越普及,例如城市規(guī)劃時,用風(fēng)洞研究風(fēng)對城市建筑物的影響,進(jìn)而指導(dǎo)規(guī)劃優(yōu)化居民生活等。一些大學(xué)也引進(jìn)了小型風(fēng)洞實(shí)驗(yàn),并有一些企業(yè)開發(fā)了專門的風(fēng)洞模擬實(shí)驗(yàn)軟件。如果在進(jìn)行廠礦設(shè)計(jì)時能與這些單位合作,將這些軟件應(yīng)用于工業(yè)設(shè)計(jì)中,必將開辟工業(yè)總圖的新天地,從一個新的領(lǐng)域大大優(yōu)化總圖設(shè)計(jì)。

4 結(jié)論

近年來,隨著新設(shè)備和技術(shù)的不斷更新和應(yīng)用,礦山開采規(guī)模越來越大，在創(chuàng)造巨大經(jīng)濟(jì)利潤的同時也存在著能源的極大浪費(fèi)和對周圍環(huán)境的破壞。作為總圖專業(yè)的設(shè)計(jì)人員,在設(shè)計(jì)時除了執(zhí)行設(shè)計(jì)規(guī)范的要求外,還應(yīng)該將節(jié)能環(huán)保的理念貫穿于設(shè)計(jì)工作的始終,為人類賴以生存的環(huán)境和礦山企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展盡一份綿薄之力。

[1] 有色冶金企業(yè)總圖運(yùn)輸設(shè)計(jì)參考資料編寫組.有色冶金企業(yè)總圖運(yùn)輸設(shè)計(jì)參考資料[M].北京：冶金工業(yè)出版社,1981.

[2] 長沙礦山設(shè)計(jì)院,鞍山礦山設(shè)計(jì)院總圖運(yùn)輸設(shè)計(jì)資料匯編組.黑色金屬礦山氣壓總圖運(yùn)輸設(shè)計(jì)資料匯編 [M].長沙：鞍山礦山設(shè)計(jì)院總圖運(yùn)輸設(shè)計(jì)資料匯編組,1976.

[3] 第五機(jī)械工業(yè)部第五設(shè)計(jì)院.工廠總圖運(yùn)輸設(shè)計(jì)手冊[M].北京：第五機(jī)械工業(yè)部第五設(shè)計(jì)院,1971.

A Suggestion on Energy Saving and Environmental Protection in Mine General Layout

ZHOU Lina

(China Nerin Engineering Co.,Ltd.,Nanchang,Jiangxi 330031,China)

From the aspect of general layout,the paper analyzes the effects of energy loss and distance relationship,process equipment and ambient environmental requirement and air flow and site buildings/structures.It shows that energy transfer distance should be reduced as much as possible in general layout to maintain plant ventilation and avoid the sun,it considers that the effect of plant buildings/structures on air flow direction,and wind tunnel simulation experiment software can be introduced to optimize general layout design,it can reach the objective of energy saving and environmental protection.

mine general layout;energy loss;energy saving and environmental protection;wind tunnel;wind rose;sustainable development

TD221

B

1004-4345(2014)05-0015-02

2013-12-05

周麗娜(1982—),女,工程師,主要從事廠礦總圖及道路設(shè)計(jì)工作。