Как математика может повлиять на экологию?

О том, как было организовано моделирование экрана производственной зоны тихоокеанского порта, рассказал гендиректор «ИНБИМ» Иван Радионов

Ветро-пылезащитный экран по периметру производственной зоны угольного терминала — не просто красивый дизайнерский объект, это эффективное средство в борьбе с уменьшением влияния деятельности терминала на окружающую среду. 25-метровый экран по периметру угольных складов терминала «Дальтрансуголь» будет возведен в четыре этапа, первый этап введен в эксплуатацию в декабре прошлого года, началась работа над вторым этапом. Длина этой очереди составит 822 погонных метра (общая длина объекта — 2574 п.м.), инвестиции в проект составляют более 3 млрд рублей.

Строительство подобного объекта, который действительно станет эффективным средством пылеподавления, начинается с правильных математических расчетов. О том, как было организовано моделирование экрана производственной зоны тихоокеанского порта, мы поговорили с генеральным директором ООО «ИНБИМ» и главным инженером проекта «Ветрозащитные экраны производственной зоны «Дальтрансуголь» Иваном Радионовым.

— С чего начинается моделирование? Нужен ли выезд на место строительства?

— Моделирование начинается с оценки территории, ландшафта, характеристик предприятия по складированию, штабелированною, перевалки. Обязательно организуется выезд специалистов на место планируемой установки объекта, нужно увидеть все глазами, оценить нюансы, невидимые на плоских чертежах и создать в голове виртуальную 3D-модель.

— Перечислите все этапы моделирования.

— Проводится геодезическая съемка с высотными и геометрическими характеристиками рельефа и объектов застройки на территории, далее анализируется предприятие и планы по его дальнейшему развитию, размещение объектов и сетей ИТО. Проводится трассировка ветрозащитного экрана, математический расчет и непосредственно — проектирование.

— На основе каких показателей проводятся математические расчеты?

— Важны климатические характеристики территории: влажность, направление ветра, значения его скорости (средней, предельной); высота и площадь штабелирования, в случае «Дальтрансуголь» определяли и количество пыли, поднимаемой в воздух с угольного штабеля. В итоге полученные показатели и повлияли на высоту и пористость защитного экрана.

— Экран «Дальтрансуголь» будет располагаться по периметру складов, отличаются ли параметры разных сторон экрана?

— Да, экран после реализации всех четырех этапов полностью закроет производственную территорию предприятия. По перфорации экран идентичен по всей длине, но высотные характеристики разных участков объекта отличаются.

— Почему?

— Расположение экрана по периметру связано с тем, что территориально порт расположен на мысе — плоском участке, без естественных барьеров (сопок, холмов и т.п.). Разная высота экрана в большей части определена наличием технологического оборудования, требующего вынос своих частей за пределы экрана, в этих местах высота составит 19 метров.

— Анализировались все возможные направления ветра, какие из них оказались самыми неблагоприятными с точки зрения снижения скорости ветра и массы выброса?

— Анализ и моделирование выполняется по восьми направлениям света, самые ветреные направления — северо-восточное и юго-западное, а самые неблагоприятные для порта, те, что не перпендикулярны направлению экрана — север, запад, в меньшей степени юг и восток, так как там есть частичный разворот экрана к ветру в связи с технологической необходимостью, что увеличило эффективность экрана.

В то же время расположение площадки складирования геометрически вытянуто с юго-запада на северо-восток, что создает трудности для снижения скорости ветра экраном, так как могут создаваться турбулентные потоки в центре площадки ветрами, которые уже выше экрана.

— Как это учли в рекомендациях к строительству экрана?

— Следствие расчета повлияло на выбор высоты экрана — 25 метров. Такая высота позволяет гасить турбулентные потоки, которые образуются в центре площадки при продольных ветрах ЮЗ и СВ уже внутренней частью экрана. Основная задача экрана — погасить скорость «внешнего ветра» и не дать ему поднять пыль за экраном, но в данном случае мы не забыли и про внутренний эффект, когда поток ветра, образовавшийся в центре площадки, гасится уже внутренней стороной экрана и пыль, поднятая со штабеля, оседает на внутренней части экрана.

— Перфорированное металлическое полотно экрана собирается из панелей со специальным углом наклона. Почему не установить просто цельный металлический экран, зачем нужна перфорация?

— Основная задача перфорации — уменьшение кинетической энергии входящего ветрового потока, а также степень его турбулентности. Устранение вихревого движения снижает давление и сопротивление сдвига на поверхности угольного штабеля, соответственно, снижается коэффициент образования и подъема пыли с поверхности штабеля сыпучего материала. Также перфорация помогает значительно снизить нагрузки на конструктивную часть экрана.

— Как выясняли необходимый коэффициент пористости экрана?

— Расчетом. Проверяли два варианта перфорации 20 и 30% при скорости ветра 14 и 34 м/с. С учетом факторов возрастающей ветровой нагрузки и возможного увеличения стоимости сооружения экрана при снижении его пористости было рекомендовано выбрать значение коэффициента пористости экрана 30%.

Генеральный директор ООО «ИНБИМ» Иван Радионов. предоставлено компанией «Дальтрансуголь»

— Расскажите подробнее о волнообразной форме экрана, на что это влияет?

— Тут нет никакой скрытой подоплёки, основное — это конструктивная жесткость панели и увеличение площади перфорации.

— Какие методы использовались для расчета количества образования пыли?

— Использовалась методика, разработанная Пекинским научно-исследовательским институтом охраны природы. Данный расчет является, наверное, самым объёмным в математическом моделировании, поэтому мы выполняли его с привлечением более опытных коллег ЗАО НИИ НТК «ШАНФЭН» (г. Таюань, пров. Шанси, КНР), владеющих цифровыми мощностями, способными провести необходимые расчеты.

— Ваша работа закончилась, или вы как-то сопровождаете проект?

— Работа закончилась только в части проектирования, сейчас на этапе реализации мы организуем авторский надзор.

— Проводили ли вы подобные расчеты для других терминалов?

— Таких терминалов нет больше, это очень специфичная площадка, поэтому сравнивать нет смысла. У нас был опыт в Приморском крае, мы помогали коллегам в проектировании, но там объём работы был в десятки раз меньше. Это уникальный опыт.

При строительстве терминалов по перевалке твердого топлива, которые играют ведущую роль в развитии экономики страны, возникает проблема недопущения разрушающего влияния деятельности терминалов на окружающую среду и жизнь населения занимаемых территорий. Одним из наиболее сложных участков угольного терминала, с точки зрения обеспечения участков средствами пылеподавления, являются открытые склады угля, и, на мой взгляд, пока более эффективного средства для борьбы с пылью на открытых складах нет. Расчетная эффективность экранов ДТУ составляет 76,5%.

Источник: amurmedia.ru