VDI 3790 Blatt 3-2010 Environmental meteorology - Emission of gases odours and dusts from diffuse sources - Storage transhipment and transportation of bulk materials.pdf

1、ICS 13.040.20 VDI-RICHTLINIEN Januar 2010January 2010VEREIN DEUTSCHER INGENIEURE Umweltmeteorologie Emissionen von Gasen, Gerchen und Stuben aus diffusen Quellen Lagerung, Umschlag und Transport von Schttgtern Environmental meteorology Emissions of gases, odours and dusts from diffusive sources Stor

2、age, transhipment and transportation of bulk materials VDI 3790 Blatt 3 / Part 3 Ausg. deutsch/englisch Issue German/English Der Entwurf dieser Richtlinie wurde mit Ankndigung im Bundesanzeiger einem ffentlichen Einspruchsverfahren unterworfen. Die deutsche Version dieser Richtlinie ist verbindlich.

3、 The draft of this guideline has been subject to public scrutiny after announcement in the Bundesanzeiger (Federal Gazette). The German version of this guideline shall be taken as authori-tative. No guarantee can be given with respect to the English translation. Kommission Reinhaltung der Luft im VD

4、I und DIN Normenausschuss KRdL Fachbereich Umweltmeteorologie VDI-Handbuch Reinhaltung der Luft. Band 1b: Umweltmeteorologie VDI-Handbuch Umwelttechnik Vervielfltigung auch fr innerbetriebliche Zwecke nicht gestattet / Reproduction even for internal use not permittedFrhere Ausgaben: 05.99; 09.08 Ent

5、wurf, deutsch Former editions: 05/99; 09/08Draft, inGerman only Zu beziehen durch / Available atBeuthVerlagGmbH, 10772 BerlinAlleRechtevorbehalten/ All rights reserved VereinDeutscherIngenieuree.V., Dsseldorf 2010 Inhalt Seite Contents Page Vorbemerkung . 2 Einleitung. 2 1 Anwendungsbereich. 3 2 For

6、melzeichen und Abkrzungen . 3 3 Grundlagen 5 3.1 Diffuse Staubquellen 5 3.2 Schttgut 6 3.3 Staub 6 3.4 Lagerung, Umschlag und Transport von Schttgtern 7 3.5 Quellstrke. 7 3.6 Emissionsfaktoren 8 4 Beurteilung diffuser Staubquellen 10 4.1 Ursachenorientierte Beurteilung der Staubentstehung . 10 4.2 B

7、eurteilung nach charakteristischer Ausdehnung der Quelle 10 5 Einflussgren 11 6 Mglichkeiten zur Ermittlung von Quellstrken und Emissionsfaktoren11 6.1 Direkte Messungen 13 6.2 Indirekte Messungen 13 6.3 Modelluntersuchungen. 13 6.4 Empirische Methoden 13 7 Berechnung von Emissionsfaktoren.14 7.1 La

8、gerung von Schttgtern 14 7.2 Umschlag von Schttgtern. 16 7.3 Fahrwege 35 7.4 Sonderflle. 38 8 Allgemeine Emissionsfaktoren38 8.1 Staubabtrag bei der Lagerung 38 8.2 Staubentwicklung beim Umschlag. 39 Preliminary note .2 Introduction 2 1 Scope .3 2 Symbols and abbreviations3 3 Fundamentals5 3.1 Diffu

9、sive dust sources 5 3.2 Bulk materials 6 3.3 Dust 6 3.4 Storage, transhipment and transportation of bulk materials.7 3.5 Source strength.7 3.6 Emission factors .8 4 Assessment of diffusive dust sources10 4.1 Causal assessment of dust occurrence 10 4.2 Assessment based on the characteristic extension

10、 of the source.10 5 Factors .11 6 Means of determining source strength and emission factors 11 6.1 Direct measurements 13 6.2 Indirect measurements13 6.3 Model studies .13 6.4 Empirical methods13 7 Calculation of emission factors .14 7.1 Storage of bulk materials14 7.2 Transhipment of bulk materials

11、16 7.3 Roads35 7.4 Special cases.38 8 General emission factors .38 8.1 Dust erosion during storage38 8.2 Dust development during transhipment39 B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF8AD9NormCD - Stand 2012-04 2 VDI 3790 Blatt 3 / Part 3 Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure e.V., D

12、sseldorf 2010 Inhalt Seite 9 Mglichkeiten der Emissionsminderung 40 9.1 Lagerung 40 9.2 Umschlag . 41 9.3 Sonstige Manahmen. 43 Anhang A Klassifizierung organischer Schttgter nach optischen Aspekten beim Umschlagvorgang. 46 Anhang B Klassifizierung anorganischer Schttgter nach optischen Aspekten bei

13、m Umschlagvorgang. 54 Schrifttum 62 Contents Page 9 Emission control .40 9.1 Storage40 9.2 Transhipment41 9.3 Other measures.43 Annex A Visual classification of organic bulk materials during transhipment .47 Annex B Visual classification of inorganic bulk materials during transhipment .55 Bibliograp

14、hy.62 Vorbemerkung Der Inhalt dieser Richtlinie ist entstanden unter Beachtung der Vorgaben und Empfehlungen der Richtlinie VDI 1000. Alle Rechte, insbesondere die des Nachdrucks, derFotokopie, der elektronischen Verwendung und derbersetzung, jeweils auszugsweise oder vollstn-dig, sind vorbehalten.

15、Die Nutzung dieser VDI-Richtlinie ist unter Wah-rung des Urheberrechts und unter Beachtung derLizenzbedingungen (www.vdi-richtlinien.de), diein den VDI-Merkblttern geregelt sind, mglich. Allen, die ehrenamtlich an der Erarbeitung dieserVDI-Richtlinie mitgewirkt haben, sei gedankt. Eine Liste der akt

16、uell verfgbaren Bltter dieserRichtlinienreihe ist im Internet abrufbar unterwww.vdi.de/3790. Preliminary note The content of this guideline has been developed in strict accordance with the requirements and rec-ommendations of the guideline VDI 1000. All rights are reserved, including those of reprin

17、t-ing, reproduction (photocopying, micro copying), storage in data processing systems and translation, either of the full text or of extracts. The use of this guideline without infringement of copyright is permitted subject to the licensing con-ditions specified in the VDI notices (www.vdi-richtlini

18、en.de). We wish to express our gratitude to all honorary contributors to this guideline. A catalogue of all available parts of this guideline series can be accessed on the internet atwww.vdi.de/3790. Einleitung Bei der Minderung von Staubemissionen wurden inder Vergangenheit deutliche Verbesserungen

19、 er-reicht 1; 2. Die durchgefhrten Minderungsmanahmen ziel-ten hauptschlich auf die Entstaubung von Pro-zessabgasen, die als definierte Abgasstrme vorlie-gen. Gegenber diesen gefassten Quellen gewinnen die diffusen zunehmend an Bedeutung. Sptestens seit Erkenntnisse ber die Wirkung feinster Partikel

20、 auf die Atemwege des Menschenzur Festlegung strenger Immissionsgrenzwertedurch die erste Tochterrichtlinie 1999/30/EG zurEU-Luftqualittsrahmenrichtlinie 96/62/EG gefhrt haben, sind auch bislang als harmlos angesehene Staubemissionen in den Blickpunkt zuknftiger Manahmen gerckt. Um die diesbezgliche

21、n Immissionsgrenzwerte einzuhalten, muss verstrkt auf die Reduzierungder diffusen Emissionen geachtet werden. In die-sem Kontext werden fr wichtige industrielle Akti-Introduction In the recent past, significant progress has been made in the reduction of dust emissions 1; 2.The reduction measures tak

22、en have been aimed primarily at dedusting waste process gases which exist in defined waste gas streams. Compared to these latter sources, diffusive sources are growing in importance. The discovery of the impact of fine particles on the respiratory track of human beings lead to the de-termination of

23、stricter pollution limits, first the Council Directive 1999/30/EC (First Daughter Directive) then the establishment of the EC Air Quality Framework Directive 96/62/EC. Dust emissions regarded up to now as harmless have been subjected to closer examination. In order to comply with the relevant ambien

24、t pollu-tion limits, the reduction of diffusive emissions needs be increasingly implemented. In this context, best available techniques (BVT) are described in B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF8AD9NormCD - Stand 2012-04All rights reserved Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2010 VDI

25、3790 Blatt 3 / Part 3 3 vitten die Besten Verfgbaren Techniken (BVT),unter anderem zur Vermeidung diffuser Emissio-nen, in technischen Merkblttern beschrieben (sie-he z. B. www.bvt.umweltbundesamt.de; VDI 2102Blatt 1). Weitere sprbare Emissionsminderungen sind in-folgedessen vor allem dann zu erziel

26、en, wenn dieReduktion diffuser Staubemissionen im gleichen Ma gelingt wie durch die Abgasentstaubung beiPunktquellen (hinsichtlich mglicher Minderungs-manahmen siehe z. B. Abschnitt 9). technical bulletins for important industrial activities, inter alia, for the prevention of diffusive emissions (se

27、e for example www.bvt.umweltbundesamt.de; VDI 2102 Part 1). Consequently, further appreciable reductions in emissions can most notably be achieved if the re-duction in diffusive dust emissions is as successful as the dedusting of waste gases from point sources (concerning possible reduction measures

28、 see e.g. Section 9). 1 Anwendungsbereich Diffuse Staubemissionen entstehen in bedeutendem Umfang bei der Lagerung, dem Umschlag und demTransport von Schttgtern. Diese Richtlinie be-zieht sich auf solche diffusen Staubemissionen.Ziel der Richtlinie ist es, dafr Emissionsfaktorenabzuschtzen. Die Rich

29、tlinie ermglicht nicht die Festlegung vonEmissionsbegrenzungen. Diffuse Staubemissionen aus dem Betrieb vonDeponien werden in der Richtlinie VDI 3790 Blatt 2 behandelt. 1 Scope Diffusive dust emissions occur on a significant scale during the storage, transhipment and trans-portation of bulk material

30、s. This guideline applies to such diffusive dust emissions. The aim of this guideline is to estimate these emission factors. The guideline does not facilitate the stipulation of emission limits. Diffusive dust emissions from the operation of landfills are dealt with in the guideline VDI 3790 Part 2.

31、 2 Formelzeichen, Indizes und Abkrzungen Formelzeichen In dieser Richtlinie werden die nachfolgend aufge-fhrten Formelzeichen verwendet: Formel-zeichen Bedeutung Einheit A Flche m2a in Gleichung (14): Gewichtungsfaktor in Gleichung (15): Exponent zur Bercksich-tigung der Korngren-verteilung b Expone

32、nt zur Bercksich-tigung der Korngren-verteilung C Abtragungskennzahl c Konzentration mg/m3d Korndurchmesser mm, md50 mittlere Korngre mm, m F Kraft N g Erdbeschleunigung m/s2H Fallhhe m k Korrekturfaktor L Lnge m M (Abwurf-)Masse t/Hub 2 Symbols, indices and abbreviations Symbols The following liste

33、d symbols are employed in this guideline: SymbolMeaning Unit A area m2a in Equation (14): weighting factor in Equation (15): exponent for the consid-eration of the grain size distribution b exponent for the consid-eration of the grain size distribution C coefficient of erosion c concentration mg/m3d

34、 grain diameter mm, m d50 medium grain size mm, m F force N g acceleration due to gravity m/s2H fall height m k correction factor L length m M (dumped) mass t/Hub B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF8AD9NormCD - Stand 2012-04 4 VDI 3790 Blatt 3 / Part 3 Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher

35、 Ingenieure e.V., Dsseldorf 2010 Formel-zeichen Bedeutung Einheit M7 dust erosion from the surface of a fine-grained pile with a sufficient number of fine particles is defined by the non-dimensional coefficient CAkd,FFCtan10Kf502WKWA= (5)which in turn is defined as the ratio of the wind force FWacti

36、ng upon the grain with an angle of repose to the adhesive force of the grain in the pile FK(Figure 5). According to Equation (5), this coefficient CAis dependent on the square of the wind velocity W(in m/s), the mean grain size d50(in mm), a non-dimensional correction factor kffor the moisture in th

37、e material between 1 (dry) and 3 (e.g. iron ore or coal if moisture is 3 %), grain density K(in g/cm3) of the bulk material and the tangent of the piles angle of repose . Figure 5. Forces acting upon the grain of a pile Given a constant wind velocity, the coefficient CAwill vary according to the sur

38、face characteristics, and the composition and geometrical shape of the pile, as will the dust erosion from the pile as well. If CA 1 the adhesive force of the grain in the pile is greater or equal to the wind force and no fine material is eroded. The latter only occurs when CA 1, in which case fine

39、material of a certain grain size and density is then picked up by the wind acting upon the pile. Figure 6 shows the results of wind tunnel tests on erosion due to the action of the wind upon conical B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF8AD9NormCD - Stand 2012-04All rights reserved Verein Deutsc

40、her Ingenieure e.V., Dsseldorf 2010 VDI 3790 Blatt 3 / Part 3 15 gen Schttungen 6. Es sind Untersuchungen mitanorganischen Schttgtern, deren Korndichten Kzwischen 2,6 g/cm3und 4,9 g/cm3und Korn-durchmesser d50zwischen 0,15 mm und 1,00 mm lagen. Fr den technisch realen Bereich der Kenn-zahl CA 7 wurd

41、e die Gleichung (6) fr den fl-chenbezogenen Staubabtrag an Feingutschttungen qL (in g/(m2h) ()60,1AL15 = Cq (6)mittels Feldmessungen an Erzumschlagpltzen verifiziert. Ein Vergleich der durch Immissions-messungen und durch Ausbreitungsrechnungengem TA Luft 86 unter Verwendung der nachGleichung (6) be

42、rechneten Quellstrken ermittelten Staubimmissionen ergab unter bestimmten Rand-bedingungen Abweichungen um ca. 30 % 7. Gleichung (6) ist grundstzlich auch auf andere anorganische Schttgter mit hnlicher Korngr-enverteilung anwendbar, wobei sich erheblichhhere Abweichungen ergeben knnen. Voraussetzung

43、 fr die Anwendung von Glei-chung (6) ist, dass stets abwehfhiges Material an der Haldenoberflche vorhanden ist (Lagerpltzemit Umschlagfrequenzen 10/a) und, dass es sich nicht um Stoffe handelt, die zur Verkrustung nei-gen (z. B. Kali). Bild 6. Staubabtrag durch Windangriff an kegeli-gen Schttungen p

44、iles 6. These are studies with inorganic bulk materials whose grain densities Kranged from 2,6 g/cm3to 4,9 g/cm3and grain diameters d50from 0,15 mm to 1,00 mm. For the technically realistic range of coefficient CA 7, Equation (6) for the area-related dust erosion from fine-grained piles qL (in g/(m2

45、h) ( )60,1AL15 = Cq (6)is verified by means of field measurements at iron ore transhipment sites. Deviations of approxi-mately 30 % of the determined dust pollution were derived under specific marginal conditions using the calculated source strengths according to Equation (6) based on a comparison o

46、f pollution measurements and atmospheric dispersion model-ling according to TA Luft 86 7. Equation (6) is thus in principle also applicable to other inorganic bulk materials with similar grain size distributions, which may result in significantly greater deviations. The precondition for the applicat

47、ion of Equa-tion (6) is that the stockpile always has erodable material on its surface (storage areas with tran-shipment frequencies 10/a), and, that it does not concern materials that tend to encrustation (e.g. potash). Figure 6. Dust erosion due to the action of the wind upon conical piles B55EB1B

48、3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF8AD9NormCD - Stand 2012-04 16 VDI 3790 Blatt 3 / Part 3 Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2010 Der Staubabtrag qList jeweils fr diskrete Ab-schnitte der Windgeschwindigkeitsverteilung zu berechnen und entsprechend deren Anteilen an

49、 derVerteilung zu gewichten. Sie ergibt sich als Jah-resmittelwert Lq aus Gleichung (6a): =niiiwkdq160,1fK502WL1001tan1,05(6a)Die jeweiligen Betrge fr Wiund deren Anteile wi(in %) sind den Angaben des Deutschen Wetter-dienstes (DWD) fr den jeweils relevanten Ort desLagerplatzes zu entnehmen. Auf Stckerz sind die Gleichungen (5), (6) und (6a) nicht a