Hihnakuljetuksen ilmapäästöt

Vastuuhenkilö: Antti Pasanen

Kysymys

Miten lasketaan hihnakuljetuksessa syntyvä pölypäästö? Miten pölypäästöjä voidaan rajoittaa?

Vastaus

Alla esitetyt kaava, malli ja päästökertoimet pätevät murskatulle kovalle kiteiselle kivelle, kuten graniitille ja marmorille . Päästökertoimet on annettu erikseen kuivalle ainekselle (alkuperäisessä aineistossa vesipitoisuus 0,21-1,3% tai alle) ja kastellulle materiaalille (alkuperäisessä aineistossa vesipitoisuus 0,55-2,88% tai yli) . Kuivan ja kostean materiaalin rajana voidaan pitää 1,5 painoprosenttia. Pölypäästön massa vuorokautta kohden tulee laskea erikseen jokaisessa hinhan lastaus, vaihto ja purkupisteessä. Laskettu pölypäästön massa on hallitsemattomalle päästölle.

Hihnakuljetuksen pölypäästö vuorokautta kohden lasketaan kaavalla:

E=m*t*EF*L

jossa:

E = Päästön massa vuorokaudessa (kg/d) (hallitsematon)
m = Hihnakuljettimelle lastatun materiaalin massa tuntia kohden (t/h)
t = Työtunnit vuorokaudessa
EF = Päästökerroin (kg/t) 
L = Hihnan lastauskerrat

Ylläolevaa kaavaa voi käyttää hihnakuljetusjärjestelmille, joissa kaikissa hihnanlastauspisteissä materiaali on samassa kosteudessa ja sen massa pysyy samana. Ajoneuvoon lastaaminen lasketaan myös ylläolevalla kaavalla ja lisätään päästön kokonaismassaan. Jos hihnan eri lastauksissa materiaalin kosteus tai massa vaihtelevat tulee käyttää alla olevaa kaavaa jokaiselle hihnan vaihdolle:

E=m1*t1*EF+m2*t2*EF...mn*tn*EF

jossa: 
E = Päästön massa vuorokaudessa (kg/d) (hallitsematon)
m1-mn = Hihnakuljettimelle lastatun materiaalin massa kussakin hihnanlastauspisteessä tuntia kohden (t/h)
t1-tn = Työtunnit vuorokaudessa kussakin hihnanlastauspisteessä
EF = Päästökerroin (kg/t) 

Taulukko 1. Murskatun kiven päästökertoimia hihnakuljetuksessa (kg/t, TPM=Total Particulate Matter, ND=No Data). Kuivalla materiaalilla kosteusprosentti vaihtelee välillä 0,21-1,3% ja materiaalin kastelussa välillä 0,55-2,88%.

Lähde	TPM	PM-10	PM-2,5
Hihnalle lastaaminen ja hihnan vaihto
Kuiva materiaali	0,0015	0,00055	ND
Materiaalin kastelu	0,00007	2,3x10-5	6,5x10-6
Hihnalta ajoneuvoon lastaaminen
Kuiva materiaali	ND	5,0x10-5	ND

Pölypäästöjen vähentäminen

Alla olevassa taulukossa on teknisiä menetelmiä pölypäästöjen hallitsemiseksi sekä niiden läpipäästökertoimia.

Päästövähennys lasketaan hallitsemattomasta pölypäästöstä kaavalla:

Eh=E*C1*C2...*Cn (kaikissa hihnan lastauksissa on sama kosteusprosentti, massa tai samat pölypäästöjen vähentämismenetelmät)

jossa:

Eh = päästön massa (kg, hallittu)

E = päästön massa (hallitsematon)

C1-Cn = pölypäästöjen vähentämisen tehokkuuskertoimet kullekin käytetylle menetelmälle

tai

  Eh=E1*C1*C2...*Cn+E2*C1*C2...*Cn...+En*C1*C2...*Cn (kosteusprosentti, massa tai pölypäästöjen vähentämismenetelmät vaihtelevat hihnan lastauspisteissä) 

jossa:

Eh = päästön massa (kg, hallittu)

E1-En = päästön massa kussakin hihnanlastauspisteessä (hallitsematon)

C1-Cn = pölypäästöjen vähentämisen tehokkuuskertoimet kullekin käytetylle menetelmälle.

Taulukko 2. Teknisiä menetelmiä pölypäästöjen hallitsemiseksi sekä niiden läpipäästökertoimia .

Hallintamenetelmä	Pölyn läpipäästökerroin
Tuulensuojamuuri	0,7
Materiaalin kastelu	0,5
Hihnan kotelointi, sykloni	0,35
Hihnan kotelointi, harjaus	0,25
Hihnan kotelointi, kangassuodattimet	0,17
suljettu tai maanalainen	0
Sähköstaattinen suodatus	0,13-0,08

Hihnakuljetuksen päästökertoimet ja päästöjen vähentäminen yhdistettynä samaan taulukkoon

Perustelut

Hihnakuljetuksessa syntyy pölypäästöjä hihnalle lastaamisesta, materiaalin ohjaimista, hihnan ohjainpyöristä sekä hihnalta purkamisesta . Pölypäästöjen lähteet voidaan jakaa kahteen kategoriaan; prosessilähteisiin, joista pöly voidaan kerätä talteen ja karkaavan pölyn lähteisiin, joista pöly voi lähteä liikkeelle tuulen tai koneiden tärinän ja liikkeen vaikutuksesta . Prosessilähteiden päästöjä tulee pitää karkaavan pölyn lähteen päästöinä jos lähdettä ei ole tuuletettu letkusuodatuskammioon tai suljettu tuuletettuun koteloon. Päästöihin vaikuttavat raekoko ja materiaalin koostumus, kosteus, käsitelty materiaalin määrä, laitteisto ja niiden suojarakenteet, laitteiden käyttö, maaston muodot sekä ilmastotekijät . Suojarakenteettomia hihnakuljettimia pidetään pääsääntöisesti karkaavan pölyn lähteinä.

Materiaalin kosteudella on suuri vaikutus pölypäästöihin. Tästä syystä sekä yllämainittujen vaikuttavien tekijöiden suuren määrän johdosta ei yksiselitteisiä päästökertoimia eri tekijöiden yhdistelmille pystytä antamaan . Suurin osa pölypäästöistä tapahtuu kuljettimen lastaamisessa, vaihtamisessa ja purkamisessa, joten päästökertoimet (Taulukko 1.) on annettu näissä kohdissa tapahtuville päästöille sekä kuivalle että kastellulle materiaalille erikseen . Lisäksi Taulukossa 2 on annettu pölyn läpipäästökertoimia eri teknisille pölynvähennysmenetelmille. Päästökertoimet on laskettu kalkkikivi ja graniittikaivoksista saadun aineiston perusteella . Näiden tuloksien ajatellaan edustavan myös muiden kiteisten kivilajien hihnakuljetuksesta syntyviä päästöjä .

Materiaalin kosteuden lisäksi teknisin keinoin voidaan rajoittaa pölypäästöjen syntymistä ja leviämistä. Tällaisia keinoja ovat mm. kuljettimien kotelointi, pölyverhot, hihnan puhdistimet ja elektrostaattiset suodattimet. Elektrostaattisilla systeemeillä voidaan poistaa ilmasta 87-92% syntyvästä pölystä . Lisäksi hihnan oikeanlainen lastaaminen ja lastauksessa käytetty suojaus vähentää pölyn muodostumista. Myös hihnan käyttäminen ylikapasiteetilla lisää pölypäästöjä.

----#(number):: . Tässä on käytetty kiviainesteollisuuden päästökertoimia metallikaivostoiminnan kertoimien sijasta. Se on perusteltua suomalaisissa oloissa, jossa louhittava kivi usein on kovaa kiteistä kiveä. Tätä suosittelee myös SKM 2005: Improvement of NPI Fugitive Particulate Matter Emission Estimation Techniques, s. 55 --tkauppil 11:49, 22 November 2011 (UTC) (type: truth; paradigms: science: comment)