Взаимодействие в системе «промышленное предприятие - окружающая среда» (стр. 7 )

Промышленная пыль возникает в процессе производства. Почти каждому виду производства, каждому материалу или виду сырья сопутствует определенный вид пыли.

В зависимости от материала, из которого пыль образована, она может быть органической и неорганической.

Органическая пыль бывает растительного (древесная, хлопковая, мучная, табачная, чайная и т. д.) и животного (шерстяная, костяная и др.) происхождения.

Неорганическая пыль подразделяется на минеральную(кварцевая, цементная и т. д.) и металлическую(стальная, чугунная и т. д.)

Значительная часть промышленной пыли – смешанного происхождения, т. е. состоит из частиц неорганических и органических или, будучи органической, включает в себя частицы минеральной и металлической пыли. Например, пыль, выделяющаяся при шлифовании металлических изделии, кроме металлических частиц, содержит минеральные частицы, образующиеся при взаимодействии обрабатываемого металла и орудий его обработки (абразивного круга и т. д.). Это нужно учитывать при выборе методов очистки и пылеулавливающего оборудования. К смешанным видам пыли относят каменноугольную пыль, содержащую частицы угля, кварца и силикатов, а также пыли, образующиеся в химических и других производствах.

По дисперсности пыли классифицированы на пять групп:

I - очень крупно дисперсная пыль, размеры более 140 мкм;

II - крупнодисперсная пыль (40…140 мкм);

III – средне - дисперсная пыль (10…40 мкм);

IV - мелкодисперсная пыль (1…10 мкм);

V - очень мелкодисперсная пыль (менее 1 мкм). Особую опасность для человека представляют мелкодисперсные пыли с размером частиц 0,5…10 мкм, поступающие в атмосферу с вентиляционными выбросами и легко проникающие в органы дыхания.

Вредное воздействие пыли на организм человека зависит от ряда факторов: концентрации в воздухе, химического состава, размеров частиц, дисперсности, твердости, заряженности пылинок.

Надежность и эффективность работы газоочистных аппаратов в значительной мере зависит от физико-химических свойств улавливаемой пыли и параметров очищаемых газов

Дисперсный состав - распределение частиц аэрозолей по размерам. Наибольший и наименьший размеры частиц характеризуют диапазон дисперсности данной пыли. Крупная пыль оседает из газового потока быстрее мелкой и может быть уловлена в аппарате простейшего типа. Для очистки газа от мелкой пыли зачастую требуется не один, а несколько аппаратов, установленных последовательно по ходу газов. Рассеивание пылевых частиц в воздухе также в значительной мере определяется дисперсным составом пыли.

Пылевые частицы обычно имеют неправильную форму, которую условно считают шарообразной, а размер частиц определяют по эквивалентному диаметру.

Эквивалентный диаметр частицы неправильной формы – диаметр шара, объем которого равен объему частицы, или диаметр круга, площадь которого одинакова с площадью проекции частицы.

В пылеулавливании принято характеризовать размеры частиц величиной, определяющей скорость ее осаждения. Такой величиной служит ее седиментационный диаметр – диаметр шара, скорость осаждения и плотность которого равны скорости осаждения и плотности частиц неправильной формы. Пылевые частицы различной формы при одной и той же массе оседают с разной скоростью. Чем ближе их форма к сферической, тем быстрее они оседают. Седиментационной скоростью частицы называется скорость осаждения, которую приобретает частица в спокойной среде под влиянием силы тяжести. Эта скорость зависит от размера частицы, ее формы и плот­ности, а также от плотности и вязкости среды.

Дисперсность пыли характеризует также медианный диаметр.

Медианным диаметром δ50 называют такой размер частиц, по которому массу пыли можно разделить на две равные части: масса частиц мельче δ50 составляет 50 % всей массы пыли, так же как и масса частиц крупнее δ50

Плотность частиц пыли. Плотность – масса единицы объема, кг/м3 или г/см3. От плотности частиц пыли зависит эффективность ее осаждения в гравитационных и центробежных пылеуловителях.

Различают: истин­ную плотность (масса единицы объема частиц, не имеющих пор); ка­жущуюся плотность (масса единицы объема частиц, включая объем закрытых пор); объемную плотность (масса единицы объема частиц, включая объем закрытых и открытых пор); насыпную плотность (масса единицы объема уловленной пыли, свободно насыпанной в какую-либо емкость непосредственно после ее заполнения. В объем входят внутрен­ние поры частиц и промежуточное пространство между ними); насып­ную плотность при встряхивании (масса единицы объема пыли при са­мой плотной упаковке частиц, достигаемой путем встряхивания).

Под удельной поверхностью пыли понимают отношение по­верхности всех частиц к их массе или объему.

Значение удельной поверхности позволяет судить о дисперснос­ти пыли. От удельной поверхности зависят многие свойства пыли и пылевидных материалов, например, прочность бетона, горение пылевидного топлива.

Определение удельной поверхности пыли основано на зависимости ее воздухопроницаемости от слоя пыли (пылевидного материала).

19. Свойства пыли ( слипаемость, сыпучесть, абразивность) и их влияние на эффективность работы пылеуловителей.

Адгезионные свойства определяют прочность сцепления частиц с различными макроскопичными поверхностями, а аутогезионные –друг с другом. На практике используют понятие слипаемости. Она обусловлена силами электрического, молекулярного и капиллярного происхождения.

Повышенная слипаемость может привести к частичному или полному за­биванию пылеулавливающего аппарата улавливаемым продуктом. Поэтому для многих пылеуловителей, пылевых затворов и т. п. установлены опреде­ленные границы применимости в зависимости от слипаемости улавливаемой пыли.

В качестве показателя слипаемости принимают прочность пылевого слоя на разрыв Р, Па.

По степени слипаемости в зависимости от разрывной прочности пылевых слоев пыли могут быть разделены на 4 группы:

I.Неслипающиеся (Р < 60) – шлаковая пыль; глиноземная пыль; доломитовая пыль; шамотная пыль.

II.Слабослипающиеся (60 < Р < 300) – летучая зола с недожогом более 30 % при пылевидном сжигании каменных углей; летучая зола при слоевом сжигании любых углей; коксовая пыль; магнезитовая пыль (не сорбировавшая влагу); сланцевая зола; доменная пыль (после пер­вичных пылеосадителей); апатитовая сухая пыль.

III.Среднеслипающиеся (300 < Р < 600) – летучая зола без недожога; торфяная зола; пыли окиси цинка, свинца, олова (предварителыно скоагулировавшиеся); Пыль с максимальным размером частиц 25 мкм.

IV. Сильнослипающиеся (Р > 600) – цементная пыль, выпавшая из воздуха с большим влагосодержанием; гипсовая и алебастровая пыль; пыль глины, коалина, мергелей (мелкая); огарковая пыль при 500 °С; мучная пыль; волокнистые пыли (асбест, хлопок, шерсть); пыль, со­держащая крупные примеси (после отсеивания зерна и т. д.); пыль с максимальным размером частиц 10 мкм. Слипаемость возрастает с уменьшением размера частиц.

Пыль IV группы наиболее опасна, так как она забивает сухие и мокрые аппараты и плохо удаляется из бункеров. Для мокрых пыле­уловителей особое значение имеет повышенное содержание в пыли оки­си кальция, которая при взаимодействии с водой цементируется

Сыпучесть характеризует подвижность частиц пыли относительно друг друга и их способность перемещаться под действием внешней силы.

Сыпучесть также как и слипаемость зависит от размера частиц, их влажности, формы и степени уплотнения. Сыпучесть пыли оценивается по углу естественного откоса, который образует пыль в свеженасыпанном состоянии. Этой величиной во многом определяется поведение пыли в бункерах и течках пылеулавливающих установок, крутизну стенок которых принимают с учетом сыпучести улавливаемых материалов.

Различают статический и динамический угол естественного от­коса. Динамический угол естественного откоса относится к слу­чаю, когда происходит падение частиц на плоскость.

Под статическим углом естественного откоса (его называют также углом обрушения) понимают угол, который образуется при обрушении слоя в результате удаления подпорной стенки.

Статический угол естественного откоса всегда больше динами­ческого угла естественного откоса.

При увлажнении пыль теряет свойство сыпучести, а в некоторых случаях при большом содержании в ней вяжущих веществ приобрета­ет способность к схватыванию, что приводит к снижению надежности и эффективности работы пылеуловителей.

Абразивность – способность пыли вызывать истирание сте­нок конструкций и аппаратов, с которыми соприкасается пылегазовый поток. Она зависит от твердости и плотности вещества, из которого образовалась пыль, размера частиц, их формы и скорости потока.

Абразивность пыли учитывают при выборе скоростей запыленных по­токов; материала и толщины стенок каналов для перемещения пылегазовых потоков и аппаратов для очистки этих потоков. Износ металлических элементов вследствие абразивности пыли возрастает по мере увеличения размера частиц вплоть до 90 мкм, а затем по мере дальнейшего увеличения разме­ра он уменьшается.

Для оценки абразивных свойств пыли используют коэффициент абразивности, который определяют по потере массы образца, истираемого частицами, взвешенными в потоке воздуха: , где ΔG – потеря массы образца, определяемая взвешиванием его до и после опыта, кг; B – постоянная прибора, с помощью которого определялась потеря массы образца.

Зная коэффициент абразивности пыли выбирают соответствующие радиусы кривизны воздуховодов и пылеуловителей, а также рассчитывют время абра­зивного износа элемента газоочистного аппарата на заданную глу­бину.

20. Свойства пыли (смачиваемость, электрические свойства пыли, гигроскопичность, коагуляция) и их влияние на эффективность работы пылеуловителей.

Смачиваемость пыли. Различные виды промышленной пыли обладают различной смачиваемостью, которая оказывает существенное влияние на эффективность мокрых пылеуловителей, особенно при работе с рециркуляцией. Гладкие частицы смачиваются лучше, чем частицы с неровной поверхностью, т. к. последние в большей степени оказываются покрытыми абсорбированной газовой оболочкой, затрудняющей смачивание. Смачиваемость определяют методом пленочной флотации. Он заключается в том, что в сосуд с дистиллированной водой высыпают навеску пыли. Определяют количество осевшей (зато­нувшей) пыли. О смачиваемости пыли судят по доле затонувших частиц.