Автор работы: Пользователь скрыл имя, 19 Июня 2012 в 11:48, лекция
Дисперсная система состоит из дисперсной среды – воздуха и дисперсной фазы – твердые или жидкие частицы.
Дисперсные аэрозоли получаются при измельчении (диспергировании) твердых или жидких веществ.
Конденсационные аэрозоли – конденсация насыщенных паров или газовые реакции.
14
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Курс лекций
Рымаров А.Г.
Москва 2003 г.
1.1 Источники загрязнений
1. Промышленные предприятия – химические, нефтехимические, металлургические заводы – 15-20%;
2. Теплогенерирующие установки теплоэлектростанций, котельные – 60%;
3. Автотранспорт – 20-25%
Причина загрязнения воздуха – несовершенство технологического оборудования на производствах.
1.2 Вредные вещества и их воздействие на организм
Аэрозоли различного происхождения – пыль, туман, дым, органические и неорганические химические соединения – СО, SO2, CO2, H2S, NO2, бензол, толуол, эфиры, спирты и пр.
Вредные вещества поступают в организм человека через:
- легкие человека имеют площадь 90-100м2,
- желудок,
- кожу.
1.3 Общая характеристика вредных веществ
- Пыль и аэрозоли оказывают механическое воздействие на органы дыхания, химическое и бактериологическое воздействие на организм человека
5 мкм и меньше - проникают к альвеолам
5-10 мкм и более – задерживаются в верхних дыхательных путях.
Пыль влияет на органы дыхания, зрение, кожу, на пищеварительный тракт.
Пыль приводит к коррозии технологического оборудования.
- СО – угарный газ – без запаха – вызывает удушье, соединяется с гемоглобином крови.
- Цианиды – нарушает поступление кислорода в кровь (имеет место на производстве каучука, органического стекла и пр.)
- H2S – сероводород – поражает центральную нервную систему;
- NO,
- Бензол
- Тяжелые металлы
ГОСТ 12.1.005-88 – в данном документе даны ПДК более 1300 вредных веществ
1.4 последствие загрязнения воздушной среды.
- Санитарно-гигиенические – неблагоприятное влияние на здоровье человека,
- Экологические - неблагоприятное влияние на природу,
- Экономические – материальные потери в экономике до 3-5% от загрязнения окружающей среды.
Количество пыли от металлургического завода:
1 км – 3000 мг/м2 за 24 часа
4км – 900 мг/м2 за 24 часа
Сокращение солнечной радиации:
В запыленном воздухе затруднено проникание солнечного света:
При 0,1мг/м3 – до 10%,
При 1 мг/м3 – до 55% .
Запыленный воздух разрушает строительные конструкции зданий, сооружений, памятников культуры.
2. Пыль и ее свойства.
Аэрозоль – до 100, 200,500 мкм – взвешенное состояние, дисперсная система.
Дисперсная система состоит из дисперсной среды – воздуха и дисперсной фазы – твердые или жидкие частицы.
Дисперсные аэрозоли получаются при измельчении (диспергировании) твердых или жидких веществ.
Конденсационные аэрозоли – конденсация насыщенных паров или газовые реакции.
Пыль – аэрозоли, состоящие из твердых частиц (дисперсионные аэрозоли).
Туман – газообразная среда состоящая из жидких частиц (конденсационные аэрозоли).
Дым – среда, состоящая из твердых и жидких частиц (совокупность конденсационных и дисперсных аэрозолей).
Большая часть аэрозолей состоят из частиц разного размера и являются полидисперсными.
Монодисперсные аэрозоли – это применяемые для калибровки пылеизмерительных приборов.
Пыль бывает естественного и промышленного происхождения.
Естественное происхождение пыли – это эрозия почвы, песчаные бури, пылящие горные породы и пр.
Промышленная пыль бывает:
органическая пыль – растительного и животного происхождения;
неорганическая пыль – минерального и металлического происхождения.
Часто бывает, что имеет место смесь пыли – органическая и неорганическая,
Минеральная и металлическая.
Получить точную информацию о пыли необходимо для выбора наиболее эффективного метода очистки.
2.1 Основные свойства пыли.
2.1.1 Отбор проб пыли из газового потока.
Существуют два способа для отбора проб пыли из газового потока:
1. Внешней фильтрации – используют закрытый аллонж с фильтром, расположенным вне воздуховода.
2. Внутренней фильтрации - используют открытый аллонж с фильтром, расположенным в воздуховоде.
При отборе проб пыли необходимо, что бы скорость воздуха в воздуховоде была равной скорости воздуха во входном отверстии пылеотборного устройства (изокинетичность).
При размерах пыли менее 5 мкм точное соблюдение изокинетичности не требуется.
2.1.2 Дисперсность пыли.
Дисперсность – это степень измельчения вещества.
Дисперсный состав – распределение частиц пыли по размерам в процентном соотношении.
Дисперсность определяет свойства пыли, так как при измельчении вещества многократно растет его суммарная поверхность.
Тело размером 201010 мм имеет поверхность 600 мм2 , а если его разделить на кубики размером 1мкм, то оно станет иметь суммарную поверхность 6м2, т.е. увеличиться в 10000 раз.
Увеличенная площадь приводит к росту физической и химической активности, т.е. быстрее растворяется и окисляется.
Пыль поглощает влагу, пары кислот и щелочей – это приводит к изменению свойств пыли по сравнению с исходным материалом (до измельчения).
Мелкодисперсная пыль оседает медленнее, чем крупнодисперсная, а сверхмелкодисперсная пыль не оседает никогда.
Эффективность пылеулавливания зависит от учета дисперсности при подборе оборудования.
Отбор проб пыли проводят на прямолинейных круглых вертикальных участках воздуховодов длиной 8-10 диаметров со скоростью воздуха не менее 4 м/с, пробы отбирают в различных сечениях, разбив его на равновеликие кольца радиусами R0, R00,914, R00,707, R00,409, при прямоугольном сечении воздуховода его сечение разбивают на клетки размером 150200мм, проделывают на воздуховоде отверстия приваривают штуцера, закрываемые крышками.
Дисперсный состав определяют в лаборатории, а так как частицы имеют неправильную форму, то размер по диаметру определяют по размерам ячеек сита, по наибольшему линейному размеру.
Эквивалентный диаметр – это диаметр шара, объем которого равен объему частицы.
Седиментационный диаметр – это диаметр шара, скорость оседания и плотность которого равна скорости оседания и плотности частицы шарообразной формы.
Интервал дисперсности от 10-7 до 10-1 см.
Диапазон размеров частиц разбивают на фракции.
Фракция – частицы размером одного интервала шкалы: 1-1,3-1,6-2-2,5-3,2-4-5-6-8-
1. Методы определения дисперсного состава пыли.
Выбор метода зависит от требуемой точности, вида пыли и др.
- Ситовый анализ – используется набор сит с отверстиями различного размера.
- Седиментометрия – осаждают пыль в жидкой или газообразной среде.
- Микроскопический анализ - с помощью оптического или электронного микроскопа – трудоемок.
- Центробежная сепарация - разделение на фракции с помощью центробежных сил, не применяется для слипающейся и волокнистой пыли.
- Фотоэлектрический метод – экспресс анализ от 1 до 300000 частиц в литре воздуха при их размерах 0,4-10 мкм, точность +-20%.
Согласно ГОСТ 12.2.043-80 – пыль разделена на 5 групп:
1. наиболее крупнодисперсная пыль;
2. крупнодисперсная пыль;
3. средне дисперсная пыль;
4. мелкодисперсная пыль;
5. наиболее мелкодисперсная пыль;
2. Плотность частиц пыли.
Истинная плотность пыли – это масса единицы объема вещества, из которого образована пыль.
Кажущаяся плотность пыли – это масса единицы объема пыли с объемом пор.
Насыпная плотность пыли – это масса единицы объема уловленной пыли свободно насыпанной в емкость.
3. Удельная поверхность пыли.
Площадь поверхности всех частиц (м2) отнесенная к объему (м3) или массе (г).
От удельной поверхности зависят многие свойства пыли, например, горение пылевидного топлива, прочность бетона.
Определяют удельную поверхность пыли на основе метода, основанного на зависимости воздухопроницаемости от слоя пыли при постоянном или непостоянном расходе воздуха.
4. Слипаемость пыли.
Взаимодействие пылевых частиц между собой называют аутогезией (слипаемость) на основе молекулярных, электрических и капиллярных сил.
Аутогенное воздействие – образование конгломератов пыли.
Адгезия – взаимодействие пыли с поверхностью.
Устойчивая работа пылеулавливающего оборудования зависит от слипаемости пыли.
Показатель слипаемости показывает прочность пылевого слоя на разрыв в Па, по которому пыль делится на четыре группы:
1. неслипающаяся < 60Па,
2. слабослипающаяся 60-300Па,
3. среднеслипающаяся 300-600Па,
4. сильнослипающаяся > 600Па
Для влажной пыли степень слипаемости должна быть увеличена на один уровень. Слипаемость возрастает с уменьшением размера частиц.
5. Сыпучесть пыли.
Сыпучесть пыли характеризует подвижность частиц пыли относительно друг друга и их способность перемещаться под действием внешней силы.
Сыпучесть зависит от размера частиц, влажности и степени уплотнения.
Сыпучесть используется для определения угла наклона стенок бункеров, применяющихся для накопления пыли.
Статический угол естественного откоса (угол обрушения) – это угол образующийся при обрушении слоя при удалении подпорной стенки.
Динамический угол естественного откоса образуется при падении частиц на плоскость с образованием конуса.
Статический угол больше динамического.
6. Гигроскопичность пыли.
Данное свойство характеризует способность пыли поглощать влагу из воздуха, что влияет на электропроводимость, слипаемость и сыпучесть пр.
Зависимость между влажностью воздуха и пыли характеризует изотерма сорбции, что необходимо для определения поведения пыли в оборудовании.
Гигроскопичную влагу определяют путем высушивания пыли до постоянной массы путем нагревания.
7. Смачиваемость пыли.
Эффективность улавливания пыли повышается при смачивании пыли водой (мокрое пылеулавливание, мокрая пылеуборка производственных помещений).
Смачиваемость пыли определяют методом пленочной флотации, который заключается в следующем: в сосуд с дистиллированной водой помещают навеску пыли и определяют количество затонувшей пыли.
Плохая смачиваемость при < 3-%
Средняя смачиваемость – 30-80%
Хорошая > 80%
8. Абразивность пыли.
Абразивность пыли – это способность пыли вызывать истирание стенок конструкций и аппаратов от потока пыли – зависит от твердости и плотности вещества, размера частиц, формы частиц и скорости потока.
Коэффициент абразивного износа определяется по формуле:
Ка = ВG,
Где В – постоянная прибора,
G – потеря массы образца в кг.
9. Электрические свойства пыли.
Удельное электрическое сопротивление пыли характеризует электрическую проводимость слоя пыли.
По величине удельного электрического сопротивления пыль подразделяется на три группы:
Хорошо проводящая пыль < 102 Омм
Пыль со средней проводимостью 102-109 Омм