Понятия о пыли и других видах аэрозолей. Классификация пыли



Pdf көрінісі
Дата30.09.2019
өлшемі461.55 Kb.

ПОНЯТИЯ О ПЫЛИ И ДРУГИХ ВИДАХ

АЭРОЗОЛЕЙ. КЛАССИФИКАЦИЯ ПЫЛИ.

ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА ПЫЛИ (ПЛОТНОСТЬ,

ДИСПЕРСНЫЙ СОСТАВ, УДЕЛЬНАЯ

ПОВЕРХНОСТЬ).

Аэрозолями называют системы, в которых дисперсной средой является газ, а дисперсной фазой – твердые

(пыль) или жидкие (туман) частицы.

 В результате переработки различного сырья и полуфабрикатов образуются отходящие промышленные газы,

содержащие взвешенные твердые или жидкие частицы.

 Промышленные газы обычно представляют собой сложные аэродисперсные системы, в которых дисперсная

среда является смесью разных газов, а взвешенные частицы полидисперсны и имеют различное агрегатное

состояние. Взвешенные частицы в зависимости от размера распределяются на фракции.

 Аэрозоли в большинстве случаев полидисперсны, исключение составляют возгоны – пыли, образующиеся в

газах в результате конденсации паров веществ и в процессе химических реакций газообразных компонентов.

 Аэрозоли – твердые или жидкие частицы, находящиеся во взвешенном состоянии в газообразной среде.

По физикохимическим свойствами аэрозоли делят на: пыль, золу и сажу (твердые частицы); дым (сильно

обводненные твердые частицы) и туман (жидкие частицы, капли).

 Пыль – совокупность взвешенных в воздухе твердых частиц. Пыль может быть классифицирована по

нескольким признакам, в том числе по своему

происхождению, т. е. по материалу, из которого она образована.

 Классификаця пыли

 В зависимости от происхождения различают пыль естественного происхождения и промышленного.

 Источниками пыли естественного происхождения являются: вулканические извержения (вулканическая пыль),

пыльные бури, лесные (мелкий пепел), степные, торфяные пожары, разрушение и выветривание горных пород,

испарение с поверхности морей, а также космическая пыль. С пылью естественного происхождения приходится

сталкиваться, главным образом, при решении вопросов очистки приточного воздуха перед поступлением его в

вентилируемые помещения.

 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

физикохимических 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

частицыее 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 какуюлибо 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).


ХАРАКТЕРИСТИКА И КЛАССИФИКАЦИЯ

ПРОМЫШЛЕННЫХ ЗАГРЯЗНЕНИЙ ОКРУЖАЮЩЕЙ

СРЕДЫ.

Промышленные загрязнения могут быть механическими, химическими, физическими и биологическими.



 Механические загрязнения – это аэрозоли, твердые тела и частицы, содержащиеся в воде и почве. Химические

загрязнения – разнообразные газовые, жидкие и твердые химические соединения, которые вступают во

взаимодействие с О.С. К физическим загрязнениям относят все виды энергии – тепловую, механическую,

световую, электромагнитную, энергию ионизации. Биологические загрязнения – микроорганизмы и продукты их

жизнедеятельности.

 Под атмосферным загрязнением понимают присутствие в воздухе газов, паров, частиц, твердых и жидких

веществ, тепла, излучений, которые неблагоприятно влияют на человека и О.С. Загрязнение атмосферного

воздуха может быть глобальным, региональным, местным и локальным. Масштабы загрязнения связаны с

мощностью выброса и характером воздушных потоков. Если эти два фактора совпадают по направлению и

времени, загрязнение может быть глобальным, а если не совпадают – региональным,

местным или локальным.

 Из многочисленных загрязнителей атмосферы основными являются аэрозоли – твердые или жидкие частицы,

находящиеся во взвешенном состоянии в газообразной среде. Частицы, взвешенные в воздухе, называются

атмосферными аэрозолями.

 Аэрозоли разделяют на первичные, поступающие непосредственно в атмосферу, и вторичные, являющиеся

результатом их превращения. Аэрозоли делятся на три группы: пыли − состоящие из твердых частиц. , дымы−

аэрозоли, которые получаются при конденсации газа. , туманы.

 В атмосфере аэрозольные загрязнения воспринимаются в виде дыма, тумана, мглы и дымки. Аэрозоль с

жидкими частицами – туман, с твердыми частицами – дым.

 Около 60% общего количества аэрозолей, попадающих в атмосферу, составляют твердые частицы – это



пыль, зола, сажа.

Пыль в атмосфере – совокупность взвешенных в воздухе мелких твердых частиц, способных оседать при

безветрии.



Зола – остаток после выгорания органической части топлива. Главными компонентами золы являются оксид

кремния и оксид алюминия, также в ней содержится кобальт, никель, молибден, ванадий, хром и золото.



Сажа представляет собой высокодисперсный нетоксичный порошок, на 90…95% состоящий из частичек

углерода.

 В зависимости от размера аэрозольные частицы делят на 3 класса:

1. Крупные частицы (грубодисперсные), r > 1 мкм, осаждающиеся;

2.Средние (среднедисперсные), r = 0,1...1 мкм, мало или вовсе не осаждающиеся;

3. Мелкие или микроскопические (тонкодисперсные), r < 0,1 мкм, не осаждающиеся.

Структура аэрозоля, т.е. форма его частиц, зависит от природы и механизма образования.

По форме частицы аэрозоля принято делить на: а) сферические, б) изометрические (правильные

многогранники), в) пластинки, г) иглы, волокна, призмы, д) звездочки.

Аэрозоли в большинстве случаев полидисперсны, т.е. содержат частицы различного размера. Исключение

составляют возгоны – пыли, образующиеся в газах в результате конденсации паров веществ и в процессе

химических реакций газообразных компонентов.



 Загрязнения, поступающие в водные объекты, условно можно разделить на несколько групп. По физическому

состоянию выделяют: нерастворимые, коллоидные и растворенные примеси. Кроме того, загрязнения

делятся на: минеральные, органические, бактериальные и биологические.

Минеральные загрязнения обычно представлены песком, глинистыми частицами, частицами руды, шлака,

минеральных солей, растворами кислот, щелочей и др. Органические загрязнения подразделяются по

происхождению на растительные (остатки растений) и животные (остатки тканей животных). Бактериальное и

биологическое загрязнения свойственны главным образом бытовым стокам и стокам некоторых промышленных

предприятий (предприятия микробиологической промышленности, биофабрики, кожевенные заводы, меховые

производства и др.).


В промышленном производстве вода используется как теплоносительпоглотитель, растворитель, как

средство транспортировки. Предприятия, машиностроительного комплекса используют воду для охлаждения

(подогрева) исходных материалов и продукции, деталей и узлов технологического оборудования; приготовления

различных технологических растворов, промывку, обогащение и очистку исходных материалов или продукции;

хозяйственнобытовое обслуживание.

Критерием загрязненности воды является ухудшение ее качества вследствие изменения органолептических

свойств и появления веществ, вредных для человека, а также повышение температуры воды.



Отходы – непригодные для производства данной продукции виды сырья, его неупотребимые остатки или

возникающие в ходе технологических процессов вещества (твердые, жидкие и газообразные) и энергия, не

подвергающаяся утилизации в рассматриваемом производстве.


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 Δ– потеря массы

образца, определяемая взвешиванием его до и после опыта, кг; – 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.



СВОЙСТВА ПЫЛИ (СМАЧИВАЕМОСТЬ,

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПЫЛИ,

ГИГРОСКОПИЧНОСТЬ, КОАГУЛЯЦИЯ) И ИХ

ВЛИЯНИЕ НА ЭФФЕКТИВНОСТЬ РАБОТЫ

ПЫЛЕУЛОВИТЕЛЕЙ.

Смачиваемость пылиРазличные 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.

По характеру смачивания все твердые тела разделяют на три основные группы:

1) гидрофильные материалы – хорошо смачиваемые: кальций, кварц, большинство силикатов и окисленных

минералов, галогениды щелочных металлов;

2) гидрофобные материалы – плохо смачиваемые: графит, уголь, сера;

3) абсолютно гидрофобные: парафин, тефлон, битумы.



 Содержание влаги в пыли выражает влагосодержание или влажность.

Влагосодержание – отношение количества влаги в пыли к количеству абсолютно сухой пыли.

Влажность – отношение количества влаги в пыли ко всему количеству пыли.

Гигроскопическая влага пыли, т. е. влага, которая удерживается на ее поверхности, в порах и капиллярах, может

быть определена при высушивании пробы пыли до постоянной массы в сушильном шкафу.

Способность пыли впитывать влагу зависит от химического состава, размера, формы и степени шероховатости

поверхности частиц. Гигроскопичность способствует их улавливанию в аппаратах мокрого типа.

Электрические свойства пыли влияют на эффективность работы электрофильтров, а также на поведение

пыли в газоходах и в пылеулавливающих аппаратах, на взрывоопасность и адгезионные свойства, в том числе и

на сыпучесть пылей.

Электрические свойства пылей зависят от физикомеханических и химических свойств (форма, дисперсность и т.

д.), а также от внешних факторов–температуры, влажности и т. д. Основными электрическими свойствами

пылей являются удельное электрическое сопротивление и электрический заряд пылей.



Удельное электрическое сопротивление (УЭС) характеризует электрическую проводимость слоя пыли и

оценивается по удельному электрическому сопротивлению слоя пыли ρсл, В зависимости от УЭС пыли делят

на три группы:

1) низкоомные пыли (хорошо проводящие);

2) пыли со средней проводимостью. Эти пыли хорошо улавливаются в электрофильтрах, т.к. разрядка частиц

происходит не сразу, а в течение времени, необходимого для накапливания слоя;

3) высокоомная пыль, она образует на электроде пористый изолирующий слой.

Электрический заряд пыли. Пылевая, как и другая аэрозольная частица, может иметь один или несколько

электрических зарядов или быть нейтральной. Аэрозольная система может иметь в своем составе частицы,

заряженные положительно, отрицательно, нейтральные. Соотношение этих частиц определяет суммарный

заряд системы.

Пылевые частицы получают электрический заряд как в процессе образования, так и после образования,

находясь во взвешенном состоянии, в результате взрыва, диспергирования, взаимного трения, трения о воздух,

а также вследствие адсорбции ионов при ионизации среды. Последний способ электризации является

основным для взвешенных частиц.

 Горючесть и взрываемость пыли


 Способность образовывать с воздухом взрывоопасную смесь и способность к воспламенению являются

важнейшими отриц. сввами многих видов пыли. Пыль, находящаяся во взвешенном состоянии в воздухе

помещений, взрывоопасна. Осевшая пыль (гель) пожароопасна.

 Коагуляция (агрегирование, агломерация) укрупнение взвешенных частиц. Этот процесс происходит в

результате взаимодействия частиц под влиянием различного рода физических факторов. Наибольшая роль в К

принадлежит молекулярным силам и силам электрического притяжения.

Благодаря этому повышается эффективность улавливания частиц. Соединение и укрупнение частиц

происходит при слипании их вследствие столкновения под действием гравитационных сил, сил инерции,

броуновского движения, взаимного притяжения и т.д.




Достарыңызбен бөлісу:


©netref.ru 2019
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет