2.3. Захист атмосферного повітря від викидів промислового пилу

На промислових підприємствах практично неможливо уник­нути пилоутворення. А тому доцільно конкретизу­вати таке поняття, як "промисловий пил". Відомо, що пил — це зважені частинки твердих речовин, що утворюються внаслідок механічного подрібнення твердих матеріалів у порошкоподібний стан, у процесі механічної обробки, обпікання, висушування, за­вантажування, змішування, дозування, просіювання та транспортування насипних матеріалів, а також при спалюванні твердого палива. Пил — полі дисперсна система з розміром частинок від 5 до 200 мкм і більше.

Пил, зрівноважений у повітрі, з деяким наближенням можна віднести до промислових аерозолів, до яких належать також пил-дим і пил-туман. Розмір частинок у димі становить від 5 до 0,1 мкм.

У туманах зважені частинки передусім є краплинками рідини, в яких можуть міститися розчинені речовини або суспендо­вані тверді частинки. Тумани утворюються внаслідок конденсації пари або під час розпилювання рідини в газовому (повітряному) середовищі. Розмір краплин у першому випадку може бути близь­ким до розміру частинок у димі, у другому — до розміру части­нок у пилі. Утворення пилу-туману супроводжує процеси автоматичного фарбування виробів та ін.

Крім розміру (фракційності) частинок, важливо знати також інші характеристики пилу: походження (матеріал) пилинок, іх поверхню, електрозаряд, вологість і хімічні властивості. Залеж­но від цього вибирають методи та засоби захисту атмосфери від за­бруднення пилом.

При пиловловлюванні необхідно також знати фізико-хімічні характеристики пилу: дисперсний (фракційний) склад, густину, адгезійні властивості, змочуваність, електричний заряд частинок, питомий опір шарів частинок та ін. Для правильного вибору пи­ловловлювачів потрібні, насамперед, відомості про дисперсний склад пилу туману.

За дисперсністю пил класифікують на 5 груп:

Розрізняють дійсну, уявну та насипну густину частинок пилу. Уявна густина пилу — це відношення її маси до об'єму. Для су­цільних (непористих) частинок значення уявної густини чисельно співпадає з дійсною густиною. Насипна густина пилу, який пролежав певний час, приблизно у 1,2—1,5 раза перевищує на­сипну густину.

Здатність частинок пилу до злипання визначається їх адгезивними властивостями, що важливо при забрудненні окремих елементів пиловловлювачів. Так, наприклад, пил IV та V груп дис­персності завжди злипається. Здатність пилу до злипання значно зростає при його зволоженні. Змочуваність частинок впливає на роботу мокрих пиловловлювачів, а електрична зарядженість ча­стинок — на їх поведінку в електричних пиловловлювачах і газо­ходах.

На цьому етапі розвитку науки й техніки відомо два основні способи вилучення пилу з повітряного (газового) потоку: сухий і мокрий. Для реалізації цих способів застосовують різні пилоочисні установки.

Аналіз способів пиловловлювання підтверджує» що процес вилучення твердих (рідких) частинок пилу з повітряного потоку переважно складається з двох етапів. На першому етапі пилинки усувають з повітряного потоку й переносять до стінок пиловло­влювача (сепаратора) у так званий збиральний простір або на зби­ральні та осаджувальні поверхні. На цьому етапі вилучення пилу застосовуються різні принципи та рушійні сили, а саме гравіта­ційні, інерційні, перехоплювальні, дифузійні, електростатичні. Для вилучення пилу з повітряного потоку використовують прин­ципи коагуляції, термофореза, дифузофореза, п*єзофореза, змочу­вання пилу, а також ультразвукові або магнітні класифікатори [3].

Другий етап відокремлення пилових домішок зводиться до по­дачі його в колектор (збирач) пиловловлювача (сепаратора) різни­ми способами. В сухих механічних пиловловлювачах (сепарато­рах), де пил знаходиться близько від збиральної поверхні, він пере­носиться потоком повітря (газу) в колектор, після чого механічним способом усувається за межі пиловловлювача. У мокрих пилов­ловлювачах — скруберах — пилові домішки, як правило, вно­сяться в колектор струменем води. В електростатичних осаджу- вачах і рукавних фільтрах пил спочатку накопичується на зби­ральні поверхні, а потім через певні Інтервали часу усувається з неї (наприклад, струшуванням або витріпуванням). Залежно від застосованого на цьому етапі методу існують один або декілька ступенів обробки, які базуються на різних принципах та явищах, таких як рушійні сили масового потоку, інерція, змочуваність, гравітація та вібрація.

На кінцевому етапі процесу сепарації, що включає декілька ступенів обробки, зібраний пил вилучається безперервно або періо­дично, причому інтервали контролюють вручну або автоматично.

При усуванні пилу з повітряних потоків переважно застосову­ють комбінації декількох принципів і рушійних сил. Водночас слід відзначити, що на ці процеси впливають допоміжні дії таких явищ, як турбулентність потоку, характеристики пограничного шару, адгезія пилу до стінок пиловловлювача (сепаратора), тому не завжди вдається до початку його використання точно оцінити ефективність роботи. Отже, потрібен ретельний аналіз основних принципів, явищ і рушійних сил, які впливають на ефективність роботи пиловловлювачів. В інженерній практиці відомі три ос­новні принципи вилучення пилу з повітряного (газового) потоку: механічний, електричний та акустичний.

Механічні принципи вилучення пилу з повітряного (газово­го) потоку. Ці принципи є найбільш гнучкими і поширеними та існують в чотирьох варіантах. Розглянемо суть кожного з них.

Перший варіант ґрунтується на застосуванні сил маси. Вста­новлено, що частинки горизонтального повітряного потоку, змі­шаного з пилом, знаходяться під дією двох сил: інерції газового потоку та сил маси (важкості). Внаслідок турбулізації повітряно­го потоку та теплового руху молекул повітря (броунівського руху) малі частини дифундують. Другий варіант механічного принципу базується, як відомо, на застосуванні сил інерції твердих частинок, тобто на законі Нью­тона. Відомо, що за законом Ньютона кожне тіло намагається зберігати свій початковий динамічний стан за умови, якщо на нього не діють будь-які зовнішні сили. При дії зовнішньої сили змінюється рух тіла в напрямку дії рушійної сили. Цей принцип використаний при усуненні з повітряного потоку домішок твер­дих або рідких речовин.

Рис. 2.8 Схема руху твердих частинок пилу в повітряному потоці