8. Определение запыленности атмосферного воздуха

Определение запыленности воздуха

Пыль является аэрозолем. Аэрозоли представляют собой частицы вещества (твердые или жидкие) во взвешенном состоянии. Они распространены в приземном слое, тропосфере и стратосфере. Время жизни их различно: от нескольких часов до многих лет. В тропосфере различают 3 типа распределения частиц: фоновое, океаническое и континентальное. Частицы попадают в атмосферу с Земли в готовом виде, но значительная их часть образуется в результате химических реакций между газообразными, жидкими и твердыми веществами, включая пары воды.

Большое количество аэрозолей образуется в результате естественных природных процессов, но немалая их доля имеет антропогенное происхождение. Основной источник антропогенных аэрозолей - процесс горения. Энергетика и транспорт дают 2/3 общего количества антропогенных аэрозолей. Среди прочих источников аэрозолей - металлургические предприятия, производство строительных материалов, химические производства.

Аэрозоли способны изменять климат Земли, осаждаясь в альвеолах легких, они вызывают тяжелое заболевание у людей - пневмокониозы. Частицы аэрозоли могут нести на себе радиоактивность, вирусы, микробы, грибки, вызывать смоги и кислые дожди, то есть создавать угрозу не только живым существам, но и машинам, механизмам, приборам, качеству чистых материалов. Кроме того, пыль уносит с выбросами ценные материалы и может стать причиной разрушительных взрывов.

Для количественной характеристики запыленности воздуха в настоящее время используется преимущественно весовой метод (гравиметрия). Кроме того, существует счетный метод. Весовые показатели определяют массу пыли в единице объема воздуха. Это прямые методы измерения запыленности. Существует также группа косвенных методов измерения запыленности. Под косвенными понимают методы измерения как с выделением пыли из воздуха, так и без выделения, основанные на определении ее массы путем использования различных физических явлений (интенсивности излучения, электрического поля, оптической плотности и т.д.).

Наиболее распространенным является гравиметрический метод определения весовой концентрации пыли. Через аналитический фильтр просасывают определенный объем запыленного воздуха. Массу всей витающей пыли без разделения на фракции рассчитывают по увеличению массы фильтра. Лучшими являются фильтры из ткани ФГТП. Метод применяется для определения разовых и среднесуточных концентраций пыли в воздухе населенных пунктов и санитарно-защитных зон в диапазоне 0,04-10 мг/м³.

Определение запыленности газовоздушных потоков

Под запыленностью воздуха понимают массовую концентрацию пыли в воздухе. Отбор пыли проводят с помощью пылезаборных трубок. При отборе пробы необходимо соблюдать условие изокинетичности, т.е. равенства скорости газовых потоков в точке отбора и во входном отверстии заборной трубки.

Для улавливания пыли, содержащейся в отобранном объёме воздуха, применяют два основных способа осаждения пыли: внешняя и внутренняя фильтрации. Под фильтрацией понимают процесс осаждения пыли на бумажных, тканевых, керамических фильтрах и на слое стекловаты.

При внешней фильтрации осаждение пыли из отобранного объёма воздуха происходит в фильтрующем устройстве, расположенном вне воздуховода, а при внутренней – в воздуховоде. Метод внешней фильтрации обеспечивает быструю смену фильтра без извлечения заборной трубки из воздуховода. Метод внутренней фильтрации применяют для отбора проб влажного воздуха, а также при конденсации из воздуха капельной влаги и наличии в нём смол, агрессивных и др. компонентов, осаждающихся на внутренних стенках заборной трубки.

Оборудование:

1. пылезаборная трубка;

2. аспиратор для отбора проб воздуха типа М-822;

3. фильтры АФА-ВП-20;

4. фильтродержатель;

5. аналитические весы;

6. секундомер;

7. резиновые шланги, пробки;

8. ртутный технический термометр.

Ход работы:

1) аэродинамические характеристики газовоздушного потока (V м/с, Q м³/с) в воздуховоде до пылеулавливающей установки и на выбросе берутся по результатам предыдущей работы;

2) фильтры АФА взвешивают на аналитических весах, по три фильтра на каждую точку измерения;

3) вставляют фильтр в фильтродержатель, присоединяют последний к заборной трубке. Установку проверяют на герметичность;

4) собирают установку для определения запылённости методом внешней фильтрации. Отбирается проба, для чего пылезаборная трубка вводится в воздуховод на 1/3-1/2 его диаметра загнутым концом против движения газа. Включается аспиратор для отбора пробы воздуха. Пробы отбирают в тех точках, где измеряли скорость газового потока. Отбор ведется в условиях изокинетичности в течение 10-ти минут. Отбирают 3 пробы на входе в пылеулавливающую установку (ПУ) и 3 пробы на выбросе в атмосферу;

5) после отбора взвешивают на аналитических весах до постоянной массы, определяют массу пыли на фильтрах и рассчитывают концентрацию пыли С мг/м³ до очистки и после.

Расчёт

мг/м³

где т - масса пыли на фильтре, мг;

V₀ - объём отобранного воздуха, приведённый к нормальным

условиям, м³.

Масса выброса равняется

мг/с

где С - концентрация пыли в газовоздушной смеси на выбросе в

атмосферу;

Q - расход газовоздушной смеси, м³/с.

Зная время работы источника пылеобразования, можно определить массу в т/год.

Эффективность ПУ определяется по формуле

где С_вх – концентрация пыли на входе в ПУ, мг/м³;

С_вых – концентрация пыли на выходе в ПУ, мг/м³.

Сейчас промышленностью освоен выпуск различных приборов и установок для анализа аэрозолей: радиоизотопный пылемер «Приз–2» (определение концентраций пыли в воздухе рабочей зоны в диапазоне 1–500 мг/м3); контрольно-измерительный комплекс «Пост–1» (автоматическое измерение и запись содержания в атмосферном воздухе пыли и сажи), лаборатория комплексная «Пост–2», автоматический одноканальный пробоотборник АПП–6–1 (отбор аэрозоля из воздуха для

определения концентраций прямым методом), дозиметр пыли индивидуальный ДП–1 (отбор проб аэрозоля для определения концентраций прямым методом при запыленности воздуха более 15 мг/м3), пробоотборное устройство ПУ-ЭР-220, пробоотборное устройство ПУ-ЭР-12 (отбор проб воздуха с последующим определением концентрации, дисперсного, минерального, химического, микробиологического состава и исследования свойств аэрозоля при параллельном использовании весового, оптического, гранулометрического, электронно-зондового и микробиологического анализа осажденных частиц аэрозоля). Рассмотрим некоторые из них ( рис.9,10.11).

Дозиметр пыли ДП-01 является современным прибором для замера массовой концентрации пыли в шахтах и индивидуальных пылевых нагрузок и имеет ряд достоинств:

• небольшие габариты (110 х 92 х 40 мм) и вес (800 г) дозиметра позволяют переносить его и проводить индивидуальный пылевой контроль на каждом рабочем месте и в зонах с различным уровнем запыленности;

• возможность проводить пылевой контроль в течении всей рабочей смены без замены фильтра, так как дозиметр имеет фильтр с большой пылеемкостью, рассчитанный на работу в течение 8 часов.

• ДП-01 не имеет собственной цифровой индикации, анализ осуществляется весовым методом (предварительный отбор проб на фильтр за определенный период времени и последующее взвешивание на аналитических весах).

• Фильтр дозиметра улавливает частицы пыли с размером от 1 мкм

Запыленный воздух прокачивается диафрагменным насосом (габариты 48 х 92 х 40 мм), приводимым в действие электрическим приводом. Источник питания дозиметра - автономный от 3-х встроенных аккумуляторов, одна зарядка аккумулятора рассчитана не менее чем на 8 часов работы дозиметра. Число циклов заряда-разряда - не менее 500.

Дозиметр пыли ДП-01 имеет взрывобезопасный уровень взрывозащиты и эксплуатируется при температуре окружающей среды от +1° С до +40 ° С и относительной влажности до 90% при температуре +35 ° С

Предназначен для автоматического отбора проб аэрозолей, в том числе биологических, при проведении санитарного контроля воздуха различных помещений и атмосферы.

Автоматические переносные многокомпонентные газоанализаторы «АНГОР» предназначены для измерения содержания кислорода, оксида углерода, оксида и диоксида азота, диоксида серы в отходящих газах топливосжигающих установок; определения расчетным методом содержания диоксида углерода и суммы оксидов азота (NOX); измерения температуры и избыточного давления (разряжения) в точке отбора проб, а также индикации температуры окружающей среды; измерения перепада давления на пневмометрической трубке (трубке Пито) с целью расчета скорости газового потока в газоходе, определения расчетным методом технологических параметров топливосжигающих установок - коэффициента избытка воздуха, коэффициента потерь тепла и КПД сгорания топлива.