Одними з найпотужніших джерел забруднення атмосфери є викиди промислових підприємств. Джерела пилогазових забруднювачів атмосфери прийнято ділити за якісним складом і шкідливості. Відповідно до цього машинобудівні виробництва (цеху) можна розділити на наступні групи:
2. Виробництва, в газових викидах яких містяться неприємно пахнуть речовини. Наприклад, фарбувальні цехи.
3. Виробництва, що мають значні викиди газів і аспіраційного повітря в атмосферу, містять токсичні або інертні речовини. Наприклад, інструментальні та агрегатно-складальні цехи і ін.
4. Виробництва, викиди яких в атмосферу містять канцерогенні або отруйні речовини. Наприклад, термічні цехи, виробництва електрохімічної обробки деталей і ін.
Однак для розробки технологічних заходів з видалення або знешкодження виділяються забруднювачів потрібно більш детальна інформація про джерела, яку можна отримати, якщо охарактеризувати кожне джерело набором наступних ознак:
1 - тип систем, з яких відбувається викид шкідливих речовин;
2 - режими роботи в часі;
3 - ступінь централізації джерел;
4 - розташування джерела щодо вітрових потоків;
5 - спосіб виведення забруднювача в атмосферу;
6 - температура викидів.
По 1-му ознакою, тобто за типом систем, з яких відбувається викид, джерела підрозділяють на:
а) виділяють відходять технологічні викиди;
б) вентиляційні (аспіраційні) викиди.
До технологічних належать викиди, які утворюються під час продування, пилоутворення при обробці деталей, у вигляді витоків через нещільності в апаратурі, сальники і інших ущільненнях. Як правило, такі викиди мають високі концентрації шкідливих речовин і вимагають очищення і видалення. Вентиляційні (аспіраційні) викиди пов'язані з природною і механічною загальнообмінною вентиляцією і місцевою витяжною вентиляцією. У зв'язку зі значним обсягом забрудненого повітря при відносно низькому вмісті шкідливих речовин, подібні викиди підлягають очистці або знешкодження поряд з технологічними викидами.
За 2-му ознакою, тобто по режиму роботи джерела підрозділяють на:
а) виділяють постійно або за певним законом рівномірні валові викиди;
б) виділяють періодичні викиди;
в) залпові викиди.
Джерела постійних викидів добре піддаються контролю, можна легко прогнозувати зміну їх характеристик (методика ОНД-86), проте в екологічному аспекті вони становлять найбільшу небезпеку для санітарно-гігієнічних умов робочих зон і населених місць. Залпові викиди часто пов'язані з аварійними ситуаціями. Забруднення від періодичних і залпових викидів погано контролюються і їх важко оцінити математичними методами.
За 3-му ознакою, тобто за ступенем централізації джерела підрозділяють на:
Як правило, в якості перших служать високі труби, в яких об'єднуються викиди з багатьох технологічних і інших пристроїв. У цьому випадку контроль, дослідження і організація очищення пилогазових викидів полегшуються з огляду на укрупнення потоків. Подібні джерела в переважній більшості відносяться також до організованих (каналізованим). Децентралізовані джерела виділяють шкідливі речовини в навколишнє середовище через невисокі труби, ліхтарі будівель, нещільності в з'єднаннях і комунікаціях і т.д. У цьому випадку, як правило, виникають труднощі контролю і організації очистки.
За 4-му ознакою, тобто по розташуванню в просторі джерела викидів підрозділяють на:
Високими вважаються точкові джерела, висота яких перевищує 3,5Нзданія (висоти будівлі). За низькі (затінені) джерела приймають такі, ефективна висота викидів з яких менше висоти циркуляційної зони, що виникає над будівлею і за ним.
За 5-му ознакою, тобто за способом виведення забрудненого повітря в атмосферу джерела підрозділяють на:
а) організовані (каналізовані) - труби, шахти і т.д .;
б) неорганізовані (неканалізовані) - ліхтарі, нещільності обладнання, випаровування з відкритої поверхні рідини.
Останні зазвичай не піддаються очищенню, тому єдиний шлях їх знешкодження - профілактичні заходи.
За 6-му ознакою, тобто по температурі газів, що відходять джерела викидів підрозділяють на:
а) сильно нагріті з градієнтом температур Dt> 100 о С;
б) нагріті - 20 о С
в) слабо нагріті 5 о С
г) ізотермічні Dt = 0 о С;
д) охолоджені Dt <0 о С.
Схильність розсіюванню в атмосфері викидів з цих джерел в цілому зменшується в міру зменшення температури потоків, що необхідно враховувати при плануванні заходів по їх знешкодженню або видалення.
Для зниження концентрації зважених часток в газах, що надходять на очистку в газоочисні установки, а в ряді випадків і як апарати самостійної очищення, на підприємствах застосовуються апарати грубої очистки газів. які поділяють на такі групи:
1. Пилеосадітельние камери;
2. Інерційні пиловловлювачі;
4. Мокрі пиловловлювачі (порожнисті форсункові скрубери і низьконапірних скрубери Вентурі).
Розрахунок Пилеосадітельние (гравітаційної) камери
В основі роботи пилеосадітельних камер (рис. 1) лежить гравітаційне осадження частинок пилу.
Мал. 1. Промислова багатосекційна пилеосадітельная камера: 1 - вихідний канал, 2 збірно канал, 3 - шибери, 4 - горизонтальні полки, 5 - люки з дверцятами для видалення пилу, 6 - всмоктуючий канал
Час проходження t (в с) газами осаджувальної камери розраховується за формулою:
де V - об'єм камери, м 3;
Vг - об'ємна витрата газів, м 3 / с;
L - довжина камери, м;
Н - висота камери, м.
За цей же час під дією сили тяжіння частка пройде шлях h (в м), що дорівнює:
де Wср - середня швидкість падіння частки, м / с.
Фракційна ефективність пилеосадітельних камер визначається відношенням h / H. Якщо h ³ H. то всі частинки цього розміру (і більші) уловлюються камерою. Маленькі частинки практично миттєво досягають кінцевої швидкості, і в цьому випадку значення Wср = Wч.
Якщо частинки досить великі, то розрахунок їх шляху осадження проводиться в дві стадії:
1. На початку визначається шлях l * (в м), який має пройти частка до досягнення швидкості, що дорівнює 0,99 Wч за формулою (1.3):
де час досягнення кульової часткою кінцевої швидкості tк (в с) знаходиться зі співвідношення (1.4):
де z ч * - модифікований коефіцієнт опору кульової частинки, що враховує нерівномірний її рух, знаходиться з формули:
де Fвн - зовнішня сила, що діє на частинку, Н;
mч - маса частинки, кг;
ач - прискорення частинки, м / с 2;
rг - щільність газів, кг / м 3;
Rч - щільність частки, кг / м 3;
dч - діаметр частинки, м.
2. Потім визначається відстань lк. прохідне в час, що залишився зі швидкістю Wч:
Для частинок, розмір яких менше 70 мкм. значення Wч розраховується за формулою:
де g - прискорення сили тяжіння (м / с 2);
mг - динамічна в'язкість газів (Н # 8729; с / м 2).
Для розрахунку коефіцієнта опору частки zч в інтервалі значень числа Рейнольдса Reч від 0 до 10 4 с відносною похибкою не більше 5% можна скористатися емпіричної формулою:
Для частинок, розмір яких більше 70 мкм. значення Wч розраховується за формулою:
Закон Стокса для швидкості осадження частинок щільністю приблизно 1000 кг / м 3 при атмосферному тиску і температурі 20 ºС підтверджується експериментально до діаметра частинок близько 100 мкм.
При застосування закону Стокса мінімальний розмір часток dmin (в м), які будуть повністю обложені в камері, розраховується за формулою (1.10):
Однак слід мати на увазі, що у формулі (1.10) не враховуються такі чинники, як нешарообразность частинок пилу і їх концентрація в газовому потоці. Тому при розрахунку можуть бути отримані занижені результати.
При проектуванні осаджувальних камер необхідно також мати на увазі можливість вторинного виносу. Необхідно, щоб швидкість газового потоку була не вище 3 м / с, хоча, наприклад, для сажі ця швидкість теж висока.
Для представленої на рис. 1 конструкції Пилеосадітельние камери невелика висота між полицями, що утворюють кожну секцію, через які проходить запилений газовий потік, обумовлює ефективне пиловловлювання. В цьому випадку частці для осадження необхідно пройти шлях, рівний Н / N (де N - число секцій в камері). Фракційна ефективність камери такого типу становить h # 8729; N / H.
Для очистки газового потоку передбачається використовувати пилеосадочную камеру.
Розрахувати площу відстоювання, визначити мінімальний розмір частинок, які будуть повністю обложені в камері і фракційну ефективність.
Найменший розмір часток d. мкм
Масова витрата повітря Gг. кг / год
Визначимо критерій Рейнольдса:
Обчислюємо швидкість відстоювання:
Обчислимо швидкість туги відстоювання:
Знаходимо необхідну площу відстоювання:
З іншого боку маємо:
Знайдемо об'ємний витрата:
З урахуванням цієї умови знаходимо мінімальний діаметр частинок, які будуть осідати:
Знайдемо коефіцієнт опору частинки:
Знайдемо швидкість частинок:
Знайдемо фракційну ефективність: