Содержание взвешенных веществ: состав, виды, свойства, рассчет концентрации и выбор фильтров

Похожие темы:

В отходящих газах практически любого производства присутствует дисперсная фаза — мелкие твёрдые и жидкие частицы, которые удерживаются газовым потоком и не оседают сразу. Именно они формируют запылённость цеха и нагрузку на пылегазоочистку. К взвешенным веществам относятся пыль, дым, сажа, масляные и кислотные туманы, аэрозоли конденсации. Для инженера их характеристики — это исходные данные для расчёта аспирации и выбора аппарата. Разберём состав, классификацию, физические особенности этих примесей и то, как под них подбирают пылеулавливающее оборудование завода «Факел».

Отдельная категория — сажа, взвешенные вещества углеродного происхождения, продукт неполного сгорания топлива. Эти ультрамелкие включения размером в десятки нанометров глубоко проникают в дыхательные пути. По действию на организм примеси делят на токсичные (свинец, оксиды марганца, хром) и относительно инертные. Знание химического профиля нужно не только для гигиены: ценную металлическую или мучную фракцию после улавливания нередко возвращают в производство, а токсичную направляют на утилизацию по классу отхода. Санитарные нормы присваивают каждой позиции категорию вредности — класс опасности взвешенных веществ варьируется от 1-го (чрезвычайно опасные) до 4-го (малоопасные), и под каждый установлена своя ПДК.

Для производственных помещений отдельно нормируются взвешенные вещества в воздухе рабочей зоны: ПДК нетоксичной пыли обычно составляет 2–10 мг/м³, а для аэрозолей с кварцем требования жёстче — порядка 1 мг/м³.

Таблица с ПДК:

Виды взвешенных веществ разделяют по нескольким признакам, и от этого напрямую зависит тип пылеуловителя.
По происхождению различают природные взвеси (пыльца, эрозия почвы, вулканический пепел) и техногенные, образующиеся в ходе производства. По агрегатному состоянию — твёрдые (пыль, дым) и жидкие (туманы масел, кислот, СОЖ). По условиям образования выделяют дезинтеграционные частицы, возникающие при дроблении, шлифовке и резке, и конденсационные, которые формируются при остывании паров металла или химикатов.

Главная же характеристика для газоочистки — дисперсность. Размеры взвешенных веществ охватывают диапазон от 0,001 до 1000 мкм. Крупная фракция свыше 100 мкм оседает быстро и хорошо улавливается циклонами; тонкая респирабельная фракция мельче 2,5 мкм (PM2.5) ведёт себя почти как газ, дольше всего висит в потоке и требует тонкой очистки тканью или картриджем. Мелкие пылинки склонны к коагуляции — слипаясь, они укрупняются и осаждаются легче, поэтому на сильно запылённых линиях нередко применяют двухступенчатую схему: грубая инерционная ловушка плюс тонкий доочиститель.

Физические свойства взвешенных веществ влияют на конструкцию аппарата сильнее, чем химический состав.
Плотность. Различают истинную плотность взвешенных веществ (плотность самого материала) и насыпную, учитывающую пустоты между пылинками. У цемента истинная около 3100 кг/м³, насыпная — 1100–1500 кг/м³. Этот параметр задаёт скорость осаждения и подбор разгрузочных шлюзов.
Адгезия. Слипаемость показывает, будет ли пыль налипать на фильтровальную поверхность. Сильнослипающиеся порошки (сажа, гипс, оксиды) нуждаются в энергичной импульсной регенерации, иначе сопротивление быстро растёт.
Абразивность. Кварцевая, корундовая и металлическая фракция истирает корпус и рукава, поэтому для неё применяют износостойкие ткани и защитную футеровку входной зоны.
Гигроскопичность. Цемент, известь, соли при повышенной влажности схватываются в плотную корку, и сухой рукавный аппарат для них не годится — выручает мокрая очистка.
Электростатика. Многие порошки накапливают заряд, что ухудшает регенерацию и повышает риск воспламенения; в таких случаях ставят антистатические рукава с заземлением.
Взрывоопасность. Мучная, сахарная, алюминиевая, угольная и серная пыль образует с воздухом взрывоопасные смеси. Для подобных сред обязательны взрывозащищённые аппараты с разрывными мембранами и искрогасителями.

Подбор оборудования опирается на четыре исходных параметра: дисперсность пыли, начальную запылённость, температуру газа и характер загрязнителя — сухой, липкий, влажный или химически агрессивный. Ниже — ориентир по основным типам аппаратов «Факел».

Рукавные фильтры серии БУРАН (исполнения ФРИ, ФРКИ, ФРКН) — универсальное решение для сухих производств. Простая ремонтопригодная конструкция, срок службы от 10 лет, очистка воздуха до 99% и производительность до 700 000 м³/ч; для дерева, сахара и металла выпускаются взрывозащищённые модели Б-КМ2.

Картриджные пылеуловители ФЁН и АКМАН компактнее рукавных при той же площади фильтрации за счёт цилиндрических элементов и запатентованного материала, дают очистку до 99,9% и собираются в модули до 96 000 м³/ч; картриджи меняются без инструмента.

Скрубберы — мокрые газопромыватели САМУМ, ТОРНАДО, ВЕНТУРИ — незаменимы там, где загрязнитель липкий, горячий, гигроскопичный или сопровождается газами, парами кислот, фенолом и формальдегидом. Улавливание достигает 99,9%, есть химостойкие пластиковые версии.

Передвижные установки ПАССАТ ФВУ закрывают локальные задачи: сварку, шлифовку, зачистку металла. В комплект входит искрогаситель для пожаробезопасности, а степень очистки и тип картриджа подбираются под конкретный участок.

Если в потоке помимо твёрдой фазы есть пахучие или органические газы, к механической ступени добавляют адсорберы, биофильтры или газоконверторы — они доочищают воздух от того, что не задерживает ткань. При большой доле тяжёлой крупной пыли на входе ставят циклон как первую инерционную ступень, разгружая основной аппарат. Любую модель на заводе адаптируют под габариты площадки, температуру и химический состав потока, а доставку, монтаж и пуско-наладку берут на себя. Полный модельный ряд — в каталоге завода.

Оценить запылённость можно несколькими способами. Гравиметрический — базовый и арбитражный: воздух протягивают через аналитический фильтр АФА, а количество взвешенных веществ вычисляют по привесу фильтра, отнесённому к объёму пробы (мг/м³). Расчётный метод по валовому выбросу применяют на стадии проектирования, когда прямых замеров ещё нет: здесь коэффициент взвешенных веществ в формуле эмиссии берут по удельным нормативам технологии и расходу сырья. Оптические методы (нефелометрия, лазерные счётчики) дают непрерывный мониторинг в реальном времени — показатель взвешенных веществ определяют по интенсивности рассеяния света запылённым потоком. Периодичность замеров и точки отбора задаёт программа производственного экологического контроля, а для итогового решения инженеры обычно сопоставляют несколько подходов сразу.

Точно подобрать аппарат и рассчитать стоимость помогут специалисты «Факел» — пришлите характеристику выбросов в опросном листе, и мы предложим оборудование под вашу задачу.