Рабочие цеха металлургической, строительной, угольной отраслей и воздушный бассейн вокруг добывающих площадок традиционно испытывают мощную пылевую нагрузку, связанную с особенностями производства.
Также верно, что любой масштабный промышленный процесс, связанный с образованием пыли, должен сопровождаться комплексом профилактических мероприятий по сокращению уровня вредных веществ до безопасных значений.
Преимущества подхода
Среди наилучших доступных технологий (НДТ) пылеподавление методом орошения, является базовым решением с многолетней успешной практикой.
Естественный воздухообмен промышленных локаций обладает недостаточной динамикой, а использование принудительной вентиляции для организации отсоса массы запыленного воздуха экономически неоправданно ввиду огромного объема.
Наиболее доступный способ обеспыливания в таких условиях — распыление воды или эмульсионных составов.
Достоинства метода:
- Простая техническая реализация.
- Ремонтопригодность.
- Масштабируемость.
- Легкость в освоении персоналом.
- Относительно невысокая стоимость приобретения и сервиса.
Обратите внимание! Важная опция распылителей — мобильность. Помимо стационарных комплексов, которые отвечают за пылеподавление в постоянных пунктах добычи, производства, складирования и перевалки, генераторы водяного тумана могут размещаться на мобильных платформах и применяться по необходимости.
Номенклатура оборудования для распыления гидрорастворов
Стандартный комплект спринклерной системы для открытых добывающих и перерабатывающих локаций состоит из следующих элементов:
- Группа водоподготовки.
- Насосы.
- Клапанный набор.
- Трубопровод и соединительная фурнитура.
- Форсунки.
- Приборы контроля и управления, автоматика.
Практика показывает, что ключевое различие между оросительными системами того или иного производителя заключается в конструкции форсунок, узлов, отвечающих за преобразование потока в диспергированную взвесь (туман) с заданными параметрами — направлением, объемом, скоростью, концентрацией, расходом.
Примеры классификации форсунок:
- По типу распыления — гидравлические, пневматические (двухфазные), ультразвуковые атомайзеры.
- По форме факела — полный/полый конус, плоская/цельная струя.
- По материалу изготовления — латунь, аустенитная сталь, металлокерамика.
- По рабочему давлению — для низкого (до 10 атм) и высокого (свыше 10 атм).
- По размеру капли (калибр) — от 0,1 мкм до 1 тыс. мкм.
Рекомендация! Расчет количества оросителей зависит от целей (водяная завеса, увлажнение) и условий (пылящий материал, площадь покрытия, температура и естественная влажность воздуха). Для гарантии качественного проектирования и подбора системы промышленного орошения разумно обратиться в профильную компанию.
Орошение VS сухой/мокрый туман
Механизм пылеподавления при помощи дисперсии жидкости включает три фазы:
- Захват и смачивание частиц.
- Осаждение на поверхность.
- Связывание пылевого слоя за счет адгезии.
Очевидно, что эффективность процесса при таком подходе в значительной степени связана со способностью генерируемого тумана (дождя, снега) захватывать частицы пыли. В свою очередь, характеристики распыленных капель определяются техническими возможностями и настройками дождевальной установки (водяной пушки). Здесь необходимо сделать отступление.
При всех достоинствах орошение пылящих поверхностей традиционными спринклерными системами не лишено изъянов, причем их перечень достаточно объемен:
- Критическая зависимость от постоянного источника воды.
- Повышенная энергоемкость.
- Ограничение функциональности, связанное с сезонными особенностями.
- Недостаточный контроль границ обрабатываемого участка.
- Зависимость от ПАВ (поверхностно-активные вещества).
- Риск возникновения избыточной влажности, ведущей к снижению качества сырья (продукции) и поломкам производственного оборудования.
Безусловно, современные производители машин пылеподавления знают и учитывают «тонкие» места, стремясь свести последствия указанных особенностей к минимуму. Поэтому на практике, особенно при соблюдении правил эксплуатации профильной техники, результативность оправдывает вероятные неудобства.
Тем не менее существует проблема, серьезность которой, может заставить эксплуатанта отказаться от орошения в пользу другой технологии. Дело в том, что большинство оросительных установок генерируют капли в диапазоне 100-1000 мкм, в то время как наиболее опасной для человека признана концентрация частиц калибром от 0,25 до 10 мкм.
В отличие от крупных элементов (свыше 10 мкм), остающихся в верхних дыхательных путях, частицы меньшего размера беспрепятственно попадают в легкие, повреждают их и разносятся по организму, провоцируя опасные заболевания.
Большие капли, сформированные форсуночными механизмами, движутся вместе с загрязненным воздухом, захватывая и осаждая частицы близких размеров (в среднем — 500 мкм), излишне увлажняя при этом поверхность пылящего материала (еще одна проблема), но игнорируя самые опасные взвеси — до 10 мкм.
Материал | Соотношение размеров частиц | |
---|---|---|
Дробление и транспортировка сырья | до 10 мкм | более 10 мкм |
Дерево | 48% | 52% |
Металл | 57% | 43% |
Минеральные породы (уголь, гипс, клинкер) | 82-94% | 6-18% |
Принцип определения степени дисперсности: чем тверже материал и выше интенсивность обработки, тем значительнее преобладание в рабочей зоне мелкой пыли.
Выходом из положения могут стать ультразвуковые генераторы «мокрого» и «сухого» тумана — водяные пушки распыляющие в атмосферу капли жидкости, идентичные размеру мелкодисперсной пыли. В этом случае слипание происходит намного активнее, объем осажденных частиц достигает уровня 95%, а нижняя граница диапазона доступных температур находится у отметки -30 °C («сухой» туман).
Использование ПАВ при увлажнении орошением
Рассказывая о технологии орошения в борьбе с пылью, нельзя обойти вниманием химические соединения, изменяющие свойства водных растворов, снижая поверхностное натяжение и трансформируя межфазные границы жидкостей.
- Средняя эффективность пылеподавления классическим методом орошения с использованием воды без примесей — 25-50%, применение поверхностно-активных веществ оптимизирует этот показатель до 75-95%.
- Добавки экономят воду. Объем жидкости, необходимый при стандартных значениях эффективности в 25-50%, составляет 1,5-10% от массы увлажняемого материала. Полимеры в составе позволяют снизить потребление до 0,5% с одновременным ростом КПД технологии до 90%.
- Меньшее количество химического раствора способствует сокращению веса обрабатываемого сырья (готовой продукции), а, значит, снижает нагрузку на транспорт и перевалочные механизмы, продлевая ресурс и сберегая топливо.
- Внедрение ПАВ увеличивает интервал обработки. При однокомпонентном орошении большая часть воды остается на поверхности, в то время как пылеподавители проникают глубоко в пласт, способствуя адгезии и равномерному распределению влаги по массиву.
Важно! Современные поверхностно-активные вещества отличает экологичность, их не стоит бояться. Благодаря инновациям, химические соединения в составе ПАВ разлагаются без образования токсичных загрязнений, не оказывая негативного влияния на природу и человека.
Вывод
Несмотря на растущую динамику внедрения альтернативных технологий пылеподавления, метод орошения еще долгое время будет оставаться востребованным. Простота конструкции и обслуживания дождевальных установок, с бонусом в виде «легкой» финансовой сметы, остаются определяющими факторами, даже на фоне объективно более продуктивных современных решений.