В.Н. АЗАРОВ, канд. техн. наук (Волгоградская государственная
архитектурно%строительная академия), Е.И. БОГУСЛАВСКИЙ, д%р техн. наук
(Ростовский государственный строительный университет),
В.Н. УЧАЕВ (ООО «Волгоградский НИИ ПК МНВхим»)
Технологические процессы приготовления асфальтобетонных смесей сопровождаются выделением неорганической пыли с содержанием SiO2. Особенно большое пылевыделение происходит в загрузочном и разгрузочном коробах сушильного барабана, элеваторах для горячих минеральных смесей (песок, щебень), весовых бункерах дозаторов и др. С дымовыми газами сушильного барабана выносится 6—8 мас. % высушиваемого минерального материала.
Существенный вклад в валовые выбросы пыли АБЗ вносят также неорганизованные источники.
Источниками первичного пылеобразования являются неплотности в технологическом и аспирационном оборудовании, погрузочно-разгрузочные работы, дробление и пересыпка материала. Особенностью первичного пылеобразования является то, что попадая в воздушную среду, пылевые частицы уже обладают начальной скоростью и кинетической энергией.
Источниками вторичного пылеобразования является пыль, осевшая на территории завода, а также пыль от внешних источников, находящихся за пределами предприятия. Она поднимается в воздух при бульдозерных работах, движении автотранспорта по территории предприятия, в результате сдува пыли с поверхности открытых складов нерудных заполнителей и др.
Результаты дисперсионного анализа свидетельствуют о том, что основная масса частиц пыли, образующейся как от организованных, так и от неорганизованных источников асфальтобетонных заводов, имеет размеры менее 5 мкм.
Оборудование АБЗ располагается на открытых производственных площадках, и следовательно, образующаяся пыль поступает одновременно и в атмосферный воздух, и в рабочую зону. В этой связи и с точки зрения охраны труда, и с позиций защиты окружающей природной среды особый интерес представляет изучение закономерностей распространения пыли в воздухе.
В целях построения математической модели складируемый материал можно представить как совокупность точечных источников эмиссии загрязнения, образующих бесконечный линейный источник, различно ориентированный к ветровому перемещению окружающей среды. Постановка задачи базировалась на подмоделях:
- движение воздушной среды вокруг неподвижного источника параллельно направлению складируемого материала;
- движение воздушной среды вокруг неподвижного источника перпендикулярно направлению складируемого материала.
На частицу пыли воздействуют стоксовские силы, под действием которых частицы размером более 0,1 мм осаждаются на подстилающую поверхность территории асфальтобетонных заводов. Интенсивность процесса сдувания пыли зависит от скорости воздушного потока. При возрастании последней в определенный момент времени действие аэродинамических сил превысит действие всех других сил, происходит отрыв и унос частицы с поверхности. При анализе процесса сдува пыли можно выделить три составляющие величины, характеризующие мощность выброса:
- минимальная мощность выброса, когда воздействие на частицу пыли внутренних сил превышает воздействие внешних сил;
- максимальная мощность выброса пыли с поверхности, когда воздействие внешних сил превышает силы, удерживающие частицу на поверхности;
- средние значения мощности выброса, когда основная масса пыли вынесена с поверхности складируемого материала и наступает стабилизация процесса.
Разгрузка нерудных заполнителей, доставляемых на предприятие из карьеров железнодорожным или автотранспортом, осуществляется путем опрокидывания вагонов и высыпания продукта на площадку с твердым покрытием. На асфальтобетонных заводах высота падения материала с железнодорожной эстакады составляет 2,5—3 м. Концентрация пыли в атмосферном воздухе в местах выгрузки может превышать 300 мг/м3.
При разгрузке материалов процесс пылеобразования можно разделить на четыре фазы:
- взаимодействие воздушного потока со струей ссыпающегося материала;
- взаимодействие струи с плоской поверхностью полотна основания;
- взаимодействие с насыпавшимся конусом материала;
- выброс материала из образовавшегося конуса.
Под воздействием воздушного потока пыль, выделяющаяся из падающей струи материала, распространяется веером в различных направлениях. Выделяющаяся в результате удара пыль растекается веерной струей на некотором расстоянии от центра удара, меняет свое направление и движется вертикально вверх. По мере образования конуса материала в нем возникает избыточное давление вследствие нагнетания в конус эжектируемого воздуха. Воздух, проникший в материал, выделяется из него в виде мгновенных выбросов и уносит с собой пылевые частицы.
С учетом того, что в многофазных потоках проявляются детерминированно-стохастические закономерности, процесс массопереноса рассматривается как процесс вероятностный. При этом в основу математической модели положено уравнение вероятности массопереноса пыли в Декартовой системе координат.
Проведенные исследования и расчеты показали, что концентрации загрязняющих веществ на удалении от источника выбросов зависят от их концентрации и скоростей движения на выходе, высоты расположения источника над уровнем земли, условий гидродинамического, теплового выброса, вариантов строения атмосферы, в том числе и особенностей подстилающей поверхности, а также свойств самих загрязняющих веществ.
Опытно-промышленные испытания, проведенные на ряде предприятий асфальтобетонных заводов Волгоградской области, позволили получить экспериментальные значения коэффициентов в расчетных формулах и разработать для каждого конкретного случая мероприятия по снижению выбросов от неорганизованных источников. В частности, предложена опытнопромышленная конфигурация легких щитовых заграждений, использование строительной сетки для укрытия складов инертных материалов.
Статья взята из журнала «Строительные материалы»
