Gao, J. (2007). Reduzierung der Staubemission beim Schüttgutabwurf durch Wasserbesprühung [Diploma Thesis, Technische Universität Wien]. reposiTUm. http://hdl.handle.net/20.500.12708/179426
bulk solids; PM10 emission; water flux; air humidity; dust suppression
en
Abstract:
Feinstaub, der durch Schüttgutmanipulation entsteht, trägt wesentlich zur Verunreinigung der Luft bei. Eine technisch nutzbare Methode, die Staubemission von Schüttergütern beim Transport oder Umschlag zu verringern, bildet die Besprühung mit Wasser. Um diese effizient und ökonomisch anzuwenden, ist es notwendig den Einfluss der diversen Betriebsparameter auf die Unterdrückung von Staub zu kennen und in einer Modellgleichung zusammenzufassen. Im Zuge dessen wurde mit Hilfe einer Versuchsapparatur, die den Schüttgutabwurf von einem Förderband simulierte, die Abhängigkeit der Effizienz der Staubunterdrückung vom Wasservolumenstrom der Bedüsung und der relativen Feuchtigkeit untersucht. Die Versuche bestanden im Wesentlichen darin, das Versuchsmaterial, im vorliegenden Fall Sand vom Gelben Fluss, vom Förderband durch ein Fallrohr in eine geschlossene Staubkammer fallen zu lassen und dort von einer Zweistoffdüse mit Wasser zu besprühen. Der generierte Staub wurde abgesaugt und mit einem Kaskadenimpaktor gemessen. Diese Arbeit basiert auf einer Modellgleichung, die in Analogie zur Tiefenfiltration hergeleitet worden ist. Diese Gleichung stellt einen Zusammenhang zwischen der PM10 - Emission und dem Wasservolumenstrom der Besprühung bei einer bestimmten relativen Luftfeuchtigkeit dar. Je größer der Wasservolumenstrom und die relative Feuchtigkeit, desto geringer die PM10 - Emission. Dieser Zusammenhang konnte experimentell bestätigt werden. Weiters wurde die Auswirkung der Düsenposition auf die Staubreduzierung untersucht. Es stellte sich heraus, dass, je nach Positionierung der Düse, die Druckluft, die mit der Wasserbesprühung einhergeht, eine Änderung der Strömungsverhältnisse in der Staubkammer verursachte. Für die Anfangsemission, wenn also nur Druckluft und kein Wasser versprüht wurde, bedeutete das, dass es im ungünstigen Fall zu einer Aufwirbelung des Staubes kommt, während im günstigsten Fall eine Art Zirkulationsströmung erzeugt wurde, die eine Erniedrigung der Anfangsemission bewirkte. Bedüste man neben der Druckluft mit Wasser, so stellte man fest, dass bei der Position, bei der der meiste Staub aufgewirbelt wurde, die Abscheidung am größten war. Ebenfalls betrachtet wurde die Abhängigkeit der Staubfeuchte, das ist die prozentuelle Feuchtezunahme des abgesaugten Staubes, vom Wasservolumenstrom und Partikeldurchmesser. Festgestellt wurde eine Zunahme der Feuchte der Gesamtheit des abgesaugten Staubes bei steigendem Wasservolumenstrom bis zu einem Grenzwert. Was den Partikeldurchmesser betrifft, so konnte im Bereich von sehr kleinen Partikeln (<8µm) beobachtet werden, dass die von ihnen aufgenommene Feuchte in etwa konstant war. Erst bei größeren Partikeln war eine gesteigerte Feuchtigkeitszunahme in Abhängigkeit von der Partikelgröße feststellbar.
Fugitive dust, arising during the handling of bulk materials, is an essential source which contributes to the air pollution. One technical approach to suppress the emission of dust is to use a water-spraying system. However, for an efficient apply it is necessary to determine the influence of the diverse operation parameters on the reduction of dust. In the present work the dependence of the dust (in particular PM10) suppression on the water flux of the water-spraying system and the relative humidity is investigated by using an experimental apparatus which simulates the fall of bulk materials. Yellow River sand, which is used as test material, falls from a conveyor belt through a down pipe into a closed dust chamber where water is applied on the falling sand by a two-phase nozzle. The generated dust is sucked off and measured by a cascade impactor. To describe the correlation between the PM10 emission and the water flux of the two-phase nozzle at a certain relative air humidity, a mathematical approach can be taken by developing a model equation on the basis of the deep-bed filtration. After this model the PM10 emission decreases with increasing relative humidity and increasing water flux until a residual emission is reached which cannot be undergone. This result can be verified in the experiments. Furthermore the impact of the nozzle position on the PM10 reduction is studied. Dependent on the position of the nozzle, the compressed air resulting from water-spraying causes a change in the flow conditions in the dust chamber. In an advantageous case the compressed air leads to a circulation flow which reduces the dust emission while in an unfavourable case dust is dispersed.