Untersuchung von Feinstaub und Pulvern
CFD-Studie zur Staub- und Sandabscheidung
- Website-Audit und Erkennung von Quellen
- Studie zur Auswirkung
- Verbesserung der Arbeitshygiene
- Dimensionierung von Absaugsystemen
- Sicherstellung der Erfassungseffizienz
- Optimierung von Luftkanalnetzen
- Mittel zur Absaugung von Staub und Rauch
- Abscheidung von Feinstaub (Klinker)
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Staubdynamik in der Luft: Ursprung, Ausbreitung und Umweltfragen
Staub in der Luft: natürlicher und menschlicher Ursprung, Herausforderungen bei der Filterung und Kontrolle
Staub sind Partikel in der Luft, die einen Durchmesser von weniger als 1 000 Mikrometer (1µm) haben. In der Atmosphäre gibt es zwei Arten von Staub:
- Natürlichen Ursprungs durch den Wind, der die Schlamm- und Sandkörner bewegt (Pollen, Winderosion, Sporen, Gischt aus Natriumchlorid usw.).
- Durchmenschliche Aktivitäten verursacht: Industrie, Heizung, Transport, Landwirtschaft (Ernte), etc.
Feinstaub hat einen Durchmesser von weniger als 1 Mikron. Sie sind dann mit Ausdünstungen, Aerosolen und Rauch gleichzusetzen. Aufgrund ihrer geringen Größe können sie in Umgebungen schwer zu filtern und zu kontrollieren sein.
Faktoren, die die Ausbreitung von Staub und seine Auswirkungen auf die Umwelt beeinflussen
Die Tendenz von Staub, sich zu verteilen und in der Schwebe zu bleiben, steht in direktem Zusammenhang mit den intrinsischen Eigenschaften der Materialien, wie ihrer Zusammensetzung (Schwemmland, Eruptivgestein, Kalkstein) und ihrem Feuchtigkeitsgehalt, der je nach hydrophober oder hydrophiler Natur des Materials und den Wetterbedingungen variieren kann. Darüber hinaus kann die Form der Partikel auch ihre Fähigkeit beeinflussen, vom Wind weggetragen zu werden oder sich schnell abzusetzen. So sind die vorherrschenden Eigenschaften von Staub seine Art und Größe, ausgedrückt durch seine Korngröße.
Die folgende Grafik zeigt die Entfernung, die von Partikeln zurückgelegt wird, die aus einer Höhe von 9 m fallen.
Auswirkungen von Feinstaub auf die Gesundheit und die Umwelt
Die Kontrolle von Feinstaub ist ein wiederkehrendes Problem in der Industrie. Staub kann Produkte beschädigen, die Qualität beeinträchtigen und zu zusätzlichen Kosten oder Verzögerungen in industriellen Prozessen führen.
Feinstaub verursacht weitere zahlreiche Probleme, sei es für die Gesundheit oder für die Umwelt. Mineralische Stäube wie Stahl- oder Betonstaub sind schädlicher als organische Stäube. Mineralstaub kann die Atemwege und das Herz-Kreislauf-System beeinträchtigen, indem er in die Lunge eindringt und dann in den Blutkreislauf gelangt.
Mitarbeiter in der Industrie, die täglich hohen Dosen von Feinstaub in der Luft ausgesetzt sind, sind anfälliger für Atemprobleme, Reizungen und auch für schwere Krankheiten wie Lungenkrebs. Aus ökologischer Sicht verschmutzt der Staub, der über große Entfernungen transportiert wird, Böden und Gewässer sowie die Vegetation, was sich negativ auf die Ökosysteme auswirkt.
Um den Feinstaub in der Luft zu begrenzen, wurden Vorschriften und Normen eingeführt. Die Grenzwerte für Feinstaub mit einem Durchmesser von weniger als 10 Mikrometer(PM10) betragen 40 µg/m3 im Jahresdurchschnitt und die Grenzwerte für Feinstaub mit einem Durchmesser von weniger als 2,5 Mikrometer(PM2.5) betragen 25 µg/m3 über das Jahr verteilt.
Woher kommt der Feinstaub?
Feinstaub kann in vielen Industriezweigen auftreten, da die verschiedenen Aktivitäten Partikel in der Luft erzeugen:
- Holzindustrie: Sägen, Schleifen, Hobeln, Schneiden
- Metallindustrie: Schleifen, Polieren, Laserschneiden, Schweißen, Metallgießen.
- Chemische Industrie: Mischen, Mahlen, Sieben, Trocknen, Pulverisieren von Produkten.
- Papier- und Druckindustrie: Schneiden, Mahlen, Sprühen von Tinte, Papierhandhabung.
- Lebensmittelindustrie: Mahlen, Rühren, Kochen, Mahlen, Verpacken von Lebensmitteln.
- Bauindustrie: Abriss, Bohren, Schleifen, Schneiden, Brechen.
- Bergbau: Bergbau, Brechen, Mahlen, Sieben.
Diese Stäube können Kohle, Quarz, Blei, Holz, Eisen, Aluminium, Kupfer, Zink, Nickel usw. enthalten.
Je mehr produziert wird, desto größere Mengen Staub werden freigesetzt. Sekundär kann es einen Einfluss der Produktionsniveaus auf die über verschiedene Zeiträume gemessenen Staubwerte geben. Daher müssen im Industriesektor geeignete Kontroll- und Vorbeugungsmaßnahmen ergriffen werden, um die Bildung und Verteilung von Feinstaub zu begrenzen.
Eine nicht unerhebliche Menge an Staub stammt aus dem Industriesektor, aber es gibt verschiedene Quellen. Die Luft enthält von Natur aus Schwebeteilchen, die als Aerosole (Erosion) bezeichnet werden. Ergänzt wird dies durch Feinstaub, der durch andere menschliche Aktivitäten entsteht (Verbrennungsstaub, Verkehrsstaub …) und ein Hintergrundrauschen bildet.
Faktoren, die die Verteilung des Staubs beeinflussen
Einige Feinstäube landen eher in der Umgebungsluft. Ihre Emission hängt von mehreren Faktoren ab:
- Die Korngröße des Staubs: Je kleiner der Durchmesser der Partikel, desto wahrscheinlicher ist es, dass sie in der Luft aufgewirbelt werden und desto länger bleiben sie dort.
- Die Form des Staubs: Ein flaches Partikel braucht länger, um wieder auf den Boden zu fallen, als ein kugelförmiges Partikel (Analogie zu einem Blatt, das sich langsam auf dem Boden absetzt). Der lufttechnische Durchmesser hat einen großen Einfluss auf die Fallgeschwindigkeit des Partikels.
- Die Eigenschaften des Produkts: Je trockener es ist, desto eher diffundiert es in die Luft (z.B. bei einer Kompression).
- Wetterbedingungen: Wind, Trockenheit und Niederschlag spielen eine wichtige Rolle bei der Staubentwicklung am Standort.
Die ungünstigsten Bedingungen für die Ausbreitung von Staub sind flaches Gelände, keine Vegetation, geringe Luftfeuchtigkeit und Niederschläge sowie starker Wind.
CFD-Simulation von Feinstaub
Die CFD-Simulation ermöglicht eine genaueUntersuchung der Aeraulik und erlaubt es, Staub in der Luft und seine Ausbreitung im Raum sowie seine Wechselwirkungen mit Strukturen und Systemen zu verfolgen. Daher ist es möglich, die Bewegung von Staub mit Hilfe dieses Zweiges der CFD-Technik vorherzusagen und geeignete Systeme zur Begrenzung der Staubmenge in einer Umgebung zu entwickeln.
Wir führen CFD-Dimensionierungsstudien aufFabrik- oderSystemebene durch. Unsere Studien ermöglichen es, Designvarianten zu untersuchen, die eineoptimale Staubaufnahme ermöglichen und so die Verbreitungdes Staubs in der Luft einschränken. Die Simulation der Staubausbreitung ist eine spezielle Disziplin der CFD, bei der die physikalischen Eigenschaften der Bewegung von Feinstaub oder Aerosolen eine Rolle spielen. Sie ermöglicht es, das Verhalten von Luft und Partikeln zu modellieren, um dann ihre Verteilung im untersuchten Raum vorherzusagen. Es ist auch möglich, mithilfe von CFD die Zeiten zu bestimmen, die notwendig sind, um die Ausbreitung von Staub zu begrenzen. Dies ermöglicht es, die Risiken für das Personal und die Produktion zu minimieren, indem angemessene Lösungen gefunden werden.
Von EOLIOS in Betracht gezogene Lösungen
EOLIOS ist in der Lage, Lösungen für Feinstaubprobleme in allen untersuchten Prozessen unter Berücksichtigung aller Systeme, aus denen sie sich zusammensetzt, anzubieten. Diese groß angelegte Analyse ist dank der CFD und des Know-hows von EOLIOS möglich und einzigartig.
Wir führen interne Studien in Gebäuden oder Fabriken durch, aber auch externe Studien auf der Ebene einer Stadt, eines Ballungsraums, eines Hafens etc. Es ist auch möglich, die Luftströmungsphänomene eines bestimmten Prozesses zu untersuchen.
Unser Team unterstützt Sie bei der Überprüfung undOptimierung Ihrer verschiedenen Prozesse. Zu diesem Zweck sind wir in der Lage, Messkampagnen vor Ort durchzuführen, um Messungen der Staubemissionen zu erhalten. Diese Vorstudien ermöglichen es uns, den Partikelgehalt in der Luft zu überprüfen und somit die Luftqualität am Standort zu bestimmen. Anschließend können multikriterielle Dimensionierungen von Staubfangsystemen durchgeführt werden:
