Содержание к диссертации
Введение
1 Процесс пылеобразования и методы борьбы с ним 9
1.1 Ветровая эрозия грунтовых поверхностей 9
1.2 Теоретические основы процесса пыления 13
1.3 Особенности ветровой эрозии на золо шлакоотвал ах ТЭС 22
1.4 Пыление на золоотвалах в зимний период 36
1.5 Методы пылеподавления на золоотвалах 38
1.6 Выводы 48
2 Технология пылеподавления и ее е обоснование 49
2.1 Основные этапы предлагаемой технологии 49
2.2 Теплофизическое обоснование предлагаемой технологии 51
2.2.1 Постановка задачи 51
2.2.2 Методика расчета 55
2.3 Результаты расчетов 61
2.4 Выводы 79
3 Экспериментальные исследования процесса пыления 80
3.1 Цель и постановка экспериментальных исследований 80
3.2 Конструкция аэродинамической установки и методикаисследований 81
3.3 Результаты исследований 84
3.4 Выводы 94
4 Экономическое обоснование 95
Заключение 100
Список использованных источников 102
Приложение А
- Теоретические основы процесса пыления
- Методы пылеподавления на золоотвалах
- Теплофизическое обоснование предлагаемой технологии
- Конструкция аэродинамической установки и методикаисследований
Введение к работе
Во многих регионах России атмосфера интенсивно загрязняется промышленными выбросами, содержащими различные вещества, вредные для окружающей среды, (оксиды серы, азота, углерода, тяжелые металлы, углеводороды, частицы пыли). Одним из основных источников загрязнения атмосферы являются тепловые электрические станции (ТЭС), сжигающие твердое топливо.
В последние годы в России возрастает потребление электрической и тепловой энергии, вырабатываемой на ТЭС. Соответственно увеличивается объем сжигаемого твердого топлива. При этом возрастает количество твердых отходов ТЭС, складируемых в золоотвалах. Ущерб окружающей природной среде при эксплуатации этих сооружений наносится в результате совместного действия двух факторов - пыления сухой золы на надводных пляжах и фильтрации промышленных стоков через тело и основание дамб. Пылевые выбросы и фильтрационные стоки содержат в своем составе тяжелые металлы - кальций, магний, натрий и другие вредные вещества, содержащиеся в золошлаковых отходах и в воде системы гидрозолоудаления. Пыление поверхности надводных пляжей является существенным фактором негативного воздействия ТЭС на окружающую среду (Приложение А, рисунки А1, А2, A3).
Красноярские теплостанции на 1 МВт установленной мощности производят 200 тонн в год золошлаковых отходов. После сжигания угля на предприятиях топливно-энергетического комплекса края в золоотвалах накапливается в среднем 1млн 200 тыс. тонн золы в год, которая в настоящее время практически не используется. В результате Красноярск, Канск, Минусинск, Зеленогорск, Шарыпово и другие промышленные центры края окружают обширные золошлаковые массивы. С каждым годом их площадь увеличивается, а число выделяемых ими в окружающую среду вредных химических веществ растет. И хотя зола Канско-Ачинских углей относится к IV классу опасности, тем не менее, накапливаясь в больших количествах, она оказывает серьезное негативное влияние на экологическую обстановку в регионе.
Одним из факторов такого воздействия является зольная пыль, выбрасываемая в воздух из труб ТЭС и выносимая с золоотвалов ветром на расстояние до нескольких километров. Например, в Красноярске есть места, где на один квадратный километр за сутки выпадает до 5 тонн пыли, преимущественно зольной.
Ситуация усугубляется еще и тем, что предприятия топливо-энергетического комплекса (ТЭК) в основном расположены компактно. Их совокупное воздействие на окружающую среду представляет серьезную угрозу экологическому благополучию региона. Наиболее неблагоприятными в этом отношении являются города Красноярск, Ачинск и Назарове и окружающие их территории /26, 82, 94/.
Следовательно, разработку эффективных методов пылеподавления и исследование процесса пыления золы на золоотвалах необходимо отнести к важнейшим природоохранным задачам при эксплуатации ТЭС.
Актуальность работы определяется необходимостью совершенствования энергетических систем и комплексов с целью повышения их надежности, безопасности, экономичности и снижения вредного воздействия на окружающую среду.
Складирование золошлаковых отходов тепловых электростанций преимущественно производится в гидрозолоотвалах. Эти объекты становятся причиной длительных экологических нарушений (геофильтрация промстоков, эрозия и обрушение откосов дамб, растекание гидросмеси при
5 прорывах дамб и затопление прилегающей территории, пыление золошлаков и др.).
К настоящему времени недостаточно полно разработаны научные основы проектирования систем пылеподавления на золоотвалах в районах с продолжительными отрицательными температурами воздуха, где на процесс пылеобразования влияют такие специфические факторы, как сезонное промерзание-оттаивание массива складируемых золошлаковых отходов, сублимация и зимняя ветровая эрозия. На открытых поверхностях надводных пляжей, намытых из золошлаковых отходов, развивается активное пыление, сопровождающееся загрязнением атмосферы и поверхности почвы на прилегающей к золоотвалу территории, токсическим воздействием на растительность и живые организмы.
В то же время опыт эксплуатации золоотвалов и других промышленных накопителей в суровых природных условиях Центральной Сибири показывает, что возможно эффективно использовать криогенные процессы для управления пылеобразованием.
Целью работы является исследование и разработка технологии пылеподавления на золоотвалах, основанной на использовании процесса сезонного промерзания-оттаивания надводных пляжей в сочетании с временным ледяным покрытием, замедляющим процесс оттаивания и усиливающим увлажнение пляжа.
Задачи исследования, поставленные и решённые для достижения указанной цели:
Анализ ранее выполненных экспериментальных исследований ветровой эрозии и существующих методов и способов пылеподавления.
Математическое моделирование процесса промерзания-оттаивания влажного золошлакового массива пляжа.
Обоснование необходимой толщины слоя ледяной теплоизоляции, обеспечивающей увлажнение пляжа в период наиболее интенсивного пыления.
Экспериментальное исследование процесса пыления поверхности пляжа и определение критической влажности золошлакового материала, при которой начинается или прекращается процесс пыления.
Методы исследований включают вычислительное моделирование процесса промерзания-оттаивания золошлакового массива на пляже золоотвала, сравнительный анализ результатов моделирования с расчетами по существующим методикам, экспериментальные исследования процесса пыления.
Научная новизна полученных результатов заключается в том, что впервые:
Разработана технология пылеподавления, основанная на использовании процесса сезонного промерзания-оттаивания, предотвращающая пыление поверхности массива пляжа в период интенсивного пыления (апрель- май),
На основе математического моделирования и численного эксперимента установлена зависимость процесса промерзания-оттаивания массива пляжа от влажности золошлакового материала и глубины положения депрессионной поверхности фильтрационного потока.
Установлена величина оптимальной толщины слоя льда, необходимого для увлажнения массива пляжа в зависимости от климатических факторов.
Установлена зависимость параметров процесса пыления золошлакового материала (Назаровской ГРЭС) от его гранулометрического состава и влажности, а также от скорости ветровоздушного потока; определена критическая влажность золошлакового материала, при которой начинается и прекращается пыление.
7 Практическая значимость работы состоит в том, что
Разработана технология пыле подавлен и я для золоотвалов тепловых электростанций в условиях Центральной Сибири, основанная на использовании процессов сезонного промерзания-оттаивания массива золошлаковых отложений.
Результаты математического моделирования использованы для обоснования предлагаемой технологии, в частности, для назначения необходимой толщины слоя ледяной теплоизоляции.
Предлагаемая технология пылеподавления может найти применение на объектах энергетических систем для снижения их вредного воздействия на окружающую среду.
Положения, выносимые на защиту:
Технология пылеподавления, обеспечивающая водонасыщение золошлакового массива пляжа в период наиболее интенсивного пыления (апрель - май).
Результаты математического моделирования процесса промерзания-оттаивания массива пляжа в зависимости от влажности золошлакового материала и глубины положения депрессионной поверхности фильтрационного потока.
Рекомендации по определению оптимальной толщины слоя ледяной теплоизоляции, обеспечивающей увлажнение поверхности пляжа.
Результаты экспериментальных исследований критической влажности золошлакового материала, определяющей беспылевой режим эксплуатации золоотвала.
Достоверность полученных результатов обеспечивается использованием известных методов тепломассопереноса, а также сравнением полученных экспериментальных данных с результатами ранее выполненных исследований.
Результаты работы предложены для использования в энергосистемах Центральной Сибири, а также в учебном процессе в лекционном курсе и при проведении практических и лабораторных занятий по дисциплине «Ветровая эрозия и пылеподавление» на кафедре «Инженерная экология» КГТУ.
Апробация работы. Основные положения работы докладывались на Международной научно-практической конференции «Экология и безопасность жизнедеятельности», Пенза, 2002 г; VII Международной научно-практической конференции «Биосфера и человек: проблемы взаимодействия», Пенза, 2003 г; VII Всероссийской научной конференции «Современные методы математического моделирования природных и антропогенных катастроф», Красноярск, 2003 г; III научно-практической конференции «Проблемы защиты населения и территории от чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера», Красноярск ИВМ СО РАН, 2003 г; XVII Всероссийском совещании по подземным водам Востока России, Иркутск - Красноярск, 2003 г; научно-практической конференции «Современные проблемы водохозяйственного и гидроэнергетического строительства», Новосибирск, 2003 г; Международной научно-практической конференции «Город: прошлое, настоящее, будущее. Проблемы развития и управления», Иркутск, 2004 г; 40М Международном конгрессе по управлению отходами ВэйстТэк-2005, Москва, 2005 г; Научном конгрессе «Мониторинг окружающей среды, геоэкология, дистанционные методы зондирования земли», Новосибирск, 2005 г.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 11 работ.
Объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы, содержит 118 стр. текста, включая 61 рисунков, 15 таблиц, список использованной литературы из 111 наименований и приложения на 5 страницах.
Теоретические основы процесса пыления
Для исследований процесса пыления поверхности золоотвалов применяются различные методы - экспериментальные, расчетные и комплексные. Наиболее полная и достоверная оценка пылящих свойств золы на золоотвалах может быть получена полевыми методами при методически правильной их организации и использовании специальной аппаратуры.
Под ветровой эрозией грунта понимается совокупность взаимосвязанных процессов отрыва, переноса и отложения частиц ветром. Подверженность ветровой эрозии определяется совокупностью таких факторов как режим атмосферных осадков, температура, рельеф, гранулометрический и агрегатный состав, влажность дисперсного материала и др.
Р.А. Багнольдом /111/ принято, что крупные завихрения ветрового потока не играют значительной роли в поддержании грунта в воздухе, а перемещение частиц происходит примерно в пределах метра от поверхности земли.
Модель, разработанная Г.П. Глазуновым и В.М. Гендуговым, учитывает вихревую природу сил, отрывающих частицу от поверхности. Выявлены закономерности выдувания частиц на микро- и макроуровнях, исследована структура грунтово-воздушного потока. Решается задача о скорости вылета частицы с поверхности под действием ветра, рассматривается уравнение траектории движения частиц в воздухе, определяется способ нахождения критической скорости ветра, при которой начинается горизонтальный полет частицы, рассматривается структура грунтово-воздушного потока. Влажность грунта в этой модели не учитывается.
При решении проблемы математического описания процесса ветровой эрозии использован метод перехода от микроуровня (движение отдельной частицы) к макроуровню (многофазная среда). Существует некоторая пороговая скорость ветра U к/, (м/с), называемая критической, припревышении которой начинается интенсивное выдувание грунта q (кг-с/м ). Интенсивность выдувания при данной скорости Uc на границе слоя зависит от касательного напряжения трения г (Н/м ). Плотность энергии Е (Дж/кг), необходимая для выдувания, может быть выражена через кинетическую энергию ветра: Процесс ветровой эрозии грунта может быть определен с помощью функции, связывающей эти параметры /3/:
Эта зависимость выполняется при скоростях потока, превышающих UKP, поэтому ее преобразовывают к виду, содержащему параметр Вк. В итоге получается уравнение выдувания грунта: где Вк - параметр массообмена, характеризующий реакцию грунта насиловое воздействие со стороны воздушного потока при его скорости, равной критической U КР\ Ue - скорость ветра за пределами пылящейповерхности; а - эмпирический коэффициент, характеризующий свойства грунта и определяющий его устойчивость к выдуванию (а увеличивается с увеличением размера частиц).
Параметр массообмена Вк представляет собой концентрацию частицна поверхности грунта, потерявших межагрегатнос сцепление под действием ветра. Фактически это частицы принадлежат уже не поверхностному слою грунта, а грунтово-воздушному потоку.
При превышении критической скорости ветра начинается выдувание грунта, которое можно прогнозировать уравнением (5), описывающим поток грунтовых частиц, направленных от поверхности в атмосферу. В этом уравнении коэффициенты а и параметр Вк определяютсяэкспериментально.
Силы, действующие на отдельную частицу, рассматриваются в соответствии со схемой, представленной на рисунке 1.
Ось х совпадает с направлением ветра, а ось у — с нормалью к грунтовой поверхности. При движении частицы в направлении оси х на частицу радиуса r действует сила лобового сопротивлениягде к - коэффициент лобового сопротивления; рп плотность воздуха, кг/м3; Uj - составляющая скорости частицы, м/с; U - скорость ветра, м/с.
Методы пылеподавления на золоотвалах
Таблица 4 - Планировочные, конструктивные, временные и оперативные мероприятия по предотвращению пыления№ п/п Конструктивные Планировочные Оперативные1 Высоту дамб, размещенных поперек направления господствующих ветров, увеличивают на 2 метра, для снижения скорости воздушного потока, набегающего на поверхность зольного пляжа у ближней дамбы, и для осаждения пылевых частиц в аэродинамической тени дальней дамбы Для ограничения ветрового воздействия отвал размещают с максимальным использованием ветрозащитных свойств местности (в низинах, на подветренных склонах, в окружении залесенных участках) Смачивание пылящих пляжей осветленной водой, подаваемой по пульпопроводам разводящей сети2 Пруд для поглощения гравитирующих частиц, выпадающих па его поверхность из пылевого облака, размещают у дальней по направлению господствующих ветров дамбы Отвал размещают на территории с наименьшей вероятностью поступления запыленного воздушного потока на жилые и природные массивы Нанесение на пылящие поверхности защитного слоя грунта или шлака3 Золоотвал секционируют разделительными дамбами с организацией последовательного заполнения, наращивания, выведения из эксплуатации и консервации секций, что резко сокращает размеры пылящей поверхности и создает дополнительные барьеры на пути пылевого облака в виде разделительных дамб При размещении отвала в котловине, либо при превышении отвала над прилегающей местностью не более 15 м. снижение ее загрязнения золой может быть достигнуто созданием лесозащитной полосы в санитарно-защитной зоне отвала Временный подъем уровня воды отстойного пруда для затопления возможно большей поверхности надводных пляжей
Разводящую сеть пульпопровода прокладывают по периметру ограждающих дамб отвала для производства рассредоточенного намыва золошлаков и обеспечения периодического смачивания сухих зольных пляжей переключением пульповыпусков Конфигурацию отвала выбирают, как правило, прямоугольную с ориентацией наиболее протяженной стороны вдоль направления господствующих ветров, что позволяет ограничить вынос сальтирующих частиц за пределы отвала Закрепление пылящих площадей минеральными, либо органическими вяжущими материалами5 Наружные откосы дамб наращивания из золошлаков закрепляют растительным грунтом с посевом трав или покрывают шлаком или щебнем крупностью более 5 мм. и слоем толщиной 0.2-0.3 м. Механическое уплотнение пылящих поверхностей6 На дамбах создают ветрозащитные барьеры (приподнятые пульпопроводы разводящей сети, решетчатые ограждения) Таблица 5 - Классификация способов борьбы с пылением золоотваловСпособ Метод
Механический Создание заграждений, предотвращающих распространение пыли; установка ветрозащитных щитов, сплошные покрытия крупнокускового материала на пылящую поверхность(гравий щебень крупнозернистый песок, глина, шлак и т.п.)
Физико-химический Гидрообеспыливание; поддержание постоянного уровня воды на поверхности пляжа, периодическое увлажнениепылящих поверхностей. Создание защитного слоя с помощью пены: нанесение на поверхность пляжа вспененной композиции илиподдержание слоя пены растворами ПАВ, твердеющей вспененной композицией. Стабилизация пылящей поверхности растворами неорганических веществ: (растворы жидкого стекла и другие). Стабилизация пылящей поверхности органическими веществами: (коллоидные растворы, эмульсии на основенефтепродуктов, неврозина, госситоловой смолы, универсин, глицериновый гудрон и др.). Стабилизация пылящей поверхности полимерами: (коллоидные растворы ПАА, полимеры группы К, латексы,смолы, КМЦ, ПАВ, вяжущие на основе лигнина). Стабилизация пылящей поверхности комплексными средствами: (глинистые суспензии с добавками, например,латекс и др.). Изменение физических свойств пылящих поверхностей: электризация верхнего слоя электрическим полем,намагничивание электромагнитными полями, термическая обработка спектральными установками. І
Технологический Изменение способов складирования отходов, например, избирательное по гранулометрическому или физико-jхимическому составу складирования. Изменение состава и состояния продуктов складирования: грануляция, брикетирование.
Биологический Создание защитного слоя из низших растений: нанесение на закрепляемую поверхность низшихпленкообразователей (водорослей, мхов, лишайников). Выращивание высших растений: посев семян трав или высадка трав и саженцев. Таблица 6 - Показатели эффективности способов пылеподавления на золошлакоотвалах ТЭС
Способы и средства пылеподавления Снижение пылевых ВЫГфОСОВПоднятие уровня воды в пруде 80 -90 %Периодическое орошение сухих пляжей стационарными дождевальными установками 50-90 %Смачивание сухих пляжей осветленной водой, подаваемой но резервному пульпопроводу разводящей сети 80%Учащение переключения пульповыпусков в теплое время года 30%
Орошение поверхности зольного пляжа закрепляющими химикатами 85%Закрепление поверхности зольного пляжа грунтом, шлаком 95%Намыв на поверхность зольного пляжа защитного слоя из связного грунта 98%Размещение отстойного пруда с наветренной стороны по отношению к преобладающим ветрам 40-50 %
Теплофизическое обоснование предлагаемой технологии
Вычислительное моделирование выполнено на основе известной постановки задачи Стефана о промерзании - оттаивании грунта с образованием подвижной границы фронта фазовых переходов. Схема расчетного профиля сооружения приведена на рисунке 11.
Расчеты проведены для двух вариантов предлагаемой технологии. В первом варианте в качестве расчетного фрагмента исследуемой области температурного поля рассмотрен участок пляжа (рисунок 12), где промерзание-оттаивание происходит без устройства ледяной теплоизоляции; во втором варианте ее эффект учитывается (рисунок 13).
Верхнее граничное условие (ВГУ) - температура поверхности tn пляжа (или поверхности слоя ЛТИ) принимается равной температуре воздуха tB, С (таблица 8) /100/.
Нижнее граничное условие (НГУ) определяется положением кривой депрессии, расположенной на глубине И. Среднегодовая температура
Критерий р позволяет учитывать влияния конвективнойсоставляющей теплообмена согласно /101/ и определяется выражением: где кф - коэффициент фильтрации грунта, м/сут; h - мщностьводопроницаемого слоя, м; ДЛ/ теплопроводность рассматриваемого слоя,ккал/м3-с.
Для золоотвала Иркутской ТЭЦ-10 при кф = 0,15 м/сут и мощностислоя h 2 м, критерий ц равен 1,015.
При р \,2 влияние конвекции в общем теплообмене будет незначительным и скорость промерзания-оттаивания определяется преимущественно теплопроводностью.
При \,2 р 4 влияние конвекции становится значительным и ее необходимо учитывать.При (р 4 влияние конвекции является определяющим /101/.Принимая допущение об отсутствии фильтрационного тепломассопереноса, далее рассматриваем одномерную задачу сезонного промерзания-оттаивания золошлакового массива с учетом только кондуктивной составляющей тепломассообмена/18, 19, 22, 41, 87/.
Расчеты промерзания-оттаивания пляжа численным методом выполнены на основе известной постановки задачи о промерзании — оттаивании фунта с образованием подвижной границы фронта фазовых переходов.
Для влажной зернистой среды одномерная нестационарная задача теплопроводности математически формулируется следующим образом.
Найти функцию температуры t(x,r), непрерывную в расчетнойобласти П и удовлетворяющую в талой зоне уравнению:где: ХТ, ЛЛ/ — коэффициент теплопроводности золы в талом и мерзлом состоянии, ккал/м ч С; ст, см - теплоемкость золы в талом и мерзлом состоянии, ккал/м3-С; pd - плотность золы, кг/м3; W — влажность золы, доли единицы, Q - скрытая теплота фазового перехода вода-лед, 80 ккал/кг; г — продолжительность рассматриваемого периода, ч; t0 - температураповерхности грунта, С; а - коэффициент конвективного теплообмена поверхности грунта с атмосферой, принятый равным 20 ккал/м -чтрад.
Сформулированная краевая задача теплопроводности решается методом конечных разностей по явной схеме; дискретизация расчетной области осуществляется с помощью неравномерной сетки /64, 65, 66, 75, 79, Основными допущениями, принятыми в расчетах, являются следующие: В расчетном фрагменте пляжа распространение тепла происходит в вертикальном направлении. Теплоперенос фильтрационным потоком через боковые границы данного фрагмента выше кривой депрессии не происходит. Граница фазовых переходов при наложении разностной сетки превращается в слой фазовых переходов. Замерзание-оттаивание влаги в массиве пляжа происходит при постоянной отрицательной температуре (минус 0,1 С). В процессе оттаивания слоя льда вода испаряется и беспрепятственно стекает по его поверхности в отстойный пруд.
Сопоставительные расчеты сезонного промерзания-оттаивания выполнены по известным зависимостям и численным методом /99/. Глубина промерзания определяется по формуламгде t B - средняя по многолетним данным отрицательная температура воздуха за зимний период, С; г - продолжительность рассматриваемого периода, ч; Т3 — теплота замерзания золы (ккал/м3); /„ - температура начала замерзания грунта, принята по аналогам (таблице 10), С /99/. Сезонное оттаивание пляжа рассчитывается по
Конструкция аэродинамической установки и методикаисследований
Экспериментальные исследования проведены на аэродинамической установке (рисунок 45), позволяющей моделировать фрагмент подверженного пылению пляжа. В экспериментах использованы стандартные методы, применяемые в грунтоведении /94/.
Гранулометрический состав золошлаков, отобранных на пылящих участках пляжа золоотвала Назаровской ГРЭС, определяется ситовым методом. Регулирование влажности золошлакового материала производится по весу. К определенной навеске грунта добавляется определенное количество воды.
В аэродинамическую установку помещается испытательная кассета (1) с образцами золошлаков (длиной и шириной 40 см; и толщиной - 25 см). Вентилятором (2) в установку нагнетается поток воздуха и движется над испытываемой пылящей поверхностью с различной скоростью в диапазоне от 2 до 15 м/с. Скорость ветра определяется анемометром (3). Воздушный поток, проходя над поверхностью золошлаков в испытательном отсеке (5), выносит частицы в отводящий отсек (4). Скорость движения воздуха в отсеке (5) повышается до величины, когда происходит захват ветровым потоком частиц и унос их. Процесс пыления можно наблюдать через стекло (6). Исследования проводятся при постоянной температуре (18 — 20 С) и влажности воздуха. Вес образца золошлаков в кассете фиксировался перед опытом и после него.
Основные параметры, учитываемые и измеряемые в опытах: диаметр эродируемых частиц золы d, мм; скорость ветрового потока U, м/с; влажность золы W, доли единицы; плотность золовых частиц ps, кг/м ;количество вынесенных частиц золы М, тр. При исследованиях не учитывались самоцементация золошлаковых отложений, химическое взаимодействие частиц, слипание, смерзание и т.д., то есть рассматривались самые неблагоприятные условия для пыления.
Золошлаковый материал Назаровской ГРЭС является продуктом сжигания бурых углей Назаровского месторождения. В намывном массиве золошлаков зольная составляющая преобладает над шлаком. Физико-механические свойства и гранулометрический состав золошлаков приведены в таблицах 12, 13.
Зола по гранулометрическому составу неоднородная. По процентному содержанию различных фракций (гравийных - 2%, песчаных — 33%, пылеватых - 59%, глинистых - 6%) и по числу пластичности от 5 до 13, она относится к пылеватым суглинкам и супесям и характеризуется следующими физическими свойствами: плотность частиц - 2,49 г/см3, плотность - 1,31 г/см3, плотность скелета — 0,60 г/см3. Шлаки по гранулометрическому составу (гравий - 32%, песок - 65%, пыль и глина - 3%) относятся к пескам гравелистым и характеризуются следующими физическими свойствами: плотность частиц-3,14 г/см , плотность 1,88 г/см3, плотность скелета - 1,52 г/см3. Процесс пыления исследован для талого золошлакового материала при различных значениях влажности с определением ее критической величины, при которой начинается или полностью прекращается процесс пыления в реальном диапазоне изменения скоростей ветра.
Результаты исследований представлены на рисунках (рисунок 46 — 59). Определено значение критической влажности для данного вида золошлаков, при которой начинается или прекращается процесс пыления. При уменьшении влажности золы до критической величины ее частицы на поверхности образца становятся неустойчивыми и при определенной скорости потока начинается процесс пыления.
На рисунке 46 показано влияние крупности частиц золошлаковых отложений при отсутствии между ними взаимной связи или сцепления. Этот важный фактор также определяет устойчивость золоотвала к ветровой эрозии. Так как в золошлаковых отходах могут содержаться частицы различной крупности (полидисперсный материал), то при оценке пыления следует принимать расчетный диаметр частиц, суммарное содержание которых превышает более 75 - 80 %.
Исследования показали, что процесс пыления в аэродинамической установке начинается при скоростях ветра выше 4 м/с, что объясняется эрозионной устойчивостью золы и физико-химическим взаимодействием ее частиц. Поверхность золошлаковых отложений, образованная частицами золы с диаметром меньше 0,01 мм, является малопылящей. Это обусловлено взаимодействием частиц, в частности, сцеплением между ними (рисунок 47).
Наиболее интенсивное пыление золы отмечается в слое с преобладанием частиц 0,025 - 0,4 мм (рисунки 48, 49). С увеличением диаметра частиц до 1,0 мм интенсивность пыления золы снижается.
