Diffuse Staubemissionen durch Abwurf von Schüttgutmassen

Diffuse Staubemissionen bekommen in der heutigen Zeit in vielen Industriezweigen, bei denen Schüttgutmanipulationen auftreten, eine immer größer werdende Bedeutung. Insbesondere wenn Schüttgüter einem Fallvorgang unterworfen sind, werden verhältnismäßig hohe diffuse Staubemissionen verursacht. Jedoch wurde auf diesem Sektor bis heute relativ wenig Forschung über die Staubentstehungsmechanismen oder über Möglichkeiten zur Staubreduktion betrieben. Lediglich zur Charakterisierung der Staubungsfähigkeit von Schüttgütern wurden sogenannte Staubfallapparaturen entwickelt. Mit diesen Staubfallapparaturen, die auf einer "Black-Box" Methode basieren, ist es nicht möglich, grundlegende Untersuchungen über die Staubentstehungsmechanismen beim Schüttgutabwurf durchzuführen. Aus diesem Grund sind differenziertere Untersuchungen, die den Schüttgutfallvorgang detaillierter analysieren, erforderlich. Im speziellen sind grobe Schüttgüter oftmals mit sehr feinen, abrasiven Partikeln vermischt, die beim vorhergehenden Transportvorgang entstanden sind und dann bei der Schüttgutfallbewegung als diffuse Staubquelle auftreten. In dem gegenständlichen Projekt soll eine Fallapparatur mit geeigneter Messtechnik entwickelt und gebaut werden, mit welcher die Interaktion zwischen groben und feinen Partikeln und der dabei entstehende Staub untersucht werden kann. Einfache Tests /40/ haben ergeben, dass "Cluster"-Bildung während des Schüttgutfallvorganges ein grundlegender Mechanismus ist. Es kann angenommen werden, dass unterschiedliche "Cluster"-Bildung auch unterschiedliches Einfangen oder Freisetzen von feinen Partikeln bewirkt. Die im Projekt vorgeschlagene Messtechnik sollte in der Lage sein, die "Cluster"-Entstehung (Anzahl und Größe) über die Fallhöhe bei verschiedenen Massenströmen zu untersuchen. Zusammen mit der Messung des durchgesaugten Luftvolumenstromes soll die "Cluster"-Bildung verstanden werden können und eine Korrelation zur entstehenden Staubgeneration gefunden werden. Die Resultate sollen zu modellhaften Zusammenhängen führen, die dann als Grundlage für die Minimierung der diffusen Staubemissionen dienen können. Für die oben erwähnte Messtechnik soll eine digitale Spiegelreflexkamera und eine spezielle "Cluster"-Analysesoftware verwendet werden. Die Staubemissionen werden mit einem Kaskadenimpaktor gemessen.

Diffuse Feinstaubemissionen bekommen heute in vielen Industriezweigen, bei denen Schüttgutmanipulationen auftreten, eine immer größer werdende Bedeutung. Insbesondere wenn Schüttgüter einem Fallvorgang unterworfen sind, werden verhältnismäßig hohe Staubemissionen verursacht. Jedoch wurde auf diesem Gebiet bis heute relativ wenig Forschung betrieben, um die Mechanismen der Staubentstehung aufzuklären und in Folge Möglichkeiten zur Staubreduktion entwickeln zu können. Für die Charakterisierung der Staubungsfähigkeit von Schüttgütern wurden so genannte Staubfallapparaturen entwickelt. Mit diesen Staubfallapparaturen, die auf einer "Black-Box" Methode basieren, ist es nicht möglich, grundlegende Erkenntnisse über die Mechanismen der Staubentstehung beim Schüttgutabwurf zu gewinnen. Aus diesem Grund sind Untersuchungen, die den Fallvorgang von Schüttgütern detaillierter analysieren, erforderlich. Im speziellen sind grobe Schüttgüter oftmals mit sehr feinen -- durch Abrasion während primärer Transport- oder Behandlungsvorgänge entstandenen -- Partikeln vermischt. Diese treten bei der Schüttgutfallbewegung als diffuse Staubquelle in Erscheinung. In dem gegenständlichen Projekt wurde eine Fallapparatur mit geeigneter Messtechnik entwickelt und aufgebaut. Mit dieser können die Wechselwirkungen zwischen groben und feinen Partikeln und der dabei entstehenden Staubemissionen untersucht werden. Es wurde festgestellt, dass der Partikelmassenstrom eine für ihn charakteristische "Treibkraft" besitzt. Diese "Treibkraft" hängt im Wesentlichen von Schüttguteigenschaften -- wie z.B. Korngrößenverteilung und Partikeldichte -- ab. Der Schüttgutmassenstrom induziert eine sekundäre Luftströmung. Dadurch kommt es zu Zirkulationsströmungen innerhalb der Versuchsapparatur, welche die Staubentstehung während des Fallvorgangs stark beeinflussen. Insbesondere wenn sehr grobe Partikel mit sehr feinen gemischt sind, kann man diesen Einfluss beobachten und messen. Es ist von Interesse, wie die verschiedenen Betriebs - und Anlagenparameter -- z.B. Absaugvolumenstrom, Länge der Fallstrecke, Querschnitt des Fallrohres -- auf die induzierte Luftströmung wirken. Um Staubemissionen zu vermindern, ist es zweckmäßig, die "Treibkraft" des Schüttgutstromes bzw. die induzierte Luftströmung qualitativ und quantitativ zu beschreiben. Durch die Versuche konnte ein Drucksprung innerhalb des Rohres gemessen werden. Dieser Drucksprung kann in Abhängigkeit des Absaugvolumenstromes innerhalb des Schüttrohres in der örtlichen Lage verändert werden. Der Drucksprung trennt das Gebiet des Einsaugbereiches zum Gebiet des Rückströmbereichs in der Fallapparatur. Im Einsaugbereich wird kein Feinstaub freigesetzt, während es im Rückströmbereich zu turbulenten Luftverwirbelungen und somit zur Staubemission kommt.