Россия
В статье предложен метод решения обратной задачи лазерного зондирования без использования интегральных уравнений, который может быть использован для создания аппаратуры непрерывного контроля размера и концентрации аэрозольных частиц в реальных условиях промышленного производства. Этот метод основан на ослаблении лазерного излучения при ограниченном наборе длин волн зондирующего лазерного излучения. Выполнено численное моделирование параметров аэрозольного потока, которое показало, что при штатной работе пылеулавливающего оборудования предприятия в определенной точке технологического процесса аэрозоль может быть описан некоторой функцией распределения частиц по размерам, зависящей от конечного числа параметров. После последней ступени пылеулавливающего оборудования — рукавного фильтра — функция распределения частиц по размерам описывается логарифмически-нормальным законом. Для исследования зависимости оптических параметров исследуемых аэрозольных потоков создана установка, реализующая возможность лазерного зондирования на разной длине волн одновременно методом спектральной прозрачности и интегрального светорассеяния. Исследован комплексный показатель преломления исследуемого вещества. Выявлена зависимость между параметрами функции распределения логарифмически-нормального распределения и значениями среднего объемно-поверхностного диаметра, полученного в результате зондирования. Предложенный метод решения задачи может быть развит для обнаружения отказов пылегазоочистного оборудования.
экологический мониторинг, функция распределения частиц по размерам, лазерное зондирование, лазеры.
1. Введение
При производстве цемента и других строительных материалов в атмосферу выбрасывается пыль. Основные технологические процессы этих производств — механическая активация и химическая обработка полуфабрикатов и получаемых продуктов в потоках горячих газов — всегда сопровождаются выбросами пыли и других вредных веществ в атмосферу.
Для уменьшения количества пыли в отходящих газах в аспирационном воздухе используются различные пылеулавливающие установки. В соответствии с действующими правилами и нормативами для контроля работы подобных установок используется массовая концентрация частиц пыли. Согласно дополнению № 8 к ГН 2.1.6.1338–03 от 19.04.2010 «ПДК загрязняющих веществ в атмосферном воздухе населенных мест» [1] установлена предельно допустимая концентрация аэрозольных частиц в зависимости от их аэродинамического диаметра — РМ1, РМ2.5 и РМ10. Экологический производственный контроль загрязнений атмосферы осуществляется в соответствии с действующим проектом предельно-допустимых выбросов. При этом контроль источников выбросов проводится импактными методами и с периодичностью, как правило, один раз в месяц или в квартал.
1. Дополнение №8 к ГН 2.1.6.1338–03 от 19.04.2010 «ПДК загрязняющих веществ в атмосферном воздухе населенных мест».
2. Чартий П.В., Черетун О.В., Шеманин В.Г. Повышение точности решения обратной задачи лазерного зондирования аэродисперсных потоков за счет корреляции средних размеров частиц и распределения частиц по размерам в области малых и больших размеров //Лазеры. Измерения. Информация / Сборник докладов 19-ой Междунар. конф. Санкт-Петербург, 7–10 июня 2009. — СПб.: СПбГТУ, 2009. Т. 1. С. 287–298.
3. Половченко С.В., Роговский В.В., Чартий П.В. и др. Идентификация спектров размеров индустриальных аэрозолей лазерными методами зондирования // 20-я международная конференция «Лазеры. Измерения. Информация» / Сборник докладов. Санкт-Петербург, июнь, 2010. — СПБ.: СПбГПУ, 2010. — С. 145–160
4. Ходаков Г.С. Тонкое измельчение строительных материалов. — М.: Издательство литературы по строительству, 1972.
5. Колмогоров А.Н. О логарифмически-нормальном законе распределения размеров частиц при дроблении // Доклады Академии Наук СССР. — 1941. Т. XXXI. № 2.
6. Половченко С. В., Роговский В. В., Чартий П. В. и др. Лазерная диагностика релаксационных аэродисперсных потоков // Научно-технический вестник Поволжья. —
7. Веденин Е.И., Половченко С.В., Роговский В.В. и др. Исследование времени стабилизации модельных аэродисперсных потоков после импульсной инжекции аэрозоля // Оптика атмосферы и океана. Физика атмосферы / Сборник докладов XIX Международного симпозиума. — Барнаул, 1–6 июля 2013. Томск: Изд. ИАО СО РАН, 2013. С.228–231
8. Привалов В.Е., Рыбалко А.В., Чартий П.В., Шеманин В.Г. О влиянии шума и вибрации цементного оборудования на работу лазерного измерителя концентрации частиц // Журнал технической физики. 2007. — Т. 77, Вып. 3. — С.62–65.
9. Архипов В.А., Ахмадеев И.Р., Бондарчук С.С., Ворожцов Б.И., Павленко А.А., Потапов М.Г. Модифицированный метод спектральной прозрачности измерения дисперсности аэрозолей // Оптика атмосферы и океана. — 2007. Т. 20. № 1 — С. 48–52.
10. Ивлев Л.С., Андреев С.Д. Оптические свойства атмосферных аэрозолей. — Л.: Изд-во Ленинградского университета, 1986.
11. Золотарев В.М., Морозов В.Н., Смирнова Е.В. Оптические постоянные природных и технических сред / Справочник. — Л.: Химия, 1984.
12. Физико-химические и механические свойства аэрозолей и пыли выделяемых основным оборудованием цементных заводов (справочные материалы) / Под общей редакцией Г.И. Водолазского. НИПИОТСТРОМ. — Новороссийск, 1976.
13. Половченко С.В., Семенычева О.В., Чартий П.В. Моделирование показателя преломления цемента для задач лазерного зондирования аэродисперсных потоков // Труды XXI Международной конференции «Лазерно-информационные технологии в медицине, биологии и геоэкологии — 2013». Новороссийск, 2013. — С. 90.
14. № 2. — С.41–43
