JAK TO DZIAŁA

Funkcjonowanie systemów przeciwpyłowych WLP polega na odtworzeniu naturalnego zjawiska : dzięki specjalnym dyszom, armatka wyrzuca mikroskopijne krople wody. Krople te wychwytują cząsteczki pyłu w powietrzu i sprawiają, że pył opada na ziemię.

Zaproponowany przez WLP system redukcji zapylenia ma na celu jak najlepsze rozwiązanie problemu redukcji pyłu unoszącego się w powietrzu we wszystkich obszarach, w których konieczne jest ograniczanie emisji pyłu do atmosfery. Dotyczy to wyburzeń, kruszenia, przesypywania materiałów sypkich, składów węgla, portów, składowisk odpadów, drążenia tuneli, i wielu innych dziedzin, w tym przemysłu drzewnego, obszarów niebezpiecznych dla zdrowia, a także chłodzenia ludzi podczas imprez masowych.

Zaproponowany przez WLP system redukcji zapylenia opiera się na zasadzie tworzenia kontrolowanego obszaru poprzez wyrzut mikroskopijnych kropelek wody. Krople te wychwytują cząsteczki pyłu w powietrzu i sprawiają, że pył opada na ziemię przy jednoczesnym tworzeniu warstwy wilgotnej, ale bez powstania spływu wody, co zapobiega wzbijaniu się cząstek pyłu z powrotem podczas przejazdu ciężkich pojazdów.

Niewątpliwa zaleta opracowanego w ten sposób systemu redukcji zapylenia jest dwojaka – obejmuje główny aspekt ochrony zdrowia pracowników i użytkowników terenu, ale także ochronę mechanicznej wydajności ciężarówek i maszyn, znacznie zmniejszając przestoje spowodowane czyszczeniem filtrów powietrza, jak również zapobiegając ryzyku awarii elementów ruchomych, często ulegających nadmiernemu zużyciu z powodu gromadzenia się cząstek stałych w obszarach wrażliwych mechanicznie, takich jak przekładnie, przeguby, łożyska, oraz drążki hydrauliczne.

Pomysł na projekt WLP pochodzi z obserwacji dwóch różnych zjawisk. Pierwszym z nich jest częste stosowanie na stanowiskach pracy systemów redukcji zapylenia jedynie w formie szczątkowej (przepuszczanie wody w stanie ciekłym) do nawilżania gleby, co przynosi pożądane efekty tylko krótkoterminowo, jak również cechuje się bardzo niską skutecznością (bardzo wysoki wskaźnik zużytej wody) oraz efektem jest tworzeniem się błota, które w niektórych obszarach jest naprawdę trudne do usunięcia. Drugim obserwowanym zjawiskiem jest działanie samej natury, zwykle znacznie bardziej wydajnej niż ludzkie rozwiązania. Natura radzi sobie z usuwaniem cząstek pyłu poprzez ich łączenie z kroplami deszczu. Odbywa się to za pomocą dwóch mechanizmów: pierwszy to zamknięcie pyłu wewnątrz kropli deszczu; drugi wiąże się z faktem, że woda z molekularnego punktu widzenia może być uważana za dipol elektryczny, który przyciąga drobniejsze cząstki pyłu krzemionkowego, zachowując się jak prawdziwy filtr elektrostatyczny. Z praktycznego i fizycznego punktu widzenia, taki filtr elektrostatyczno-hydrauliczny jest więc znacznie bardziej wydajny niż inkorporacja cząsteczek pyłu poprzez większe krople wody. Przyjrzyjmy się głębiej fizycznemu aspektowi tego zjawiska.

Cząsteczki wody w stanie swobodnym są bardzo niestabilne i mają niski poziom energii (stan wszystkich zjawisk naturalnych) z tendencją do rekombinacji w większe krople, jednak po zaabsorbowaniu cząstek pyłu. Bardzo łatwo można zaobserwować to w przyrodzie. Na najbardziej zanieczyszczonych obszarach, opady deszczu są zwykle bardziej intensywne lub bardziej gwałtowne niż na mniej zanieczyszczonych, ponieważ cząsteczki wody zawieszone w powietrzu w postaci pary wodnej, wykorzystywane są przez pył jako baza, aby połączyć się w większe krople. Zjawisko to, określane również jako zarodkowanie niejednorodne, jest efektem połączenia małych kropel wody, niewystarczająco ciężkich, aby przezwyciężyć tarcie powietrza i rozpocząć opadanie ku ziemi. Stała cząstka materiału krzemionkowego lub innego, rozpuszczalnego bądź nierozpuszczalnego, działa jak zarodek kondensacyjny, wokół którego gromadzą się małe krople wody, aż do osiągnięcia masy, która powoduje ich skroplenie i opadnięcie na ziemię również z cząstką pyłu. Przykładem tego są czerwone deszcze bogate w piaski pustyni. W naturze ten system jest bardzo wydajny. W środowisku naturalnym usuwanie pyłu z atmosfery odbywa się zasadniczo na dwa sposoby: przez sedymentację suchą i sedymentację mokrą. Suche osadzanie polega na bezpośrednim przechwytywaniu cząstek przez przeszkody wzdłuż linii prądu; dwa główne mechanizmy to sedymentacja grawitacyjna i sedymentacja z wykorzystaniem sił bezwładności. W pierwszym przypadku jest to zjawisko, które dotyczy głównie cząstek o średnicy większej niż 10 µm i jest pomijalne dla mniejszych cząstek. Drugi mechanizm związany jest z przechodzeniem powietrza wsadowego cząstek stałych przez barierę (powierzchnia porośnięta roślinnością lub innymi przeszkodami).

Jeżeli bezwładność cząstek jest na tyle duża, że nie pozwala im podążać za zmianą kierunku linii przepływu po napotkaniu przeszkody, obserwuje się zmianę trajektorii po małych promieniach krzywizny, z osadzaniem się cząstek na ziemi. Obecność wody znacznie zwiększa efektywność procesów osadzania (osadzanie mokre). Mechanizmy związane z wodą mogą obejmować różne fazy, od pary do fazy ciekłej lub stałej. Interesujące jest obserwowanie, co dzieje się w przyrodzie wewnątrz i na zewnątrz chmury ściągającej deszcz na ziemię:

Rainout (deszcz): Cząstki działają jak zarodek kondensacji kropelek chmury. Niektóre z tych kropelek powiększają się, aż opadną (sedymentacja grawitacyjna) na powierzchnię w postaci kropel deszczu. Osadzone w ten sposób cząstki (zarodki kondensacyjne) są wymywane z atmosfery.
Washout (wymywanie): Jest to usuwanie cząstek przez uformowane wcześniej krople deszczu. Cząstki są włączane do istniejącej kropli; różnica pomiędzy opadem a wymywaniem polega na tym, że w tym drugim przypadku utworzyła się już wcześniej kropla o wielkości wystarczającej do opadnięcia.
Sweep Out (wymiatanie): Cząsteczki umieszczone pod chmurą mogą uderzyć w krople spadające na ziemię i osadzają się wraz z samą kroplą. Jest to prawdopodobnie mniej wydajny mechanizm osadzania na mokro. Bo przecież owady nie są wypłukiwane z atmosfery, gdy pada deszcz. Obserwuje się, że usuwanie kurzu zgodnie z tradycyjnymi systemami nawadniania i zraszania odbywa się właśnie w oparciu o ten mechanizm, który nawet w przyrodzie wydaje się również mniej skuteczny w wypłukiwaniu cząstek stałych z powietrza.
Occult deposition (osadzanie okultystyczne): Odnosi się do osadzania związanego z chmurami, które stykają się z ziemią, takie jak mgła lub chmury orograficzne. Jest to bardziej skomplikowana koncepcja poprzednich trzech. Skuteczność uderzenia to prawdopodobieństwo, że cząstka uderzy w powierzchnię, która przechwytuje przepływ, a nie zostanie skierowana wokół obiektu. Zależy to od kształtu, przy czym większe aerozole mają większe prawdopodobieństwo uderzenia o powierzchnię w porównaniu z mniejszymi cząstkami.

Skuteczność oddziaływania kropel wody jest większa niż aerozoli, w stosunku do których pełnią rolę jądra. Zwiększa to prawdopodobieństwo aerozoli zawartych w kroplach. Skuteczność „wiązania” to prawdopodobieństwo, że obiekt, który uderzył w powierzchnię, nie odbije się i nie będzie ponownie zawieszony w powietrzu. Skuteczność „sklejania” chmur przez krople jest większa niż przez aerozole. Dlatego chmury, które stykają się z ziemią, mogą skutkować lepszą szybkością osadzania małych aerozoli.

Wyzwaniem jest skopiowanie i optymalizacja zjawiska naturalnego. Idealnym rozwiązaniem może być zasada rozpylania wody do atmosfery w postaci kropel. Zapewne wystarczy za pomocą prostego systemu nawadniającego spryskać wybrany obszar. Wkrótce jednak okaże się, że:

powstaje ogromna ilość wody, która w krótkim czasie powoduje błoto, a tym samym znaczne utrudnienia dla pracowników i ruchu pojazdów;
stosunek zużycia wody do powierzchni jest wysoki, przy nikłym i krótkotrwałym efekcie;
system nie uzyskuje efektu filtra elektrostayczno-hydraulicznego wskazanego powyżej;
opiera się na mniej skutecznym systemie wychwytywania cząsteczek z powietrza.

Celem jest zatem stworzenie wydajnego filtra, który będzie działał jak najdłużej. Pierwszy stopień to uzyskanie kropelek wody o odpowiedniej wielkości, a ściślej mówiąc sprowadzenie wody do stanu zawieszonej pary; przy odpowiedniej wielkości otworów dysz, osiąga się wielkość kropel nawet mniejsze niż 80 µm (mgłę w naturze tworzą krople o średnicy od 10 do 50 µm, deszcz ma wymiary większe niż 1 mm, do 7 mm w przypadku bardzo dużych kropel) w celu maksymalizacji efektu zjawiska opadu i wymywania, co jest, jak stwierdzono wcześniej, najskuteczniejszym sposobem usuwania cząstek stałych z atmosfery. Drugim jest stworzenie kontrolowanego obszaru, który tworzy wodną zawiesinę w postaci opisanej powyżej, która wychwytuje pył i powoduje jego sprowadzanie na ziemię bez tworzenia kałuż oraz błota, a efekt utrzymuje się kilkadziesiąt minut nawet po wyłączeniu systemu, co znacząco wpływa na zmniejszenie zużycia energii i wody. Obecność mgiełki wodnej w powietrzu tworzy również komfortowe warunki dla pracowników w przypadku szczególnie wysokich temperatur zewnętrznych. Efekt ten można osiągnąć, stosując armatkę zamgławiającą, zdolną do atomizacji wody i rozrzutu jej kropel na znaczną odległość od miejsca emisji.

Odkryj wszystkie nasze systemy redukcji zapylenia i skontaktuj się z nami w celu uzyskania bezpłatnej wyceny.