粉塵の危害及び除塵器の分類

粉塵の分類:

    1》粉じんは物理的・化学的性質から、無機粉塵（石炭、アスベストなどの鉱物粉塵、鉄、亜鉛などの金属粉塵、ダイヤモンド、セメントなどの人造無機粉塵）、有機粉塵（綿、亜麻などの植物粉塵、動物の毛、羽毛などの動物粉塵、有機染料などの人工有機粉塵）および混合粉塵に分類されます。

    2》粉塵が人体に及ぼす危険性により、完全粉塵と吸入性粉塵に分けられます。完全ダスト：ダストサンプリング中に得られるさまざまな粒子サイズを含むすべてのダストを指します。吸入性粉塵: 粒子サイズが 5 ミクロン未満の微細な粉塵粒子を指します。人体の上気道を通って肺胞領域に侵入する可能性があり、じん肺の主な原因であり、人体に非常に有害です。

    3》鉱物粉塵中の遊離SiO2含有量に応じて分類： シリカ粉塵：遊離シリカ含有量が10％を超える粉塵を指します。それは珪肺症を引き起こす主な要因です。鉱山の岩粉は一般的にシリカ粉塵です。非シリカ粉塵: 遊離シリカ含有量が 10% 未満の粉塵を指します。例えば、炭鉱の石炭粉塵は一般に非シリカ粉塵です。

    4》鉱物粉塵の存在状態に応じて分類：浮遊鉱物粉塵とは、空気中に浮遊する粉塵を指し、浮遊粉塵と呼ばれます。堆積した鉱物粉塵: 降下物と呼ばれる、空気から沈殿する粉塵を指します。

    5》粉塵の粒子径による分類：粗粉塵は一般的なふるい分けの最小粒子径に相当する40ミクロンを超える粒子径を持ち、空気中に容易に沈降します。微細粉塵：粒子径は10～40ミクロン。明るい光の下では肉眼で見ることができ、静止空気中では加速された沈降運動が起こります。微粉塵: 粒子サイズは 0.25 ～ 10 ミクロンで、光学顕微鏡で観察でき、静止空気中で等速沈降運動をします。超微細粉塵：粒子径が0.25ミクロン以下で、電子顕微鏡でしか観察できず、空気中に拡散します。

 粉塵の密度:

       かさ密度と真密度を含むかさ密度: 見掛け密度またはかさ密度とも呼ばれ、粉塵の単位かさ体積あたりの粒子状物質の質量を指します。真密度：単位体積あたりの粒子状物質の質量を指します（粒子間の空間、外部開口部および内部閉孔の体積を除く）。 ρb=ρp(1-ε)  

粉塵の飛散：

       分散とは、ダスト中のさまざまなサイズのダスト粒子の質量または量の比率を指します。これを質量の観点からの質量分散（つまり、各粒子サイズのダスト粒子の質量が全体の質量の百分率を占める）と呼び、量の観点からの定量分散（つまり、各粒子サイズの粒子の数が粒子の総数の百分率を占める）と呼びます。小さな粒子の割合を高分散といいます。

有毒ガスと有害ガスの分類:

       人体への悪影響に応じて、有毒ガスおよび有害ガスは次の 5 つのカテゴリーに分類されます。 1. 単純な窒息性ガス。二酸化炭素、メタン、窒素などのガス自体は有毒ではありませんが、濃度が高くなると空気中の酸素含有量がそれに応じて減少し、人を窒息させる恐れがあります。 2. 化学的窒息性ガス。この種のガスは、呼吸により人体に入ると化学反応を起こします。血液中の赤血球との結合力は、酸素と赤血球の結合力よりも大きいため、人体は低酸素状態となり窒息を引き起こします。一酸化炭素、シアン化水素などのガスは上気道を刺激します。アンモニア、二酸化硫黄などのガスは、鼻、喉などを刺激し、炎症を引き起こす可能性があります。 4. 肺を刺激するガス。ホスゲン、二酸化窒素などのガスは肺を強く刺激し、肺炎、肺水腫、その他の症状を引き起こす可能性があります。 5. 中枢神経系に損傷を与えるガス。これらのガスは人体に入ると中枢神経系を麻痺させて麻酔をかけ、ガソリンと同様に中枢神経系に損傷を与えます。

除塵システムの分類:

① 除塵システムの規模と構成の特徴による分類（現場除塵システム、分散システム、集中除塵システム）

②集塵機の種類による分類（乾式除塵方式、湿式除塵方式）

③集塵機の設置部位による分類（単段除塵方式、多段除塵方式）

④除塵装置における集塵装置の位置による分類（負圧除塵装置（換気装置前集塵装置）、正圧除塵装置（換気装置後集塵装置））

 
集気フードの基本形状：

       流量モードに応じて、吸引フードと吹き込み吸引集気フードの 2 つのカテゴリに分類されます。吸引フードは密閉状態と相対位置により（密閉型フード、キャビネット型半密閉型フード、外部集気フード）に分類されます。密閉型フードは構造上の特徴により（部分密閉型フード、全体密閉型フード、大容量密閉型フード）に分類できます。サクションフード：外部ガス収集フードに対向して一列またはスリット状の送風口を設置。外部のガス収集フードと組み合わせて吹き込み吸引フードと呼びます。

慣性集塵機の動作メカニズム:

       慣性集塵機では、空気流を急速に回転させたり、バッフルに衝撃を与えてから急速に回転させたりすることが主な目的です。慣性効果により、ダスト粒子の移動軌道は空気流の軌道とは異なり、空気流から分離されます。風速が速いほどこの慣性効果が大きくなり、除塵効率が高くなります。

サイクロン集塵機の動作原理:

       吸気口から粉塵を含んだ気流が15～25m/sの高速で流入した後、外筒上部カバーと内筒壁によって規制され、気流は上から下へ強制的に回転します。この動きは通常外部旋回流と呼ばれます。気流の回転中に大きな遠心力が発生します。粉塵は遠心力の作用により徐々に外壁に向かって飛ばされ、重力の作用により外壁に沿って回転して灰収納箱に落下します。回転しながら下降していく外部旋回流は、円錐の収縮により徐々に中心に向かって収束していきます。一定のレベルまで下がると、戻って上昇し始め、ボトムアップの回転運動を形成します。この動きを一般に内部旋回流と呼びます。内部旋回流には大きな塵埃が含まれていないため、比較的清浄であり、内筒を通じて大気中に排出できます。しかし、内部と外部の回転気流の相互干渉と浸透により、底に溜まった粉塵が舞い上がりやすく、一部の微粒子は持ち去られてしまいます。除塵効率を高めるために、コーンの下部に空気遮断・除塵装置が設置されることが多い。

バッグ集塵機の原理:

       粉塵を含むガスがきれいなフィルターバッグを通過するとき、フィルター素材自体のメッシュが大きいため、微細なダストのほとんどは空気の流れに乗ってフィルターバッグのメッシュを通過します。したがって、クレジットフィルターバッグの塵埃除去効率は低い。粗大ダスト粒子は、慣性衝突、遮断、ブラウン拡散、静電気、重力沈降などにより捕捉され、メッシュ内に「ブリッジング」現象を引き起こします。塵を含むガスがフィルターバッグの繊維の隙間を通過し続けると、繊維間の塵の「ブリッジ」現象が強化され続けます。一定の時間が経過すると、フィルターバッグの表面に最初の塵の層が形成されます。その後の粉塵除去プロセスでは、粉塵の最初の層が空気流の粉塵と相互作用してメインフィルター層を形成します。濾布に塵埃が堆積すると、その分塵埃除去効率が高まり、除塵効果が得られます。

湿式集塵機の除塵機構：

       湿式集塵機内で水または他の液体と塵を含む気体との間の相対運動中に、液体媒体と塵粒子との間の慣性衝突、遮断、拡散および凝縮の作用により塵粒子が液体媒体によって捕捉され、それによって塵除去の目的が達成される。

ベンチュリスクラバーの動作原理:

       ベンチュリ管は、狭窄部、スロート、分岐部で構成されています。含塵ガスは収縮部に入った後、流速が増加しスロートに入る時点で最大値に達します。洗浄液は収縮部やスロートから加えられ、気相と液相の相対流量が非常に大きくなります。高速空気流により液滴が霧化され、ガスの湿度が飽和に達し、塵粒子が水で湿ります。粉塵粒子と液滴または粉塵粒子との間では、激しい衝突や凝集が発生します。拡散部では、気液速度が低下し圧力が上昇し、ダスト粒子を凝結核とする凝集効果が促進され、粒径の大きなダストを含む液滴となって凝縮し、デミスターに捕捉されます。

電気集塵機の動作原理:

       これには主に、コロナ放電、塵粒子の帯電、電界における荷電粒子の移動と捕捉、塵埃の除去という 4 つの基本プロセスが含まれます。不均一電場におけるコロナ放電では、DC 電圧が十分に大きい場合、ガス中の自由電子カップがランダム衝突を加速し、ガスの中性分子をイオン化して新しい自由電子と陽イオンを形成します。新しい自由電子と正イオンが加速されて中性分子と衝突してイオン化され、多数のイオンが生成され、ダスト粒子が帯電します（電界帯電 - 1n m以上、拡散帯電 - 0.4um未満）。電界帯電と拡散帯電の複合効果は、主に中粒径範囲の粒子に適しています。粒子の捕集は電極間に発生する不均一な発電所であり、ガスがイオン化され、その後ダストが帯電し、電界力の作用により集塵極に到達します。最後に粉塵洗浄装置を経て灰ホッパーに粉塵が振り落とされ、粉塵が除去されます。電気集塵機は通常、電磁振動またはハンマー振動を使用して粉塵を除去しますが、コロナステージは通常、機械振動を使用して粉塵を除去します。

       電気集塵機の性能に影響を与える主な要因： 1. 煙の特性： ① 粉塵特性（比抵抗の影響：αの低比抵抗粉塵は対象外。比抵抗の高い粉塵が適しており、比抵抗が高いほど除塵率が高くなります。 b. 粒子径が大きいほど除塵効率が高くなります。除塵効率が最大になると粒径が大きくなり、効率が低下します。堆積密度が小さい粉塵は効率が低く、付着性が高く、効率が低くなります。） ② 煙ガスの特性（排ガスの湿度が高く、効率が高い。温度が低く、組成が異なり、キャリアの移動が異なる。排ガスの組成はマイナスコロナ放電に大きな影響を与える。排ガス圧力が高く、放電電圧が高くなる。排ガス中のダスト濃度は一定の範囲内であれば浄化できるが、その範囲を超えると効率が低下する。） 2. 装置の状態 ① 装置の設置品質：電極線の太さ不均一、鋭いスパイク、エッジのカールむら効率が低下します。 ② 風量分布 下部では風速が遅く効率が高く、その逆も同様です。 3 使用条件 ① 風速は上記と同じ ② 振動洗浄：カム振動や電磁振動など他の除塵方式では除塵効率が低下します。 ③ 二次発塵により除塵効率が低下します。

       石炭粉塵爆発を防止するための技術的対策には、主に次の 3 つの側面があります。粉塵の低減・低減対策。層毎の注水（短孔２～３．５ｍ注水、深孔５～２５ｍ注水、切羽斜め長孔注水、長さ３０～１００ｍトンネル掘削） ｂ．予防 石炭粉塵着火対策;爆発火災の原因を除去する（地下の裸火、爆発炎、電気爆発、その他の火源を除去し、ガス発火を防止する） ｃ．石炭粉塵爆発範囲の拡大を抑制する：降下灰や飛散した岩石粉の除去、岩石粉小屋の設置、水舎の設置、自動防爆小屋の設置。

    炭層注水法：短孔注水：採掘切羽の垂直な石炭壁に、または石炭壁を斜めに横切る穴をあけて水を注入します。注水孔の長さは２～３．５ｍが一般的である。長穴注水：採掘作業切羽の輸送レーンまたは帰還空気レーンから、石炭層の傾斜方向に沿って作業切羽と平行に上向きの穴または下向きの穴を掘削し、穴の長さは30〜100メートルです。トンネルボーリング孔への注水: 石炭層に隣接する上部レーンから下部石炭層まで水を掘削するか、フロアトンネルから石炭層まで水を掘削します。

      石炭粉塵爆発のメカニズムとプロセスは、主に次の側面で現れます。浮遊した石炭粉塵は高温熱源の作用により炭化して可燃性ガスとなります。 b.可燃性ガスは空気と混合して燃焼します。 c 燃焼により熱が放出され、その熱が近くの浮遊石炭粉塵に伝達され、燃焼サイクルが継続し、その反応速度がますます速くなります。激しい燃焼を経て、最終的には爆発が起こります。

       石炭粉塵爆発は、次の 3 つの条件を同時に満たさなければなりません。石炭粉塵は空気中に浮遊し、一定の濃度に達する必要があります。 b.一般に石炭粉塵爆発の下限濃度は30～50g/m3、上限濃度は1000～2000g/m3とされています。 C. 石炭粉塵爆発を引き起こす可能性のある高温の熱源がある

    塵埃除去システムの設計: 1. 換気システムの等角図を描き、各パイプにラベルを付け、各パイプセクションの流量と長さをメモします (Q と D は 1 つのパイプセクションにはならず、遠くから近くに番号が付けられます)。パイプセクションの長さは、パイプ継手自体の長さを差し引くことなく、キーの中心線の長さに応じて計算されます。 2 計算ループの選択（通常は長い配管セクションから開始）、つまり最も不利な配管セクション 3 流量の選択（状況と場所に応じて最低風速を選択） 4 配管径と摩擦抵抗を計算 5 局所抵抗と除塵装置抵抗を計算 6 並列配管抵抗のバランス計算と配管直径 7. 除塵システムの総抵抗と総風量 8 換気装置とモーターの選択

    重力沈降チャンバーの設計: 1. ダスト粒子の沈降速度 2 沈降チャンバー内のダスト粒子の滞留時間 3 沈降チャンバーの断面積 4 集塵機の高さ、幅、長さ 5 集塵効率 6 集塵機の抵抗

    じん肺：職業生活における生産粉塵の長期吸入と肺への直接の流れによって引き起こされる肺組織のびまん性線維症が主な全身性疾患です。珪肺: 生産中に遊離 sio2 を含む大量の粉塵を長期間吸入することによって引き起こされる肺線維症が主な肺疾患です。