通风工程

第4章粉尘和气溶胶特性•4.1概述•4.2粉尘的产生与分类•4.3粉尘的特性•4.4气溶胶的特性•4.5气溶胶粒子的光学性质•4.6气溶胶粒子的电学性质4.1概述•粉尘(在生产过程中产生并能在空气中分散（悬浮）一定时间的固体粒子)•气溶胶(气体介质中加入固态或液态粒子而形成的分散体系)4.2粉尘的产生与分类粉尘的产生•生产过程中对固体物质进行机械性破碎研磨•金属冶炼或对物质进行加热时，因物理化学过程产生的升华物或蒸汽，在空气中凝结或氧化而形成微小的尘粒。（氧化物粉尘、铅烟）•有机物质燃烧或不完全燃烧时，排放物中含有大量微小的尘粒和烟雾。•在对粉状物料的混合、贮运、筛分、包装、卸料等生产过程中，有大量尘粒从设备缝隙间逸出。•固体表面的加工过程。粉尘的分类•按粉尘生成的原因分类•粉尘（没有任何物理或化学的变化）•烟尘（伴随着物理或化学变化）（废钢切割)4.2粉尘的产生与分类粉尘的分类•在静止空气中，按粉尘的沉降性质分类•尘埃（加速沉降，粒子直径为100～10μm；）•尘雾（等速沉降，其直径为10～0.25μm；）•尘云（不能沉降，其直径小于0.1μm。)•按粉尘的颗粒大小分类•可见粉尘(用眼睛可以分辨，粒径大于10μm)；•显微粉尘(用普通显微镜可以观察到，粒径为10～0.25μm)；•超显微粉尘(用超倍显微镜才能观察到，粒径小于0.25μm)。4.2粉尘的产生与分类粉尘的分类•按理化性质分类•无机粉尘（矿物性粉尘、金属类粉尘、和人工无机性粉尘)•有机粉尘：（植物性粉尘、动物性粉尘和人工有机性粉尘）•混合粉尘•按卫生要求分类•呼吸性（又称可吸入性）粉尘（粒径在5μm以下）•非呼吸性（又称不可吸入性）粉尘。•按燃烧和爆炸性质分类•易燃、易爆粉尘（煤粉尘、硫磺粉尘、亚麻粉尘）等；•非易燃易爆粉尘（石灰石粉尘）。4.2粉尘的产生与分类4.3粉尘的特性粉尘的粒径和分散度•单颗粒的当量圆球直径：ssdm363324.16ssssmmd•颗粒群的平均粒径：sssndnm363324.16nmnmdssnssns•粉粒体物料的直径(筛分法)：将一定量的粉粒状物料用筛孔尺寸分别为的个筛子进行分级。设：至粒级的平均粒径为，占总重量的百分比为。至粒级的平均粒径为，占总重量的百分比为。……至粒级的平均粒径为，占总重量的百分比为，则求得每种粒度范围的平均粒径为和由筛分得出的各部分粒子群的重量百分比，就可按下式计算平均粒径。即：或简单地用算术平均粒径计算，即'1'2'1,,,mddd1m'1d'2d1d1x'2d'3d2d2x'md'1mdmdmx'1''3'22'2'11;;mmmdddddddddmddd,,,21mxxx,,,21miiisdxd11miiisdxd14.3粉尘的特性•把粉尘的粒度按大小分组，例如5～10μm，10～20μm，表示粉尘的粗细程度，称为粉尘的粒径分布，在除尘技术中称为粉尘的分散度。在我国除尘技术中，粉尘的粒级常按0～5μm，5～10μm，10～20μm，20～40μm，40～60μm和大于60μm来分组。•粉尘分散度按各个不同粒径组别的粉尘所占的重量或颗粒数百分比（%）表示，分别称为重量分散度或颗粒数分散度。粉尘中微细颗粒占的百分比大，表示分散度高，粗颗粒占的百分比大，表示分散度低。如某种粉尘各个不同粒径组别的粉尘都占相当的重量或颗粒数百分比，则称这类粉尘的分散度范围较广；如某种粉尘个别粒径组别的粉尘占突出的重量或颗粒数百分比，则称此类粉尘的分散度范围较窄。表4-1大气粉尘粒径分布粒径范围/μm分散度/%按质量计按颗粒数计30～1010～55～33～11～0.5＜0.52852116210.050.170.251.076.7891.684.3粉尘的特性•肥城市水泥制造业不同种类粉尘分散度测定情况一矿井粉尘分散度分析•3个工作面的游离二氧化硅含量均很低，属于低二氧化硅矿井。•5μm以下的呼吸性粉尘都占很大比例过高，尤其是对人体危害最大的粒径在2～5μm的粉尘占到了60%～70%（尘肺病）。大于10μm的粉尘分散度很低，说明井下的通风状态良好，大颗粒的粉尘降落明显。•简单地测出全尘浓度，并不能说明粉尘对工人健康的危害程度，只有进一步对全工班呼吸性粉尘进行系统和长期的监测，才能科学、全面、真实地说明粉尘的危害。一矿井粉尘分散度分析粉尘的密度•堆积密度（或称容积密度）：•自然堆积状态下单位体积粉尘的质量（粉尘的贮运设备、除尘器灰斗的设计、粉尘的气力输送）•粉尘的真密度（或尘粒密度）：•密实状态下单位体积粉尘的质量（机械类除尘器（如重力沉降室、惯性除尘器、旋风除尘器））4.3粉尘的特性粉尘的密度4.3粉尘的特性粉尘的安置角•静安置角或自然堆积角：•将粉尘从一定高度的漏斗上连续放出，落到水平的板面上堆积成圆锥体，该锥体的母线与水平面之间的夹角（30～50°）。•动安置角或滑动角：•将粉尘置于光滑的平板上，使该板倾斜到粉尘开始滑动时的倾斜角（30～40°）。•粉尘安置角是设计集灰斗倾角的重要参数，为保证灰斗内粉尘自然卸出，其集灰斗倾角不宜小于55度。4.3粉尘的特性粉尘的粘附性•粘附：尘粒附着在固体表面上或尘粒彼此相互附着的现象。•粘附力：范德华力（分子力）、静电引力和毛细粘附力•影响粉尘粘附性的因素：粒径、形状规则程度、表面粗糙程度、含水率、湿润性和带电量、周围介质性质4.3粉尘的特性表4-4粉尘的粘附性分类类别粉尘粘性断裂强度/Pa举例Ⅰ不粘性0～60干矿渣粉、干石英粉、干粘土粉Ⅱ微粘性60～300未燃烧完全的飞粉、焦粉、干镁粉、页岩粉、干滑石粉、高炉粉、炉料粉Ⅲ中等粘性300～600燃烧完全的飞粉、泥煤粉、湿镁粉、黄铁矿粉、氧化铅、氧化锌、氧化锡、炭黑、干水泥、干牛奶粉、面粉、锯末等Ⅳ强粘性＞600湿水泥、石膏粉、熟料灰、含盐的钠、雪花石膏粉、纤维灰粉尘的磨损性•粉尘的磨损性：粉尘在流动过程中对器壁或管壁的磨损程度(硬度、密度、粒径、棱角、气流速度)，（气流速度和选择壁厚、耐磨材料）。粉尘的爆炸性•粉尘的爆炸性：悬浮在空气中的某些粉尘（如煤尘、麻尘等），当达到一定浓度时，若存在着能量足够的火源（高温、明火、电火花、摩擦、碰撞等），就会引起爆炸。这类粉尘称为有爆炸危险性的粉尘。•爆炸上限、爆炸下限、总表面积4.3粉尘的特性•昆明硫酸厂爆炸•粉尘罐起火随时可能发生爆炸粉尘的荷电性•粉尘的荷电性（带电性）：粉尘在其产生和运动过程中，由于相互摩擦、碰撞、放射线照射、电晕放电及接触带电体等原因而带有一定电荷的性质。（温度、比表面积及含水率、化学成分）•电除尘器4.3粉尘的特性高压静电抑尘装置•电晕线与“地”(即开放性尘源8)之间形成一个高压静电场。在静电场中，电晕线周围的空气被电离，产生大量正负离子。正离子5向负极(即电晕线)方向运动，负离子6向正极(即尘源)方向运动。负离子向尘源方向运动过程中，使尘粒7荷电。粒径大于0.5μm的尘粒以碰撞荷电为主，小于0.2μm的以扩散荷电为主。在尘源表面上的一部分尘粒荷电后，就粘附在尘源上不能飞扬；另一部分已经飞扬起来的尘粒荷电后，在电场力(包括库仑力、离子风力、静电凝聚力)和尘粒自身的重力作用下，迅速返回尘源，从而达到就地抑制的目的。•1—电源控制器2—高压发生器3—高压电缆4—电晕线5—正离子6—负离子7—尘粒8—尘源电袋复合除尘器的工作原理•含尘气体在引风机的作用下，首先进入烟气预处理室，在预处理室内对高温气体进行降温除火星、高比电阻粉尘进行降电阻处理、过于干燥烟气进行适量增湿（湿度应≤10%，以减少二次扬尘）。处理后的烟气通过气流均布装置均匀进入高压电场，在高压电场内，含尘颗粒荷电后在电场力的作用下偏离主气流方向，趋向收尘电极，被收尘电极所捕集，收尘电极上的灰尘经过一段时间累积后，由振打控制器发出振打信号，通过高频振打，灰尘落入灰斗，80%～90%粉尘由电收尘部分地收集；发挥电除尘器能收集80%～90%粉尘的优点后，经过高压静电除尘后的气体，在通过导向装置，进入布袋除尘器的进气室，由外而内通过布袋，粉尘颗粒被阻留在布袋外侧而将气体再次净化，滤袋外的粉尘通过设计的定时清灰或定阻清灰程序进行清灰。洁净气体则通过布袋进入排气室，通过管道由风机排入大气。粉尘的湿润性与水硬性•粉尘的湿润性：尘粒能否与液体相互附着或附着难易的性质。•亲水性粉尘（如锅炉飞灰、石英等）、疏水性粉尘（如石墨、炭黑等）•粉尘的湿润性与粉尘的粒径、生成条件、温度、压力、含水率、表面粗糙程度及荷电性等有关，还与液体的表面张力、对粒径的粘着力及相对于尘粒的运动速度有关。•粉尘的水硬性：有的粉尘（如水泥、石灰等）与水接触后，会发生粘结和变硬。4.3粉尘的特性4.3粉尘的特性1、烟气进口2、“S”通道3、沉淀池4、气液分离室5、挡水板6、烟气出口•粉尘的湿润性与水硬性粉尘的比电阻•粉尘的比电阻是指自然堆积的断面积为1cm2、高度为1cm的粉尘圆柱，沿着高度方向测得的电阻值，单位为Ω·cm。•粉尘的比电阻与组成粉尘的各种成分的电阻有关，还与粉尘的粒度、分散度、湿度、温度、空隙率等因素有关，它对电除尘器的除尘效率有着重要影响。•粉尘的导电性主要取决于粉尘和气体的温度、成分。在高温（约高于200℃）情况下，粉尘的导电主要靠粉尘内部的电子或离子进行（即容积导电）；而在温度（约低于100℃）情况下，则主要靠粉尘表面吸附的水分和化学膜进行（即表面导电）。•粉尘的比电阻与除尘器的工作：最适宜的范围为104～105Ω·cm、理想的电除尘效果范围：104～1011Ω·cm4.3粉尘的特性