颗粒污染物控制 除尘技术讲解

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1、颗粒污染物控制 除 尘 技 术 主要内容 n粉尘及其物理特性 n各种除尘装置 粉尘及其物理特性 n粉尘的分类、粒径、粒径分布 n粉尘的物理特性 粉尘的分类 n可见粉尘：粒径大于10m，用眼睛可以分辨 ，对人体和环境有害； n显微粉尘：粒径为0.2510m，在普通显微 镜下可以分辨，对人体和环境危害大； n超显微粉尘：粒径小于0.25m，在超倍显微镜 或电子显微镜下可以分辨，对人体和环境危害 更大，其中小于0.1m的危害不太大 back 粒径 n单一粒径 n平均粒径 back 单一粒径 n斯托克斯(Stokes)径 n空气动力径 n分割粒径(或称临界粒径) back 斯托克斯(Stokes)径

2、n是指与被测尘粒密度和终未沉降速 度相同的球形粒子直径。 n雷诺数 时，斯托克斯粒径的定义式： n式中： n 流体的动力粘度； n 尘粒在重力场中于该流体中的终末 沉降速度； n 尘粒的真密度； n 流体的密度； n 重力加速度。 back 空气动力径 n是指与被测尘粒在空气中的终末沉降 速度相同、密度为1(g/cm3)的球形颗粒 直径。 分割粒径 n是指某除尘器能捕集一半的尘粒的直径 ，即除尘器分级效率为50的尘粒直径 。 n它是表示除尘器性能的很有代表性的粒 径。 平均粒径 n能够简明地表示颗粒群的某一物理持性 而得出的该颗粒群的平均尺寸 n算术平均径 n中位径 n众径 n平均表面积径 算

3、术平均径 n指单一粒径的算术平均值 n式中： n 第i种粉尘的粒径； n 粒径为 粉尘的颗 粒数。 中位径 n是指粒径频率分布的累计值为50时的粒径 。 n可用于表示分级除尘器的性能。 众径 n是指粒径分布中频率密度达到最大 值时的粒径 。 表面积平均径 n是用颗粒群中颗粒总表面积与颗粒 数之比的平方根表示。 n常用于表示颗粒群在重力场或惯性 力场下的沉降速度。 粒径分布 n也称粉尘的分散度。 n是指某一颗粒群中不同粒径颗控所占的 比例。 n粒径分布是评价粉尘危害程度、除尘器 性能和选择除尘器的基本条件。 n以颗粒的质量所占比例来表示，称质量分布 ； n以颗粒的个数所占例来表示，称粒数分布；

4、n以颗粒的表面积所占比例表示，称表面积分 布。 n除尘技术中多用质量分布。 n粒径分布的表示方法有图表法和函数法。 图表法 n 以一组粉尘试样为例。 n该组粉尘的质量 g。经测定各粒径 范围(或称组距) 内颗粒的质量为 。将其测定结果及按下述定义计算的结果同时 列入表51和绘在图51（a，b，c）中。 表5-1粒径分布测定合计算结果 图5-1 a 粒径的频率分布 图5-1 b 粒径的频度分布 图5-1 c 粒径的累计频率分布 相对频数分布 n也称频率分布，用 ()表示，系粒径由 至 + 之间的粒子质量占尘样总质量的 百分数。即 n且有 图51 a 频率密度分布 n简称频度分布，用（ ）表示，

5、系粒径组距为1m时的频率分布。即 图51 b n频度的微分定义式为 n表示粒径为 的粒子质量占尘样总质量的 百分数。 筛上累计频率分布 n简称筛上累计分布，R() ，系大于 的全部粒子质量占尘样总质量的百分数 。即 图51 c 积分式 或 n显然 n已知描述分布曲线的数学函数 ，可得 n算术平均径 n或 n 众径 n n 的粒径 n中位径 n 的粒径。 表面积平均径 n或 函数法表示粒径分布 n常用的函数有正态分布、对数正态分布 、罗辛拉姆勒(RosinRamler)分布(又 称RR分布) n对数正态分布 n罗辛拉姆勒(RosinRamler)分布(又称 RR分布) 图54 实际粒径分布及对数

6、转换 颗粒群对数正态分布函数 n n式中： n 几何平均直径；为N个颗粒粒径之积 的N次方根，并 n 几何标准差； 几何标准差 或 图55 对数正态分布及其特征估计 n对数正态分布的特点：如果某种粒子群 的颗粒直径分布遵循对数正态分布，则 无论是以质量表示还是以个数或表面积 表示的粒径分布，也都呈对数正态分布 ，且几何标准差 均相等。 n概率对数坐标上三种表示的粒径分布直 线相互平行。 n有了一种表示的中位径，便可按下式确定另 两种表示的中位径 ： n式中， 、 、 分别为以质量、粒 数和表面积表示的对数正态分布函数的中位 径。 n利用粒数表示的对数正态分布的特征数 和 ，计算各种平均粒径 ：

7、 n算术平均径 n表面积平均径 n n体面积平均径 n体积平均径 back 罗辛拉姆勒分布(RR分布) n函数表达式 n或 n式中： 粒径特征数。为筛上累计频率 R=36.8时的粒径 n n 分布指数。 n中位径 n众径 例题1： n据测定粉煤燃烧产生的飞灰的质量粒径分 布遵从对数正态分布规律，其中位径为 21.5m， 9.8 m的颗粒占15.87试确 定以个数表示时对数正态分布函数的特征 数和算术平均径。 n解： n对数正态分布函数的特征数是中位径和几何标准差。 由于粉煤飞灰的质量粒径分布遵从对数正态分布规律 ，故以个数和质量表示时的几何标准差相等。 n以个数表示的中位径 n算术平均径 例题

8、2： n已知电弧炉炼钢吹氧期产生的烟尘服从R -R分布，中位径为0.11m，分布指数为 0.50，试确定小于1 m的烟尘所占的比 例及粒径特征数和众径。 n解： n小于1 m烟尘所占的百分数 n粒径特征数 n众径 粉尘的物理特性 n密度 n比表面积 n润湿性 n粘附性 n荷电性及导电性 n含水率 n安息角和滑动角 n磨损性 n爆炸性 back 粉尘密度 n定义：单位体积的粉尘质量。 n粉尘的真密度 粉尘在不包括尘粒 间和尘粒体内部的空隙，而是在密实状 态下的单位体积的质量。 n粉尘的堆放密度 粉尘在包括尘粒间 和尘粒体内部的空隙，即在自然堆积状 态下的单位体积的质量 。 n真密度和堆放密度间的

9、关系 ： n式中： 粉尘的空隙率；表示尘粒间的 空隙体积与自然堆放粉尘的总体积之比。 back 粉尘的比表面积 n粉尘的单位体积或单位质量所具有的总 表面积称粉尘的比表面积。 n粒径为 球形颗粒： n净体积比表面积 n质量比表面积 n式中： 粉尘颗粒的真密度，（ ） n颗粒群 ： n净体积比表面积 n式中： n 尘粒的平均表面积，(cm2)； n 尘粒的平均净体积，(cm3)； n 尘粒的体积表面积平均直径，系尘粒群总净 体积与总表面积之比，(cm) n 尘粒的卡门形状系数， 对于球形颗粒 1 n质量比表面积 n堆放状态下的尘粒比表面积 n卡门形状系数 。对于煤粉为0.650.73，对于 烟尘

10、为0.550.89。 粉尘的润湿性 n粉尘颗粒能否与液体相互附着或附着难 易的性质称粉尘的润湿性。 n如尘粒和液体接触时，接触面能扩大而 且相互附着，就是润湿性粉尘； n反之，接触面趋于缩小而不能附着，则 是非润湿性粉尘。 n粉尘的粒径、生成条件、组分、温度、压力 、含水率、表面粗糙度及荷电性， n液体的表面张力、尘粒与液体间的粘附力及 相对运动速度等。 n例如，粉尘的润湿性随温度上升而下降，随 压力增加而增加，随液体表面张力减小而增 强，随细尘粒(5m以下)特别是lm以下的超 微米尘粒与水滴问相对运动速度的增高而增 大 影响粉尘的润湿性的因素 n亲水性粉尘易被水润湿的，如锅炉飞灰、 石灰尘，

11、可选用湿式除尘器。 n疏水性粉尘难于被水润湿的，如煤尘、石 墨、硫黄尘。不宜选用湿式除尘器。 n水硬性粉尘吸水后形成不溶于水的硬垢， 如水泥、熟石灰和白云石粉尘等。不宜采用 湿式除尘，易使管道和设备结垢、堵塞。 back 粉尘的粘附性 n尘粒附着在固体表面上、或粒子间彼此 附着的现象称为粘附。后者也称自粘。 克服附着现象所需要的垂直作用于粒子 重心上的力称为粘附力。 n影响粉尘粘附性的因素很多，现象也很复杂。一 般情况下，粉尘的粒径小、形状不规则、表面粗 糙、含水率高、润湿性好及荷电量大时易产生粘 附现象。除此之外，粘附现象还与周围介质的性 质、粒子与气体的运动状况有关。例如液体中粒 子的粘附

12、比气体中弱得多；表面粗糙或有可溶性 和粘性物质的固体表面能大大提高粘附力；高速 含尘气流对粒子的浮升力超过壁面与粒子间粘附 力时会使已粘附在壁面上的粒子脱离下来。 n 粉尘的粘附性对除尘既有利，也有害。 back 粉尘的荷电性 n粉尘在其产生和运动过程中，由于相互碰撞 、摩擦、放射线照射、电晕放电及接触带电 休等原因而带有一定电荷的性质称为粉尘的 荷电性。 n粉尘的荷电量随温度升高、比表面积加大及 含水率减小而增大，还与其化学成分等有关 。粉尘荷电后将改变其某些物理性质、如凝 聚性、粘附性及其在气体中的稳定性等，同 时对人体的危害也增强。 粉尘的导电性 n粉尘的导电性用电阻率来表示，其大小与它

13、 测定时的温度、湿度、粉尘的粒径和堆积的 松散度等有关。 n粉尘的导电性只是用来表示相互比较的粉尘 电阻，所以也称比电阻。 n粉尘的比电阻是指面积为1cm2、厚度为1cm 的粉尘层的电阻值，单位为cm。 粉尘的导电性分类 n容积导电粉尘颗粒本体内电子或离子发生 的导电。约200以上时，主要靠容积导电 n表面导电颗粒表面团吸附水分等形成的化 学膜的导电。比电阻高的粉尘，在约100以 下时，主要靠表面导电。下图为煤粉炉烟尘 比电阻与烟温的关系曲线。 煤粉炉烟灰与烟温的关系 由图可知 n在表面导电为主的低温范围内，粉尘比电阻 称为表面比电阻，其值随温度升高而增大； n在容积导电为主的高温范围内，粉尘

14、比电阻 称为容积比电阻，其值随温度升高而减小； n在表面导电和容积导电作用相近的中间温度 范围内，粉尘比电阻是表面比电阻和容积比 电阻的合成，其值最高。 back 粉尘的含水率 n粉尘中所含水量与粉尘总质量的百分比称为粉 尘的含水率。粉尘中所含水量是指附着在尘粒 表面上的和包含在凹坑处及细孔中的自由水份 ，以及紧密结合在尘粒内部的结合水份。化学 结合的水份，如结晶水等不属于水量范围。粉 尘总质量是指粉尘中所含水量与干粉尘质量之 和。 n粉尘的含水率对粉尘的润湿性、粘附性、荷电 性、导电性、安息角及爆炸性等有影响。 粉尘的安息角 n 粉尘通过小孔连续地下落到水平板面上 时，堆积成的锥体母线与水平

15、板面的夹 角称为粉尘的安息角，也称静止角或堆 积角等。安息角是粉尘物料特有的性质 ，与粉尘物料的种类、粒径、形状、含 水率、粘附性、尘粒表面光滑程度等有 关。对同一种粉尖，粒径大、接近球体 、表面光滑、含水率低时，安息角变小 。许多粉尘安息角的平均值约为35 40。 粉尘的滑动角 n当粉尘自然堆放在光滑平板上随平板作 倾斜运动时粉尘开始滑动的平板倾斜角 称为粉尘的滑动角。 粉尘的磨损性 n粉尘在流动过程中对器壁或管壁的磨损 程度称为粉尘的磨损性。硬度大、密度 高、粒径粗、带有棱角的粉尘磨损性大 。粉尘的磨损性与气流速度的23次方 成正比。在高气流速度下，粉尘对管壁 的磨损更为严重。 粉尘的爆炸性 n煤尘、麻尘、硫矿粉等悬浮于空气中的粉尘达 到定浓度时。如存在着能量足够的火源，如 高温、明火、电火花以及由于摩擦、振动、碰 撞引起的火花等就会引起爆炸；有些粉尘如镁 粉、碳化钨粉等与水接触后会引起自燃或爆炸 ；还有些粉尘如溴与磷、锌粉与镁粉等互相接 触或混合后也会引起爆炸。这些会引起自燃或 爆炸的粉尘称为具有爆炸危险性粉尘。 n粉尘在空气中的爆炸上限很高，一