工业粉尘颗粒污染危害及其防治

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1、工业粉尘颗粒污染危害及其防治电子工业部第十设计研究院? 蔡君质? ? 摘 ? 要? 概述了工业粉尘颗粒的特性、 分类、 产生源, 如何预防扩散, 收集装置的选 用及正确 选择集尘系统。主题词? 工业粉尘? 污染? 防治? ? 工业厂房中往往有松散物料中的粉尘颗粒在大 气中飞扬扩散, 尤其是在搬运时更为严重。它不仅污染环境, 对物料本身也是一种损耗, 对周围居民及 工人的健康极为有害。同时也会加快设备的磨损,使产品质量下降, 在电子工厂中甚至使产品报废。 某些粉尘颗粒当达到一定浓度时还有引起爆炸的危险。因此, 在工厂建设与设计中, 要同时考虑工业粉 尘颗粒的防治。? ?一、 松散物科及其粉尘颗粒

2、的特性松散物料是由彼此接触在一起的粉状颗粒物质 所组成, 它一旦飞扬就叫做粉尘。这些粉状颗粒的特性就决定了整个松散物料的特性。从物理、 化学 概念上来看, 粉状颗粒与松散物料的特性是有区别的。 粉尘颗粒的特性包括: 颗粒形状、 尺寸、 硬度、 脆度、 表面系数、 颗粒孔隙率、 封装后孔隙的容积、 颗粒 密度、 化学成分等。松散物料的特性包括: 密度、 弹性、 有效摩擦角、 内摩擦角、 强度、 粘着力、 张力强度、 熔点等。受外界条件影响后, 松散物料产生的特性有: 磨 损、 腐蚀、 吸湿性、 化学反应、 热( 生物) 特性、 熔析趋势、 结块或堆积的趋势、 电荷趋势、 松散趋势、 易燃 性、

3、爆炸性、 集聚极限、 流化能力、 毒性、 摩擦角、 粘性、 吸气性、 气体流过时的阻尼。 基本了解了上述的一些特性之后, 在建设和设计工厂时才能正确的采取一些必要的防治措施和选 择好过滤装置。? ?二、 粉状颗粒的分类1. 从组成来分2. 从粒经来分肉眼可见的: 粒经 10?m 以上显微可见的: 粒经 0. 25 10?m 超显微可见的: 粒经 0. 25?m 以下。3. 从物粒特性分( 1) 能自由流动的无粘性材料: 它流动时只受内 磨擦角的影响。(2)粘性材料: 除受内磨擦角的影响之外, 流动时还受粘力和拉应力的影响, 相应地也受时间、 温度 的影响。(3)自身流化的材料: 当它与空气混合

4、接触时,就失去了磨擦力而获得液态的特性。4. 从状态上分 干粉尘: 在空气中可以被气流携带至一定距离,并在空间飘浮一定时间, 它的粒经与在空气中的沉降速度有一定关系。如硅石粉在空气中沉降速度, 粒经 为 1?m 时, 沉 降 速 度 为 1mm/30s; 粒 经 为100?m 时, 沉降速度为 300?m/s。湿粉尘: 易于粘附于物体表面, 很难清除, 粘附 后形成的块状将继续增大, 直到粘附力的极限。这些块状物一旦破裂后又要造成污染。粉尘颗粒的类别, 很大程度上影响过滤设备的 材料、 寿命及过滤器的结构、 过滤介质的选择等。35环境保护? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?

5、? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 工厂建设与设计? ?三、 产尘点的分析及对扩散的抑制1. 产尘点的分析 工厂环境的保护, 设计时首先要对工业生产中 的产尘点进行分析。众所周知, 烧煤的烟囱及其配套设备、 动力站、 粘土生产、 铅和锌的治炼、 面粉厂、 化肥厂、 水泥厂、 焦化厂等最为严重。从具体的加工工序说, 以搬运、 破碎、 粉碎、 筛 分、 混合、 铸造及其清理等产尘最多。一些松散物料的堆放场所, 移动和搬运并由高处向低处落料, 抓斗 抓料及卸料, 卡车装料, 皮带运输机的受料和卸料、产尘设备的防护罩设计或装配不良、 接头不好或磨 损泄漏等等,

6、均是粉尘扩散污染的重要原因。2. 抑制粉尘扩散的方法 (1) 密闭控制? 将产尘点用密封罩封住。? 局部密封? 只封闭产尘点。整体密封? 封闭整台设备或场所。! 密闭小室? 用一小室封闭一台或数台发尘设 备。(2) 消除正压? 搬运设备的料斗、 防护罩、 溜槽 滑槽等因粉料落差所产生的正压, 是产生粉尘外溢飞扬的主要原因, 应尽量减少落差, 减少溜槽滑槽的 倾角, 有些密闭室最好造成负压。(3) 静电除尘? 效率高, 造价高, 粉尘可以回收, 用于要求高的特殊场合。(4) 湿法除尘? 设备较复杂, 只有在工艺允许时 才采用。(5) 空气净化? 在某些产品尤其是电子产品中, 对洁净的要求特别高,

7、 故采用高效过滤器等的三级空气过滤, 如洁净室、 洁净通道等。 (6) 排风系统? 最常见的去掉室内粉尘的方法,但它的主要目的不在于除尘, 而是排除室内的废气。? ?四、 集尘器的类型工厂中抑制或排除粉尘的扩散并不是最终的目的。无论用什么方法除尘都必须将这些扩散的粉尘 搜集起来。加以处理或回收, 不要造成第二次污染或将粉尘搬家。 一般情况下采用的集尘系统, 其过滤介质外面所吸咐的有用或价贵的粉尘, 可以用抖动或反冲的 办法使其脱落后仍送往原处; 一些无用的其他粉尘则可以集中到集尘室后, 通过翻转闸门及螺旋运输器送出处理。 集尘系统大致有以下三种类型。1. 旋风集尘器 只能作预过滤和作分粒器之用

8、, 也常用于粗颗 粒及纤维过滤的集尘。适用于 500? 以下。2. 袋囊式集尘器 用织物作过滤介质, 再用振动或反向脉冲的方法清除吸附在袋囊上的灰尘, 在有吸温性、 粘性、 纤 维状的灰尘中使用时为中效, 也可使用在重灰尘的环境中, 但效率差。适用于 200 500? 之间。 3. 过滤筒式集尘器用硬质的织物摺叠成星形的过滤筒芯, 在有限 的空间内可以获得较大的过滤面积, 也可以用反冲脉动的压缩空气去掉过滤介质表面上吸附的灰尘。 这种系统可以用在灰尘颗粒小于 1?m 的干环境中,有较高的过滤效率, 也可以用在空气需要封闭循环 而有爆炸危险的场合。它体积小, 需要的风机马力也小。 除此以外, 近

9、来为了不同工艺的需要而设计建造的除尘系统亦不少见, 如锅炉房水力温法除灰除 渣系统, 在各个厂中均有不同形式的出现, 但还存在这样或那样的缺点, 还没有十分完善的经验。在电 子产品生产中, 要求十分高的除尘过滤设备更是品种繁多且技术日趋成熟。? ?五、 怎样正确选用集尘系统1. 过滤介质的选择袋囊式集尘器和过滤筒式集尘系统关键性的部 件是过滤介质。过滤筒式集尘系统通常采用无纺纤维或其他合 成材料的织物摺叠成过滤筒芯, 而袋囊式集尘系统大都用聚酯绝缘纸或其他织物缝制而成。假苦通过 的空气体积在单位时间内一定时, 袋囊式过滤面积较过滤筒式的过滤面积小, 故在操作时, 袋囊式每单 位过滤面积上单位时

10、间内通过的空气量要多些, 带来的能耗也会大些。在高速的情况下, 细灰尘颗粒 通过过滤介质时过滤效率就会差一些。 表面速度#是选择集尘系统的重要参考因数, 它取决于过滤单元的结构。在工业生产中, 衡量集尘系统的空气表面速度就是通过的空气量与过滤介 质表面积之比, 也就是每单位面积上每分钟通过空气的体积数。过去的英制规定一般集尘系统表面速36工厂建设与设计? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 1997年第 4 期? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 总第 144 期度为 61或 81, 对于过滤筒芯子为 1. 51 或 21。 现在为了说明方便起见, 仍以英制单位来举例。如

11、:有每分钟 5760 立方英尺空气要处理, 用装有 16 个 过滤筒芯子的集尘器, 而每个过滤筒芯子有 240 平 方英尺的过滤介质表面积, 则其表面速度为:5760 16% 240= 1. 5 这就说明, 该集尘系统在每一单位面积上每分钟通过的空气是为 1. 5 立方英尺, 为 1. 51, 是符合 要求的。我们现在按国际计量单位进行设计计算时, 上述的表面速度比, 可以作为换算单位后的参 考。过低的表面速度是偏于保守的, 而过高的表面速度, 灰尘粒子可能会因高速冲击过滤介质表面, 导 致颗粒钻进介质层中去。旋风集尘器不需要过滤介质, 但它的设计对过 滤效率有重要影响, 关键在于内部气流速度

12、决定它能否达到理想的离心的分离效果。高的人口速度与 高的纵横尺寸比(高除以周长) 将使灰尘颗粒容易被抛出分离。 2. 认真研究灰尘颗粒的特性要研究灰尘颗粒的特性。当灰尘颗粒临近集尘 器之前, 才有可能十分精确地决定其细粒所占的百分比。另外, 灰尘颗粒的形状也十分重要, 圆形的彼 此不会粘附在一起, 纤维状的及带粘性的需要使用旋风集尘器或其他特殊的袋囊。 还应注意是否有吸湿性, 是否带有静电, 是否会导致彼此间的粘附, 集合在一起的灰尘颗粒的重量 和密度, 是否会产生氧化, 是否会放出氢气或其他有 爆炸危险的气体。当灰尘颗粒中包含有几种不同的材料时, 颗粒相同而比重不同的材料应特别注意区 别对待

13、。灰尘颗粒浓度很高时, 应注意选择集尘器的形式和介质材料, 最后还要预估其使用寿命。 3. 注意使用的环境条件注意环境温度, 以便正确确定结构材料; 安装在 室外的集尘器, 要考虑气候、 风向对它的影响; 安装在室内的集尘器, 要考虑其重量和尺寸、 支承; 在有 爆炸可能的场合, 要考虑安装洒水装置。反冲的压缩空气压力要稳定、 洁净、 干澡和无油。 在粉料运输设备上采用的排风系统应保持料斗部分的负压, 排风口应放在运输设备的头部。在整 个一条运输带上的排风, 最好在物料流的上面建立一逆向的气流, 以防止粉尘颗粒在运输带的尾端溢 出。总之, 松散物料的粉尘颗粒在一般情况下, 不可 能做到绝对不扩散飞扬, 只能相对的抑制, 减少到最低的程度。重要的是将已扩散的灰尘搜集起来正确 处理, 以保持大气环境中的洁净, 防止第二次污染。( 收稿日期: 1996- 12- 12)37环境保护? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 工厂建设与设计