第四章通风排气中颗粒物的净化

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1、通风排气中通风排气中颗粒物的净化颗粒物的净化第四章第四章清洁的空气是人类赖以生存的最基本的环境清洁的空气是人类赖以生存的最基本的环境 要素，但是，在人类的许多生产过程中，都会散要素，但是，在人类的许多生产过程中，都会散 发大量粉尘，如果任意向大气排放，将污染大气发大量粉尘，如果任意向大气排放，将污染大气 ，危害人民健康，影响工农业生产。因此，危害人民健康，影响工农业生产。因此对颗粒对颗粒 物的控制技术是我国大气污染治理的重点物的控制技术是我国大气污染治理的重点。为了。为了 保证室内外空气的清洁度，通风空调系统的进风保证室内外空气的清洁度，通风空调系统的进风 和排风均需要净化处理，净化进风空气称

2、为空气和排风均需要净化处理，净化进风空气称为空气 过滤；净化工业生产过程中排出的含尘气体称为过滤；净化工业生产过程中排出的含尘气体称为 工业除尘。这两类净化的基本原理是相同的，但工业除尘。这两类净化的基本原理是相同的，但 采用的设备则各有不同。采用的设备则各有不同。通风排气中颗粒物的净化4颗粒物的特性颗粒物的特性 4.64.64.14.14.34.34.24.24.44.44.54.54.74.74.94.94.84.8除尘器效率和除尘机理除尘器效率和除尘机理重力沉降室和惯性除尘器重力沉降室和惯性除尘器 进气净化用空气过滤器进气净化用空气过滤器 旋风除尘器旋风除尘器 电除尘器电除尘器 袋式除尘

3、器袋式除尘器 湿式除尘器湿式除尘器 除尘器的选择除尘器的选择 块状物料破碎成细小的粉状微粒 后，除了继续保持原有的主要物理化 学性质外，还出现了许多新的特性， 如爆炸性、荷电性等等。在这些特性 中，与除尘技术关系密切的，有以下 几个方面： 4.1 颗粒物的特性颗粒物的特性4.1.1 4.1.1 密度密度单位体积颗粒物的质量称为颗粒物的密度，单位为单位体积颗粒物的质量称为颗粒物的密度，单位为kg/mkg/m3 3。颗粒物的密度一般分为。颗粒物的密度一般分为容积密度容积密度 和和真密度真密度 。我们把我们把自然堆积自然堆积状态下单位体积粉尘的质量称为粉尘的状态下单位体积粉尘的质量称为粉尘的 容积密

4、度。粉尘在容积密度。粉尘在密实无孔密实无孔状态下的密度称为真密度。两种状态下的密度称为真密度。两种 密度的应用场合有所不同，研究单个尘粒在空气中的运动规密度的应用场合有所不同，研究单个尘粒在空气中的运动规 律时应采用真密度，计算灰斗体积或灰场面积时则应采用容律时应采用真密度，计算灰斗体积或灰场面积时则应采用容 积密度。积密度。空隙率空隙率颗粒物颗粒间和内部空隙的体积与堆积总体颗粒物颗粒间和内部空隙的体积与堆积总体 积之比。积之比。4.1.2 4.1.2 粘附性粘附性颗粒物附着在固体表面上或尘粒相互附着的现象称为粘 附性，颗粒物的粘附性是颗粒物与颗粒物之间或颗粒物与器壁 之间的力的表现。这种力包

5、括分子力、毛细粘附力及静电力等 。颗粒物相互间的凝聚与颗粒物在器壁上的附着都与颗粒 物的粘附性有关。颗粒物的粘附是一种常见现象，既有有利的一面，也有 有害的一面。就气体除尘而言，许多除尘装置依赖于颗粒物的 粘附性，尘粒间的粘附会使尘粒增大，有利于提高除尘效率。 但在含尘气流管道和某些设备中，颗粒物与器壁间的粘附则会 使除尘器或管道发生故障和堵塞。粘附性与颗粒物的形状、大小以及吸湿等状况有关。粒径 细、吸湿性大的粉尘，其粘附性也强。4.1.3 4.1.3 润湿性润湿性颗粒物颗粒能否与液体相互附着或附着难易的性质称为颗 粒物的润湿性。当尘粒与液体接触时，接触面能扩大而相互附 着，就是能润湿；反之，

6、接触面趋于缩小而不能附着，则是不 能润湿。一般根据颗粒物被液体润湿的程度将颗粒物大致分为两类 ：容易被水润湿的亲水性颗粒物和难以被水润湿的疏水性颗粒 物（或憎水性颗粒物）。湿润现象是分子力作用的一种表现，颗粒物的润湿性与液 体的表面张力，尘粒与液体间粘附力有关。水滴内部与水滴表 面间的分子引力为水的表面张力，当水的表面张力小于水与固 体间的分子引力时，固体容易被湿润，反之，固体则不易被湿 润。颗粒物润湿性还与相对运动速度有关。例如1m 以下尘粒 很难被水润湿，这是因为细尘粒和水滴表面均附有一层气膜， 只有在两者具有较高的相对速度的情况下，水滴冲破气膜才能 相互附着凝并。图4.1 湿润接触角（）

7、 粉尘的湿润性是湿式防尘、除尘的依据。各种湿式除尘装置 主要依靠粉尘与水的润湿作用捕集粉尘。衡量湿润性的指标是湿润接触角（ ），如图4.1所示。 当90时，湿润性差，属于憎水 性。润湿性与粉尘的种类、粒径、形状、生成条件、组分润湿性与粉尘的种类、粒径、形状、生成条件、组分、温度、含水率、表面粗糙度及荷电性有关，还与液体的、温度、含水率、表面粗糙度及荷电性有关，还与液体的 表面张力及尘粒与液体之间的粘附力和接触方式有关。表面张力及尘粒与液体之间的粘附力和接触方式有关。粉尘的润湿性随压力增大而增大，随温度升高而下粉尘的润湿性随压力增大而增大，随温度升高而下降。降。粉尘的润湿性是选择湿式除尘器的重要

8、依据之一，粉尘的润湿性是选择湿式除尘器的重要依据之一，亲水性粉尘被液体湿润后会发生凝聚，有利于粉尘从空气亲水性粉尘被液体湿润后会发生凝聚，有利于粉尘从空气 中分离，亲水性粉尘可以选用湿式除尘器，而憎水性粉尘中分离，亲水性粉尘可以选用湿式除尘器，而憎水性粉尘 则不宜采用湿式除尘器。但在亲水性粉尘中有的粉尘却是则不宜采用湿式除尘器。但在亲水性粉尘中有的粉尘却是 遇水硬结，称为遇水硬结，称为水硬性水硬性粉尘，如水泥等，就不能采用湿式粉尘，如水泥等，就不能采用湿式 除尘器除尘。除尘器除尘。4.1.4 4.1.4 粉尘的爆炸性粉尘的爆炸性能发生爆炸的粉尘称为可爆粉尘，如煤尘、亚麻粉尘、镁 、铝粉尘等。粉

9、尘爆炸能产生高温、高压，同时生成大量的有 毒有害气体，对安全生产有极大的危害，应注意采取防爆、隔 爆措施。粉尘的许多物理、化学性质实质上与其表面积有很大关系 。粉尘的比表面积比表面积：单位质量粉尘的总表面积称为比表面积（ m2/kg）。比表面积与粒径成反比，粒径越小，比表面积越大。比表 面积增大，强化了表面活性。它对粉尘的湿润、凝聚、附着以 及燃烧和爆炸等性质都有明显的影响。固体物料破碎后，总表面积大大增加，例如每边长 1cm的立方体粉碎成每边长1 m的小粒子后，总表面积 由6cm2增加到6m2，由于表面积增加，粉尘的化学活泼 性大为加强。某些在堆积状态下不易燃烧的可燃物如糖 、面粉、煤粉等，

10、当它以粉末状悬浮于空气中时，与空 气中的氧有了充分的接触机会，在一定的温度和浓度下 ，可能发生爆炸。能够引起爆炸的浓度范围叫作爆炸极限，能够引起 爆炸的最高浓度叫作爆炸上限，最低的浓度叫作爆炸下 限。低于爆炸浓度下限或高于爆炸浓度上限均无爆炸危 险。此外，有些粉尘与水接触后会引起自燃或爆炸，如 镁粉、碳化钙粉等；有些粉尘互相接触或混合后也会引 起爆炸，如溴与磷、锌粉与镁粉等。由此可见，在设计 除尘系统时，必须高度注意。4.1.5 4.1.5 粉尘的荷电性粉尘的荷电性l悬浮于空气中的尘粒由于天然辐射、外界离子或电子的附 着、尘粒间的摩擦等，都能使尘粒荷电。荷电性是指粉尘 能被荷电的难易程度。l在

11、粉尘生成过程中也可能使其荷电。在这种状况下粉尘荷 电的极性不稳定，荷电量也很小。因此，在电除尘器中， 需要采用人工方法，使尘粒充分荷电。l荷电量大小与粉尘的成分、粒径、质量、温度、湿度等有 关。粉尘荷电对其凝聚与沉积有影响。图图5.2 5.2 粉尘的荷电性粉尘的荷电性l衡量粉尘荷电性的指标为比电阻，它反映粉尘的 导电性能，是粉尘的重要特性之一，对电除尘器 的运行具有重大影响。l比电阻是指某种粉尘在横断面积为1 cm2、厚度为 1 cm时所具有的电阻，是反映粉尘导电性的一个 参数，它直接影响电除尘器的工作效果。l粉尘比电阻受许多因素影响，如粉尘性质、粉尘 层的孔隙率、粉尘的粒径、温度和湿度等，由

12、实 验方法确定。粉尘的比电阻对电除尘器有很大影 响，是除尘的依据。比电阻在1041011cm范 围内，电除尘的效果较好。4.1.5 4.1.5 粉尘的堆积角和滑动角粉尘的堆积角和滑动角l堆积角(安息角、休止角、安置角)：粉尘从漏斗连续落下自然 堆积形成的圆锥体母线与地面的夹角。l滑动角：自然堆积在光滑平板上的粉尘随平板做倾斜运动时， 粉尘开始发生滑动的平板倾角。l 粉尘的堆积角和滑动角都是由实验测得的，是设计除尘器 灰斗或料仓锥角、除尘管道或输灰管道倾斜角以及计算灰渣场 地的主要依据。许多粉尘的堆积角的平均值为3540。粉尘的堆积角和滑动角是粉尘的堆积角和滑动角是粉状物料特有的性质粉状物料特有

13、的性质，是评价粉，是评价粉 尘尘流动性流动性的一个重要指标，它们与物料的种类、粉尘的粒径、的一个重要指标，它们与物料的种类、粉尘的粒径、 含水率、尘粒形状、尘粒表面光滑程度、粉尘粘附性等因素有含水率、尘粒形状、尘粒表面光滑程度、粉尘粘附性等因素有 关。对于同一种粉尘，粒径大、接近球形、表面光滑、含水率关。对于同一种粉尘，粒径大、接近球形、表面光滑、含水率 低时，堆积角小。低时，堆积角小。磨损性磨损性: :颗粒物流动过程中对器壁的冲刷程度颗粒物流动过程中对器壁的冲刷程度. .硬度大硬度大、密度高密度高、粒径大粒径大, ,带有棱角的颗粒带有棱角的颗粒物磨损性大物磨损性大. .磨损性与气流速度的磨损

14、性与气流速度的2 23 3次方成正比次方成正比, ,在高在高 气流速度下气流速度下, ,颗粒物对器壁的磨损显得更为严重颗粒物对器壁的磨损显得更为严重. .为减少磨损为减少磨损, ,需选取适当的气流速度和壁厚需选取适当的气流速度和壁厚. . 对磨损性大的颗粒物对磨损性大的颗粒物, ,最好在易于磨损部位最好在易于磨损部位, ,如管如管 道弯头道弯头、旋风除尘器内壁采用耐磨材料作内衬旋风除尘器内壁采用耐磨材料作内衬, , 或采用铸石、铸铁等材料或采用铸石、铸铁等材料. .4.1.6 4.1.6 粉尘的磨损性粉尘的磨损性4.1.7 4.1.7 颗粒物的粒径及粒径分布颗粒物的粒径及粒径分布颗粒物的粒径颗

15、粒物的粒径 1.1.定义定义: :表示颗粒物颗粒大小的代表性尺寸表示颗粒物颗粒大小的代表性尺寸. .用用” ”d dc c” ”表示表示. .颗粒物的粒径对于球形尘粒来说颗粒物的粒径对于球形尘粒来说, ,是指它的直径是指它的直径. . 2.2.由于颗粒物产生原因、方式各不相同由于颗粒物产生原因、方式各不相同, ,因而形状、大因而形状、大 小各异小各异, ,大多数是不规则的形状大多数是不规则的形状. .所以有各种不同的粒所以有各种不同的粒径定义方法径定义方法: : (1)(1)投影径投影径: :用显微镜观察得到的粒径用显微镜观察得到的粒径. .a. a.定向粒径定向粒径: :尘粒投影面上两平行切

16、线间的距离尘粒投影面上两平行切线间的距离.( .(不唯一不唯一) )b. b.长轴粒径长轴粒径: :不考虑方向的最长粒径不考虑方向的最长粒径. .c. c.短轴粒径短轴粒径: :不考虑方向的最短粒径不考虑方向的最短粒径. .d. d.面积等分径面积等分径: :将颗粒物投影面积二等分的直线长度将颗粒物投影面积二等分的直线长度.( .(不唯一不唯一) )l l(2)(2)几何当量径几何当量径: :取与颗粒物的某一几何量取与颗粒物的某一几何量( (面积、面积、 体积等体积等) )相同的圆球形尘粒的直径相同的圆球形尘粒的直径. .a. a.投影等面积径投影等面积径: :与颗粒物的投影面积相同的某与颗粒物的投影面积相同的某一圆面积的直径一圆面积的直径. .b. b.等体积径等体积径: :与颗粒物体积相同的某一圆球体的与颗粒物体积相同的某一圆球体的直径直径. .l l(3)(3