除尘基础知识

除尘基础知识安全环保部陈砚雄目录第一章工业粉尘及除尘基础第二章机械除尘第三章通风机的性能、结构第一章工业粉尘及除尘基础第一节工业粉尘的来源及危害在工业生产过程中经常散发各种粉尘，如果不加控制，它将破坏车间空气环境，危害工人身体健康和损坏机器设备，还会污染大气环境造成公害。为了控制工业粉尘的产生和散发，改善车间空气环境和防止大气污染，必须了解工业粉尘的来源和它的危害，采取各种措施控制粉尘，使工人的工作现场达到卫生标准，环保设施的排放达到排放标准。第一节工业粉尘的来源及危害粉尘是指能悬浮于空气中的固体微粒，在工业生产过程中所产生的粉尘叫做工业粉尘。1、粉尘产生的原因有以下几方面①.固体物质的机械粉碎、研磨过程，如选矿、耐火材料与铸造车间中的破碎机，球磨机等散发的粉尘。②.粉末状微粒物料的混合、过筛、运输及包装过程;③.物质的不完全燃烧或爆炸，如锅炉烟气中夹杂的大量烟尘;④.物质被加热时产生的蒸气在空气中凝结或被氧化.例如，高炉出铁时形成的氧化铁。由于在物质氧化、升华、蒸发和冷凝的过程中形成的固体微粒比一般工业粉尘小得多，故也称为烟雾。第一节工业粉尘的来源及危害(续)第一节工业粉尘的来源及危害(续)2、粉尘产生的行业与工种①.金属矿与非金属矿的采掘和采石业.矿山企业产生粉尘的主要有凿岩、爆破、支柱、运输及选矿等工种。②.基本建设方面的筑路、开掘隧道和地质勘探等。③.工厂方面的矿石及岩石加工业的破碎、磨粉、筛分、包装、运输及石料加工成型等工种。第一节工业粉尘的来源及危害(续)④.玻璃制造业的破碎、磨粉、筛分、配料、拌料和司炉加料等工种。⑤.耐火和建筑材料加工业的破碎、磨粉、拌料、运输和窑工等工种。⑥.铸造业的碾砂、混砂、造型、烘模、浇铸、开箱、清砂、气割、铸件砂轮清理、砂箱整理和车间天车驾驶等工种。第一节工业粉尘的来源及危害(续)3、粉尘的危害工业粉尘的最大危害是进入人体肺部后可能引起各种尘肺病，其中以矽肺病最为普遍，危害也是最大。矽肺病是由于接尘工人吸入含有游离二氧化硅的粉尘而引起的肺纤维性病变。粉尘还能加速机械磨损，影响生产设备的寿命，粉尘落入电气设备里，有可能破坏绝缘，因而发生事故;建筑结构也会因积尘过多而遭受腐蚀和破坏，第一节工业粉尘的来源及危害(续)排至厂房外的粉尘会污染厂区周围及城镇的大气，不仅危害居民的健康，而且还损害农、林、牧业生产，除此之外，排出的工业粉尘，如不加以回收，可造成经济上的损失。因此，搞好安全防尘和消烟除尘，保护和改善环境是关系到保护职工和居民健康及发展工农业生产的一个重要问题。第二节粉尘及其性质1、粉尘的定义通风除尘研究的主要对象是悬浮于气体中的粉尘，或称气溶胶，而气体介质则为分散系与固态分散相(粉尘)联系在一起。习惯上对粉尘有许多名称，如灰尘、尘埃、煤灰、砂尘、粉末等等，而这些名称又没有明确的界限，为了建立统一的体系，对粉尘作如下定义：第二节粉尘及其性质（续）①.粉尘：指因机械过程(如破碎、筛分、运输等)而产生的微细粒子，粉尘的粒径范围很广，由细至0.1微米到数百微米，因此如无特殊说明则用粉尘这一名词作为总称。也包括烟尘、粉末等。②.烟尘：指因物理化学过程而产生的微细固体粒子。例如，冶炼、燃烧、金属焊接等过程中，由于升华及冷凝而形成。烟尘的特点是粒度大都比较细，在1μm以下.第二节粉尘及其性质（续）③.烟雾：指燃烧草料、木柴、油、煤等生成的黑烟。粒径很细，甚至在0.5μm以下。④.粉末：指工艺生产中的粉料，通常都比较粗，粉末是生产中的原料或成品，回收后可直接利用。⑤.微粒：这是近几年提出的名词，各国对其定义不同，如美国、法国定为3μm以下的固体或液体粒子，在严格排放标准的情况下，需要控制的，不仅是一般的粉尘，而且要针对微粒进行。第二节粉尘及其性质（续）2、粉尘的分类粉尘可以根据许多特征进行分类，这里列举与通风除尘有关的一些分类方法。①按粉尘的成分可分为:无机粉尘，包括矿物性粉尘(如石英、石棉、滑石粉等)，金属粉尘(如铁、锡、铝、锰及其氧化物等)和人工无机性粉尘(如金钢砂、水泥、耐火材料、石墨等);第二节粉尘及其性质（续）(2)有机粉尘，包括植物性粉尘(如棉、亚麻、谷物、烟草等)，动物性粉尘(如毛发、角质、骨质等)和人工有机粉尘(炸药、有机染料等)(3)混合性粉尘，包括数种粉尘的混合物.大气中的粉尘通常都是混合性粉尘。第二节粉尘及其性质（续）②.按粉尘的颗粒大小可分为:可见粉尘：用眼睛可以分辨的粉尘，粒径大于10μm;显微粉尘：在普通显微镜下可以分辨的粉尘，粒径为0.25μm-10μm。超显微粉尘：在超倍显微镜或电子显微镜下才可以分辨的粉尘，径粒小子0.25μm。第二节粉尘及其性质（续）在技术中有时用到超微米粉尘(亚微米粉尘)的名词，指的是粒径在1μm以下的粉尘。粉尘的颗粒大小(粒径)是其重要的物理性质之一，许多其它性质也都与其有关，例如：粉尘对光的散射强度随粉尘的颗粒大小不同而不同.粉尘对人体的危害在很大程度上取决于颗粒大小。对粉尘的吸捕，从气流中清除粉尘等等都要考虑粉尘的粒径大小.第二节粉尘及其性质（续）3、粉尘的形状粉尘由于产生的方式不同而具有不同的形状，在很少情况下是圆球形(植物花粉、孢子等)或其它规则形状。对于不规则形状的尘粒，可以根据其三个方面(长、宽、高)的比例分成三类：第二节粉尘及其性质（续）①.各向同长的粒子；②.平板状粒子；③.针状粒子大多数粉尘属于第一类。对于不规则粉尘，为了评价其对球形的偏离程度，采用“球形系数”的概念。所谓球形系数（φs）就是指同样体积的球形粒子的表面积与尘粒实际表面积之比。对于球形粒子φs=1，而对于其它形状的尘粒φs1,愈接近于球形，φs愈接近于1，例如正八面体φs=0.846，立方体的φs=0.806，四面体为0.670。第二节粉尘及其性质（续）4、粉尘的特性块状物料被破碎成细小的粉状微粒后，除了仍然保持原有的主要物理化学性质外，还会出现许多新的特性，与除尘技术密切的那些特性有：①.粉尘的密度：体积密度(或称容重)真密度(或称尘粒密度)第二节粉尘及其性质（续）②.粉尘的形状和比表面积同一种粉尘，小颗粒要比大颗粒对设备的磨损程度更为严重。粉尘的比表面积就是单位重量粉尘的表面积；作为衡量粉尘粗细程度的标志。第二节粉尘及其性质（续）③.安息角粉体的母线同平面的夹角叫做安息角。许多粉尘的安息角大约为35°。④.粉尘的粘附性粉尘具有与尘粒或其它物体表面相互粘附的特性，几个小颗粒粉尘吸附后，形成大的颗粒；当粉尘接触到其他物体表面时，由于分子吸引力以及表面张力，也会产生吸附现象。第二节粉尘及其性质（续）⑤.粉尘的爆炸性悬浮在空气中的某些粉尘，当达到一定浓度时，如果存在着能量足够的火源（如火焰、电火花等）,就会发生爆炸。具有爆炸危险的粉尘在空气中的浓度只有在一定范围内才能发生爆炸。最低浓度叫做爆炸下限，最高浓度叫做爆炸上限。如无烟煤的爆炸下限是45~55g/m3;烟煤的爆炸下限是110~335g/m3;天燃气的爆炸下限是5%。第二节粉尘及其性质（续）⑦.粉尘比电阻:衡量粉尘导电性的指标,低比电阻104Ω-cm;中比电阻104~5x1010Ω-cm;高比电阻5x1010Ω-cm.⑧.粉尘的亲水性粉尘容易被水湿润，与水接触后会发生凝聚、增重，有利于粉尘从气流中分离，这种粉尘称为亲水性粉尘(如矽砂)。如果粉尘很难被水湿润(如石墨、碳黑)，这种粉尘称为疏水性粉尘。第二节粉尘及其性质（续）⑨.粉尘的分散度工业粉尘都是由粒径不同的颗粒所组成，粉尘的粒径分布叫做分散度.常按0～5μm、5～l0μm、10～20μm、20～40μm、40-60μm、60μm的粒径分组，并用分组的重量百分数(粒径颇率)表示它的分散度.第三节粉尘的扩散过程粉尘的扩散过程称之为“尘化”。“尘化”基本上可以分为“一次尘化”和“二次尘化”两种。①.一次尘化：运动物体诱导气流的作用；剪切气流的作用；综合作用。第三节粉尘的扩散过程（续）图1-2诱导气流产生的尘化图1-3剪切气流产生的尘化第三节粉尘的扩散过程（续）综合作用产生的尘化图二次气流引起粉尘扩散第四节除尘器的性能指标1、评价除尘器有下列六项指标①.除尘器效率;②.除尘器阻力;③.处理风量;④.设备费和运行费;⑤.使用寿命;⑥.占地面积或占用空间体积。以上六项指标，前三项属于技术性能指标，后三项属于经济指标。“低阻高效”仍然是评价除尘器的主要指标。第四节除尘器的性能指标（续）①.除尘器全效率除尘器除下的粉尘量与进入除尘器的粉尘量之比称为除尘器的全效率，可用下式计算:式中:η—除尘器全效率，%;G1—进入除尘器的粉尘量，mg/h。G2—除尘器除下的粉尘量，mg/h.%10012GG第四节除尘器的性能指标（续）②.除尘器分级效率除尘器全效率除了与处理粉尘的比重和除尘器的运行工况有关外，还与粉尘的粒径有很大关系，例如用旋风除尘器处理40μm以上的粉尘时，效率接近100％，处理5μm以下的粉尘时，效率会下降到40%左右。因此，用全效率来说明除尘器的除尘效果是不全面的，要正确评价徐尘器的除尘效果，必须按粒径标定除尘器的效率，这种效率称为分级效率。第四节除尘器的性能指标（续）某旋风除尘器分级效率曲线第四节除尘器的性能指标（续）3.除尘器阻力P含尘气体经过除尘器后，它的压力降落称为除尘器阻力。阻力愈小，动力消耗愈小，运转费用愈低。除尘器的耗电量可根据除尘器的阻力与处理风量，按下式计算:1000QPN第四节除尘器的性能指标（续）4、风量Q(m3/s)或(m3/h)通风机每单位时间内所排送的空气体积，称为风量，又称送风量或流量。风机所产生的风量与风机叶轮直径、转速、叶片型式等有关，其三者之间的关系可用下式表示:224uDQZ第四节除尘器的性能指标（续）5、风压P(帕：Pa)通风机的出口气流全压与进口气流全压之差称为风机的风压。风机所产生的风压与风机的叶轮直径、转速、空气密度及叶轮的叶片型式等有关，其关系可用下式表示:P=9.80,ψ,ρ,u2(帕)第四节除尘器的性能指标（续）6、漏风率无论是管网或除尘设备都不可能保持十分严密而发生漏风现象，管网漏风主要发生在法兰连接处，调节套、清扫孔以及阀门等处，考虑到漏风点的数量主要取决于管网的长度及繁简程度，所以管网漏风量建议按管网长度来确定，考虑漏风后的总风量按下式计算:）＋（计l11QQ第四节除尘器的性能指标（续）除尘净化设备在负压下工作时，也会发生漏风现象，主要是观察孔、检修门、法兰连接处等，有些除尘设备由于本身操作上的需要留有孔洞或缝隙，如电除尘器的石英套管。因此一部分漏风是不可避免的。但旋风和多管除尘器等的卸尘装置是不许漏风的，所以在设计中不应考虑这部分漏风。除尘净化设备的漏风后的总风量用下式计算21L1）＋（计QQ第二章机械除尘由于人类活动创造了现代人类的文明，同时也因为人类的不适当地对待环境的行为—向大气排放的污染物，其数量、浓度和持续时间超过了环境所允许的极限，从而使大气质量恶化，并对某一区域多数居民的身体健康及生活造成明显影响甚至死亡的事件，或影响动植物生长等。第一节概述第一节概述(续)大气污染物主要来源子人类的活动—即人类生活活动、工业生产和交通运输中的燃料燃烧和生产过程中排放的废气和烟尘。大气的主要污染物有固体颗粒状污染物和气体状污染物两类。第一节概述(续)钢铁工业是大气污染的大户，主要污染源有：1、粉尘:粉尘是钢铁工业生产中主要污染源—矿石破碎、筛分和选矿;烧结机机头、烧结机机尾及原料和成品转运;矿石成球的加工、卸料及转运;焦炭及耐材的破碎、筛分及转运，炼铁的烧结矿、矿槽、焦槽的输送转运及出铁场;炼钢转炉、电炉，以及其它金属熔炼炉和窑炉等。第一节概述(续)2、二氧化硫:主要来自炼铁的烧结机;有色冶炼的烧结机、沸腾炉、转沪、电炉、化铁炉等及各类燃煤窑炉的燃烧烟气等。3、其他烟尘如:石棉、