除尘技术

颗粒污染物控制除尘技术主要内容粉尘及其物理特性各种除尘装置粉尘及其物理特性粉尘的分类、粒径、粒径分布粉尘的物理特性粉尘的分类可见粉尘：粒径大于10μm，用眼睛可以分辨，对人体和环境有害；显微粉尘：粒径为0.25～10μm，在普通显微镜下可以分辨，对人体和环境危害大；超显微粉尘：粒径小于0.25μm，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0.1μm的危害不太大back粒径单一粒径平均粒径back单一粒径斯托克斯(Stokes)径空气动力径分割粒径(或称临界粒径)stdad50cdback斯托克斯(Stokes)径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。std雷诺数时，斯托克斯粒径的定义式：式中：—流体的动力粘度；—尘粒在重力场中于该流体中的终末沉降速度；—尘粒的真密度；—流体的密度；—重力加速度。1Regvdcsst)(18svcgback空气动力径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。ad分割粒径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。它是表示除尘器性能的很有代表性的粒径。50cd平均粒径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算术平均径中位径众径平均表面积径pd50dddsd算术平均径指单一粒径的算术平均值式中：—第i种粉尘的粒径；—粒径为粉尘的颗粒数。idinidiiipnnddpd中位径是指粒径频率分布的累计值为50％时的粒径。可用于表示分级除尘器的性能。50d众径是指粒径分布中频率密度达到最大值时的粒径。dd表面积平均径是用颗粒群中颗粒总表面积与颗粒数之比的平方根表示。常用于表示颗粒群在重力场或惯性力场下的沉降速度。sd粒径分布也称粉尘的分散度。是指某一颗粒群中不同粒径颗控所占的比例。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。以颗粒的质量所占比例来表示，称质量分布；以颗粒的个数所占例来表示，称粒数分布；以颗粒的表面积所占比例表示，称表面积分布。除尘技术中多用质量分布。粒径分布的表示方法有图表法和函数法。图表法以一组粉尘试样为例。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5—1和绘在图5—1（a，b，c）中。28.40mpd)(gm表5-1粒径分布测定合计算结果图5-1a粒径的频率分布图5-1b粒径的频度分布图5-1c粒径的累计频率分布相对频数分布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且有Dpdpdpd(%)1000mmD%100D图5－1a频率密度分布简称频度分布，用（）表示，系粒径组距为1μm时的频率分布。即1%m1%mdDfp图5－1b频度的微分定义式为表示粒径为的粒子质量占尘样总质量的百分数。)()(ppdddDdfpd筛上累计频率分布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pdmaxmaxmax)()(ddpddddppppppdfddDDdR图5－1c积分式ppddpddpdfDdDminmin)(ppddppddpdddfdDdD)()()(或显然%100)()()()(maxminddppppdddfdDdR)()()()()(pppppddddRddddDdf已知描述分布曲线的数学函数，可得算术平均径或)(pdfpdmaxmin)()(1001ppppddddfdmaxminmaxmin)(1001)(1001ddppddppddfdDd众径的粒径中位径的粒径。dd0)()(ppddddf50d%50)()(ppdDdR表面积平均径或sd210221002)()()()()()(ippppppppsnddddfdddfddddfd2121ipisndnd函数法表示粒径分布常用的函数有正态分布、对数正态分布、罗辛—拉姆勒(Rosin—Ramler)分布(又称R—R分布)对数正态分布罗辛—拉姆勒(Rosin—Ramler)分布(又称R—R分布)图5－4实际粒径分布及对数转换颗粒群对数正态分布函数式中：—几何平均直径；为N个颗粒粒径之积的N次方根，并—几何标准差；22)(ln2)ln(lnexp2ln100)(lnggpgpdddfgd%)50(50Rddgg几何标准差21%)13.84(%)87.15(RdRdppg5050%)87.15(%)13.84(dRdRddppg或图5－5对数正态分布及其特征估计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。概率对数坐标上三种表示的粒径分布直线相互平行。g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：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。)ln3exp(250'50gdd)ln5.0exp(25050gdd50d50'd50d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：算术平均径表面积平均径体面积平均径体积平均径50'dg)ln5.0exp(2'50gpdd)exp(ln2'50gpdd)ln5.2exp(2'50gpdd)ln5.1exp(2'50gpddback罗辛—拉姆勒分布(R—R分布)函数表达式或式中：—粒径特征数。为筛上累计频率R=36.8％时的粒径n—分布指数。nppdddR50693.0exp)(npppdddR'exp)('pd中位径众径npdd1'50)693.0(npdnndd1'1例题1：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21.5μm，≤9.8μm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。pd解：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。%)87.15(%)13.84(5050DddRddppg19.28.95.21以个数表示的中位径算术平均径md40.3)19.2ln3exp(5.21250'mdp62.4)19.2ln5.0exp(40.32'例题2：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0.11μm，分布指数为0.50，试确定小于1μm的烟尘所占的比例及粒径特征数和众径。解：小于1μm烟尘所占的百分数粒径特征数众径%6.87])11.01(693.0exp[1)(1)(50.0ppdRdDmdp229.0)693.0(11.05.01'mdd229.05.015.0229.05.01粉尘的物理特性密度比表面积润湿性粘附性荷电性及导电性含水率安息角和滑动角磨损性爆炸性back粉尘密度定义：单位体积的粉尘质量。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。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。pb真密度和堆放密度间的关系：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。pb)1(back粉尘的比表面积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。粒径为球形颗粒：净体积比表面积质量比表面积式中：—粉尘颗粒的真密度，（）)/(6613232cmcmdddappp)/(661232gcmdddappppppgcm/2pd颗粒群：净体积比表面积式中：—尘粒的平均表面积，(cm2)；—尘粒的平均净体积，(cm3)；—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)—尘粒的卡门形状系数，对于球形颗粒＝1)/(632cmcmdVSavsnnSVvsdnn质量比表面积堆放状态下的尘粒比表面积卡门形状系数。对于煤粉为0.65～0.73，对于烟尘为0.55～0.89。)/(62gcmdVSavsnppnmn)/()1(6)1(32cmcmdVSavsnb粉尘的润湿性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。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；反之，接触面趋于缩小而不能附着，则是非润湿性粉尘。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，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。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(5μm以下)特别是lμm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亲水性粉尘—易被水润湿的，如锅炉飞灰、石灰尘，可选用湿式除尘器。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。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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。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。粉尘的粘附性对除尘既有利，也有害。back粉尘的荷电性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。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粉尘的导电性用电阻率来表示，其大小与它测定时的温度、湿度、粉尘的粒径和堆积的松散度等有关。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。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Ω·cm。粉尘的导电性分类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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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；在容积导电为主的高温范围内，粉尘比电阻称为容积比电阻，其值随温度升高而减小；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粉尘中所含水量与粉