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1、通风排气中的粉尘必须经过净化处理达到排放标准才能排入大气.此外,有些生产过程排出的粉尘是生产原料或成品,需回收.除尘就是通过除尘器分离空气中的粉尘以达到净化空气或回收物料的目的.除尘的效果取决于粉尘的性质和除尘器的性能-因此,本章主要介绍粉尘性质,除尘器的工作原理,结构,性质及类型和特点.第1页/共254页本章主要讨论以下问题：除尘技术:粉尘特性评定指标及除尘效率除尘机理除尘设备:重力除尘器、惯性除尘器、旋风除尘器、湿式除尘器、过滤除尘器、静电除尘器：原理和结构-性能及计算-类型,特点及应用第2页/共254页基本要求了解粉尘的主要性质：真密度、粘附性、比表面积、自燃性和爆炸性。带电性，可湿性、
2、自然安息角和粒径分布等，着重掌握粉尘的粒径分布。掌握粉尘的净化机理：重力沉降离心力分离、惯性分离。空气动力捕集、电力分离等，以及机理的应用。掌握评定指标及除尘效率的概念和计算掌握主要除尘器（旋风除尘器袋式除尘器、湿式除尘器、电除尘器和主要空气过滤器的工作原理、性能和结构特点提高除尘器和空气过滤器性能的主要途径。正确合理地选用除尘器和空气过滤器了解除尘器和空气过滤器的发展趋势第3页/共254页第一节粉尘的特性块状物粉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：1粉尘的密度粉尘密度单位
3、体积粉尘的质量称为粉尘密度,单位为kg/m3或g/cm3。根据是否把尘粒间空隙体积包括在粉尘体积之内而分为真密度和容积密度（表观密度）两种。第4页/共254页粉尘真密度如果设法排除颗粒之间及颗粒内部的空气，所测出的在密实状态下单位体积粉尘的质量，我们把它称为真密度（或尘粒密度）。它是排除了粉尘间空隙以纯粉尘的体积计量的密度。粉尘容积密度自然状态下堆积起来的粉尘在颗粒之间及颗粒内部充满空隙，我们把松散状态下单位体积粉尘的质量称为粉尘的容积密度。它是包括粉尘间空隙体积和粉尘纯体积计量的密度。两种密度的应用场合不同，例如研究单个尘粒在空气中的运动时应用真密度，计算灰斗体积时则应用容积密度。第5页/共
4、254页2粘附性粉尘相互间的凝聚与粉尘在器壁上的附着都与粉尘的粘附性有关。粉尘的粘附性是粉尘与粉尘之间或粉尘与器壁之间的力的表现。这种力包括分子力、毛细粘附力及静电力等。粘附性与粉尘的形状、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。尘粒间的粘附使尘粒增大，有利于提高除尘效率，而粉尘与器壁间的粘附则会使除尘器和管道堵塞和发生故障。第6页/共254页3、粉尘的自燃性和爆炸性1）.粉尘的自燃性自燃自然发热的原因氧化热、分解热、聚合热、发酵热影响因素：粉尘的结构和物化特性、粉尘的存在状态和环境存放过程中自然发热热量积累达到燃点燃烧第7页/共254页2）.粉尘的爆炸性粉尘发生爆炸必备
5、的条件：可燃物与空气或氧气构成的可燃混合物达到一定的浓度最低可燃物浓度爆炸浓度下限爆炸浓度上限存在能量足够的火源第8页/共254页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。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1m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，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
6、炸。设计除尘系统时，必须高度注意。爆炸性粉尘在空气中，只有在一定浓度范围内才能发生爆炸。能发生爆炸的最高浓度叫爆炸上限，最低浓度叫爆炸下限。一般认为，含硫大于10的硫化粉尘即可有爆炸性，发生爆炸的浓度范围为2501500g/m3，引燃温度为435450。第9页/共254页4带电性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，都能使尘粒带电荷。此外，在粉尘生成过程中也可能使其带电。在这种状况下粉尘带电的极性不稳定，带电量也很小。因此，在电除尘器中，需要采用人工方法，使尘粒充分带电。带电性是指粉尘能被带电的难易程度。带电量大小与粉尘的成分、粒径、质量、温度、湿度等有关。粉尘
7、带电对其凝聚与沉积有影响。衡量粉尘带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。第10页/共254页粉尘比电阻采用圆板电极法测定（如图所示）。其计算式为：式中粉尘的比电阻，cm；V施加在粉尘层上的电压，V；I通过粉尘层的电流，A；A粉尘层的面积，cm2；d粉尘层的厚度，cm。图圆板电极测定法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，由实验方法确定。粉尘比电阻对电除尘有很大影响，是除尘的依据。比电阻在1041011cm范围内，电除尘的效果较好。第11页/共254页5湿润性粉尘颗粒能否与液体相互附着或附着难易的
8、性质称为粉尘的润湿性。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，接触面趋于缩小而不能附着，则是不能润湿。一般根据粉尘被液体润湿的程度将粉尘大致分为两类：容易被水润湿的亲水性粉尘和难以被水润湿的疏水性粉尘。湿润现象是分子力作用的一种表现，粉尘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。粉尘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
9、着凝并。第12页/共254页衡量湿润性的指标是湿润接触角（），如图5-1-2所示。当90时，湿润性差，属于憎水性。图湿润接触角（）粉尘的湿润性是湿式防、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。湿润性与粉尘成分、粒径、荷电状况及水的表面张力等因素有关。湿润性强的粉尘有利于湿式除尘，其附着性亦强，易粘附于物体表面。但有些粉尘（如水泥、石灰等）与水接触后，会发生粘结和变硬，这种粉尘称为水硬性粉尘。水硬性粉尘不宜采用湿法除尘。第13页/共254页6粉尘的粒度（粒径）粉尘粒径也称为粒度，它是衡量粉尘颗粒大小的尺度。粉尘的粒径对于球形尘粒来说，是指它的直径。实际的粉尘颗粒其大小、形
10、状均是不规则的。为表征颗粒的大小，需要按一定方法，确定一个表面颗粒大小的代表性尺寸，作为颗粒的直径，简称粒径。例如用显微镜法测定粒径时有定向粒径、长轴粒径、短轴粒径等；用筛分法测出的称为筛分直径；用液体沉降法测出的称为斯托克斯粒径。粒径的测定方法不同，其定义的方法也不同，得出的粒径值差别也很大，很难进行比较。在研究除尘效果时，常用斯托克斯粒径作为粉尘的粒径。其定义为，在同一种流体中，尘粒密度相同并且相有相同沉降速度的球体直径称为该尘粒的斯托克斯粒径。第14页/共254页定义：在实际中，因颗粒大小、形状各异，故表示方法有所不同。一般分为两类：单一粒径：单个粒子的直径；平均粒径：粒子群的直径。球形
11、颗粒：d=直径单一粒径分成投影径非球形颗粒：几何当量径物理当量径颗粒的粒径第15页/共254页颗粒的粒径（1）显微镜法定向直径dF，也称菲雷特（Feret直径）：为各颗粒在投影图中同一方向上的最大投影长度定向面积等分直径dM，也称马丁（Martin直径）：为各颗粒在投影图中同一方向将颗粒投影面积二等分的线段长度投影面积直径dA，也称黑乌德（Heywood直径）：为与颗粒投影面积相等的圆的直径Heywood测定分析表明，同一颗粒的dFdAdM第16页/共254页显微镜法观测粒径直径的三种方法a-定向直径b-定向面积等分直径c-投影面积直径第17页/共254页（2）筛分法筛分直径：颗粒能够通过的最
12、小方筛孔的宽度筛孔的大小用目表示每英寸长度上筛孔的个数（3）光散射法等体积直径dV：与颗粒体积相等的球体的直径（4）沉降法斯托克斯（Stokes）直径ds：同一流体中与颗粒密度相同、沉降速度相等的球体直径空气动力学当量直径da：在空气中与颗粒沉降速度相等的单位密度（1g/cm3）的球体的直径斯托克斯直径和空气动力学当量直径与颗粒的空气动力学行为密切相关，是除尘技术中应用最多的两种直径第18页/共254页在分析粉尘对人体危害的防尘中常采用粉尘的投影定向长度表示粉尘的粒径，用d表示，单位为微米（m）。实际防尘中根据粒径大小，可分为：粗尘：粒径大于40m，相当于一般筛分的最小粒径，在空气中易于沉降；
13、细尘：粒径1040m，在明亮光线下肉眼可看见；微尘：粒径0.2510m，用光学显微镜可观察到；超微尘：粒径小于0.25m，用电子显微镜才可观察到一般将d5m的粉尘称为呼吸性粉尘，可随呼吸进入并沉积在肺部，对肺部危害最大，是防尘的主要对象。第19页/共254页7粉尘的分散度（分布）粉尘分散度是指各粒径粉尘所占总粉尘的百分比。又分为质量（重量）分散度和数量分散度。质量分散度是指各粒径粉尘的质量（mg）占粉尘的总质量（mg）的百分比。粒数分散度是指各粒径粉尘的颗粒数占粉尘颗粒数的百分比。它们的定义式为：式中m某级粒径粉尘的质量，mg；n某级粒径粉尘的颗粒数，颗；Pm、Pn分别为粉尘的质量分散度和粒数
14、分散度，%。第20页/共254页实际防尘中，多采用数量分散度。我国一般将粉尘化分为下列四级粒径区间：级别级别1234粒径粒径10 分散度对防、除尘有重要的意义：分散度越大，小颗粒越多；分散度越大，粉尘被分割越细，表面积越大，与周围介质发生物理化学作用越激烈。分散度越大，粉尘越细，粉尘颗粒容易吸附气膜，除尘就越困难。选择除尘器时，分散度是重要的指标。第21页/共254页粉尘粒径的分布特性除尘器的除尘性能与粉尘粒径分布(分散度)有密切的关系，因此了解粉尘的粒径分布及其函数对掌握除尘器的除尘性能计算有重要意义。(1)粉尘粒径相对频率概念(2)粉尘粒径相对频率分布曲线(3)粉尘粒径分布函数第22页/共
15、254页05510101515202030304040505060605555101010102.57.512.517.52535455519.520.515.010.012.07.54.52.58.519.540.055.065.077.084.589.091.5100粒径范围粒径间隔该粒径间隔的算术平均粒径 该粒径间隔的粒子所占的质量百分数 开始的累计质量百分数 第23页/共254页粉尘粒径相对频率分布曲线 第24页/共254页粉尘粒径频率分布直方图第25页/共254页8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
16、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。第26页/共254页、粉尘的安息角和滑动角粉尘通过小孔连续地下落到某一水平面上、自然堆积成的尘堆的雉体母线与水平面上的夹角称为安息角，它与物料的种类、粒径、形状和含水率等因素有关。对于同一粉尘，粒径愈小、安息角愈大，一般平均值为35一40。它是设计贮灰斗、下料管、风管等的主要依据。安息角越小，在同样体积时锥底就大，反之亦然。在设什除尘器灰斗时，应使倾角大于安息角，即大于50。这样粉尘才能充满灰斗，灰斗的体积才能充分利用。粉尘的滑动角是将粉尘置于光滑的平板上，使该板倾斜到粉尘能沿平板滑下的角度。即平板与水平面的夹角。一般
17、为4055。在设什除尘器贮灰斗及旋风除尘器下部锥体的倾角时，都应大于粉尘的滑动角，以便使粉尘能自由下滑，不至于在上部积存，淤积堵塞。不同的粉尘，粒径不同，含水分不同时，安息角和滑动角是不同的。在静止和运动中，粉尘的安息角和滑动角也不同。这些都可以通过实验测定。不同的粉尘，安息角和滑动角是不同的，它是评价粉尘流动特性的重要指标，是设计除尘器灰斗的主要依据。第27页/共254页、粉尘的流动性和扩散性大颗粒物料一旦破碎成粉尘，它就具有了流动性和扩散性。粉尘能随气流流动的特性称粉尘的流动性。由于粉尘粒径和质量较小，它能随气流一起流动，粉尘和气体一起流动时，流动阻力和单独气体流动不同。气力输送就是粉尘流
18、动性的典型例子。细小粉尘在空间具有布朗特性，粒径越小，布朗运动越剧烈，在无规则运动的情况下，粉尘充满整个空间，这种特性称粉尘的扩散性。在湿法除尘及布袋除尘器内，dc0.3m的粉尘基本上是靠扩散特性来除掉的。第28页/共254页、含水率粉尘含水率为粉尘中所含水分的质量与粉尘总质量的比值测定含水率的最基本方法是将一定量（约100g）的尘样放在105的烘箱中烘干后的质量与烘前质量之差，即为粉尘中所含水分的质量便可求得含水率。第29页/共254页、磨损性粉尘的磨损性主要取决于颗粒的运动速度、硬度、密度、粒径等因素。当与气流运动速度大、含尘浓度高、粒径大而硬，并且有棱角时，磨损性大，因此，在进行粉尘净化
19、系统设什时应适当地控制气流速度，并加厚某些部位的壁厚。第30页/共254页除尘器效率和除尘机理第31页/共254页一、除尘机理所谓除尘,就是利用一定的外力作用使粉尘从空气中分离出来,它是一个物理过程.使粉尘从空气中分离的作用力主要有:机械力:包括重力,离心力和惯性力;阻留作用:包括介质的筛滤作用,尘气绕流的接触阻留作用和扩散接触阻留作用;凝聚作用:通过加湿,蒸汽凝结,超声波等作用,使细尘粒凝聚而从空气中分离.静电力:利用静电力使带电尘粒从空气中分离扩散：粒径小于0.3微米的粉尘第32页/共254页目前常用除尘器的除尘机理主要有以下几个方面：1重力气流中的尘粒可以依靠重力自然沉降，从气流中进行分
20、离。由于尘粒的沉降速度一般较小，这个机理只适用于粗大的尘粒。2离心力含尘气流作圆周运动时，由于惯性离心力的作用，尘粒和气流会产生相对运动，使尘粒从气流中分离。它是旋风除尘器工作的主要机理。第33页/共254页3惯性碰撞含尘气流在运动过程中遇到物体的阻挡（如挡板、纤维、水滴等）时，气流要改变方向进行绕流，细小的尘粒会随气流一起流动。粗大的尘粒具有较大的惯性，它会脱离流线，保持自身的惯性运动，这样尘粒就和物体发生了碰撞，见图所示。这种现象称为惯性碰撞，惯性碰撞是过滤式除尘器、湿式除尘器和惯性除尘器的主要除尘机理。第34页/共254页4.接触阻留细小的尘粒随气流一起绕流时，如果流线紧靠物体(纤维或液
21、滴)表面，有些尘粒因与物体发生接触而被阻留，这种现象称为接触阻留。另外当尘粒尺寸大于纤维网眼而被阻留时，这种现象称为筛滤作用。粗孔或中孔的泡沫塑料过滤器主要依靠筛滤作用进行除尘。5扩散小于1m的微小粒子在气体分子撞击下，像气体分子一样作布朗运动。如果尘粒在运动过程中和物体表面接触，就会从气流中分离，这个机理称为扩散。对于dc0.3m时，扩散的作用还不明显，而惯性的作用是随粒径的减小而减小的。当dc0.3m时，惯性已不起作用，主要依靠扩散，布朗运动是随粒径的减小而加强的。第35页/共254页工程上常用的各种除尘器往往不是简单地依靠某一种除尘机理，而是几种除尘机理的综合运用。6静电力悬浮在气流中的
22、尘粒，如带有一定的电荷，可以通过静电力使它从气流中分离。由于自然状态下，尘粒的荷电量很小，因此，要得到较好的除尘效果，必须设置专门的高压电场，使所有的尘粒都充分荷电。7凝聚凝聚作用不是一种直接的除尘机理。通过超声波、蒸汽凝结、加湿等凝聚作用，可以使微小粒子凝聚增大，然后再用一般的除尘方法去除。第36页/共254页二、除尘器的分类根据主要除尘机理的不同，目前常用的除尘器可分为以下几类：1重力除尘如重力沉降室；2惯性除尘如惯性除尘器；3离心力除尘如旋风除尘器；4过滤除尘如袋式除尘器、颗粒层除尘器、纤维过滤器、纸过滤器；5洗涤除尘如自激式除尘器、卧式旋风水膜除尘器；6静电除尘如电除尘器。第37页/共
23、254页根据气体净化程度的不同，可分为以下几类：1粗净化：主要除掉粗大的尘粒，一般用作多级除尘的第一级。2中净化：主要用于通风除尘系统，要求净化后的空气含尘浓度不超过100200mgm3。3细净化：主要用于通风空调系统的进凤系统和再循环系统，要求净化后的空气含尘浓度不超过12mgm3。4超净化：主要除1m以下的细小尘粒，用于清洁度要求较高的洁净房间，净化后的空气含尘浓度视工艺要求而定。第38页/共254页除尘器总类:第39页/共254页一、除尘器的评定指标评定指标:评定除尘器工作性能的主要指标有:除尘效率,阻力,经济性等.1除尘效率除尘效率系指除尘器捕集下来的粉尘量与进入除尘器的粉尘量之比。根
24、据总除尘效率，除尘器可分为：低效除尘器(5080%)，中效除尘器(8095%)和高效除尘器(95%以上)。第40页/共254页2除尘阻力阻力表示气流通过除尘器时的压力损失。据阻力大小除尘器可分为：低阻除尘器(P505050505099.972002505070滤料实际面积与迎风面积之比在5060以上，滤速以cm/s计，通常50500.5m的尘粒，以电场荷电为主；对dc5020-505-151-10550.5-10.5-10.5-15050-7060-9080-9595-989590-9895-9990-9850-130300-800800-1500600-1200800-12001000-16
25、0050-1301000-15004000-10000少少少少少少少少中中中中在在中上中上少少少少少少中中中下中下中中中上中上中上中上大大大大第237页/共254页分析评定除尘器工作性能的主要指标？评定除尘器工作性能的主要指标有除尘效率、阻力、经济性等。除尘效率系指除尘器捕集下来的粉尘量与进入除尘器的粉尘量之比（%）。根据除尘效率，除尘器可分为：低效除尘器（5080%），中效除尘器（8095%）和高效除尘器（95%以上）。除尘器阻力是表示气流通过除尘器时所产生的压力损失。根据阻力大小除尘器可分为：低阻除尘器（P505050130粗净粗净结构简单结构简单,阻力小阻力小;占占空间大空间大,效效率低
26、率低使用较使用较少少,可用可用于第一于第一级除尘级除尘惯性除惯性除尘器尘器依靠惯性依靠惯性碰撞实现碰撞实现尘气分离尘气分离20505070300800粗净粗净结构简单结构简单,阻力较小阻力较小;,效率较低效率较低使用较使用较少少,可用可用于第一于第一级除尘级除尘旋风除旋风除尘器尘器含尘气流含尘气流旋转运动旋转运动产生离心产生离心力使尘气力使尘气分离分离102090左左右右8001500中净中净结构简单结构简单,没有运转部没有运转部件件,运行可运行可靠靠,阻力中阻力中等等;效率较效率较高高使用广使用广泛泛,多用多用于烟气于烟气净化净化第252页/共254页除尘器除尘器名称名称除尘机理除尘机理除尘
27、粒径除尘粒径m除尘效除尘效率率%除尘器阻力除尘器阻力Pa净化程净化程度度除尘器的特点除尘器的特点应用范围应用范围袋式除袋式除尘器尘器磁撞截留磁撞截留扩散附着扩散附着静电吸引静电吸引等综合作等综合作用用0.51959910001500超净超净除尘本体结除尘本体结构简单、效构简单、效率高、清灰率高、清灰机构复杂、机构复杂、滤料耗量大滤料耗量大应用广泛，应用广泛，多用于除多用于除尘末级，尘末级，不适合于不适合于含湿、油含湿、油的尘气的尘气水浴除水浴除尘器尘器液体洗涤液体洗涤尘气，尘尘气，尘粒加湿后粒加湿后被捕集被捕集11080956001200中净中净结构简单，除结构简单，除尘效率高，能尘效率高，能
28、同时进行有害同时进行有害气体的净化。气体的净化。缺点是有用物缺点是有用物料不能干法回料不能干法回收，泥浆处理收，泥浆处理困难困难适宜处适宜处理有爆理有爆炸危险炸危险或同时或同时含有多含有多种有害种有害物的气物的气体体文式管文式管除尘器除尘器尘气与雾尘气与雾化水滴混化水滴混合，尘粒合，尘粒凝并排除凝并排除0.519098400010000超净超净电除尘电除尘器器高压电场高压电场中，尘气中，尘气电离，粉电离，粉尘荷电移尘荷电移向集尘极向集尘极放电沉积放电沉积0.51909850130超净超净除尘效率高，除尘效率高，阻力小，设阻力小，设备复杂，占备复杂，占地面积大地面积大应用广应用广泛，适泛，适用于大用于大型工程型工程第253页/共254页感谢您的观看！第254页/共254页