粉尘粒径的大小

粉尘粒径的大小5 m粒子，口鼻咽喉中25 m粒子，气管和支气管中2 m粒子，肺泡，被肺泡吸收，不经过肝脏的解毒作用，直接由血液和淋巴液输送至全身，对人体有很大的危害。0.4 m粒子，在人呼吸时会排出体外。粒径小，化学活性大，表面活性大，加剧了人体生理效应的发生与发展。锌等一些金属本身无毒，但将其加热后形成的烟状氧化物时，可与体内蛋白质作用 引起发烧，即所谓的铸造热病。细小粉尘的吸附能力很强。有害气体，液体，细菌和病毒会吸附在细粉尘上，被人体吸入肺部深处后，造成急慢性病症1. 局部通风系统分为局部送风和局部排风两大类1. 按照工作原理的不同，局部排风罩可分为：密闭罩柜式排风罩外部吸气罩接受式排风罩吹吸式排风罩1. 设计局部排风罩时，应遵循的原则局部排风罩应尽可能包围或靠近有害物发生源，使有害物局限于较小的空间，尽可能减小其吸气范围，便于捕集和控制。排风罩的吸气气流方向应尽可能与污染气流运动方向一致。已被污染的吸入气流不允许通过人的呼吸区。设计时要充分考虑操作人员的位置和活动范围。排风罩应力求结构简单、造价低，便于制作安装和拆卸维修。要尽可能避免或减弱干扰气流如穿堂风、送风气流等对吸气气流的影响。和工艺密切配合，使局部排风罩的配置与生产工艺协调一致，力求不影响工艺操作2. 密闭罩排风口位置确定的原则是：排风口应设在罩内压力最高的部位，以利于消除正压；不应在含尘气流浓度高的部位或飞溅区内。3. 按照气流运动的特点，柜式排风罩可分为：吸气式通风柜吹吸式通风柜送风式通风柜4. 对于冷过程且有害物的密度较大，因有害物容易积在下部，应将吸风口布设在通风柜的下部，才能有效地控制有害物。否则，如果将吸风口布设在上部，这 时，由于工作孔上部的吸入速度为平均流速的150%，而下部仅为平均流速的60%，积在下部的有害气体就会从下部逸出。对于产热量较大的工艺过程，与冷过程正好相反，因柜内有害物在热气流的作用下上升积在上部，应将吸风口布设在通风柜的上部，才能有效地控制有害物。 否则，如果将吸风口布设在通风柜的下部，有害气体就会从上部逸出，这是不合理的布设。对于散热量不稳定的过程，可在上下均设排风口，随柜内散热量的变化，调节上、下排风量的比1. 为保证有害物全部吸入罩内，必须在距吸气口最远的有害物散发点（即控制点）上造成适当的空气流动。2. 除尘机理的不同，可以分为：3.1）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、尘粒层除尘器、纤维过滤器；（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。2. 可以分为：（1）粗净化，主要用于除掉粗大的尘粒，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达到国家大气污染 物排放标准限值以下（不超过100200mg/m3）。（3）细净化，主要用于通风空调系统的进风系统和再循环系统，要求净化后的空气含尘浓度达到工业企业卫生 标准限值以下（不超过12mg/m3）。（4）超净化，主要需按空气洁净度指标核计，常用计数含尘浓度表示。适用于清洁度要求较高的洁净房间，视工艺要求而 定。2. 重力沉降室是通过重力作用使尘粒从气流中沉降分离的除尘装置，它的结构如图所示。含尘气流进入重力沉降室后，由于突然扩大了流动截面积，气流速 度迅速下降，此时气流处于层流状态或接近层流状态下运动，使较重尘粒在重力作用下缓慢向灰斗沉降。重力沉降室应该是一个扁长形的长方体结构，有利于除尘。3. 惯性除尘器是指含尘气流冲击在挡板上，使气流方向发生急剧转变，利用尘粒本身的惯性力作用使其与气流分离，并与挡板发生碰撞而被捕集的装置，是 低效除尘器。4.惯性除尘器结构型式多种多样，主要分为碰撞式和反转式两类。碰撞式惯性除尘器是以气流中粒子冲击挡板而捕集较为粗大粒径粉尘的除尘装置，也称为冲击式惯性除尘器。当含尘气流流经挡板时，尘粒借助惯性力作用撞 击在挡板上，失去动能后的尘粒在重力作用下沿挡板下落，进入灰斗。挡板可以是单级，也可以是多级，如图4-10所示。多级挡板交错布置，一般可设置3 5排。实际应用多采用多级挡板，目的是增加撞击机会，提高除尘效率。这类除尘器阻力较小，一般在100Pa以内。尽管使用多级挡板，但除尘效率也只能达 到 55%75%。4. 旋风除尘器的结构和工作原理普通旋风除尘器是由进气管、筒体、锥体和排气管等组成，如图4-12所示。含尘气流由切线方向进口进入除尘器，沿外壁由上向下作螺旋形旋转运动，称为 外涡旋；外涡旋到达锥体底部后，转而向上，沿轴心向上作旋转运动，称为内涡旋；最后经排气管排出。外涡旋和内涡旋的旋转方向相同，轴向运动方向相反。 气流作旋转运动时，受惯性离心力推动作用，尘粒向外移动，到达外壁面后在气流和重力共同作用下，落入灰斗。1气流与尘粒的运动2切向速度切向速度是决定气流合速度的主要速度分量，也是决定气流中质点离心力和尘粒捕集效率的主要因素。如图5.12所示，是某一断面的速度分布和压力分布。 可以看出，外涡旋切向速度随半径减小而增加，反比于旋转半径的次方，最大值位于内外涡旋交界面，该交界面的半径（为排气管的直径）。内涡旋切 向速度随半径的减小而减小，正比于旋转半径，比例常数等于气流的旋转角速度。3径向速度外涡旋径向速度是向心的，内涡旋径向速度是向外的。气流切向分速度和径向分速度对尘粒的分离起着相反的影响，前者产生惯性离心力，使尘粒向外径向 运动，后者造成尘粒向心径向运动。4轴向速度轴向速度视内、外涡旋而定，外涡旋向下，内涡旋向上。5压力分布从气流运动三个速度分量分析，可以看出旋风除尘器内压力分布。轴向各断面的速度分布差别较小，因此轴向压力变化也较小；切向速度在径向变化很大，因 此径向全压和静压变化均很大，由外壁向轴心逐渐降低，轴心部分静压为负值。研究表明，即使在正压下运行，轴心处也是处于负压状态，该负压一直延伸至灰斗。因此，旋风除尘器下部如果不保持严密，会把已经分离的粉尘重新卷入 到内涡旋中。2.袋式除尘器的工作原理常用滤料由棉、毛、人造纤维等加工而成，滤料本身网孔较大，一般为2050um，表面起绒的滤料约为510um，新用滤料的除尘效率不高，对于1Rm的尘 粒除尘效率只有40%左右，如图4-20所示。含尘气体通过滤料时，粉尘因筛滤、截留、惯性碰幢、静电、扩散和重力沉降等作用，逐渐深入滤料内部，使纤维 间空间逐渐减小，最终形成附着在滤料表面的粉尘层（称为初层）。粉尘初层形成后，成为袋式除尘器的主要过滤层，使过滤效率剧增，而滤布只是起着形成粉尘初层和支撑它的骨架作用，如图4-21所示。但随着粉尘在滤袋 上积聚，滤袋两侧压力差增大，会把有些已附在滤料上的细小粉尘挤压过去，使除尘效率下降。另外，若除尘器阻力过高，会使除尘系统处理气体量显著下 降，影响生产系统的排风效果，因此除尘器阻力达到一定数值后，要及时清灰2.湿式除尘器是通过含尘气体与液滴或液膜的接触使尘粒从气流中分离的。其优点是结构简单，投资低，占地面积小，除尘效率高，能同时进行有害气体的净 化，适宜处理有爆炸危险或同时含有多种有害物的气体。其缺点是有用物料不能干法回收，泥浆需要处理，有时要设置专门的废水处理设备；高温烟气洗涤后， 温度下降，会影响烟气在大气的扩散。除尘机理主要有：（1）通过惯性碰撞、接触阻留，尘粒与液滴、液膜发生接触，使尘粒加湿、增重、凝聚；（2）细小尘粒通过扩散与液滴、液膜接触；（3）由于烟气增湿，尘粒的凝聚性增加；（4）高温烟气中的水蒸气冷却凝结时，要以尘粒为凝结核，形成一层液膜包围在尘粒表面，增强了粉尘的凝聚性，能改善疏水性粉尘的可湿性。粒径为15 Rm的粉尘主要利用第一个机理，粒径在1um以下的粉尘主要利用后三种机理。3. 电除尘器的工作原理电除尘器种类和结构型式繁多，但基本工作原理相同，包括气体电离和电晕放电、尘粒的荷电、收尘等基本过程。1气体电离与电晕放电由于辐射摩擦等原因，空气中含有少量的自由离子，单靠这些自由离子是不可能使含尘空气中的尘粒充分荷电的。因此，电除尘器内必须设置如图4-38所示 的高压电场。放电极接高压直流电源的负极，集尘极接地为正极，集尘极可以采用平板，也可以采用圆管。在电场作用下，空气中的自由离子要向两极移动， 电压愈高、电场强度愈高，离子的运动速度越快。由于离子的运动，极间形成了电流。开始时，空气中的自由离子少，电流较小。电压升高到一定数值后， 放电极附近的离子获得了较高的能量和速度，他们撞击空气中的中性原子时，中性原子会分解成正、负离子，这种现象称为空气电离。空气电离后，由于联锁 反应，在极间运动的离子数大大增加，表现为极间的电流（这个电流称为电晕电流）急剧增加，空气成了导体。放电极周围的空气全部电离后，在放电极周围 可以看见一圈淡蓝色的光环，这个光环称为电晕。因此，这个放电的导线被称为电晕极。在离电晕极较远的地方，电场强度小，离子的运动速度也较小，那里的空气还没有被电离。如果进一步提高电压，空气电离（电晕）的范围逐渐扩大，最后极 间空气全部电离，这种现象称为电场击穿。电场击穿时，发生火花放电，电路短路，电除尘器停止工作。电除尘器的电晕电流与电压的关系如图4-39所示。为了保证电除尘器的正常运行，电晕的范围不宜过大，一般应局限于电晕极附近。如果电场内各点的电场强度是不相等的，这个电场称为非匀强电场。电场内各点的电场强度都是相等的电场称为匀强电场。例如，用两块平板组成的电场就是 匀强电场，在均匀电场内，只要某一点的空气被电离，极间空气便全部电离，电除尘器发生击穿。因此电除尘器内必须设置非均匀电场。开始产生电晕放电的电压称为起晕电压。电除尘器达到火花击穿的电压称为击穿电压。2尘粒的荷电电除尘器的电晕范围（也称电晕区）通常局限于电晕线周围几毫米处，电晕区以外的空间称为电晕外区。电晕区内的空气电离后，正离子很快向负（电晕）极 移动，只有负离子才会进入电晕外区，向阳极移动。含尘空气通过电除尘器时，由于电晕区的范围很小，只有少量的尘粒在电晕区通过， 或得正电荷，沉积 在电晕极上。大多数尘粒在电晕外区通过，获得负电荷，最后沉积在阳极板上，这就是阳极板称为集尘极的原因。颗粒物荷电是电除尘过程的第一步在电除尘器电晕电场中存在两种截然不同的粒子荷电机理。一种是离子在静电力作用下做定向运动，与粒子碰撞而使粒子荷电，称为电场荷电或碰撞荷电，该 机理依赖于电场强度；另一种是由离子扩散而使粒子荷电，称为扩散荷电，该机理依赖于离子热能。粒子荷电过程取决于粒径，当，以电场荷电为主；当， 以扩散荷电为主；介于之间，则同时考虑两种机理。在电场荷电时，通过离子与尘粒的碰撞使其荷电，随尘粒上电荷的增加，在尘粒周围形成一个与外加电场相反的电场， 其场强越来越强，最后导致离子无法 到达尘粒表面。此时，尘粒上的电荷已达到饱和。5.净化排气中有害气体的方法：燃烧法、冷凝法、吸收法和吸附法燃烧过程是一种热氧化过程，通过氧化反应把废气中的烃类成份有效地转化为二氧化碳和水，其它成分如卤素或含硫的有机物也可转化为允许向大气排放或 容易回收的物质燃烧法热力燃烧：明火下的火焰燃烧催化燃烧：在催化作用下，使CH化合物在稍低的温度下氧化分解3. 冷凝法液体受热蒸发产生的有害蒸气可以通过冷凝使其从废气中分离。这种方法净化效率低，仅适用于浓度高、冷凝温度高的有害蒸气。低浓度气体的净化通常采用吸收法和吸附法，它们是通风排气中有害气体的主要净化方法1.吸收过程是吸收质从气相转移到液相的质量传递过程即传质过程喷淋的液滴应大小适中，液滴直径过小，容易被气流带走，液滴直径过大，气液的接触面积小、接触时间短，影响吸收速率。气体在吸收塔横断面上的平均流速称为空塔速度。喷淋塔的空塔速度一般为0.61.2m/s，阻力为20200Pa，液气比为0.72.7L/m3。弥散现象：填料层高度较大时，液体在流过34倍塔直径的填料层后，有逐渐向塔壁流动的趋势。防止弥散现象的方法： 填料层较高时，每隔塔径23倍的高度要另外安装液体再分布装置，将液体引入塔中心或作再分布。空塔速度一般为0.31.5m/s，每米填料层的阻力约为150600Pa。淋塔的优点是阻力小，结构简单，塔内无运动部件。但是它的吸收效率不高，仅适用于 有害气体浓度低，处理气体量不大和同时需要除尘的情况。填料的种类：拉西环、鲍尔环、鞍形和波纹填料等填料塔结构简单，阻力中等，吸收效率高。填料塔直径不宜超过8001000mm，直径过大，液体在径向分布不均匀，影响吸收效率。它不适用于有害气体与 粉尘共存的场合。填料的基本要求：比表面积大，气体通过填料时的阻力低，容易润湿等。气、液、固三相接触，小球表面的液膜能不断更新，增大吸收推动力，提高吸收效率。小球应耐磨、耐腐、耐温，通常用聚乙烯和聚丙烯制作，塔的直径大于200mm时，可以采用 25、30、38的小球，填料层高度为0.20.3m。空塔速度一般为26m/s，每段塔的阻力约为4001200Pa。把雾滴带到上层筛板的现象称为“雾沫夹带”。液体从下层筛板倒流到上层筛板，这种现象称为“液泛”板式塔的空塔速度一般为13.5m/s，筛板开孔率10%18%，筛孔直径一般为38mm，每层筛板阻力约为2001000Pa。优点是构造简单，吸收效率高，处理风量大，可使设备小型化。溢流堰的作用：使筛板上液层分布均匀并有一定厚度。为什么板式塔内气流速度不能太高，也不能太低？板式塔：气流通过板式塔的筛孔垂直向上时，会把液滴喷得很高，容易产生雾沫夹带。而且筛板上有液面落差，引起气体分布不均匀，对提高效率不利。舌形板塔与板式塔的比较：舌形板塔：气体由舌板斜向喷出时，与板上液流方向一致，对液流起到推动作用，避免了液体的逆向混合及液面落差问题。板上滞留液量也较小，故操作灵敏， 阻力小。