大氣污染預(yù)防與控制-除塵技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)（大氣污染治理技術(shù)）

粉塵的粒徑及性質(zhì)

粉塵的荷電性和導(dǎo)電性粉塵的荷電性和導(dǎo)電性（1）粉塵的荷電性粉塵荷電的原因：在粉塵產(chǎn)生及運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，由于相互碰撞、摩擦、放射線照射、電暈放電及接觸帶電體等，幾乎總是帶有一定量的電荷。

荷電量隨溫度升高、表面積加大和含水率增加而增大。粉塵的荷電性和導(dǎo)電性（2）粉塵比電阻粉塵導(dǎo)電性與金屬導(dǎo)線類似，也用電阻率表示，單位（Ω.cm）。容積導(dǎo)電：溫度較高時(shí)（＞200℃）靠粉塵顆粒內(nèi)的電子或離子發(fā)生的導(dǎo)電；

表面導(dǎo)電：溫度較低（＜100℃）時(shí)，主要靠表面的水分導(dǎo)電，稱為表面導(dǎo)電。粉塵的荷電性和導(dǎo)電性粉塵的電阻率與測(cè)定時(shí)的條件有關(guān)，如氣體的溫度、濕度、成分、粉塵的粒徑、堆積松散度等。粉塵的電阻率僅是一種可以相互比較的表觀電阻率，簡(jiǎn)稱比電阻。它對(duì)電除塵器的除塵性能有重要影響，適宜電除塵器處理的粉塵比電阻范圍是1×104～2×1010Ω.cm。靜電除塵器粉塵的粒徑及性質(zhì)單粉塵的粒徑任務(wù)一粉塵的粒徑及性質(zhì)一、單一顆粒的粒徑對(duì)于球形粉塵顆粒，其粒徑等于該球的直徑。對(duì)于非球形顆粒粉塵一般用三種方法定義粒徑。（一）投影徑（二）幾何當(dāng)量直徑（三）物理當(dāng)量直徑任務(wù)一粉塵的粒徑及性質(zhì)

（一）投影徑（顆粒在顯微鏡下觀察到的粒徑）定向徑dF（Feret直徑）：顆粒在平面投影圖上同一方向上的最大投影長(zhǎng)度。定向面積等分直徑dM（Martin直徑）：各顆粒在投影圖中，同一方向?qū)㈩w粒投影面積二等分的線段長(zhǎng)度。投影圓等值直徑dH（Heywood直徑）：與顆粒投影面積相等的圓的直徑。a-定向直徑b-定向面積等分直徑c-投影圓等值直徑一般情況下，同一顆粒的dF>dH>dMdH（二）幾何當(dāng)量直徑取與顆粒的某一幾何量（面積、體積等）相等的球形顆粒的直徑為幾何當(dāng)量直徑。1）等投影面積直徑（dH）2）等體積直徑（dV）：與顆粒體積相等的球形顆粒的直徑。（三）物理當(dāng)量直徑物理當(dāng)量直徑是指與顆粒的某一物理量相同的球形顆粒的直徑。1）斯托克斯直徑（ds）：同一流體中與顆粒密度相同、沉降速度相等的球體直徑。2）空氣動(dòng)力學(xué)當(dāng)量直徑（da）：顆粒物在靜止空氣中，沉降速度與顆粒相等，密度為1g/cm3球形顆粒的直徑。

兩者之間的關(guān)系為：注意事項(xiàng)：不同的測(cè)定方法得到的粉塵粒徑數(shù)值可能差別很大；粒徑的測(cè)定結(jié)果與顆粒的形狀有關(guān)；通常用圓球度表示顆粒形狀與球形不一致的程度；圓球度：與顆粒體積相等的球體的表面積和顆粒的表面積之比,用Φs表示（Φs<1）球的圓球度Φs＝1；正立方體Φs＝0.806。粉塵的粒徑和性質(zhì)

粉塵的密度粉塵的性質(zhì)粉塵的密度粉塵的比表面積粉塵的潤(rùn)濕性粉塵的電學(xué)性質(zhì)粉塵的安息角粉塵的粘附性粉塵的爆炸性粉塵的密度粉塵的密度定義：?jiǎn)挝惑w積粉塵的質(zhì)量。kg/m3或g/cm3真密度（ρp）

：若單位體積不包括粉塵塵粒間和塵粒內(nèi)

部的空隙體積，即以粉塵的真實(shí)體積所求得的密度。堆積密度（

ρb）

：呈堆積狀態(tài)的粉塵有一定的堆積體積，

包括粉塵的真實(shí)體積和塵粒內(nèi)部及塵粒之間的空隙體積，

以堆積體積求得的密度。粉塵的密度粉塵真密度和堆積密度的關(guān)系：對(duì)于同一類粉塵，其真密度為一定值，而堆積密度隨ε而變化。因粉塵空隙率與粉塵的粒徑、充填方式等因素有關(guān)。ε——粉塵的空隙率，即粉塵顆粒間和內(nèi)部空隙的體積與堆積總體積之比值。

粉塵的真密度（ρp）主要用于研究塵粒在氣體中的運(yùn)動(dòng)等方面；粉塵的密度堆積密度（

ρb）主要應(yīng)用于存?zhèn)}或灰斗的容積的計(jì)算。常見(jiàn)的工業(yè)粉塵的真密度與堆積密度粉塵的種類真密度/（g?cm-3）堆積密度/（g?cm-3）滑石粉2.750.56-0.71炭黑煙塵1.850.04硅砂粉塵（105μm）2.631.55細(xì)煤粉爐飛灰2.151.20電爐冶煉塵4.500.6-1.5化鐵爐塵2.00.8鋅精煉塵50.5鉛二次精煉塵3.00.3鍋爐渣塵2.10.60石墨塵20.3水泥原料塵2.760.29除塵技術(shù)基礎(chǔ)粉塵的粒徑及性質(zhì)

粉塵的潤(rùn)濕性粉塵的性質(zhì)1、粉塵的密度2、粉塵的比表面積3、粉塵的潤(rùn)濕性4、粉塵的安息角5、粉塵的荷電性和導(dǎo)電性6、粉塵的粘附性7、粉塵的爆炸性粉塵的潤(rùn)濕性粉塵的潤(rùn)濕性是指粉塵粒子與液體附著的難易程度。當(dāng)塵粒與液體接觸時(shí)，接觸面能擴(kuò)大而相互附著，粉塵能被潤(rùn)濕；如果粉塵與液體接觸后，接觸面趨于縮小而不能附著，則粉塵不能被潤(rùn)濕。

一般根據(jù)粉塵能被液體潤(rùn)濕的程度將粉塵大致分為容易被潤(rùn)濕的親水性粉塵和難以被潤(rùn)濕的疏水性粉塵。粉塵的潤(rùn)濕性影響粉塵潤(rùn)濕性的因素：粒徑、生成條件、組成、溫度、含水率、表面粗糙度、荷電性，表面張力和粘附力等有關(guān)。比如：粉塵的粒徑越小，越難被潤(rùn)濕。

粉塵的潤(rùn)濕性是選擇除塵器的重要依據(jù)之一，親水性粉塵可選用濕式除塵器，而疏水性粉塵不宜采用。粉塵的潤(rùn)濕性某些粉塵如水泥、熟石灰和白云石粉塵等，雖然是親水性的，但一旦吸水后形成不溶于水的硬垢——這一類粉塵稱為水硬性粉塵。由于水硬性粉塵容易在管道、設(shè)備內(nèi)結(jié)垢，造成堵塞，所以不宜采用濕式除塵裝置。除塵技術(shù)基礎(chǔ)粉塵的粒徑及性質(zhì)

粉塵的性質(zhì)粉塵的性質(zhì)1、粉塵的密度2、粉塵的比表面積3、粉塵的安息角4、粉塵的粘附性5、粉塵的爆炸性1、粉塵的密度單位體積粉塵的質(zhì)量，kg/m3或g/cm3真密度ρp

：粉塵體積不包括顆粒內(nèi)部和顆粒之間的縫隙；堆積密度ρb：用堆積體積計(jì)算。應(yīng)用：粉塵的真密度研究塵粒在氣體中的運(yùn)動(dòng)等方面；堆積密度應(yīng)用于存?zhèn)}或灰斗的容積的計(jì)算。2、粉塵的比表面積定義：?jiǎn)挝惑w積（或質(zhì)量）粉塵所具有的表面積。

粉塵的比表面積增大，其物理和化學(xué)活性增強(qiáng)，在除塵技術(shù)中，對(duì)同一粉塵來(lái)說(shuō)，比表面積越大越難補(bǔ)集。安息角：粉塵從漏斗連續(xù)落下自然堆積形成的圓錐體母線與地面的夾角。安息角的影響因素：粉塵粒徑、含水率、顆粒形狀、顆粒表面光滑程度、粉塵粘性。粒徑大、接近球形、表面光滑、含水率低時(shí)，安息角變小。安息角是設(shè)計(jì)除塵器料倉(cāng)錐角和含塵管道傾角的主要依據(jù)。3、粉塵的安息角（堆積角、靜止角）定義：粉塵顆粒附著在固體表面或顆粒相互附著的現(xiàn)象。影響粉塵粘附力的因素：粒徑小、形狀不規(guī)則、表面粗糙、含水率高、潤(rùn)濕性好及荷電量大時(shí)，易于產(chǎn)生粘附現(xiàn)象。粉塵的粘附是一種常見(jiàn)的現(xiàn)象，既有有利的一面，也有有害的一面。就氣體除塵而言，許多除塵裝置依賴于粉塵的粘附性；但在含塵氣流管道和某些設(shè)備中，又要防止粉塵在壁面上的粘附，以免造成管道和設(shè)備的堵塞。4、粉塵的粘附性可燃性懸浮粉塵在可能引起爆炸的濃度范圍與空氣混合，當(dāng)有能量足夠的火源時(shí)就會(huì)發(fā)生爆炸。能夠引起爆炸的最高濃度——爆炸上限；最低濃度——爆炸下限。低于爆炸下限或高于爆炸上限均無(wú)爆炸危險(xiǎn)。有些粉塵與水接觸后會(huì)引起自燃或爆炸，如鎂粉、碳化鈣等。5、粉塵的爆炸性除塵技術(shù)基礎(chǔ)粉塵的粒徑及性質(zhì)粉塵的粒徑分布粒徑分布概念：某種粉塵中，不同粒徑的顆粒所占的比例，也稱粉塵分散度。

粒徑分布可用顆粒的質(zhì)量分?jǐn)?shù)或個(gè)數(shù)百分?jǐn)?shù)來(lái)表示，分別稱為質(zhì)量分布和粒數(shù)分布。表示方法：

1.（相對(duì)）頻率分布（g）

2.頻率密度分布（f）3.篩下累積頻率分布（G）4.篩上累計(jì)頻率分布（R）1、（相對(duì)）頻率分布g（%）:

指粉塵粒徑由dp至dp+Δdp之間的粒子質(zhì)量（或個(gè)數(shù)）占?jí)m樣總質(zhì)量（或總個(gè)數(shù)）的百分?jǐn)?shù)，即：

例1：取10g粉塵試樣，測(cè)得5μm至10μm之間的粉塵試樣共2.05g，則粉塵試樣中5～10μm之間的粉塵相對(duì)頻率分布g=20.5%。2、頻率密度分布

簡(jiǎn)稱頻度分布，指單位粒徑間隔寬度時(shí)的頻率分布，即單位粒徑間隔寬度時(shí)的頻率分布，即：在例1中，5—10μm之間的粉塵頻率密度分布3、篩下累積頻率分布G（%）

簡(jiǎn)稱篩下累積分布，指小于某一粒徑dp的塵樣質(zhì)量（或個(gè)數(shù)）占總質(zhì)量（總個(gè)數(shù)）的百分?jǐn)?shù)，即：4、篩上累積頻率分布R（%）

簡(jiǎn)稱篩上累積分布，指大于某一粒徑dp的塵樣質(zhì)量占總質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)，即：篩下累積頻率分布G和篩上累積頻率分布R之間的關(guān)系為：粉塵的粒徑及性質(zhì)粉塵的粒徑分布例題講解粒徑分布表示方法：

1.（相對(duì)）頻率分布（g）2.頻率密度分布（f）3.篩下累積頻率分布（G）4.篩上累計(jì)頻率分布（R）例：取質(zhì)量m0=10g的粉塵試樣，經(jīng)測(cè)定得到各粒徑范圍△dp內(nèi)粉塵質(zhì)量為△m。將測(cè)定數(shù)據(jù)及計(jì)算結(jié)果列入表2.1。除塵技術(shù)基礎(chǔ)除塵器的性質(zhì)

除塵器的處理能力一、除塵器的處理能力

除塵器的漏風(fēng)率δ（%）

除塵器的性質(zhì)

除塵器的性能——例題講解除塵器的性能（處理能力、凈化效率、壓力損失）

例題

某除塵器進(jìn)口氣體流量為10000m3/h，含塵濃度為4.2g/m3。除塵器出口的氣體流量為12000m3/h，含塵濃度為340mg/m3。試計(jì)算該除塵器的處理氣體流量、漏風(fēng)率和除塵效率。例題

除塵技術(shù)基礎(chǔ)除塵器的性質(zhì)

除塵器的凈化效率凈化效率定義：被除塵器捕集的粉塵量與進(jìn)入裝置的粉塵量之比。表示除塵裝置捕集粉塵效果的重要技術(shù)指標(biāo)。除塵器的凈化效率分為：1、總效率（η）2、通過(guò)率（P）3、分級(jí)除塵效率（ηi）

是指在同一時(shí)間內(nèi)凈化去除的污染物數(shù)量與進(jìn)入裝置的污染物數(shù)量之比。其中：Q1N——裝置入口的氣體流量（m3/s）S1——進(jìn)口污染物流量（g/s）C1N——進(jìn)口污染物濃度為（g/m3）Q2N——裝置出口的氣體流量（m3/s）S2——裝置出口污染物流量（g/s）C2N——出口污染物濃度（g/m3）S3——裝置捕集污染物流量（g/s）Q1NC1NS1g1Q2NC2NS2g21、總效率η如果裝置不漏氣，則Q1N=Q2N，則上式可簡(jiǎn)化為：Q2NC2NS2g2Q1NC1NS1g12、通過(guò)率P當(dāng)凈化效率高時(shí)，或?yàn)榱苏f(shuō)明污染物的排放率，有時(shí)采用通過(guò)率來(lái)表示除塵裝置的性能。通過(guò)率是指未被捕集的粉塵量占進(jìn)入除塵裝置的粉塵總量的百分?jǐn)?shù)，通常用P表示。3、分級(jí)除塵效率分級(jí)除塵效率——除塵裝置對(duì)某一粒徑dpi或某一粒徑間隔dpi至dpi+△dpi內(nèi)粉塵的除塵效率。若設(shè)除塵器進(jìn)口、出口和捕集的dpi顆粒的質(zhì)量流量分別為S1i、S2i、S3i，則該除塵器對(duì)dpi顆粒的分級(jí)凈化效率為：評(píng)定除塵裝置性能的重要指標(biāo)。4、由總效率求分級(jí)效率由于S1i、S2i、S3i不易測(cè)定，可以測(cè)出除塵器進(jìn)口、出口和捕集的粉塵的粒徑頻率分布g1i、g2i、g3i中任意兩組，有：S1i=S1g1i，S2i=S2g2i，S3i=S3g3i（2.16）（2.17）（2.18）5、由分級(jí)效率求總除塵效率根據(jù)某種除塵器凈化某類粉塵的分級(jí)效率數(shù)據(jù)和某粉塵的粒徑分布數(shù)據(jù)，計(jì)算該種除塵器凈化該粉塵時(shí)能達(dá)到的總除塵效率。由，等式兩端對(duì)各種粒徑間隔求和，并考慮，故得出：6、多級(jí)串聯(lián)的總凈化效率若已知各級(jí)除塵器的除塵效率分別為η1、η2···ηn，則n級(jí)除塵器串聯(lián)后的總除塵效率為：除塵技術(shù)基礎(chǔ)除塵器的性質(zhì)

除塵器的壓力損失壓力損失（?P）是代表裝置能耗大小的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)；