就不再增加,反而会降低,这是因为粉尘浓度达到一定值后,粉尘粒子之间就会发生碰撞,这样减轻了粒子对管壁的摩擦碰撞。
(4) 气流的速度:磨损性与气流速度的2~3次方成正比,也就是气流速度越大,磨损性越大。 2、减轻粉尘磨损性的措施 (1) 选取适当的气流速度 (2) 选择合理的管壁厚度
(3) 对于易磨损部位加内衬,例如在管道的弯头、旋风除尘器的内壁,采用耐磨材料作为内衬。 七、堆积角与滑动角 (1) 定义
安置角:安置角是指粉尘自漏斗连续落到水平板上,堆积成圆锥体。圆锥体的母线同水平面的夹角称为粉尘的安置角。(静安置角、堆积角、安息角、休止角)
滑动角:滑动角是指光滑平面自水平逐渐增大倾斜角,粉尘开始滑动时的倾斜角称为滑动角(动安置角)。
(2) 作用
粉尘的安置角和滑动角是评价粉尘流动特性的两个重要指标。安置角小的粉尘,其流动性好。相反,安置角大的粉尘,其流动性差;滑动角小的粉尘,其流动性好。相反,滑动角大的粉尘,其流动性差。
一般粉尘流动性分成好、中、差三级。安置角小于30°的粉尘,其流动性好;安置角在30°~45°的粉尘,流动性中等;安置角大于45°的粉尘,其流动性差。
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粉尘的安置角和滑动角是设计除尘器灰斗(或粉料仓)锥度、除尘管路或输灰管路倾斜度的主要依据。
(3) 影响因素
影响粉尘安置角和滑动角的因素有:粉尘粒径、含水率、粒子形状、粒子表面光滑程度、粉尘粘性等。
① 粉尘粒径越小,其接触表面增大,相互吸附力增大,安置角就大; ② 粉尘含水率增加,安置角增大;
③ 球形粒子和球性系数接近于1的粒子比其它粒子的安置角小; ④ 表面光滑的粒子比表面粗糙的粒子安置角小; ⑤ 粘性大的粉尘安置角大。 几种工业粉尘的安置角见表2-2。
表2-2 几种工业粉尘的安置角
粉尘名称 白云石 粘 土 高炉灰 烧结混合料 烟煤粉 无烟煤粉 飞 灰 生石灰 水 泥 八、粘性 1、定义
(1) 粘性:粉尘的粘性是指尘粒之间或尘粒与固体壁表面之间具有的吸附力的表现。由于粘性力的存在,粉尘颗粒之间的相互碰撞会导致尘粒的凝并。
(2) 凝并:粉尘的凝并是指微细尘粒通过不同的途径互相接触而结合成较大颗粒的过程。其途径除了粘性外,还有速度梯度、动力等等,因而有梯度凝并、紊流凝并、动力凝并、电凝并等。粉尘的凝并有利于各种除尘器对粉尘的捕集。
静安置角(度) 37~45 37~45 15~20 45~50 40~45 动安置角(度) 35 40 25 35~40 30 25 35 17
2、分类
粉尘的粘性从微观上分为三种:分子力、毛细粘附力、静电力。
(1) 分子力:指分子、原子间的作用力,它们之间在某一距离上表现为吸引力。所以,缩小尘粒之间的距离、增加其间的接触面积,尘粒间吸附力就增加。
(2) 毛细吸附力:是指在有水浸润的环境中,水可在尘粒间起桥的作用,产生毛细粘附力。它与单位自由能、表面张力有关。
(3) 静电力:由于某种原因粉尘可能会发生荷电现象,荷电后的尘粒产生静电力。 九、自燃性和爆炸性 1、自燃性 (1) 定义
当物料被破碎成粉状颗粒时,总表面积增加,系统的自由表面能也增加,从而提高了粉尘的化学活性,特别是提高了氧化产热的能力,这种情况在一定的条件下会转化为燃烧状态。
粉尘的自燃是由于当放热反应散热的速度超过系统的排热速度时,那么,系统的温度就会逐渐升高,氧化反应速度加快,一旦温度达到粉尘物料的燃点,粉尘就会自动燃烧起来,这就是粉尘的自燃性。
(2) 可燃性粉尘分类
根据不同的自燃温度,可将可燃性粉尘分成两类:
① 粉尘的自燃温度高于周围环境的温度,因而只能在加热时才能引起燃烧。
② 粉尘的自燃温度低于周围环境的温度,甚至在不加热时都可能引起自燃。这种粉尘造成火灾的危险性最大。
悬浮在空气中的粉尘的自燃温度,比堆积的粉末的自燃温度要高很多,因为悬浮于空气中的粉尘的浓度不高,只有当周围空气温度很高时,氧化反应的产热速度才能超过放热速度。
根据自燃的诱发原因,可将可燃性粉尘分成三类:
① 在空气作用下自燃的物质:例如,褐煤、木炭、机采泥煤、炭黑、干草、锯末、亚硫酸铁粉、胶木粉、锌粉、铝粉、黄磷等。
② 在水作用下自燃的物质:例如,钾、钠、碳化钙、碱金属炭化物、二磷化三钙、磷化三钠、硫代硫酸钠、生石灰等。
③ 互相之间混合时自燃的物质:例如,硝酸分解时散发出氢,可能引起焦油、亚麻及其它有机物的自燃。
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2、爆炸性 (1) 定义
① 爆炸性:在封闭空间内,可燃性悬浮粉尘的燃烧会导致化学爆炸。
② 爆炸的浓度极限:爆炸只能在一定浓度范围内才能发生,这一浓度称为爆炸的浓度极限。 ③ 爆炸的下限:能发生爆炸的最低粉尘浓度称为爆炸的下限。 ④ 爆炸的上限:能发生爆炸的最高粉尘浓度称为爆炸的上限。 (2) 分类
根据爆炸性及火灾危险性,可以将粉尘分成四类:
Ⅰ——爆炸危险性最大的粉尘,爆炸的下限浓度小于15g/m3。例如,砂糖、泥煤、胶木粉、硫及松香等;
Ⅱ——有爆炸危险的粉尘,爆炸下限浓度为16~65g/m3。例如,铝粉、亚麻、页岩、面粉、淀粉等;
Ⅲ——火灾危险性最大的粉尘,自燃温度低于250oC,燃烧发火的下限浓度高于65g/m3。例如:烟草粉(205oC)等;
Ⅳ——有火灾危险的粉尘,自燃温度高于250oC,燃烧发火的下限浓度高于65g/m3。例如,锯末(275oC)等。
(3) 影响爆炸性的因素
① 粉尘的分散度:分散度是表示粉尘颗粒大小的一个量度,以粉尘中各种颗粒直径大小的组成百分比来表示。尘粒大,分散度低;尘粒小,分散度高。大颗粒粉尘不可能爆炸。分散度高时,燃烧发火的温度降低。
② 惰性尘粒:粉尘中若含有惰性尘粒(不燃尘粒),惰性尘粒会降低粉尘的爆炸性。原因是部分生成热消耗在这种尘粒的加热上,因此粉尘的温度降低。此外,惰性尘粒还会使热辐射线隔断,阻碍火焰的蔓延。
③ 湿度:湿度同样对粉尘的爆炸性有影响,湿度比惰性尘粒能多吸收四倍的热量,此外,湿度会促进微细粉尘的凝并,因而减少了粉尘的总表面积,使其稳定性增加。
④ 挥发性可燃气体:挥发性可燃气体的散发会提高粉尘的爆炸性。例如,挥发性气体含量小于10%的煤尘没有爆炸危险,例如无烟煤和木炭。
对于有爆炸危险和火灾危险的粉尘,在进行通风除尘设计时,必须要给予充分考虑,采取必要的安全措施。
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十、光学特性
粉尘的光学特性包括粉尘对光的反射、吸收和透射等。在通风除尘中可以利用粉尘的光学特性来测定粉尘的浓度、分散度、尘粒的运动速度。例如,有些国家采用由烟囱排出烟尘的透明度作为排放标准(林格曼图),利用激光测定尘粒的运动速度。
第二节 含尘气体的特性
由于工业生产过程、条件、工艺以及产品的不同,所以产生的粉尘对大气污染的程度也就不同,含尘气体的特性差异也很大。为了有效控制并净化含尘气体,必须研究含尘气体的初始浓度、组分、温度、压力、含湿量、腐蚀性等等。
1、初始浓度
各种产尘的生产过程,产生的粉尘的初始浓度差别是比较大的。对于每立方米干空气来说,低的为数十毫克,高的为数万毫克。所以,在选择除尘设备时,要考虑初始浓度。因为有些除尘设备粉尘初始浓度越高,其除尘效率越高,例如重力沉降室、旋风式除尘器、惯性除尘器等。而有些除尘设备粉尘初始浓度越高,其除尘效率越低,例如静电除尘器等。
因此,在选用除尘器时,要根据含尘气体的初始浓度和降尘设备的技术要求确定。 2、含尘气体的温度
含尘气体温度是一项重要的状态参数。
① 各种干式除尘器,原则上只能处理露点以上的含尘气体,一般要求含尘气体温度高于露点10oC,以保证在除尘器本体部位不因结露而粘结粉尘。
露点:露点是指气体的气压不变,水蒸气含量不增减的情况下,未饱和气体因冷却而达到饱和状态时的温度。因此,露点是一种气体湿度的表示法。
结露:当相对湿度达到100%,即湿体已达饱和状态时,气体中水蒸气分子的含量已达到容许的最大值,此时温度稍有降低,就必然有一部分水蒸气分子不能再以气态存在于气体中,而从气体中析出来成为液体,这叫“结露”,或叫“冷凝”。
气体的结露对除尘器的工作很不利,它能使粉尘的含水率增大而粘结在滤袋上,造成清灰困难;还能腐蚀除尘设备,降低使用寿命,尤其是气体中含有硫化物时,硫会溶解于水中形成强腐蚀剂腐蚀除尘设备,因此,在除尘作业中必须防止结露现象发生。
② 对于过滤式除尘器,例如袋式除尘器,含尘气体温度应维持在滤布工作温度以下。一般玻璃纤维使用温度在250oC以下,工业涤纶布只能耐120~130oC的温度。
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