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1、第一章 绪论随着我国工业生产的快速发展，工业有害物的排放量也日益增加，环境污染问题是越来越严重。严重的环境污染和生态破坏会给社会带来很大的负面影响。对于排放的有害物，如果不进行适当的处理，将会严重污染室内外空气环境，对人民身体健康造成极大危害。特别是采矿、铸造、锻造、热处理、喷漆、发电、建材生产、纺织以及食品加工等工艺过程，会产生大量的粉尘等有害物质。人们长期在这种含有粉尘、湿热的空气环境中工作会感到不舒服，疲倦等，严重时会引起各种职业病，例如矽肺病等。（矽是硅的旧称，出自英文“Si”，硅的元素符号。二氧化硅的粉尘俗称矽尘，它是致病能力非常强（有一说最强）、对健康危害（最）大的粉尘。矽肺是尘肺
2、的一种，是严重的职业病。游离的二氧化硅粉尘通过呼吸道在人的肺泡上发生堆积，影响气体交换，最后人的肺泡失去作用，肺组织全部纤维化。用老百姓的话说，肺变成一个土疙瘩。卫生部专家曾讲过矽肺病人的灌洗治疗：把病人全身麻醉，往肺里灌水冲洗，洗出来的水是浑浊的，静置一段时间，水会分成水和泥沙两层。目前，全世界没有能够治愈矽肺的特效药，患了矽肺等于判了死刑。2002年6月22日中国矿业报报道江苏宜兴伏东镇农民利用山上石英石和简陋的加工设备，把石英石轧成石英砂销售。因民工吃在矽尘里，睡在矽尘里（国家规定应当“施湿作业”）而导致患矽肺民工159人！这还没有包括曾经在此打过工的人，已经有一个又一个年轻鲜活的生命消
3、失了。据报道，我国尘肺病人总数为57万人，相当于全世界其他地区尘肺病人的总和。该报说：“是否还有这样的悲剧，让务工的人到死都不知道自己身患何病？”）。另外，粉尘环境也会危害生产设备以及产品，例如会使仪表、机械设备精度降低，产品质量下降等。因此，必须消除或控制粉尘，其最常用、最有效和最经济的方法就是通风除尘。第一节 通风除尘的概念、任务及作用1、什么是风？空气流动即成为风。空气之所以流动是由于气体的压力差促成的。2、什么是通风？如果在局部空间人为地使气体处于负压状态（低于大气压力的状态），这样，局部空间的气体与其周围环境的大气之间就形成了压力差，于是空气就要流动，这就是所谓的通风。所谓通风，就是
4、把室外的新鲜空气适当的处理（如净化、加热等）后送进室内，把室内的废气（经消毒、除害）排至室外，从而保持室内空气的新鲜和洁净。3、什么是粉尘？粉尘是指空气中含有的微细固体颗粒，其粒径在75微米以下（）。粉尘是大气环境中涉及面最广、危害最严重的一种污染物。大气环境中的粉尘分为飘尘和降尘两种。所谓飘尘就是指粒径在10微米以下的浮游粒子，所谓降尘是指大气中污染物由自身的重量而沉降的物质。不论飘尘或降尘，对大气环境、气温、气候、日照、能见度、人体健康以及动、植物都有影响。粉尘中尤其是0.5-5微米的漂尘对人的危害最大，因为这类漂尘中含有多种有毒金属或致癌物，极易随呼吸进入人体，约有一半可附在肺壁上，构成
5、或加重人体的呼吸道疾病。据调查，飘尘浓度为100微克/米3时，儿童呼吸道感染显著增加；飘尘浓度为200微克/米3时，慢性呼吸道疾病死亡率增加；飘尘浓度为300微克/米3时，呼吸道疾病急性恶化；飘尘浓度为800微克/米3时，呼吸道疾病、心脏病死亡率增加，交通事故严重。因此，国家规定居民区大气中飘尘最高容许一次浓度为0.50毫克/米3，日平均浓度为0.15毫克/米3。4、什么是除尘？除尘就是控制含有粉尘的气体，并加以适当处理，使其净化的过程。5、什么是通风除尘？通风除尘是人们以通风为手段，以除尘、净化环境、保护人类健康和提高产品质量为目的的一门综合性的应用科学。6、通风除尘的作用是什么？改善室内空
6、气质量、保护人民身体健康、保证生产正常进行、提高劳动生产率、提高产品质量。7、通风除尘的任务是什么？消除或控制生产过程中产生的粉尘、有害气体、高温和高湿等危害，创造良好的生产环境和保护大气环境。8、通风除尘的研究内容是什么？(1) 粉尘的性质；(2) 含尘气体的运动规律；(3) 通风除尘各种专门设备的结构原理；(4) 通风除尘系统的设计与计算；(5) 通风除尘的测试技术等。第二节 粉尘的来源及其危害一、粉尘主要来源粉尘来自方方面面，而且种类繁多，其主要来源有以下几个方面：（1）固体物料的机械粉碎过程，如破碎机、球磨机等加工物料的过程；（2）粉状料的混合、筛分、包装运输等过程，如制药、水泥、面粉
7、等生产加工、运输过程；（3）物质的燃烧过程，如煤在燃烧过程中会有大量的微细炭粉散发出来；（4）固体表面的加工过程，如打磨、抛光等工艺过程；（5）物质被加热时发生氧化、升华、蒸发与凝结等，在其过程中产生并散发出固体微粒。 二、粉尘的分类1、按粉尘的性质分有无机性粉尘、有机性粉尘和混合性粉尘。（1）无机性粉尘 矿物性粉尘，例如石英、石棉、滑石等粉尘； 金属性粉尘，例如铁、铝、铜、铅等粉尘； 人工无机粉尘，例如水泥、玻璃纤维等粉尘。（2）有机性粉尘 煤炭类粉尘； 植物性粉尘，例如棉花、亚麻、谷物、烟草等粉尘； 动物性粉尘，例如动物的角质、毛发、骨质等粉尘； 人工合成的有机性粉尘，例如有机染料等粉尘。
8、（3）混合性粉尘生产过程发生的粉尘很少是单一的，而往往是由两种或两种以上粉尘的混合体组成的，这就是混合性粉尘。2、按粉尘粒径大小可分为可见性粉尘、显微性粉尘、超显微性粉尘。 可见性粉尘，即用眼睛可以直接分辨的粉尘，其粉尘粒径一般大于10； 显微性粉尘，在普通显微镜下可以分辨的粉尘，其粉尘粒径为； 超显微粉尘，在高倍显微镜或电子显微镜下才可以分辨的粉尘，其粉尘粒径一般小于。三、粉尘的危害粉尘排入大气，对人体健康、对环境、对自然景观、对生态、对经济都有影响。影响的严重程度取决于排出的粉尘总量，粉尘的物理、化学性质，以及排放源的周围环境。1、对人体的影响（1）对人体的危害粉尘对人体的危害主要表现在以
9、下两个方面： 引起尘肺病：一般粉尘进入人体肺部后，可引起各种尘肺病。有些非金属粉尘如硅、石棉、炭黑等，由于吸入人体后不能排出，将变成矽肺、石棉肺或尘肺。例如含有游离二氧化硅成分的粉尘，在肺泡内沉积会引起纤维性病变，使肺组织硬化而失去呼吸功能，发生“矽肺病”。表11 工业粉尘及其可能引起的疾病粉尘的种类可引起的疾病燃烧排放的烟尘佝偻病（软骨病）氧化铅、铬化合物、氟化合物铝、铁、锌尘植物尘羽毛、毛发中毒性疾病金属热症枯草热症哮喘症无机和有机物粉尘悬浮硅石粉炭粉铁粉铝粉香烟尘慢性支气管炎矽肺炭肺铁肺铝肺香烟尘肺焦油、镭放射性矿物粉尘、石英石粉、铬化合物尘氧化铁粉尘肺癌无机和有机物粉尘流行性病、白喉、
10、结核病氟及氟化物尘镍尘可可、焦油氟黑皮肤病及皮肤癌镍湿疹皮肤癌 引起中毒甚至死亡：有些毒性强的金属粉尘（铬、锰、镉、铅、镍等）进入人体后，会引起中毒以致死亡。例如铅使人贫血，损伤大脑；锰、镉损坏人的神经、肾脏；镍可以致癌；铬会引起鼻中隔溃疡和穿孔，甚至增加肺癌发病率。此外，它们都能直接对肺部产生危害。例如吸入锰尘会引起中毒性肺炎；吸入镉尘会引起心肺功能不全等。所以，粉尘中的一些重金属元素对人体的危害是很大的。表11为某些工业粉尘及其可能引起的疾病的列表。（2）对人体危害程度的影响因素粉尘对人体健康的影响取决于粉尘的性质、粒径及浓度。 粉尘的性质：粉尘的化学成分直接影响对人体的危害程度，特别是粉
11、尘中游离的二氧化硅。长期吸入大量含结晶型游离二氧化硅的粉尘可引起矽肺病。粉尘中游离二氧化硅的含量越高，引起病变的程度越重，病变的发展速度越快。但是直接引起尘肺的粉尘是指那些可以吸入到肺泡内的粉尘，一般称为呼吸性粉尘。因此，可吸入肺泡中的游离二氧化硅直接危害人体的健康。 粉尘的粒径：粉尘的粒径是影响危害程度的一个重要因素，粉尘的粒径越小对人体危害越大。如图11为不同粒径粉尘在呼吸系统各部位的沉积率。由图可见，不同大小的粉尘在呼吸系统各部位的沉积情况不同。大于的粉尘主要阻留在鼻腔、喉头、气管上呼吸道中，这是由这些器官的纤毛和分泌粘液的作用，阻留的粉尘经咳嗽、喷嚏等保护性反射作用而排出。小于的粉尘则
12、会深入并滞留在肺泡中。有人研究了矽肺死者肺中尘粒的百分比，发现粒径在以下者占86，以下者占100。粉尘越细，在空气中停留时间越长，被吸入的机会也就越多；微细粉尘一般都具有很强的吸附能力。很多有害气体、液体或某些金属元素（如镍、铬、锌等），都能吸附在微细粉尘上而被带入肺深处，从而促成急性或慢性病症的发生。例如1952年英国“伦敦烟雾事件”中二氧化碳就是以微细粉尘（以下）为“载体”而被吸入到肺部，以致造成严重的灾害。（伦敦烟雾事件：1952年12月58日，英国伦敦市几乎全境为浓雾覆盖，四天中死亡人数较常年同期约多40000人， 45岁以上的死亡最多，约为平时3倍； 1岁以下死亡的，约为平时2倍。事
13、件发生的一周中因支气管炎死亡是事件前一周同类人数的93倍。）因此，粒径小于的粉尘对人体健康危害最大，这部分粉尘称为“呼吸性粉尘”或“吸入性粉尘”。 粉尘浓度：粉尘浓度是指单位体积空气中所含粉尘的量。其表示方法有计重和计数两种，我国采用计重法，即质量浓度，每立方米空气中所含粉尘的毫克数，以表示。粉尘浓度，直接决定对人体的危害程度。同一粉尘，在空气中浓度超高，被人体吸入的量就越多，尘肺的发病率也就超高，对人体的危害越大。2、对生产的影响（1）粉尘对生产的影响主要是降低产品质量和机器工作精度。如感光胶片、集成电路、化学试剂、精密仪表和微型电机等产品，要是被粉尘沾污或其转到部件被磨损、卡住、就会降低质
14、量甚至报废。（2）粉尘还会降低光照度和能见度，影响室内作业的视野。（3）有些粉尘如煤尘、铝尘和谷物粉尘在一定浓度和温度等条件下会发生爆炸，造成人员伤亡和经济损失。3、对大气环境的影响生产粉尘如果不加控制地排入大气，会在更大范围内破坏大气环境，造成污染。第三节 工业生产粉尘排放量一、 工业生产粉尘排放量工业生产粉尘排放量是指各种工业粉尘生产装置产生的粉尘，通过除尘系统除尘后，排入大气环境的粉尘总量。许多工业部门在生产的同时放散出大量粉尘，尤其是电厂锅炉、工业与民用锅炉、冶金工业、建材工业等最为严重。一些发达国家还存在汽车和垃圾焚烧等造成的污染。例如美国每年排放的粉尘量为：交通120万吨（其中汽车
15、70万吨），垃圾焚烧120万吨，电厂锅炉230万吨，工业炉窑300万吨，采暖锅炉40万吨，工厂生产590万吨，其它60万吨，总计1460万吨。各种工业生产的排尘特性（含尘浓度、粉尘分散度等）取决于生产工艺本身以及所采用的通风除尘措施。粉尘分散度：除尘系统所处理的粉尘都是具有一定粒度分布的，粉尘的粒度分布叫做粉尘的分散度。粉尘的分散度不同，则对人体健康的危害程度和适用的除尘机理就不同。对粉尘进行分散度的测定，可以为除尘器的设计、选用及除尘机理的研究提供基本数据。二、粉尘排放量的统计计算各工业生产排放的粉尘总量，可以通过统计计算的方法求得。其计算式为： （11）式中 特定污染源的粉尘排放量，吨/年
16、； 污染源每年的总产量，吨/年；可由政府的统计数获得。 未加控制的污染源的排放量，公斤/吨产品；可由文献资料查得，或由现场测定求得。 所采用的控制设备的平均除尘效率；可由文献资料查得，或由现场测定求得。 控制设备的使用率。一般从文献资料上很难找到，只有通过对污染源调查才能获得。 控制设备的净效率。 由公式可以看出，为了减少粉尘的排放量，首先要提高控制设备的使用率，要使所有的生产装置都安装控制设备并正常运行。此时的设备使用率达到100，其次要提高控制设备的除尘效率。第四节 有关标准及防尘措施一、卫生标准为了保证工人、居民的安全和身体健康，对空气中的粉尘含量必须加以限制，必须使工业企业的设计符合卫
17、生要求，并遵守有关的卫生标准。对于粉尘来说，遵守的是工业企业设计卫生标准。卫生标准：长期在粉尘环境中工作时，人体不致于发生任何病理改变的最高允许浓度。卫生标准中的最高允许浓度是根据车间现场卫生调查和工人健康状况动态的观察，以及动物实验研究资料，并考虑到我国的经济、技术条件制定的。工业企业设计卫生标准最早颁布于1962年，后来进行了多次修订，现在执行的是2002年4月8日国家卫生部发布的、并于2002年6月1日开始实施的工业企业设计卫生标准（GBZ1-2002）。新标准比旧标准更科学、更全面、更趋于合理。它是工业通风设计和验收的重要依据，对各工业企业车间空气中有害物的最高容许浓度、空气的温度、相
18、对湿度和流速，以及居住区大气中有害物质的最高容许浓度等都作了规定。例如工业企业设计卫生标准规定，车间空气中一般粉尘的最高允许浓度为，含有10以上游离二氧化硅的粉尘则为，危害性越大的物质其容许浓度越低。二、排放标准工业生产中产生的有害物质是造成大气环境恶化的主要原因，因而，从这些生产车间排出的空气不经过净化或净化不够都会对大气造成污染。所以，1982年我国制定了大气环境质量标准（GB3095-82），1996年在修订的基础上，颁布了环境空气质量标准(GB3095-1996)，并于同年10月1日起实施。该标准较原标准增加了污染物项目，对环境空气质量功能区也做了较大调整。其中包括大气污染物综合排放标
19、准(GB16297-1996)，水泥厂大气污染物排放标准(GB4915-1996)、工业炉窑大气污染物排放标准(GB9078-1996)、炼焦炉大气污染物排放标准(GB16171-1996)、火电厂大气污染物排放标准(GB13223-2003)等。这些标准是为了保护环境，防止工业废气对大气等的污染，保证人民身体健康，促进工农业生产的发展而制定的。排放标准是在卫生标准的基础上制定的。大气污染物综合排放标准(GB16297-1996)规定了33种大气污染物的排放限值，其指标体系为最高允许排放浓度、最高允许排放速率和无组织排放监控浓度限值。不同行业的相应标准的要求比大气污染物综合排放标准中的规定更为
20、严格。在实际工作中，对已制定行业标准的生产部门，应以行业标准为准。三、通风除尘系统及防尘措施1、通风除尘系统很多生产过程会产生粉尘，对所有的人都会造成危害。我们主要学习工业生产过程中的生产性粉尘的防治办法。要防治生产性粉尘，主要的方法是采用通风除尘系统。一般通风除尘系统主要由四大部分组成，包括通风罩（吸尘罩）、除尘器、管路、通风机。如图12所示。2、防治生产性粉尘的综合措施为了改善环境，保护工人身体健康，保证机器设备可靠运行，提高产品质量，必须采用综合防尘措施。首先是对已经建立的通风除尘系统、通风设备加强维修和管理，以保证取得良好的通风除尘效果。定期测定产尘点空间的空气中的粉尘浓度，看是否符合
21、卫生标准的规定。其次是对接触尘毒的人员定期体检，做到早期发现病患，及时治疗，并及早调离接触尘毒的工作。1423图12 通风除尘系统图我国在防尘工作实践中，总结出了一套综合防尘措施，可以概括为八个字：宣、革、水、密、风、护、管、查。（1）宣，宣传教育：要求专业人员对上、对下进行宣传教育。首先使厂矿领导重视防尘工作，组织人力、物力治理粉尘。同时，也要教育操作人员，为了自身的健康自觉做好防尘工作。（2）革，改革工艺设备和工艺操作方法：提高机械化、自动化程度，从根本上杜绝和减少粉尘的产生。（3）水，用水降尘，即湿式作业。这一措施只适用于亲水性粉尘。另外，要考虑粉尘是否回收，回收的粉尘不可采用此法。（4
22、）密，密闭尘源：将尘源与操作人员隔离，避免尘毒直接与人接触造成危害。（5）风，通风除尘：是我们讲授的重点。（6）护，个人防护：这是综合措施中的一项辅助措施，要求操作人员按规定使用个人防护用具，如防尘口罩等。（7）管，加强管理：组织防尘专业队伍，建立必要的规章制度。（8）查，定期检查：包括两个方面，一是检查维护防尘设备，二是检测产尘点的粉尘浓度，并定期对作业人员进行体检。第五节 通风方法通风的任务就是将房间内的污浊空气排走，而将清洁的，通常都是经过专门处理的空气送入房间内代替排走的空气，使房间内保持要求的空气条件，以保证人们的身体健康和产品质量。一、按通风系统的动力分类1、自然通风自然通风是依靠
23、室内外温差所造成的热压，或者室外风力作用在建筑物上所形成的压差，使室内外的空气进行交换，从而改善室内空气环境的一种通风方式。图1-3是利用热压进行自然通风的示意图。图中所示为，由于室内空气温度高，空气容重小，因此就产生了一种上升的力量，使房间中的空气上升后从上部窗排出，这时室外的冷空气就从下边的门窗或缝隙进入室内。这样，在房间内就形成了一种由室内外温度差引起的自然通风。常称为热压作用下的自然通风。图1-4所示为利用风力在房间中造成的自然通风。从图中可以看到，风由建筑物迎风面的门窗吹入房间内，同时又把房间中的脏空气从背风面的门窗压出去。这就在房间中形成了一种由风力引起的自然通风，通常称为风压作用
24、下的自然通风。自然通风的优点是不需要专设动力装置，对于产生大量余热的车间是一种经济而有效的通风方法。其不足之处是，自然进入的室外空气无法预先进行处理；同样从室内排出的空气中，如果含有粉尘或有毒气体时，也无法进行净化处理。严重者会污染周围环境。另外，自然通风的换气量一般要受室外气象条件的影响，通风效果不稳定。2、机械通风机械通风是借助于通风机产生的动力，使空气沿着一定的通风管网分送到房间各需要地点，或从房间将污浊空气排出到室外的通风系统。机械通风的种类很多，其中安装在墙洞或窗口上的轴流式风机排风是机械通风中最简单的一种。图1-5是一种较简单的机械排气系统。机械通风的优点是动力强，能控制风量和送风
25、参数，因此，可以满足较高的通风要求。其缺点是机械通风系统要比自然通风复杂，一次投资和运行管理费用较高。二、按通风系统的作用范围分类1、全面通风全面通风就是在房间内全面地进行通风换气。其目的在于将房间内的有害物冲淡至容许的浓度标准。全面通风可以利用机械通风来实现，也可用自然通风来实现。当受到生产条件限制，有害物源不固定或其面积较大，或者安装局部通风装置会妨碍工人操作时，可采用全面通风方法。2、局部通风：局部通风分为局部排风和局部送风。（1）局部排风局部排风就是在集中产生有害物的局部地点，设置有害物捕集装置，将有害物就地排走，以控制有害物向室内扩散。局部排风装置对防毒、排尘是最为有效的通风方法。它
26、可以用最小的风量，获得最好的通风效果。局部排风系统可以是机械的，也可以是自然的。典型的局部排风系统如图1-2所示，它由以下几部分组成： 局部排气罩：它是收集有害物的装置。 风管：它是用来输送空气的。 空气净化装置：为了保护大气环境或回收原材料，当排气中的粉尘或其它有害物的含量超过排放标准时，必须采用除尘器或有害气体净化设备处理，在达到排放标准后排入大气。 风机：它是输送空气的动力设备，为了防止风机被磨损或腐蚀，通常将风机放在净化装置的后面。（2）局部送风向局部工作地点送风，创造局部地带良好的空气环境。这种送风方式称为局部送风。例如有些高温车间，即便设计自然通风对整个车间进行降温，但还防止不了工
27、人操作地点受高温热辐射的作用，这种场合可采取局部送风措施。局部通风与全面通风比较，效果好，而且经济。在控制有害物扩散方面，起了很大的作用。在实际工程中，各种通风方法常常是联合使用的。如全面通风和局部排风联合使用；全面通风和局部送风联合使用；全面通风和局部送、排风联合使用等等。不论采用何种方法，都应根据卫生技术要求，建筑物和生产工艺特点以及经济适用等具体情况来决定。第二章 粉尘及含尘气体性质第一节 粉尘性质实践证明，通风除尘系统的设计和运行操作，在很大程度上取决于粉尘的物理化学性质和气体的基本参数。粉尘的许多物理性质都与除尘过程有着密切的关系。因此，为了提高通风除尘的效果，保证设备可靠运行，就要
28、充分利用对除尘过程有利的粉尘物理性质，采取某些措施改变对除尘过程不利的粉尘物理性质。一、粉尘的密度（1）容积密度：粉尘在自然堆积状态下的单位体积的质量称为粉尘的容积密度，以表示。自然堆积状态呈松散状态，包括粉尘颗粒间的空隙在内。其计算式可以表示为 （21）（2）真密度：如果设法将粉尘体积内部的空气排出，此时测出的单位体积粉尘的质量称为真密度，以表示。 （22）一般来说，粉尘的容积密度要比粉尘的真密度小。粉尘的密度对选择除尘器、设计灰斗等都有实际意义。例如，对于颗粒粗、真密度大的粉尘可以选用沉降室或旋风除尘器，而对于真密度小的粉尘，即使颗粒粗也不应采用这种类型的除尘设备；设计除尘器灰斗容积时，所
29、依据的不是粉尘的真密度，而是粉尘的容积密度，另外，在粉尘的气力输送中也要考虑粉尘的容积密度。二、粉尘的分散度粉尘是由大小不一，形状不同的固体小颗粒所组成，如果按照粉尘的颗粒直径大小分组，并且用分组的方法表示粉尘的粗细程度，各分组重量的百分数就叫粉尘的分散度。例如从喷砂室抽出的粉尘，其中以下的有，占5.8%；的有17g，占8.5%；的有15.8g，占7.9%；等等。在除尘技术中，常把粉尘按直径大小分为六组：、以上。直径在以上的粉尘，除尘器一般都能除掉，故不再分组。不同尘源所产生的粉尘，其分散度可在有关手册中查得。图2-1和表2-1分别按图示法和列表法给出了石英粉和铸砂的分散度。图21 粉尘的分散
30、度表21 粉尘分散度粉尘名称分 散 度 （）石英粉铸 砂9.926.519.619.25.319.66.7三、粉尘的物理化学活泼性固体物料被粉碎成粉尘后，其总表面积增加很多。例如边长为1cm的立方体粉碎成边长为的立方体后，其总表面积由剧增到。由于表面积的增加因而增大了粉尘与周围介质的接触面积，也就使得粉尘的物理化学活泼性大大提高。所以，对粉尘表现的很多性质都将产生较大的影响，例如粉尘的溶解、吸附、燃烧、荷电、化学反应以及凝聚等性质。四、粉尘的亲水性我们扫地时，为了减少灰尘飞扬，常常先洒一些水。其原因就是由于粘土这类灰尘容易被水湿润（亲水），使得灰尘聚合、增重，有利于沉降。这也是湿法除尘的简单原
31、理。但是也有一些粉尘是极难被水湿润的，例如二氧化硅粉、炭粉等，我们称这些粉尘为憎水性粉尘。粉尘的亲水性和憎水性，主要取决于原材料的化学性质。但是也与粉尘的表面状态有很大关系。一般说来，粗糙的微粒表面易于吸附气体分子，并能在其表面周围形成气膜，从而阻碍水滴对它的湿润。粉尘越细其比表面积（指单位质量粉尘的表面积）越大，吸附作用越大，亲水能力越差。例如，石英的亲水性好，但粉碎成粉末后亲水能力大为下降。另外，有些粉尘虽然能够亲水，但被水湿润后就硬结，例如象水泥、石灰和白云石等粉尘，一旦硬结极易堵塞除尘设备。粉尘虽能亲水，但被水湿润就硬结的性质叫粉尘的水硬性。五、粉尘的带电性自然界的粉尘或生产过程中的粉
32、尘可能带电（显正电性或负电性），也可能是中性的。1、粉尘带电的原因辐射、摩擦、碰撞、吸附作用产生的。2、带电量大小和极性的影响因素带电量与尘粒的表面积和含湿量有关，带电的极性与尘粒的化学组成有关。据实验观察，在同一温度下，表面积大，含湿量小的粉尘带电量大；表面积小，含湿量大的粉尘带电量小。非金属粉尘和酸性氧化物（如二氧化硅等）带正电，而金属粉尘和碱性氧化物（如氧化钙等）则带负电。3、粉尘带电性的作用粉尘的带电性对除尘有着很重要的影响，电除尘器就是专门利用粉尘的带电性而设计的。因为带异性电荷的尘粒，具有相互吸引的作用，很容易吸引在一起，合并成更大的颗粒，有利于沉降分离。目前在其它除尘器（袋式除尘
33、器、湿式除尘器）中也越来越多地利用粉尘的带电性来提高粉尘的捕集性能。六、粉尘的磨损性粉尘的磨损性是指粉尘在通风除尘管路中流动时对管壁的冲刷程度。1、磨损性的影响因素磨损性的影响因素有粉尘材质的硬度、颗粒形状大小、粉尘浓度、含尘气流的速度。(1) 硬度：硬度越大，磨损性越大；硬度小，磨损性小。(2) 颗粒形状大小：表面具有尖棱形状的粉尘比表面光滑的粉尘磨损性大；粗粉尘比微细粉尘的磨损性大，一般认为小于的粉尘的磨损性是不严重的，然而随着粉尘颗粒增大，磨损性增强，但增加到某一最大值后便开始下降。(3) 粉尘浓度：气流中粉尘浓度增加，磨损性也增加，但当粉尘浓度达到某一程度时，磨损性就不再增加，反而会降
34、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23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
35、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3045的粉尘，流动性中等；安置角大于45的粉尘，其流动性差。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。 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； 粉尘含水
36、率增加，安置角增大； 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； 表面光滑的粒子比表面粗糙的粒子安置角小； 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静安置角（度）动安置角（度）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374537451520455040453540253540302535八、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
37、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。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
38、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： 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。 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
39、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： 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。 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。 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。2、爆炸性(1) 定义 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。 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
40、。 爆炸的下限：能发生爆炸的最低粉尘浓度称为爆炸的下限。 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：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；有爆炸危险的粉尘，爆炸下限浓度为1665g/m3。例如，铝粉、亚麻、页岩、面粉、淀粉等；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；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 粉尘的分散
41、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。 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。 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。 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
42、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。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
43、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。 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
44、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。 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
45、。一般玻璃纤维使用温度在250oC以下，工业涤纶布只能耐120130oC的温度。 电除尘器：电除尘器中含尘气体的比电阻与温度有关，含尘气体的温度直接影响其比电阻，从而影响除尘效率。通常电除尘器使用温度在500oC以下。比电阻又叫电阻系数或叫电阻率。是衡量物质导电性能好坏的一个物理量，以字母表示，单位为欧姆*毫米平方/米。在数值上等于用那种物质做的长1米，截面积为1平方毫米的导线，在温度20oC时的电阻值，电阻率越大，导电性能越低。3、含尘气体的湿度含尘气体的湿度对除尘器的选型有重要影响。袋式除尘器不宜处理湿度大的含尘气体，否则将会造成粉尘粘结在滤料上面，以及造成设备腐蚀等问题。而电除尘器为降低
46、含尘气体的比电阻，还需要喷湿等，以使其相对湿度保持在3040%的状态。4、含尘气体的腐蚀性一些含尘气体有很大的腐蚀性，例如像（二氧化硫、三氧化硫）含有硫的氧化物遇到水蒸气后，会形成稀硫酸。稀硫酸对钢板的腐蚀很厉害。所以，对含尘气体中的腐蚀性要采取防腐蚀措施。在设计制造通风除尘系统时，要选用耐腐蚀性材料，并要采取适当措施防止管道结露。第三章 除尘机理及除尘器的性能指标为了保护大气环境，防止大气污染，不允许含尘气体直接排入大气空间，所以，必须对含尘气体进行除尘处理。除尘的主要任务是从排出的气流中将粉尘分离出来，分离的方法是利用各种不同的机理，包括重力、离心力、空气动力、电力、磁力等。第一节 除尘器的除尘机理 1、重力：气流中的尘粒可以依靠重力自然沉降，从气流中分离出来。但是，尘粒的沉降速度一般较小，这个机理只能用于粗大的尘粒。2、离心力：当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出来。它是旋风除尘器的主要机理。3