职业卫生工程通风、防尘、防毒

职业病危害工程控制技术IndustryVentilation李刚E-mail:hunankedaligangTel钢集团马鞍山矿山研究院有限公司2012-12,职业卫生技术服务机构技术人员培训,7.1概述,本章节的主要目的本章节的主要内容职业卫生工程选择、设计和评价的基本原则,主要研究目的,工业通风的目的：1、给作业环境提供足够的新鲜空气2、稀释、排除、净化作业环境的各种有毒有害气体和粉尘3、给作业环境创造良好的气候条件4、防止大气污染,主要内容,由三大内容模块构成通风技术除尘技术有毒有害气体净化技术,基本原则,按职业病危害防护措施等级顺序选择。具体要求：消除、预防、减弱、隔离、连锁、警告针对性、可行性和经济合理性提出的职业病危害防护措施应符合国家、地方、行业有关职业卫生法律、法规、标准、技术规范和要求,7.2.3置换通风,7.2.2全面通风,7.2.1通风方法分类,7.2工业通风基础,7.2.4事故通风,通风方法分类,按通风的动力分为,按通风系统作用范围分,局部通风,全面通风,事故通风,自然通风,机械通风,自然通风特点,机械通风特点,7.2.1通风方法分类,自然通风特点,依靠室外空气温差所造成的热压,或利用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,从而改善室内的空气环境。特点:不需动力,经济;但进风不能预处理,排风不能净化,污染周围环境;且通风效果不稳定。,机械通风特点,靠风机动力使空气流动的方法称为机械通风。进风和排风可进行处理,通风参数可根据要求选择确定,可确保通风效果,但通风系统复杂,投资费用和运行管理费用大。,局部通风,局部通风就是在有害物产生的地点直接把它们捕集起来,经过净化处理排至室外.局部通风系统所需要的风量小,效果好,设计时应优先考虑。,分为：局部排风和局部送风局部排风：在集中产生有害物的局部地点,设置捕集装置,将有害物排走,以控制有害物向室内扩散。这是防毒,排尘最有效的通风方法。局部送风：向局部工作地点送风,使局部地带造成良好的空气环境。主要用于局部降温.又分为系统式和分散式。系统式就是通风系统将室外空气送至工作地点。分散式借助轴流风扇或喷雾风扇,直接将室内空气吹向作业地带进行循环通风。,局部通风,分散式局部送风系统风扇送风,在作业点附近设置普通轴流风机进行循环吹风，加快对流散热。工作点风速要求：轻作业24m/s，中作业35m/s，重作业57m/s。适用于气温不大于35，且非产尘的车间。,分散式局部送风系统喷雾风扇送风,在普通轴流风机上加设甩水盘构成具降温作用，但可引起人造汗。要求水滴60m，最大不超过100m。风速不大于35m/s。用于温度高于35，辐射强度大于1400W/m2，细小雾滴对生产工艺无影响的中、重作业点。,分散式局部送风系统喷雾风扇送风,全面通风就是对房间进行通风换气,以稀释室内有害物,消除余热,余温,使之符合卫生标准要求。全面通风的动力可以是自然风压和热压,也可以是风机风压。全面通风具体实施方法又可分为全面排风法,全面送风法,全面排送风法和全面送、局部排风混合法等,可根据车间的实际情况采用不同的方法。,7.2.2全面通风,全面通风的效果取决于气流组织方式,通风风量大小及房间内热湿和有害物的产生量等因素。本节主要讨论以下内容：全面通风方法全面通风风量计算全面通风气流组织,7.2.2全面通风,全面通风方法,按照对有害物控制机理的不同，全面通风可分为：,全面通风方法,单向流通风,稀释通风,均匀流通风,置换通风,单向流通风,它是通风有组织的气流运动，控制有害物的扩散和转移，保证操作人员呼吸区达到卫生标准的要求。其优点是通风量小，控制效果好。,工作区,全面通风方法,均匀流通风,速度和方向完全一致的宽大气流称为均匀流。用它进行的通风称为均匀流通风。它的工作原理是利用送风气流构成的均匀流把室内污染空气全部压出和置换。主要用于汽车喷漆室等气流、温度、湿度控制要求高的场合。,全面通风方法,稀释通风,该方法是对整个房间进行通风换气，用新鲜空气把整个车间的有害物浓度稀释到最高允许浓度以下，该方法所需的全面通风量大，控制效果差。,全面通风方法,置换通风,和均匀流通风基本相同，主要适用于高度大的车间，且在高度方向上具有较稳定的温度梯度。,热源,送风口,分层界面,排风口,全面通风方法,全面通风风量计算,全面通风的风量应能确保把各种有害物(包括有害气体,粉尘,水蒸气,热等)全部稀释或排除,使有害物浓度不超过卫生标准。由于有害物的性质不同,应分别计算所需风量,然后确定全面通风所需风量。,稀释排除有害气体和粉尘的风量,排污模型及排污微分方程：,车间通风排污模型,排污微分方程：房间内有害物浓度的变化情况可根据“物质平衡”原理建立微分方程对于连续,稳定的通风过程,根据在通风过程中排出有害物的量应与产生的有害物量达到平衡的原则有在d时间内：送入量+散发量-排走量=变化量,稀释排除有害气体和粉尘的风量,排污微分方程：送入量：Ly0d散发量:xd排走量:Lyd变化量:d(Vfy)=Vfdy则：Ly0d+xd-Lyd=Vfdy,稀释排除有害气体和粉尘的风量,风量公式：稳定状态下：则考虑到室内有害物分布及通风气流的不均匀性，增大安全系数K=310，则ys有害物安全浓度值,稀释排除有害气体和粉尘的风量,（1）分别求出排除每种有害物风量Li（2）毒性相加作用的有害物：如苯、醇、醋酸等溶剂类；S2O3、SO3、FH等刺激性气体，按求和计算风量：L=Li（3）毒性无相加作用的有害物：取最大者为风量计算式：L=maxLi有害物散发量无法确定时的风量计算原则：按经验式计算：L=nVf（m3/h）n换气次数，(次/h)；Vf房间体积,存在多种有害物时风量确定原则：,全面通风的气流组织,气流组织：送风、排风口位置的合理布置，选用合理的风口形式，合理分配风流。气流组织原则：能避免把有害物吹向作业人员操作区；能有效地从污染源附近或有害物浓度最大的区域排出污染空气；能确保在整个房间内进风气流均匀分布,尽量减少涡流区。,全面通风的气流组织方式,全面通风的气流组织方式,例：如下图中的气流组织，判断其合理性。,（1）,（2）,全面通风的气流组织的比较,7.2.3置换通风,定义:通过将较低风速的新鲜空气送入人员工作区,利用挤压的原理将污染空气挤到上部空间排走的通风方法。目的:(1)改善室内空气品质;(2)节能。,置换通风的原理,置换通风的原理：置换通风以较低的温度从地板附近把空气送入室内，风速平均值及紊流度均是比较小，由于送风层的温度较低，密度较大，故会沿着整个地板面蔓延开来。,空气湖热羽流（活塞流）,置换通风,置换通风的原理及热力分层图,置换通风与稀释通风效果比较,稀释通风,置换通风,置换通风与稀释通风效果比较,传统通风空调的效果模拟图,置换通风空调效果模拟图,置换通风与稀释通风效果比较,置换通风与稀释通风效果比较,置换通风与地板通风效果比较,7.2.4事故通风,事故通风对于有可能突然从设备或管道中逸出大量有害气体或燃烧爆炸性气体的房间，应设事故排风系统,以便发生逸出事故时由事故排风系统和经常使用排风系统共同排风，尽快把有害物排到室外。事故通风的换气次数根据车间高度和有害气体的最高容许浓度大小来确定：(1)车间高度在6m及6m以下者为8次/小时；(2)车间高度在6m以上者为5次/小时。最高容许浓度5mg/m3时,换气次数应乘以1.5。,本节小结,（1）在设计车间通风工程时，尽可能首先采用局部通风。如设计局部通风后仍达不到卫生标准，或工艺设备不允许设置局部通风时，考虑采用全面通风。（2）全面通风效果不仅与通风量有关，还与气流组织有关。（3）全面通风量确定的原则是：对于同时散发几种对人体危害相同的溶剂蒸气或刺激性气体的车间，全面通风量按各有害物分别计算得出的风量总和计算；对于同时散发其他有害物质时，通风量按计算得出的风量的最大值确定。（4）在设计计算时，必须进行空气平衡和热平衡。,7.2.5局部通风,基本内容1.掌握局部排风罩的类型,结构原理,特点,以及各排风罩的用途;2.掌握各种排风罩的结构参数及排风量的计算方法;3.掌握排风罩吸气口风流的运动规律(风流结构和风速分布及其分析方法)。,7.2.5.1概述,一、局部通风的概念：利用局部气流，使局部工作地点不受有害物的污染，保障局部区域环境，造成良好的空气环境。二、特点：所需要的风量小、效果好，是防止工业有害物污染室内空气和改善作业环境最有效的通风方法，设计时应优先考虑。三、分类：局部排风局部送风,1、局部排风系统,定义：局部排风就是在有害物产生的地点直接将它们收集起来，经过净化处理，直接排至室外。,指导思想：有害物哪里产生，就在哪里将其排走。,局部排风系统,2、局部送风系统（系统式）,指导思想：哪里需要风，就送到哪里。,局部送风系统（系统式）,局部送风系统（分散式）,7.2.5.2局部排风罩及其分类,一、工作原理：局部排风罩的作用是捕集有害物，控制污染气流的运动,防止有害物向室内空气扩散。排风罩控制有害物的效果主要取决于排风罩的结构参数，排风罩吸口的风流运动规律(包括风流结构和风速分布)和排风量这三个因素。,二、局部排风罩分类,按操作温度分,热过程排风罩,冷过程排风罩,局部排风罩分类,按排风罩的工作原理,密闭罩,外部吸气罩,接受式排风罩,槽边排风罩,吹吸气排风罩,通风柜,7.2.5.3密闭罩,一、工作原理密闭罩是把有害物源全部密闭起来，割断生产过程中造成的一次尘化气流和室内二次气流的联系，再利用抽风在罩内造成一定的负压，保证在一些操作孔、观察孔或缝隙处从外向里进风，防止粉尘等有害物向外逸出。特点：排风量就能获得良好的效果。主要用于有害物危害较大,控制要求高的场合。,二、密闭罩的分类,1、局部密闭罩,局部产尘点进行密闭，产尘设备及传动装置留在罩外，便于观察和检修。罩的容积小，排风量少，经济性好。适用于含尘气流速度低，连续扬尘和瞬时增压不大的扬尘点。,密闭罩的分类,2、整体密闭罩,产尘设备大部分或全部密闭，只有传动部分留在罩外，适用于有振动或含尘气流速度高的设备。,密闭罩的分类,3、大容积密闭罩,产尘设备，传动装置全部密闭在小室内，密闭小室容积大，适用于多点产尘、阵发性产尘、含尘气流速度高和设备检修频繁的场合。缺点是占地面积大，材料消耗多。,三、排风口位置的确定,排风口位置的确定,排风口位置的确定,物料温度大于50150度,密闭罩排风口位置设定应遵循的原则,1、为尽量减少把粉状物料吸入排风系统，排风口不应设在气流含尘浓度高的部位或飞溅区内；2、排风口尽可能离密闭罩上的敞开口远些,防止气流短路；3、输送热物料时，排风口应设在密闭罩顶部；4、排风口应设在罩内压力较高的部位，有利于消除罩内正压。,（1）按空气平衡原理计算密闭罩排风量L=由物料或工艺设备带入罩内的空气量L1+由孔口或不严密缝隙吸入的空气量L2L=L1+L2（m3/s）式中L防尘密闭罩排风量，m3/s；L1物料或工艺设备带入罩内的空气量，m3/s；L2由孔口或不严密缝隙吸入的空气量，m3/s。（2）按截面风速计算（对于大容积密闭罩）（3）按换气次数计算,四、密闭罩排风量的计算,7.2.5.4柜式排风罩,通风柜是一种特殊的密闭罩，散发有害物的工艺装置至于柜内，操作过程完全在柜内进行，一般设有可以启闭的操作孔和观察孔。由于内部机械设备扰动、化学反应、发热设备的热气流以及室内横向气流的干扰，有害物有可能逸出通风柜。因此，通风柜必须抽风，使柜门口造成一定的吸入风速，就可防止罩内有害气体外泄。,一、工作原理,排风量应满足孔口吸入风速达到控制风速的要求。排风量L按下式计算:L=L1+Fm3/s式中：L1为柜内气体发生量(m3/s)；为孔口控制风速(m/s)，一般为0.7-1.5m/s；F为孔口及缝隙总面积(m2)；为安全系数,=1.051.1。工作孔上的控制风速可在设计手册上查出。,三、柜式排风罩排风量计算,7.2.5.5外部吸气罩,一、工作原理,工作原理：外部吸气罩位于有害源附近,依靠罩口的抽吸作用将有害物吸入罩内。特点及其应用：对于生产操作影响小,安装维护方便,但排风量大,控制有害物效果相对较差。主要用于因工艺或操作条件的限制,不能将污染源密闭的场合。,工作原理,二、分类,伞形罩：在有害物发生源的上方造成一定上升风速将有害物吸入罩内。其排风量计算公式：L=36000Fm3/h，0为罩口所必需的平均风速，F为罩口面积。旁侧吸气罩：对于工人需经常俯身台面工作场合，把吸气罩安装在有害物发生源的侧面，称为旁侧吸气罩。旁侧吸气罩的风量计算公式见教材表7-1.,控制风速法原理：就是使排风量在边缘控制点上形成能使有害物吸入罩内的控制风速的方法。控制点就是有害物最难被吸入罩内的点。通常把离排风罩最远的有害物的发散点称为控制点。控制风速是指使有害物吸入罩内的最小风速。把控制点这时具有的最小的气流速度称为控制风速。（控制点上所产生的有效风速）控制点控制风速可参照教材表7-2.,三、吸气罩排风量的计算控制风速法,7.2.5.6槽边排风罩,槽边排风罩是外部吸气罩的一种特殊形式，专门用于各种工业槽(如酸洗槽、电镀槽)。它的特点是不影响工艺操作，有害气体不经过人的呼吸区就被槽边上设置的条缝形吸气口抽走。由于槽边抽风罩的气流运动方向和有害气体的运动方向并不一致，因此所需要的抽风量较大。,E=250mm高；E=200mm低,一、槽边排风罩结构形式,1、按罩口形式:平口式和条缝式,2、按布置方式分为：单侧式(槽宽B700mm)周边式:多用于圆槽或近似方形槽B1200mm时，应采用吹吸式排风罩。,槽边排风罩结构形式,计算原则:L=截面修正系数*控制风速*槽面积*维修正系数截面修正系数:高截面取2；低截面取3维修正系数:单侧(槽宽B/槽长A)0.2；双侧(B/2A)0.2槽面积:矩形A*B；圆形D2/4控制风速:Vx(查教材表7-3),二、槽边排风罩风量计算,槽边排风罩风量计算,1、高截面单侧排风：,2、低截面单侧排风,槽边排风罩风量计算,3、低截面双侧排风：,4、高截面周边型排风,槽边排风罩风量计算,5、低截面周边型排风：,式中A槽长；B槽宽；D圆槽直径；Vx边缘控制点的控制风速。举例4-5说明。,三、槽边排风罩设计原则,（一）为保证排风口气流分布均匀应采取的措施1、对于条缝式，减小条缝口面积f与罩横断面积F1之比。f/F1愈小，速度分布愈均匀。如f/F10.3，则认为速度分布均匀的，但如果f/F10.3,可以采用楔形条缝口.2、当槽长大于1500mm时，可沿槽长度方向分设两个或三个排风罩。（二）使排风罩吸气量减少应采取的措施1、工业槽尽可能靠墙布置。2、尽量减少吸气口与液面的距离，但不得小于150mm。槽边排风罩是吸气罩的一种，前面介绍过吸气罩尽可能接近有害物源，因此，槽边排风罩也要减少吸气口与有害物源的距离，但不要小于150mm。3、在工艺条件允许条件下，可在槽边设置盖板，或加抑制剂减少有害物向外扩散，这样可减少风机动力。,7.2.5.7接受吸气罩,一、热源上部的热射流,对于热源上部的热射流，可以简单地把它看作由热源向下延伸于一点，则热源可看作由这一点以一定角度的上升气流，对热射流观察发现，在热源上面某处射流发生收缩，在收缩断面上流速最大，随后上升气流逐渐缓慢扩大，如果把罩放在其收缩断面上，就可节约一定的能量。,特点:作用原理与外部吸气罩不同，接受罩口外气流运动是生产过程本身造成，与罩子无关；排风量取决于接受罩所接受的污染空气量；只要接受罩的排风量等于罩口断面上热射流的流量，接受罩的断面尺寸等于罩口断面上热射流的尺寸，污染气流就能全部排除。,二、接受吸气罩的特点,7.2.5.8吹吸罩,吹吸罩罩是利用吹风口射流的输送能力，推动被污染空气使其朝着吸风口方向流动，再利用吸气口将污染空气有效收集，具有较强的控制污染能力，对节能降低设备费用具有很大意义。吹风量计算公式：L0=L/BE,L为抽风量，B为槽子宽度，E为槽宽修正系数，见教材表7-4.,吹吸式排风罩,设计外部吸气罩的原则,1、使吸气罩尽量可能接近有害物源。2、操作人员位置不应在污染源与吸气罩之间。3、在工艺操作允许条件下，尽减少敞开部分，减少干扰气流的影响。4、尽可能使罩口的吸入气流均匀，吸气罩的角尽可能小于或等于60。,设计外部吸气罩的原则,为了尽可能减少横向气流的影响和吸气罩的吸气范围，在工艺条件允许时应在罩四周设置固定或活动挡板。,设计外部吸气罩的原则,尽可能使罩口的吸入气流均匀，为此罩口的扩张角小于或等于60。a为将一个大排风罩分割成几个小的;b为设挡板;c为在罩口上设条缝口;d为在罩口设置气流分布板.,通风管道系统,风管断面形状的选择,风管断面形状主要有圆形和矩形两种，断面积相同时，圆形风管的阻力小，材料省，强度大，当圆形风管直径较小时制作比较容易，保温亦方便，一般通风除尘系统宜采用圆形风管，但是圆形风管管件的制作较矩形风管困难，布置时与建筑结构配合比较困难，明装时不易布置得美观，因此当风管断面尺寸较大时，为了充分利用建筑空间，通常采用矩形断面。,管道定型化和除尘系统风管的最小尺寸,在除尘系统中，为了防止风管堵塞，风管直径不宜过小，在除尘工程上，要求风管直径不宜小于下列数值：排送细小粉尘80mm排送较粗粉尘（如木屑）100mm排送粗粉尘130mm,为了根据我国的材料规格能最大限度地利用板材，风管制作和安装必须尽可能实现机械化和工业化，以保证规模效益，为此在1975年我国确定了通风管道统一规格。,风管材料,风管保温,进排送口位置,送风口,设在室外空气比较洁净的部位；进风口应设在排风口的上风侧并低于排风口，以防倒吸排风口污染气体；进风口下缘距室外地坪一般不低于2m，以免吸入地面灰尘；降温用通风系统的进风口宜设于背阳的外墙上。,进排送口位置,排风口,一般情况下通风排气立管出口至少应高出屋面0.5m；通风排气中的有害物必需经大气扩散稀释时，排风口应位于建筑物空气动力阴影区和正压区以上；要求在大气中扩散稀释的通风排气其排风口不设风帽。,风管内空气流动的阻力,空气沿风管流动的阻力有两种，一种是由于空气本身的粘滞性及其和管壁之间的摩擦而产生的沿程能量损失，称为摩擦阻力或沿程阻力；另一种是空气在流经风管中的管件和设备时，由于流速的大小或方向变化而产生的涡流造成的比较集中的能量损失，称为局部阻力。,沿程阻力,根据流体力学的牛顿内摩擦原理，从理论上导出了沿任何断面不变的直管流动时摩擦阻力的计算公式：式中摩擦阻力系数；风管内空气的平均流速；空气的密度；风管的长度；D风管的直径。,通风管道是由各种断面的直管段和许多局部构件如弯头、断面变化的渐扩管和渐缩管、三通、四通和阀门等组成的。当空气流过这些局部构件时，由于流动方向改变，流速大小变化或流量重新分配，都会形成旋涡区，而产生局部阻力。局部阻力和摩擦阻力不同，它是由于局部构件所引起的集中能量损失。设局部阻力为Z，一般按下式来计算：Z=V2/2Pa式中，局部阻力系数。一般通过查表得到。,局部阻力,局部阻力,在通风、空调系统中局部阻力占系统总阻力的比例较大，有时甚至高达80%，因此在设计通风管道时，应尽采取措施来减少局部阻力。（1）变径管：尽量避免风管断面的突然变化，用渐缩或渐扩管代替突然缩小或突然扩大的管件。中心角最好在8-10之间，不超过45。,(2)减少风管的转弯数量,尽可能增大转弯半径;(3)三通汇流要防止出现引射现象,尽可能做到各分支管内流速相等.分支管道中心线夹角要尽可能小,一般要求不大于30；(4)降低排风口的出口流速,减少出口的动压损失；(5)通风系统各部件及设备之间的连接要合理,风管布置要合理。,局部阻力,风机选型,（1）根据输送气体性质、系统风量和阻力确定风机的类型。（2）考虑风管、设备的漏风及阻力计算的不精确，应按下式风量、风压选择风机：,风机选型,式中Pf为风机的风压；Lf为风机的风量；KP为风压附加系数，一般的送排风系统=1.11.15；除尘系统=1.151.2；KL为风量附加系数，一般的送排风系统=1.1；除尘系统=1.11.15；P为系统的总阻力；L为系统的总风量。,7.3粉尘控制技术,一、基本思想：改革工艺，实现生产机械化、密闭化、自动化是消除粉尘危害的根本措施。我国提出了“革、水、密、风、护、管、教、查”八字方针，对控制粉尘危害的综合治理具有重要指导意义。主要有湿式作业、密闭抽风除尘和含尘气体的净化等技术措施。二、湿式作业：湿式作业是一种简单实用、防尘效果可靠的防尘工程技术措施，可在很大程度上防止粉尘飞扬，降低作业场所粉尘浓度。例如，矿山湿式凿岩、井下运输喷雾洒水、煤层高压注水等。,湿式作业控制技术,使用情况某煤炭集团,收尘效果大幅提升洒水收尘效果40%加药收尘效果80%,湿式控制技术,问题翻车机卸煤时煤粉尘飞扬，污染了环境：在拨车机部位和迁车台部位的操作工处于含尘环境中，对操作工的身体健康造成威胁；污染了进口液压系统的环境，致使液压系统设备的零部件每月更换；解决方案GEBetz提供DC9140，处理后，减少了原喷水系统的用水量，保障了输煤畅通；并抑制了粉尘飞扬。处理现场见图效益：促进粉尘颗粒变湿，用水量降低了70；最大程度减少粉尘飞扬带来的煤的风吹损失；降低粉尘对液压系统的污染腐蚀，降低维修、维护费用；提高燃煤热值；避免堵塞造成的停工误时损失；抑制粉尘，预防尘肺疾病，保障职工身体健康；,使用情况湖北鄂州电厂,使用情况湖北鄂州电厂,道路喷雾降尘,通风除尘技术,三、尘源控制与通风除尘：对于不能采取湿式作业的场所应采用密闭或隔离等尘源控制措施，并辅以通风除尘的技术措施。例如采用密闭尘源和局部抽风相结合，防止粉尘外溢，抽出的含尘空气在经除尘装置处理达标后排入大气。尘源控制和隔离的目的在于将生产过程中散发的粉尘限制在一定范围内，不使其扩散，从而能够使通风除尘系统能够发挥最大的作用，是有效控制操作地点粉尘浓度的前提。,通风除尘技术,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,本节主要介绍粉尘性质,除尘器的工作原理,结构,性质及类型和特点。,7.3.2除尘技术,1粉尘的特性,2除尘器概论,3重力沉降室,4旋风除尘器,6湿式除尘器,5过滤式除尘器,7静电除尘器,8除尘器的选择,1、粉尘密度：单位体积粉尘的质量,单位为kg/m3或g/cm3。据是否包含粒间空隙体积分为真密度与假密度（表观密度）。假密度与堆积状态有关。真密度：排除粉尘间空隙以纯粉尘的体积计量的密度。表观密度：包括粉尘间空隙体积和粉尘纯体积计量的密度。与堆积状态有关。在研究单个尘粒的受力和在气流中的运动时应用真密度，在设计计算除尘器灰斗和中间料仓时应用表观密度。,1粉尘的特性,(2)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。,2、粉尘的粘性和比表面积,(1)粘性：粉尘附着在固体表面，或者粉尘互相粘附的现象称为粘附。前者会引起除尘设备或管道堵塞，诱发故障；后者会使粒径增大，有利于提高除尘效率。,3、粉尘的自燃性和爆炸性,固体物料破碎以后，其表面积急剧增大，随着粉尘的比表面积增加，系统中粉尘的自由表面能也随之增加，从而提高了粉尘的化学活性，这时粉尘由于自身氧化反应而热量积聚而达到着火点发生燃烧的现象叫自燃。能发生爆炸的粉尘称为可爆粉尘。井下具有爆炸性的粉尘主要是硫化粉尘和煤尘。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。,粉尘的爆炸性,（1）粉尘荷电性：指粉尘能被荷电的难易程度。悬浮空气中粉尘荷电原因：破碎时的摩擦、粒子间撞击或放射性照射、外界离子或电子附着等。影响荷电量大小因素：粉尘的成分、粒径、质量、温度、湿度等有关。（2）粉尘比电阻：衡量粉尘荷电性的指标。,4、粉尘的荷电性和比电阻,粉尘湿润性：指粉尘被水湿润的难易程度。湿润现象：是分子力作用的一种表现，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。根据粉尘可湿性的不同可分为亲水性粉尘和疏水性粉尘。亲水性粉尘与液体相遇时易被湿润而不易被气流带走，因此有利于气固分离，宜采用湿式除尘器。疏水性粉尘不宜采用湿式除尘器。粒径对粉尘的可湿性有很大影响。5um以下的尘粒因表面吸附了一层气膜，即使是亲水性粉尘也很难被水润湿。有些粉尘与水接触后会粘结变硬，这种粉尘又称水硬性粉尘。这些粉尘不应采用湿法除尘。,5、粉尘的湿润性,（1）粒径也称为粒度，是衡量粉尘颗粒大小的尺度。实际防尘中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)。液体沉降法测出的称为斯托克斯粒径。d5m的粉尘称为呼吸性粉尘,可随呼吸进入并沉积在肺部,危害最大。,6、粉尘的粒径及粒径分布,除尘器评定指标:,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.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)。,2除尘器概述,1、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(P500Pa),中阻除尘器(P=5002000Pa)和高阻除尘器(P=200020000Pa)。2、经济性：是评定除尘器的重要指标之一,它包括除尘器的设备费和运行维护费两部分.在各种除尘器中,以电除尘器的设备费最高,袋式除尘器次之,文氏管除尘器,旋风除尘器最低。,2除尘器概述,一、除尘器评定指标:,除尘效率,除尘效率是评价除尘器性能的重要指标之一，也是选用除尘器的重要依据。它是指除尘器从气流中捕集粉尘的能力，常用除尘器全效率、分级效率和穿透率表示。而除尘效率不仅取决于除尘器结构，还取决于粉尘的性质，气体的性质和运行参数，也与运行管理状况有关。,（1）全效率,在一定的运行工况下，除尘器收集下来的粉尘总量与进入除尘器的粉尘总量之比称为除尘器的全效率。=G3/G1100%=（G1G2）/G1100%（1）式中G1进入除尘器的粉尘量，g/sG2从除尘器排出的粉尘量，G3除尘器所捕集的粉尘量。如果除尘器结构严密，没有漏风，上面公式可改写为：=（L1y1L2y2）/L1y1100%（2）即：=（y1y2）/y1100%式中L1除尘器进口的气体流量，m3/sL2除尘器出口的气体流量。y1除尘器进口的空气含尘浓度。g/m3y2除尘器出口的空气含尘浓度。,总效率,如果进入除尘器的含尘浓度很高，或者对除尘系统排放浓度要求很高，通常把二级或几级除尘器串联使用，以提高系统除尘效率。在除尘系统中若有n个除尘器，其除尘效率分别为1，2，n，则多个除尘器串联运行时，除尘系统的总效率为：=1（11）（12）（1n）,穿透率P指除尘器出口粉尘的排出量与入口粉尘的时入量的百分比。P=（1）100%在评价运行中的除尘系统效果时，往往更注重系统的排放浓度。如两台除尘器的全效率分别为99.8%,和99.9%，它们的效率非常接近，但是从大气污染的角度分析，两者的差别却是很大的，前者排入大气的粉尘量比后者高出一倍。,（2）穿透率,用不同粒径的粉尘所标定的除尘器的效率即为分级效率。如果除尘器进口处粉尘的粒径分布为f1（dc），气体的含尘浓度为y1，进口粉尘量为G1，进口的气体流量为L1，则进入除尘器的粒径范围为dc的粉尘量为L1y1f1（dc）dc，同理除尘器出口处的粉尘量为L2y2f2（dc）dc，则对粒径在dc范围内的粉尘，除尘器的分级效率为：,（3）分级效率,分级效率,若除尘器结构严密不漏风，即L1=L2，分级交率可表示为：,分级效率,研究表明，大多数除尘器的分级效率可用下列经验公式计算：,dc50-分割粒径（临界粒径），即除尘效率为50%时的粉尘粒径。m-除尘器特性系数。,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,二、除尘机理,根据除尘机理常将除尘器分为四大类:机械除尘器,过滤式除尘器,湿式除尘器和电除尘器。,三、除尘器分类,各类除尘器的大致性能范围,一、重力沉降室,利用粉尘的重力作用使粉尘沉降而从空气中分离出来。,重力沉降室的特点除尘效率：4070优点：简单、投资少、易维护缺点：占地大，除尘效率低，仅适用50um以上粉尘应用：初级除尘,3重力沉降室,1、重力沉降室原理,重力沉降室原理,3、重力沉降室的设计计算,含尘气流在沉降室内运动其停留时间为：t1=L/vL沉降室长度，v沉降室内气流运动速度。沉降速度为vs的尘粒从除尘器顶部降落到底部所需时间为t2：t2=H/vsH重力沉降室高度。要把沉降速度为vs的尘粒在沉降室内全部除掉，必须满足t1t2。即L/vH/vs,旋风除尘器应用广泛，是一种重要的除尘设备。它是利用气流旋转过程中作用在尘粒上的惯性离心力，使尘粒从气流中分离出来的。,4旋风除尘器,一、旋风除尘器的工作原理,旋风除尘器由筒体、锥体、进口管、排出管四部分组成。含尘气流由切线进口进入除尘器，沿外壁由上向下作螺旋形旋转运动，到达锥体底部后，转而向上，沿轴心向上旋转，最后经排出管排出。,1、进口速度u:,P,但u过大二次扬尘增加,一般u=1225m/s。2、筒体直径D：,一般D0.8m;排管Dp,一般Dp=(0.50.6)D。3、筒体和锥体总高度H=5D为宜,长锥体可提高效率。3、除尘器下部的严密性,渗入外部空气,可使效率显著下降.4、运行参数改变的影响:处理风量,气温(气体粘度),粉尘密度等参数的变化,都影响除尘器的效率,通过实验结果可确定变化关系。,二、旋风除尘器性能的影响因素,多管式旋风除尘器:由若干个并联的旋风子组合在一个壳体内的除尘设备。具有处理风量大,除尘效率较高的特点。实际使用表明，保证多管旋风除尘器效果的关键是进入各旋风子的气流量分布均匀。但由于设计、加工、运行时可能出现的多种原因，各个旋风子之间的局部阻力系数有差别，气体流量分配不均，因此除尘效果不如单个旋风子。旁路式旋风除尘器:设有旁路分离室,利用上旋涡分离粉尘,从而提高除尘效率。为了使除尘器顶部空间形成明显的上旋涡,进气口上沿离顶盖要相距一定的距离。,三、旋风除尘器类型,旋风除尘器进口形式,五、旋风除尘器排灰装置,排灰装置是除尘器的重要附件，它应当满足两个要求，即能顺利排灰又能保证不漏气。1、平衡式排灰阀翻板式排灰阀是平衡式排灰阀中应用较广的一种，它利用翻板上的平衡块和积灰质量的平衡发生变化时自动卸灰。2、回转式排灰阀回转式排灰阀又称星形锁气器，它是利用外来动力是翻板缓慢转动。实现连续排灰的装置。,旋风除尘器排灰装置,六、旋风除尘器的特点,主要优点有：结构简单，没有运动部件，维护管理方便，可以适应多种操作条件，可耐高温，耐高压，也可耐酸；除尘效率也较高（对10um以上粉尘效率为90%左右，也用于多级除尘的第一级除尘器。主要缺点有：对微细粉尘的除尘效率不高。,5过滤式除尘器,5过滤式除尘器,过滤式除尘器是在含尘气流通过过滤材料时，使尘粒和气体分离的一种空气净化设备。过滤材料通常有纤维、织物、滤纸和颗粒物质。在通风除尘系统中应用最多的是以纤维织物为滤料的袋式除尘器。过滤式除尘器除尘效率高，结构比较简单，处理气体量范围广，广泛应用于工业排气的净化和一般建筑物的进气净化。,主要依靠滤料表面形成的粉尘初层和集尘层进行过滤作用。它通过以下几种效应捕集粉尘。（1）筛滤效应:当粉尘的粒径比滤料空隙或滤料上的初层孔隙大时,粉尘便被捕集下来。（2）惯性碰撞效应:含尘气体流过滤料时,尘粒在惯性力作用下与滤料碰撞而被捕集。（3）扩散效应:徽细粉尘由于布朗运动与滤料接触而被捕集。,1、袋式除尘器的除尘机理,袋式除尘器的除尘机理,初层的形成,集尘层,清灰,由于滤料网孔的截留作用和粉尘之间的相互碰撞而形成的粉尘层。,在初层形成以后逐渐堆积起来的粉尘层。,随着粉尘在滤袋上的积聚，则网孔堵塞很严重，阻力增大，因此要对它进行及时的清灰。清灰时只除掉集尘层上的部分粉尘。,（1）除尘效率袋式除尘器的除尘效率与滤料表面的粉尘层有关,滤料表面的粉尘初层比滤料起着更重要的捕集作用,以滤料在不同运行状态下的分级除尘效率变化曲线即可看出这个结论。由于过滤过程复杂,难于从理论上求得袋式除尘器的除尘效率计算式。,2、袋式除尘器的性能参数除尘效率,（2）过滤风速单位时间通过每平方米滤料表面积的空气体积,即为过滤风速,其单位为m3/m2min。过滤风速对除尘器的性能有很大的影响。过滤风速增大，过滤阻力增大，除尘效率下降，滤袋寿命降低；在低过滤风速的情况下，阻力低，效率高，但需设备尺寸增大。一般要求，细粉尘的过滤风速要比粗粉尘的低，大除尘器的过滤风速要比小除尘器的低。,袋式除尘器的性能参数,（3）阻力袋式除尘器的阻力()一般由除尘器的结构阻力(g)、滤料阻力(o)和粉尘层阻力(C)三部分组成,即=g+o+C结构阻力g也称为机械阻力,它与设备的进出口及内部通道有关.在正常过滤速度下,该项阻力一般为200500Pa.,袋式除尘器的性能参数阻力,滤料阻力是指过滤粉尘前清洁滤料的阻力,它与过滤风速F(m3/m2min)、空气动力粘度(Pas)成正比,即o=oF/60Pa其中o为滤料的阻力系数(1/m)。粉尘层阻力Pc影响的因素较多,它与过滤风速UF,空气动力粘度,粉尘层厚度c,粉尘密度c成正比.即:Pc=mc1t(F/60)2Pa其中m为粉尘层的平均比阻(m/Kg),它随粉尘粒径,真密度及粉尘层内部空隙率的减小而增加。,袋式除尘器的性能参数阻力,（1）机械清灰:这是一种最简单的方式，它包括人工振打,机械振打,高频振荡等。清灰时,振打方式有水平振打,垂直振打和快速振动。机械清灰简单，但振动分布不均匀,过滤风速低，对滤袋损害较大。（2）逆气流清灰:它是采用室外或循环空气以与含尘气流相反的方向通过滤袋,使滤袋上的尘块脱落,掉入灰斗中。逆气流清灰有两种工作方式:反吹风清灰和反吸风清灰。前者以正压将气流吹入滤袋,后者则是以负压将气流吸出滤袋。清灰气流可以由主风机供给,也可以单独设反吹(吸)风机。这种清灰方式气流分布比较均匀,但清灰强度小,过滤风速不宜过大。,3、袋式除尘器的基本结构（1）清灰方式,（3）脉冲喷吹清灰:它以压缩空气通过文氏管诱导周围的空气在极短的时间内喷入滤袋,使滤袋产生脉冲膨胀振动,同时在逆气流的作用下,滤袋上的粉尘被剥落掉入灰斗。这种方式的清灰强度大,可以在过滤工作状态下进行清灰,允许的过滤风速高。,袋式除尘器的基本结构清灰方式,5、袋式除尘器的特点,优点：（1）对净化含微米或亚微米的尘粒的气体有很高的除尘效率。（2）含尘浓度在相当大的变化范围内对除尘器的除尘效率的阻力影响不大。（3）可以捕集多种干性粉尘，特别对高比电阻粉尘，其除尘效率比电除尘器还高。（4）袋式除尘器可以适应含尘气体量变化范围很大的要求，从每小时几百立方米到几百万立方米。（5）运行稳定可靠，没有污泥处理和腐蚀等问题，操作维护比较简单。,袋式除尘器的特点,缺点：（1）由于滤料使用温度限制，处理高温烟气时，必须先冷却到滤料可能承受的温度。（2）处理高温、高湿气体时，为防止水蒸汽在滤袋止凝结，应对管道及除尘器保温，必要时还可以进行加热。（3）不宜处理含油雾、凝结水和粘性粉尘的气体。（4）不能用于带有火花的烟气。（5）处理含尘浓度高的气体时，为减轻袋式除尘器的负担，最好采用两级除尘，用低阻除尘器进行预净化。,6、袋式除尘器的选型步骤,（1）确定处理气流量L。（2）确定实际运行温度（3）选择清灰方式和滤料（4）确定过滤风速。（主要是通过滤料和粉尘性质、温度等查表得到）（5）计算过滤面积。F=L/v（6）清灰制度。（查设计手册，例如清灰时间的长度等）（7）根据以上条件查表，得相应型号的除尘器。（如型号，规格等）,一、湿式除尘原理：湿式除尘的机理可概括为两个方面:一是尘粒与水接触时直接被水捕获;二是尘粒在水的作用下凝聚性增加。这两种作用而使粉尘从空气中分离出来。水与含尘气流的接触主要有三种形式:水滴、水膜和气泡。使尘粒与水接触的作用机理主要有:惯性碰撞、截留和扩散。,6湿式除尘器,二、几种常用的湿式除尘器水浴除尘器,含尘气体从喷头高速喷出，冲入液体中，激起大量泡沫和水滴。粗大的尘粒直接在水池内沉降，细小的尘粒在上部空间和水滴碰撞后，由于凝聚、增重而捕集。,1、水浴除尘器,水浴除尘器的效率和阻力取决于气流的冲击速度和喷头的插入深度。当气流冲击速度一定时，除尘效率和阻力随喷头的插入深度增加而增加；当喷头的插入深度一定时，除尘效率和阻力随冲击速度的增加而增加。但是当冲击速度和插入深度到达一定值后，如再增加其除尘效率几乎不变化，而阻力却继续增加。通常插入深度为20-30mm，阻力为400-700Pa，喷出速度为8-14m/s。,2、冲击式除尘器,冲击式除尘器,含尘气体进入除尘器后转弯向下，冲击到液面上，一部分粗大的尘粒直接沉降在泥浆斗内，随后含尘气体沿上下两叶片间形成的缝隙即S形通道高速通过，激起大量水滴，得到进一步净化。这种除尘器的除尘效率比较稳定，在处理风量变化范围不超过20%，除尘效率几乎不受影响。其缺点是，金属耗量大，阻力高，价格贵。,3、旋风水膜除尘器,旋风水膜除尘器,含尘气体由除尘器下部切向进入，然后向上作旋转运动。圆筒上部设有喷嘴，向管壁喷水，形成水膜。含尘气流在向上旋转运动时，其中的尘粒受惯性离心力作用而甩向筒壁，被下降的水膜带走。除尘器的筒体高度不小于直径的5倍，喷水压力为30-50kPa，耗水量为0.1-0.3L/m3,进口风速一般为15-22m/s,除尘效率大于90%,阻力约为500-700Pa。,4、文丘里除尘器,文丘里除尘器是一种高效湿式除尘器。它既可用作高温烟气降温，也可以净化含有微米或亚微米的尘粒及易被洗涤液体吸收的有害气体。,文丘里除尘器,它由渐缩管、喉管、渐扩管和分离器组成。当含尘气体由入口管道进入渐缩管后，气流速度随断面积的减小而增大，气流的静压逐渐转变为动压，在喉管处的气流速度和动压达到最大，而静压最低。气流在喉管处的速度可达到60-120m/s，有时甚至更高。在喉管部位喷嘴喷出的水滴在含尘气流高速冲击下，雾化成为更微细的水滴，并冲破尘粒周围的气幕，使之加湿，增重。在进入扩张管后，尘粒还会进一步凝聚，气流速度逐渐降低，静压逐渐增高，气液尘三相混合物进入分离器后，在离心力作用下，含尘液滴从气体中分离出来，最后排至沉淀池，净化后的气体则从顶部排走。,文丘里除尘器除尘效率的影响因素,喉管中的气流速度,雾化情况,高效除文丘里除尘器的喉管流速高达60-120m/s，对小于1um的粉尘效率可达到99%-99.9%但阻力高达5000-10000Pa当喉管速度为40-60m/s，效率约为90%-95%，阻力为600-5000Pa。,喷水量或水气比是决定除尘器性能的重要参数.一般来说,水气比增加,除尘效率增加,阻力也增加,通常为0.3-1.5L/m3。,三、湿式除尘器的优缺点,1、优点：1）结构简单，投资低，占地面积小，2）除尘效率高，能同时进行有害气体的净化。3）适宜处理有爆炸危险或同时含有多种有害物的气体。2、缺点：1）污泥处理比较困难；2）不利于有用物料干式回收；3）在冬季、过于寒冷的地方要采取防冻措施；4）不宜处理憎水性及水硬性粉尘；5）不利高温烟气高空排放。,7电除尘器,文丘里除尘器是湿式除尘器中的一种高效除尘器，而电除尘器则是干式除尘器中的一种高效除尘器。电除尘器是利用电场产生的静电力使尘粒从气流中分离的除尘装置，它又称为静电除尘器，是一种干式高效除尘器。,一、静电除尘器的原理,含尘气流通过高压电场时，尘粒进入电晕放电的电场范围就会带上电荷。此荷电尘粒在电场力作用下，向极性与之相反的电极运动，并在电极上沉降分离。产生电晕放电的电极称为电晕极，尘粒沉积所在的电极称为集电极。1、粉尘的荷电2、粉尘的沉积3、清灰,四、电除尘效果的影响因素,1）粉尘的比电阻分类：Rb104cm低阻型104Rb51011正常型Rb51011高阻型影响比电阻的因素有烟气的温度和湿度,电除尘效果的影响因素,电除尘效果的影响因素,电除尘效果的影响因素,2）气体含尘浓度:粉尘浓度过高,粉尘阻挡离子运动,电晕电流降低,严重时为零,出现电晕闭塞,除尘效果急剧恶化。为防止电晕闭塞的产生，处理含尘浓度高的气体时，必须采取措施，如提高工作电压，采用强放电的电晕极，增设预净化设备等。3）气流速度:随气流速度的增大,除尘效率降低,其原因是,风速增大,粉尘在除尘器内停留的时间缩短,荷电的机会降低.同时,风速增大二次扬尘量也增大。,电除尘器的结构,电除尘器的特点,电除尘器的特点：1、根据集尘板形式不同，分为板式和管式两种；2、是一种干式的高效除尘器，适用于微粒控制，对于1-2um的粉尘效率可达98-99%；3、除尘器本体阻力比较低，约为100-200pa；4、能处理高温、高湿气体，适用于大型工程项目，处理的气体量越大，经济效果越明显。,一、除尘器的选型步骤1、现场调查，收集资料2、计算效率3、了解工艺流程及布置4、技术经济比较5、选型设计,8除尘器的选择,二、除尘器选型的依据,（一）粉尘的特性1、粉尘粒径及粒径分布2、其他性质（粘性，比电阻，亲水性，浓度，密度）向重力除尘器一般处理粒径50um，而惯性除尘器为20-50um，而电除尘器则处理的粒径很小，如粉尘有粘性的话，向袋式除尘器就不能用，如比电阻低，即效率低，就不用电除尘器，而高比电阻的话其效率也比较低，也不用电除尘器；当然可采取措施降低比电阻，则可采用电除尘器；而对于亲水性粉尘，可选用湿式除尘器。,8除尘器的选择,（二）气流的性质1、阻力；2、温度及露点；3、湿度；4、可燃性及爆炸性气流的性质不光是对选型，且对排风管道、风机等要采取的措施等有关，例如对于温度低于露点