《大气污染控制工程》教案-第五章

第五章 颗粒物燃物控制技术基础第一节 粉尘的粒径及粒径分布一、颗粒的粒径单一颗粒粒径粉尘颗粒大小不同，其物理、化学特性不同，对人和环境的危害亦不同，而且对除尘装置的性能影响很大，所以是粉尘的基本特性之一。若颗粒是大小均匀的球体．则可用其直径作为颗粒大小的代表性尺寸。但实际上，不仅颗粒的大小不同．而且形状也各种各样。所以需要按一定的方法确定一个表示颗粒大小的代表性尺寸，作为颗粒的直径．简称为粒径。下面介绍几种常用的粒径定义方法。用显微镜法观测顾粒时，采用如下几种粒径：定向直径d(Feret)为各颗粒在投影图中同一方向上的最F大投影长度，如图4—1(a)所示。定向面积等分直径dM，(Martin)4—1(b)所示。AAd(Heywood)直径，4l(c)所示。若颗粒投影面积为A，则d＝(4A／π)1/2。AA根据黑乌德测定分析表明，同一颗粒的d＞d＞d。F A M。(3)用光散射法测定时可得到等体积直径dV若颗粒体积为V,则dV＝(6V／π)1/3。(4)用沉降法测定时，一殷采用如下两种定义：(stokes直径相等的球的直径。空气动力学直径的直径。斯托克斯直径和空气动力学直径是除尘技术中应用最多的两种直径，原因在于它们与颗粒在流体中的动力学行为密切相关。综上所述，粒径的测定和定义方法可归纳为两类：一类是按颗粒的几何性质来直接测定和定义的，如显微镜法和筛分法；另一类则是按照颗粒的某种物理性质间接测定和定义的。如斯托克斯直径、等体积直径等。粒径的测定方法不同，其定义方法也不同．得到的粒径数值往往差别很大．很难进行比较，因而实际中多是根据应用目的来选择粒径的测定和定义方法。。粒径分布粉尘的粒径分布是指某种粉尘中，各种粒径的颗粒所占的比例．也称粉尘的分散度。以颗粒的个数表示所占的比例时，称为个数分布；以颗粒的质量表示所占比例时，称为质量分布。除尘技术中多采用质量分布。下面以粒径分布测定数据的整理过程来说明粒径分布的表示方法及相应定义。个数分布个数频率个数筛下累积频率个数频率密度3.平均粒径算术平均粒径表面积平均粒径体积平均粒径体积－表面积平均粒径4.粒径分布函数(1)正态分布对数正态分布罗辛－拉姆勒分布第二节 粉尘的物理性质一、粉尘的密度单位体积粉尘的质量称为粉尘的密度，单位kg/m3。根据粉尘测定条件及应用条件的不同，可分为真密度和堆积密度。称为真密度。以ρp表示。堆积密度相同。呈堆积状的舶粉尘(即粉体)，每个颗粒及颗粒之间的空隙中皆含有空气。一般将包括物体颗粒间气体空间在内的粉体密度称为堆积密度．用ρb。二、粉尘的安息角与滑动角安息角：粉尘从漏斗连续落到水平面上，自然堆积成一个圆锥体，圆锥体母线与水平面的夹角称为粉尘的安息角。也称动安息角或堆积角。滑动角：指自然堆放在光滑平板上的粉尘，随平板做倾斜运动时，粉尘开始发生滑动时的平板倾斜角，也成静安息角。影响粉尘安息角和滑动角的因素主要有：粉尘粒径、含水率、颗粒形状、颗粒表面光滑程度及粉尘粘性等。对于一种粉尘，粒径越小，安息角越大；粉尘含水率增加，安息角增大；表面越光滑和越接近球形的颗粒，安息角越小。三、粉尘的比表面积粉状物料的许多理化性质，往往与其表面积大小有关，细颗粒往往表现出显著的物理、化学活动性。粉尘的比表面积定义为单位体积(或质量)粉尘所具有的表面积。以粉尘自身体积(即净体积)表示的比表面积。四、粉尘的含水率粉尘中的水分包括附着在颗粒表面上的和包含在凹坑处与细孔中的自由水分，以及紧密结合在颗粒内部的结合水分。粉尘中的水分含量，用含水率w表示，指粉尘中所含水分质量与粉尘总质量（包括干粉尘与水分）之比。五、粉尘的润湿性一般根据粉尘能被液体润湿的程度将粉尘大致分为粉尘的润湿性还与液体的表面张力、尘粒和液体间的粘附力及相对运动速度等有关。此外，粉尘的润湿性还随压力的增加而增加，随温度升高而减小，随液体表面张力减小而增强。各种湿式除尘装置．主要是依靠粉尘与水的润湿作用来捕集粉尘的。六、粉尘的荷电性及导电性l粉尘的荷电性粉尘在其产生及运动过程中，由于相互碰撞、摩擦、放射线照射、电晕放电及接触带电体等原因，几乎总是带存一定量的电荷。粉尘荷电后将改变其某些物理性质，如凝聚性、附着性及在气体中的稳定性等。粉尘的荷电量随温度增高、表面积加大和含水率减小而增大、还与其化学成分等有关。2．粉尘的导电性粉尘的导电性与金属导线类似，用比电阻ρd表示，粉尘的导电机制有两种，取七、粉尘的粘附性也称自粘。(垂直作用在粒粒重心上)称害的一向。八、粉尘的自燃性和爆炸性粉尘的自燃性自燃指粉尘在常温下存放过程中自然发热，此热量经长时间的积累，达到该粉尘的燃点而引起的燃烧现象。粉尘的爆炸性引起可燃物爆炸必须具备的条件有两个：一是由可燃物与空气或氧构成的可燃混合物达到一定的浓度；二是存在能量足够的火源。可燃混合物中可燃物的浓度，只有在一定范围内才能引起爆炸。能够引起可燃混合物爆炸的最低可燃物浓度、称为爆炸浓度下限；最高可燃物浓度称为爆炸浓度上限。在可燃物浓度低于爆炸浓度下限或高于爆炸浓度上限时，均无爆炸危险。由于上限浓度值过大(如糖粉在空气中的爆炸浓度上限为13．5kg／m3)，在多数场合下都达不到，故实际意义不大。’此外。有些粉尘与水接触后会引起自燃或爆炸，如镁粉、碳化钙粉等；有些粉尘互相接触或混合后也会引起爆炸．磷、锌粉与镁粉等。第三节 净化装置的性能本节以净化效率为主来介绍净化装置技术性能的表示方法。一、净化装置技术性能的表示方法处理气体流量处理气体流量是代表装置处理气体能力大小的指标，一般以体积流量表示。实际运行的净化装置．由于本体漏气等原因．往往装置进口和出口的气体流量不同，因此．用两者的平均值作为处理气体流量的代表净化效率净化效率是表示装置净化污染物效果的重要技术指标。对于除尘装置称为除尘效率，对于吸收装置称为吸收效率，对于吸附装置则称为吸附效率。3压力损失处理气体流量大小有关。通常压力损失与装置进口气流的动压成正比。二、净化效率的表示方法总效率。通过率当净化效率很高时，或为了说明污染物的排放率，用通过率来表示装置性能。3分级除尘效率除尘装置的总效率的高低，往往与粉尘粒径大小有很大关系。为了表示除尘效率与粉尘粒径的关系，提出分级除尘效率的概念。分级除土效率系指除尘装置曲线图或显函数ηi=f(dpi)dpi代表某一粒径或粒径间隔。i对于分级效率，一个非常重要的值是η＝50％，与此值相对应的粒径称为除i尘器的分割粒径，一般用de表示。分割粒径de在讨论除尘器性能时经常用到。分级效率与总除尘效率之间的关系出口和捕集的粉尘的粒径频率分布中任意两组数据。尘时能达到的总除尘效率。由分级效率计算式计算总效率。多级串联运行时的总净化效率在实际工程中，有时需要把两种或多种不同型式的除尘器串联起来使用，形成两级或多级除尘系统。若多级除尘器中每一级的运行性能是独立的，净化第i级粉尘的分组通过率i