大气污染预防与控制-除尘技术基础知识（大气污染治理技术）

粉尘的粒径及性质

粉尘的荷电性和导电性粉尘的荷电性和导电性（1）粉尘的荷电性粉尘荷电的原因：在粉尘产生及运动过程中，由于相互碰撞、摩擦、放射线照射、电晕放电及接触带电体等，几乎总是带有一定量的电荷。

荷电量随温度升高、表面积加大和含水率增加而增大。粉尘的荷电性和导电性（2）粉尘比电阻粉尘导电性与金属导线类似，也用电阻率表示，单位（Ω.cm）。容积导电：温度较高时（＞200℃）靠粉尘颗粒内的电子或离子发生的导电；

表面导电：温度较低（＜100℃）时，主要靠表面的水分导电，称为表面导电。粉尘的荷电性和导电性粉尘的电阻率与测定时的条件有关，如气体的温度、湿度、成分、粉尘的粒径、堆积松散度等。粉尘的电阻率仅是一种可以相互比较的表观电阻率，简称比电阻。它对电除尘器的除尘性能有重要影响，适宜电除尘器处理的粉尘比电阻范围是1×104～2×1010Ω.cm。静电除尘器粉尘的粒径及性质单粉尘的粒径任务一粉尘的粒径及性质一、单一颗粒的粒径对于球形粉尘颗粒，其粒径等于该球的直径。对于非球形颗粒粉尘一般用三种方法定义粒径。（一）投影径（二）几何当量直径（三）物理当量直径任务一粉尘的粒径及性质

（一）投影径（颗粒在显微镜下观察到的粒径）定向径dF（Feret直径）：颗粒在平面投影图上同一方向上的最大投影长度。定向面积等分直径dM（Martin直径）：各颗粒在投影图中，同一方向将颗粒投影面积二等分的线段长度。投影圆等值直径dH（Heywood直径）：与颗粒投影面积相等的圆的直径。a-定向直径b-定向面积等分直径c-投影圆等值直径一般情况下，同一颗粒的dF>dH>dMdH（二）几何当量直径取与颗粒的某一几何量（面积、体积等）相等的球形颗粒的直径为几何当量直径。1）等投影面积直径（dH）2）等体积直径（dV）：与颗粒体积相等的球形颗粒的直径。（三）物理当量直径物理当量直径是指与颗粒的某一物理量相同的球形颗粒的直径。1）斯托克斯直径（ds）：同一流体中与颗粒密度相同、沉降速度相等的球体直径。2）空气动力学当量直径（da）：颗粒物在静止空气中，沉降速度与颗粒相等，密度为1g/cm3球形颗粒的直径。

两者之间的关系为：注意事项：不同的测定方法得到的粉尘粒径数值可能差别很大；粒径的测定结果与颗粒的形状有关；通常用圆球度表示颗粒形状与球形不一致的程度；圆球度：与颗粒体积相等的球体的表面积和颗粒的表面积之比,用Φs表示（Φs<1）球的圆球度Φs＝1；正立方体Φs＝0.806。粉尘的粒径和性质

粉尘的密度粉尘的性质粉尘的密度粉尘的比表面积粉尘的润湿性粉尘的电学性质粉尘的安息角粉尘的粘附性粉尘的爆炸性粉尘的密度粉尘的密度定义：单位体积粉尘的质量。kg/m3或g/cm3真密度（ρp）

：若单位体积不包括粉尘尘粒间和尘粒内

部的空隙体积，即以粉尘的真实体积所求得的密度。堆积密度（

ρb）

：呈堆积状态的粉尘有一定的堆积体积，

包括粉尘的真实体积和尘粒内部及尘粒之间的空隙体积，

以堆积体积求得的密度。粉尘的密度粉尘真密度和堆积密度的关系：对于同一类粉尘，其真密度为一定值，而堆积密度随ε而变化。因粉尘空隙率与粉尘的粒径、充填方式等因素有关。ε——粉尘的空隙率，即粉尘颗粒间和内部空隙的体积与堆积总体积之比值。

粉尘的真密度（ρp）主要用于研究尘粒在气体中的运动等方面；粉尘的密度堆积密度（

ρb）主要应用于存仓或灰斗的容积的计算。常见的工业粉尘的真密度与堆积密度粉尘的种类真密度/（g∙cm-3）堆积密度/（g∙cm-3）滑石粉2.750.56-0.71炭黑烟尘1.850.04硅砂粉尘（105μm）2.631.55细煤粉炉飞灰2.151.20电炉冶炼尘4.500.6-1.5化铁炉尘2.00.8锌精炼尘50.5铅二次精炼尘3.00.3锅炉渣尘2.10.60石墨尘20.3水泥原料尘2.760.29除尘技术基础粉尘的粒径及性质

粉尘的润湿性粉尘的性质1、粉尘的密度2、粉尘的比表面积3、粉尘的润湿性4、粉尘的安息角5、粉尘的荷电性和导电性6、粉尘的粘附性7、粉尘的爆炸性粉尘的润湿性粉尘的润湿性是指粉尘粒子与液体附着的难易程度。当尘粒与液体接触时，接触面能扩大而相互附着，粉尘能被润湿；如果粉尘与液体接触后，接触面趋于缩小而不能附着，则粉尘不能被润湿。

一般根据粉尘能被液体润湿的程度将粉尘大致分为容易被润湿的亲水性粉尘和难以被润湿的疏水性粉尘。粉尘的润湿性影响粉尘润湿性的因素：粒径、生成条件、组成、温度、含水率、表面粗糙度、荷电性，表面张力和粘附力等有关。比如：粉尘的粒径越小，越难被润湿。

粉尘的润湿性是选择除尘器的重要依据之一，亲水性粉尘可选用湿式除尘器，而疏水性粉尘不宜采用。粉尘的润湿性某些粉尘如水泥、熟石灰和白云石粉尘等，虽然是亲水性的，但一旦吸水后形成不溶于水的硬垢——这一类粉尘称为水硬性粉尘。由于水硬性粉尘容易在管道、设备内结垢，造成堵塞，所以不宜采用湿式除尘装置。除尘技术基础粉尘的粒径及性质

粉尘的性质粉尘的性质1、粉尘的密度2、粉尘的比表面积3、粉尘的安息角4、粉尘的粘附性5、粉尘的爆炸性1、粉尘的密度单位体积粉尘的质量，kg/m3或g/cm3真密度ρp

：粉尘体积不包括颗粒内部和颗粒之间的缝隙；堆积密度ρb：用堆积体积计算。应用：粉尘的真密度研究尘粒在气体中的运动等方面；堆积密度应用于存仓或灰斗的容积的计算。2、粉尘的比表面积定义：单位体积（或质量）粉尘所具有的表面积。

粉尘的比表面积增大，其物理和化学活性增强，在除尘技术中，对同一粉尘来说，比表面积越大越难补集。安息角：粉尘从漏斗连续落下自然堆积形成的圆锥体母线与地面的夹角。安息角的影响因素：粉尘粒径、含水率、颗粒形状、颗粒表面光滑程度、粉尘粘性。粒径大、接近球形、表面光滑、含水率低时，安息角变小。安息角是设计除尘器料仓锥角和含尘管道倾角的主要依据。3、粉尘的安息角（堆积角、静止角）定义：粉尘颗粒附着在固体表面或颗粒相互附着的现象。影响粉尘粘附力的因素：粒径小、形状不规则、表面粗糙、含水率高、润湿性好及荷电量大时，易于产生粘附现象。粉尘的粘附是一种常见的现象，既有有利的一面，也有有害的一面。就气体除尘而言，许多除尘装置依赖于粉尘的粘附性；但在含尘气流管道和某些设备中，又要防止粉尘在壁面上的粘附，以免造成管道和设备的堵塞。4、粉尘的粘附性可燃性悬浮粉尘在可能引起爆炸的浓度范围与空气混合，当有能量足够的火源时就会发生爆炸。能够引起爆炸的最高浓度——爆炸上限；最低浓度——爆炸下限。低于爆炸下限或高于爆炸上限均无爆炸危险。有些粉尘与水接触后会引起自燃或爆炸，如镁粉、碳化钙等。5、粉尘的爆炸性除尘技术基础粉尘的粒径及性质粉尘的粒径分布粒径分布概念：某种粉尘中，不同粒径的颗粒所占的比例，也称粉尘分散度。

粒径分布可用颗粒的质量分数或个数百分数来表示，分别称为质量分布和粒数分布。表示方法：

1.（相对）频率分布（g）

2.频率密度分布（f）3.筛下累积频率分布（G）4.筛上累计频率分布（R）1、（相对）频率分布g（%）:

指粉尘粒径由dp至dp+Δdp之间的粒子质量（或个数）占尘样总质量（或总个数）的百分数，即：

例1：取10g粉尘试样，测得5μm至10μm之间的粉尘试样共2.05g，则粉尘试样中5～10μm之间的粉尘相对频率分布g=20.5%。2、频率密度分布

简称频度分布，指单位粒径间隔宽度时的频率分布，即单位粒径间隔宽度时的频率分布，即：在例1中，5—10μm之间的粉尘频率密度分布3、筛下累积频率分布G（%）

简称筛下累积分布，指小于某一粒径dp的尘样质量（或个数）占总质量（总个数）的百分数，即：4、筛上累积频率分布R（%）

简称筛上累积分布，指大于某一粒径dp的尘样质量占总质量的百分数，即：筛下累积频率分布G和筛上累积频率分布R之间的关系为：粉尘的粒径及性质粉尘的粒径分布例题讲解粒径分布表示方法：

1.（相对）频率分布（g）2.频率密度分布（f）3.筛下累积频率分布（G）4.筛上累计频率分布（R）例：取质量m0=10g的粉尘试样，经测定得到各粒径范围△dp内粉尘质量为△m。将测定数据及计算结果列入表2.1。除尘技术基础除尘器的性质

除尘器的处理能力一、除尘器的处理能力

除尘器的漏风率δ（%）

除尘器的性质

除尘器的性能——例题讲解除尘器的性能（处理能力、净化效率、压力损失）

例题

某除尘器进口气体流量为10000m3/h，含尘浓度为4.2g/m3。除尘器出口的气体流量为12000m3/h，含尘浓度为340mg/m3。试计算该除尘器的处理气体流量、漏风率和除尘效率。例题

除尘技术基础除尘器的性质

除尘器的净化效率净化效率定义：被除尘器捕集的粉尘量与进入装置的粉尘量之比。表示除尘装置捕集粉尘效果的重要技术指标。除尘器的净化效率分为：1、总效率（η）2、通过率（P）3、分级除尘效率（ηi）

是指在同一时间内净化去除的污染物数量与进入装置的污染物数量之比。其中：Q1N——装置入口的气体流量（m3/s）S1——进口污染物流量（g/s）C1N——进口污染物浓度为（g/m3）Q2N——装置出口的气体流量（m3/s）S2——装置出口污染物流量（g/s）C2N——出口污染物浓度（g/m3）S3——装置捕集污染物流量（g/s）Q1NC1NS1g1Q2NC2NS2g21、总效率η如果装置不漏气，则Q1N=Q2N，则上式可简化为：Q2NC2NS2g2Q1NC1NS1g12、通过率P当净化效率高时，或为了说明污染物的排放率，有时采用通过率来表示除尘装置的性能。通过率是指未被捕集的粉尘量占进入除尘装置的粉尘总量的百分数，通常用P表示。3、分级除尘效率分级除尘效率——除尘装置对某一粒径dpi或某一粒径间隔dpi至dpi+△dpi内粉尘的除尘效率。若设除尘器进口、出口和捕集的dpi颗粒的质量流量分别为S1i、S2i、S3i，则该除尘器对dpi颗粒的分级净化效率为：评定除尘装置性能的重要指标。4、由总效率求分级效率由于S1i、S2i、S3i不易测定，可以测出除尘器进口、出口和捕集的粉尘的粒径频率分布g1i、g2i、g3i中任意两组，有：S1i=S1g1i，S2i=S2g2i，S3i=S3g3i（2.16）（2.17）（2.18）5、由分级效率求总除尘效率根据某种除尘器净化某类粉尘的分级效率数据和某粉尘的粒径分布数据，计算该种除尘器净化该粉尘时能达到的总除尘效率。由，等式两端对各种粒径间隔求和，并考虑，故得出：6、多级串联的总净化效率若已知各级除尘器的除尘效率分别为η1、η2···ηn，则n级除尘器串联后的总除尘效率为：除尘技术基础除尘器的性质

除尘器的压力损失压力损失（∆P）是代表装置能耗大小的技术经济指标；