【文章內(nèi)容簡介】 定、設(shè)備的選型起這重要的作用。表31 濾膜的粉塵分散度項目測試地點粒徑范圍 μm 相應(yīng)分散度＜22~55~1010~20＞20掘進工作面1點出194523103掘進工作面2點出153830143掘進工作面3點出183230146掘進工作面4點出253128124掘進工作面5點出242822197掘進工作面6點出173825137掘進工作面7點出193330126掘進工作面8點出233724106在煤礦作業(yè)環(huán)境中沒有除塵設(shè)備所測的粉塵濃度、各生產(chǎn)環(huán)節(jié)產(chǎn)生的浮游礦塵比例，從數(shù)據(jù)上分析說明5μm以下的呼吸性粉塵的分散度約為20％－38％。這對人體有很大的危害。（如下表數(shù)據(jù)所示）煤礦各種作業(yè)環(huán)境中的粉塵濃度采掘方式防塵措施粉塵濃度（mg/m3）風鎬落煤無800左右炮采無300500機采無10003000綜采無4000以上炮掘無13001600機掘無20003000各生產(chǎn)環(huán)節(jié)產(chǎn)生的浮游礦塵比例作業(yè)環(huán)節(jié)百 分 數(shù)（％）采煤工作面產(chǎn)塵量 40％－80％ 掘進工作面產(chǎn)塵量 20％－38％ 錨噴作業(yè)點 10％－15％ 運輸通風巷道 5％－10％ 其他作業(yè)點 2％－5％ 對粉塵性質(zhì)的進一步研究對以后設(shè)計中除塵方案的確定及除塵設(shè)備的選用有重大意義。1）按物質(zhì)組成分類 粉塵可分為有機塵、無機塵、混合塵。有機塵包括植物塵、動物塵、加工有機塵；無機塵包括礦塵、金屬塵、加工無機塵等。本次設(shè)計就是屬于無機塵。2）按粒徑分類 按塵粒大小或在顯微鏡下可見程度粉塵可分為：粗塵，粒徑大于40μm，細塵，粒徑10～40μm，在明亮光線下肉眼可以看見；顯微塵，～10μm，用光學(xué)顯微鏡可以觀察；亞顯微塵，需用電子顯微鏡才能觀察到。不同粒徑的粉塵在呼吸器官中沉著的位置也不同，又分為：可吸入性粉塵即可以吸入呼吸器官，直徑約大于10μm的粉塵；，微細粉塵會沉降于人體肺泡中。3）按形狀分類 不同形狀的粉塵可以分為：a三相等長粒子，即長、寬、高的尺寸相同或接近的粒子，如正多邊形及其他與之接近的不規(guī)則形狀粒細子；b 片形粒子，既兩方向的長度比第三方向長得多，如薄片狀、鱗片狀年粒子；c 纖維形粒子，既在一個方向上長得多的粒子，如柱狀、針狀、纖維粒子；d 球形粒子，外形成圓形或橢圓形。4）按化學(xué)特性分類：由粉塵的濕潤性、粘性、燃燒爆炸性、導(dǎo)電性、流動性可以區(qū)分不同屬性的粉塵。如按粉塵的濕潤性能夠分為濕潤角小于90186。的親水性粉塵和濕潤角大于90186。的疏水性粉塵；按粉塵的黏性力分為拉斷力小于60Pa的不粘塵，60～300Pa的微粘塵，300～600Pa的中粘塵，大于600Pa的強粘塵；按粉塵燃燒、爆炸性分為易燃、易爆粉塵和一般粉塵；按粉塵流動性可分為安息角小于30186。的流動行好的粉塵，安息角為30186。～45186。的流動中等的粉塵既安息角大于45186。的流動性差的粉塵。，104～，小于104 。5）其他分類中還有分為生產(chǎn)性粉塵和大氣塵，纖維性粉塵和顆粒狀，一次揚塵和二次性揚塵等。塵粒具有形狀、粒徑、密度、比表面積四大基本特性，還具有磨損性、荷電性、濕潤性、黏著性以及爆炸性等重要性質(zhì)。塊壯物料破碎成細小的粉狀微粒后，除了繼續(xù)保持原有的主要物理化學(xué)性質(zhì)外，還出現(xiàn)了許多新的特性，如爆炸性、帶電性等。大體上，粉塵的物理性質(zhì)包括以下方面：1）粉徑分布，是指粉塵中各種粒徑的粒子所占的百分比；2）密度，指粉塵的質(zhì)量與同體積的4℃的水質(zhì)量之比；3）比電阻，指粉塵本體與其表面化學(xué)膜電阻率之和；4）可磨性，指粉塵被研磨的難易程度，用待測粉塵與標準粉塵在相同條件下研磨消耗能量或時間之比值表示；5）安息角（靜止角、自然傾角），指粉塵自然堆放在水平面上形成圓錐體的底角；6）粘度，指粉塵之間一層對另一層的粘結(jié)力；7）親水性，指粉塵與水接觸時被水濕潤的程度；8）爆炸極限，指粉塵在空氣中遇有高溫、明火等發(fā)生爆炸的最低質(zhì)量濃度；9）含水率，指單位體積粉塵中含有水分的數(shù)量；10）比表面積，指單位質(zhì)量粉塵中含有的內(nèi)表面積與外表面積之和；11）粉塵形狀，諸如片狀、纖維狀、球形等。在這些特性中，與除塵技術(shù)關(guān)系密切的，有以下幾個方面：單位體積中粉塵的質(zhì)量稱為粉塵的密度ρ其單位是kg/m3或g/cm3。由于粉塵的產(chǎn)生情況不同、實驗條件不同，獲得的密度值也不同。一般將粉塵的密度分為真密度和堆積密度等不同的概念。1）真密度由于粉塵顆粒表面不平和其內(nèi)部的空隙，所以塵粒表面及其內(nèi)部吸附著一定的空氣。粉塵的真密度是設(shè)法將吸附在塵粒表面及其內(nèi)部的空氣排除后測得的粉塵自身的密度。用ρp表示。2）堆積密度固體研磨而形成的粉塵，在表面未氧化前，其真密度與母料密度相同。呈堆積狀態(tài)存在的粉塵，除了每個塵粒吸附喲一定空氣外，塵粒之間的空隙中也含有空氣。將包括粉體粒子間氣體空間在內(nèi)的粉塵密度稱為堆積密度。可見，對同一種粉塵來說，其堆積密度值一般要小于真密度值。如煤粉燃燒產(chǎn)生的飛灰粒子，含有熔凝的空氣球， g/cm3，真密度為 g/cm3。 密度對重力、慣性、離心式除塵器的除塵率關(guān)系很大，而堆積密度則與設(shè)計粉塵的存儲設(shè)備和粉塵的在飛揚問題有關(guān)。當粉塵的密度與堆積密度之比為10以上時，需要特別注意解決粉塵的二次飛揚問題。若將粉塵之間的空隙體積與包含空隙的粉塵總體之比稱為空隙率，用ε表示，則粉塵的真密度ρp與堆積密度ρp之間存在如下關(guān)系ρb=（1ε）ρp （31）對于一定種類的粉塵來說，ρp是定值，而ρb隨空隙率ε變化而變化。ε值與粉塵的種類、粒徑及充填方式等因素有關(guān)。粉塵愈細，吸附的空氣愈多，ε值愈大；充填過程加壓或進行震動，ε值減小。粉塵的真密度應(yīng)用于研究塵粒在空氣中運動，而堆積密度則可用于存?zhèn)}或灰斗容積的計算等。單位體積的粉塵具有的總表面積Sp（cm2/cm3）稱為粉塵的比表面積。對于平均粒徑為d p、空隙率為ε的表面光滑球型顆粒，其比表面積定義 (32)對于非球型顆粒組成的粉塵，其比表面積定義為 （33）式中 φm為—顆粒群的形狀系數(shù)。即。細砂平均φm =；細煤粉φm =；煙灰φm =；纖維塵φm =。比表面積常用來表示粉塵的總體的細度，是研究通過粉塵層流體阻力以及研究化學(xué)反應(yīng)、傳質(zhì)、傳熱現(xiàn)象的參數(shù)之一。1）粉塵的含水量粉塵中所含水分一般可分為三類：a 自由水:附著在表面或包含在凹面及細孔中的水分；b 結(jié)合水:緊密結(jié)合在顆粒內(nèi)部，用一般干燥方法不易全部去除的水分；c 化學(xué)結(jié)合水: 是顆粒的組成部分，如結(jié)晶水。通過干燥過程可以除去自由水和一部分結(jié)合水分，其余部分作為平衡水分殘留，其量隨干燥條件而變化。粉塵的粘附性是指粉塵顆粒之間凝聚的可能性或粉塵對器壁粘附堆積的可能性。粉塵顆粒由于凝聚變大，有利于提高除塵器的捕集效率，而從另一方面來說，粉塵對器壁的粘附會造成裝置和管道的堵塞或引起故障。一般認為，粘附現(xiàn)象與作用在顆粒之間的粘著力以及與固體壁面之間的作用力有關(guān)。時間證明，顆粒細，含水率高及荷電量大的粉塵易于粘附在器壁上，此外，還與粉塵的氣流運動狀況及壁面粗糙情況有關(guān)。所以在除塵系統(tǒng)或氣流輸送系統(tǒng)中，要根據(jù)經(jīng)驗選擇適當?shù)臍饬魉俣?，并盡量把器壁加工光滑，以減少粉塵的粘附。粉塵的安息角是指粉塵通過小孔連續(xù)地下落到水平板上時，堆積成的錐體母線與水平面的夾角（也叫靜止角或堆積角）。安息角是粉塵物料所具有的動力特性之一。它與粉塵的種類、粒徑、形狀和含水量等因素有關(guān)。多數(shù)粉塵的安息角的平均值在35176。～36176。左右，對于同一種粉塵，粒徑愈小，安息角愈大，表面愈光滑和愈接近球形的粒子，安息角愈小。含水率愈大，安息角愈大。安息角是設(shè)計除塵設(shè)備及管道的主要依據(jù)。塵粒如呈球形，可取其直徑為粒徑。但實際上塵粒的形狀是很復(fù)雜的，多為不定形的。若要求得單一塵粒粒徑需借用不同的方法測出起代表性尺寸，叫做塵粒粒徑。用的較多的有顯微鏡粒徑、Storkesl粒徑、篩分粒徑。粉塵的各種粒級（某一粒徑范圍，如5～10181。m，10～15181。m等）所占質(zhì)量或顆粒數(shù)的百分比（%），稱為質(zhì)量分散度或顆粒分散度。粉塵的粒徑值是粉塵的主要特性之一，其粒徑分布大部分是細塵粒還是粗塵粒，是最關(guān)鍵的數(shù)據(jù)。粉塵分散度對除塵工作具有重要的意義，是除塵系統(tǒng)設(shè)計、管徑計算以及選擇除塵設(shè)備的主要依據(jù)之一。 凝聚性粉塵微粒產(chǎn)生時的高溫，塵粒表面的電荷、布朗運動和聲波的震動以及磁力作用，可使塵粒相互撞擊而引起凝聚。這一特殊性對除塵的原理和除塵效率起著不可忽視的作用。近年來發(fā)展的新型除塵器都設(shè)法利用這一特性，超聲波除塵器就是利用聲波使塵粒凝聚成微粒團，然后在送入旋風除塵器，這樣，對于微小塵粒也能獲得高效率4 除塵方案確定的原則除塵方案的確定，就是選擇最優(yōu)的除塵系統(tǒng)，在滿足除塵要求的條件下，盡量做到除塵設(shè)備的最佳配置，綜合考慮各種因素，盡量滿足技術(shù)和經(jīng)濟合理。：1）就地除塵系統(tǒng)。除塵設(shè)備直接置于生產(chǎn)粉塵的設(shè)備上，基本不需要除塵管道。2）分散除塵系統(tǒng)。把就近性質(zhì)相同的產(chǎn)塵點用管道連接起來，共用一臺除塵設(shè)備和除塵風機，是目前較為常用的除塵系統(tǒng)。3）集中除塵系統(tǒng)。把整個巷道或者幾個巷道的產(chǎn)塵點聯(lián)結(jié)與一個除塵系統(tǒng)，共用一臺除塵設(shè)備和風機，是目前常用的除塵系統(tǒng)。： 1）干式除塵系統(tǒng)。除塵設(shè)備用干式除塵器（旋風除塵器、電除塵器、袋式除塵器）不需要水和其他介質(zhì)做除塵介質(zhì)。2）濕式除塵系統(tǒng)。除塵設(shè)備常用濕式除塵器（沖激式除塵器、文氏除塵器、水膜除塵器）需要水或其他介質(zhì)做除塵介質(zhì)。3）干濕結(jié)合除塵系統(tǒng)。干式除塵器和濕式除塵器聯(lián)合使用。： 1）單級除塵系統(tǒng)：除塵設(shè)備采用單級。目前工程上采用的絕大多數(shù)為此類除塵系統(tǒng)。2）多級除塵系統(tǒng)：除塵設(shè)備采用二級或二級以上的除塵器，只有在單級不能滿足排氣標準時才采用多級。：1）負壓除塵系統(tǒng)。除塵器位于通風機之前。通過通風機的氣體已經(jīng)經(jīng)過除塵設(shè)備，含塵濃度變低，這樣通風機所受的阻力大大降低，運行壽命長，適用于處理初濃度高的含塵氣體。2）正壓除塵系統(tǒng)。除塵器位于通風機之后?？梢越档湍芎?，但通風機所受的阻力加大，主要適用于處理初濃度低的含塵氣體。：1）對除塵系統(tǒng)進行合理的劃分和規(guī)劃。2）采用適宜的塵源密閉罩或粉塵捕集設(shè)備，并且要符合各礦的實際情況。3）根據(jù)粉塵的性質(zhì)和氣體的特性，采用適宜的除塵器和除塵風機。4）合理地設(shè)計和布局除塵管道，除塵器，除塵風機5）對分散和集中的除塵系統(tǒng)，應(yīng)設(shè)置必要的調(diào)節(jié)閥門，以保證各揚塵點的風量，還需要設(shè)置必要的電氣控制和輔助系統(tǒng)。6）據(jù)粉塵的性質(zhì)和氣體的特性，選擇合理的粉塵輸送設(shè)備。7）要盡可能采用節(jié)能技術(shù)，降低除塵系統(tǒng)的能耗。8）要考慮設(shè)置必要的檢修和維護空間。1）了解工藝流程，工藝設(shè)備及其配置情況，根據(jù)粉塵在工藝生產(chǎn)過程中的散發(fā)情況，確定密閉罩形式和抽風點的位置。2）根據(jù)工藝設(shè)備的工作情況和密閉狀態(tài)，決定除塵點的風量。3）根據(jù)工藝生產(chǎn)情況，抽風點的位置和數(shù)量，劃分除塵系統(tǒng)。4）根據(jù)抽風點氣體中所含粉塵的性質(zhì)、含塵濃度、井下空氣條件、掘進工作面狀況，考慮除塵系統(tǒng)所要達到的具體環(huán)境標準，選擇凈化設(shè)備的形式及數(shù)量，并布置除塵器的具體位置。5）布置管道位置具體走向，繪制平斷面草圖和系統(tǒng)圖。6）計算系統(tǒng)摩擦阻力和局部阻力。7）選擇風機和電機。8）選擇管道附件。9）繪制工程圖。根據(jù)主要除塵機理的不同，目前常用的除塵器可以分為以下幾類：1）重力除塵，如重力沉降室；2）慣性除塵，如慣性除塵器；3）離心力除塵，如旋風除塵器；4）過濾除塵，如袋式除塵器、顆粒程除塵器、纖維過濾器、紙過濾器；5）洗滌除塵，如自激式除塵器、臥式旋風水膜除塵器；6）靜電除塵，如電除塵器。，可以分為以下幾類：1）粗凈化 主要除掉粗大的塵粒，一般用作多極除塵的第一級。2）中凈化 主要用于通風除塵系統(tǒng)，要求凈化后的空氣含塵濃度不超過100mg/m～200mg/m。3）細凈化 主要用于通風空調(diào)系統(tǒng)的進風系統(tǒng)和再循環(huán)系統(tǒng)，要求凈化后的空氣含塵濃度不超過1mg/m～2mg/m。4）超凈化 主要除掉1m以下的細小塵粒，用于清潔度要求較高的潔凈房間，凈化后的空氣含塵濃度視工藝要求而定。除塵器的工作原理都是以作用力為理論基礎(chǔ)。根據(jù)力的性質(zhì)不同，設(shè)計出不同的除塵器。機械除塵器有沉降室，慣性除塵器和旋風除塵器三個類別。沉降室工作原理是利用的是重力，所謂重力就是地球?qū)ξ矬w的吸引力。在重力作用下含塵氣體的中的粉塵在沉降室被分離出來。慣性除塵器分離粉塵用的是慣性力。慣性力是反映物質(zhì)自身運動狀態(tài)的力，受到外力時，物質(zhì)改變運動狀態(tài)。在相同的作用力下慣性小的物體比慣性大的物體容易改變運動狀態(tài)，即得到的加速度比較大，這對慣性小的粉塵分離是有利的。旋風除塵器利用的是離心力。所謂離心力是指做圓周運動的物體對施于它的向心分離力。它是依據(jù)在旋轉(zhuǎn)體的反作用力，利用離心力分離非均相系統(tǒng)的分離過程通稱離心分離。它是依據(jù)在旋轉(zhuǎn)過程中質(zhì)量大的、旋轉(zhuǎn)速度快的物質(zhì)獲得的離心力也大的原理進行工作的。電除塵器分離粉塵靠的是靜電力即庫侖力。除塵過程分為四個階段。1） 氣體分離：在電暈級與集塵級之間施加支流高電壓（40kv～70kv），使放電級發(fā)生電暈放電，氣體分離，生成大量的自由電子和正離子。2） 粉塵荷電氣流通過電場空間時，自由電子、負離子與粉塵碰撞并附著其上，便實現(xiàn)了粉塵的荷電。3）