【正文】 據(jù)υ20作為評(píng)定粉塵潤(rùn)濕性的指標(biāo),將粉塵的潤(rùn)濕性劃分為４類(lèi)列于表34。表34 粉塵潤(rùn)濕性的分類(lèi)粉塵類(lèi)型ⅠⅡⅢⅣ潤(rùn)濕性絕對(duì)疏水疏水中等親水強(qiáng)親水υ20(mm/min)~~實(shí)際粉塵舉例石蠟、聚四氯乙烯、瀝青等石墨、煤塵、硫磺塵等玻璃微球、石英粉塵等鍋爐飛灰、石灰塵等在除塵技術(shù)中，各種濕式洗滌器的除塵機(jī)制，主要是靠粉塵被水的潤(rùn)濕作用。粉塵的潤(rùn)濕性是選用濕式除塵器的主要依據(jù)之一。對(duì)于潤(rùn)濕性好的親水性粉塵，可選用濕式除塵，對(duì)于潤(rùn)濕性差的疏水性粉塵，一般不宜采用濕式除塵器。在采用濕式除塵器時(shí)，為了加速水對(duì)粉塵的浸濕，可加入某些浸濕劑（如皂角等）以減少固液之間的表面張力，增加粉塵的親水性。某些粉塵，如水泥、熟石灰、白云石砂等，雖是親水性的，但它們一旦吸水后就形成了不溶于水的硬垢。一般將粉塵的這一性質(zhì)稱(chēng)為水硬性。由于水硬性粉塵會(huì)造成除塵設(shè)備和管道結(jié)垢或堵塞，所以不適宜采用濕式洗滌器。六、粉塵的荷電性和導(dǎo)電性：粉塵在其產(chǎn)生和運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，由于碰撣、摩擦、放射線照射、電暈放電及接觸帶電體等原因，幾乎都帶有一定的電荷。粉塵荷電后，將改變其某些物理性質(zhì)，如凝聚性、附著性及其在氣體中的穩(wěn)定性等，對(duì)人體的危害也將增強(qiáng)。粉塵的荷電量隨溫度升高、比表面積增大及含水率減小而增大，還與其化學(xué)成分有關(guān)。：粉塵的比電阻是表示粉塵導(dǎo)電性的重要指標(biāo)，比電阻用ρ表示為： （324）式中ρ――比電阻，Ωcm；V――通過(guò)粉塵層的電壓，V；J――通過(guò)粉塵層的電流密度，A/cm2；δ――粉塵層厚度,cm。粉塵的比電阻不僅與粉塵顆粒自身的導(dǎo)電性有關(guān)，而且與顆粒物堆積的松散度、含水量和溫度等因素有關(guān)，并且還與載體中導(dǎo)電氣體的存在情況有關(guān)。粉塵導(dǎo)電機(jī)理取決于粉塵、氣體的溫度和組成成分。容積導(dǎo)電：體內(nèi)電子、離子發(fā)生→溫度高時(shí)（體積比電阻）表面導(dǎo)電：水膜、化學(xué)膜導(dǎo)電→電阻率高，溫度低粉塵比電阻隨溫度升高先增加，后減少。如圖所示：工業(yè)排氣中的粉塵比電阻值變化大（表面比電阻）容積表面和容積合成表面溫度粉塵的比電阻對(duì)電除塵器的運(yùn)行有很大的影響。電除塵器最適宜的范圍是：1041010Ωcm。超出此范圍，則必須采取措施對(duì)煙氣組成進(jìn)行調(diào)節(jié)。調(diào)溫（燃煤鍋爐的飛灰）調(diào)濕（燃煤鍋爐）3. 添加其他氣體，以降低比電阻。飛灰成分的影響七、粉塵的粘附性粉塵附著在固體表面上，或塵粒彼此相互附著的現(xiàn)象稱(chēng)為粘附。附著的強(qiáng)度，也就是克服附著現(xiàn)象所需要的力稱(chēng)為粘附力。 粉塵的粘附是一種常見(jiàn)的實(shí)際現(xiàn)象，由于粘附力的存在，粉塵的相互碰撞會(huì)導(dǎo)致塵粒的凝并，凝并作用在各類(lèi)除塵器中都有助于粉塵的捕集。在電除塵器和袋式除塵器中，粘附力的影響更為突出，因?yàn)槌龎m效率很大程度上取決于收塵極板上或?yàn)V袋上清除粉塵的能力。此外，粉塵的粘附性對(duì)除塵管道及除塵器的運(yùn)行管理也有很大的影響，需要防止粉塵在壁面上粘附過(guò)度堵塞管道或設(shè)備。前蘇聯(lián)根據(jù)用垂直拉斷法測(cè)出粉塵層的斷裂強(qiáng)度將粉塵分為四類(lèi)，見(jiàn)表35。表35 粉塵粘性強(qiáng)度的分類(lèi)粉塵類(lèi)型ⅠⅡⅢⅣ粉塵粘性不粘性微粘性中等粘性強(qiáng)粘性粘性強(qiáng)度(Pa)0~6060~300300~600600實(shí)際粉塵舉例干礦渣粉石英粉飛灰、焦粉高爐灰泥煤灰、金屬粉黃鐵礦粉、水泥、鋸木石膏粉、熟料灰纖維塵粘附力：范德華力、靜電引力、毛細(xì)力粉塵粒徑小、形狀不規(guī)則、表面粗糙、含水率高、濕潤(rùn)性好、荷電量大時(shí)，易于粘附。除塵裝置中既要粘附，在某些地方又不要粘附。八、粉塵的自然性和爆炸性l 自燃性自燃：粉塵在常溫下存放過(guò)程中自然發(fā)熱，此熱量經(jīng)長(zhǎng)時(shí)間的積累，達(dá)到該粉塵的燃點(diǎn)而引起燃燒的現(xiàn)象。粉塵自燃性：可燃性粉塵在沒(méi)有外部火源的作用時(shí)，僅因受熱或自身發(fā)熱并蓄熱所產(chǎn)生的自然燃燒的性質(zhì)稱(chēng)為粉塵自燃性。自然發(fā)熱原因：氧化熱、分解熱、聚合熱、發(fā)酵熱。l 爆炸性爆炸：可燃物的劇烈氧化作用，在瞬間產(chǎn)生大量的熱量和燃燒產(chǎn)物，在空間造成很大的溫度和壓力，故稱(chēng)為化學(xué)爆炸。爆炸條件：引起粉塵爆炸的條件一是可燃粉塵懸浮于空氣中的濃度達(dá)到一定數(shù)量，二是存在著能量足夠的火源。能引起爆炸的粉塵濃度稱(chēng)為爆炸濃度。能夠引起爆炸的最低含塵濃度稱(chēng)為爆炸下限；最高濃度稱(chēng)為爆炸上限。氣體與粉塵混合物的爆炸危險(xiǎn)性是以其爆炸下限（g/m3）來(lái)表示的。爆炸上限的濃度太高，如糖粉的爆炸上限為13500g/m3，在大多數(shù)場(chǎng)合都不會(huì)達(dá)到，所以沒(méi)有實(shí)際意義。粉塵混合物的爆炸下限不是固定不變的，它的變化與粉塵的分散度、濕度、溫度，火源的性質(zhì)，混合物中可燃?xì)夂颗c氧含量，惰性粉塵和灰分等因素有關(guān)。爆炸性：有些粉塵分散在空氣或其它助燃?xì)怏w中所形成的粉塵云達(dá)到一定濃度時(shí)，若遇著能量足夠的火源，可發(fā)生爆炸，這種性質(zhì)稱(chēng)為粉塵的爆炸性。據(jù)粉塵爆炸性及火災(zāi)危害可將其分為四類(lèi)，如表36所示。表36 粉塵爆炸性分類(lèi)粉塵類(lèi)型爆炸下限濃度g/m3自燃溫度K粉塵舉例爆炸危險(xiǎn)性最大的粉塵15砂糖、泥煤、膠木粉、硫及松香等有爆炸危險(xiǎn)的粉塵16~65鋁粉、亞麻、頁(yè)巖、面粉、淀粉等火災(zāi)危險(xiǎn)最在的粉塵65低于523煙草粉待等有火災(zāi)危險(xiǎn)的粉塵65高于523鋸末等第三節(jié) 凈化裝置的性能除塵器性能指標(biāo)：處理氣量、凈化效率、壓損：設(shè)備費(fèi)、運(yùn)行費(fèi)、占地一、凈化裝置技術(shù)性能的表示方法處理氣體流量 體積流量 式中——裝置進(jìn)口氣流量，； ——裝置出口氣流量，；凈化裝置漏風(fēng)率上式中的氣體體積流量QN，表示標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)（，）下的氣體流量，實(shí)際工況下氣體流量要進(jìn)行狀態(tài)換算。Q2N C2Ns2 g2Q1N C1Ns1 g1S3, g32．凈化效率，除塵效率式中：Sc——捕集量 kg/h Si——入口量 kg/h So——出口量 kg/h除塵效率當(dāng)時(shí)壓損代表裝置能耗大小的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，指進(jìn)口和出口氣流全壓之差。大小取決于裝置的種類(lèi)和結(jié)構(gòu)形式，還與流量有關(guān)。二、凈化效率的表示方法總效率系指同一時(shí)間內(nèi)除塵裝置捕集的粉塵量與進(jìn)入裝置的粉塵量之比。如圖35所示，裝置進(jìn)口的氣體流量為Q1N（mN3 /s）、粉塵流人量為S1（g/s）、含塵濃度為C1N（g/mN3），裝置出口的相應(yīng)量為Q2N（g/mN3）S2（g/s）、C2N（g/mN3），裝置捕集粉塵量為S3(g/s)，則有：總除塵效率η可表示成為： （344）或 （345） 若除塵裝置本體不漏氣，即Q1N=Q2N，則式（345）簡(jiǎn)化為： （346）2. 通過(guò)率對(duì)于高效除塵裝置，如袋式過(guò)濾器除塵效率達(dá)99％以上，%%，不僅有些笨拙，而且在表達(dá)除塵器性能的差別上也不明顯。所以有時(shí)采用通過(guò)率P來(lái)表示裝置的性能，它系指在同一時(shí)間內(nèi)從除塵裝置排出的粉塵量與入口粉塵量之比，即： （347）例如，一除塵器的除塵效率η=%，通過(guò)率P=%；另一除塵器的η=%，P=%，則前者的通過(guò)率是后者的10倍。3. 分級(jí)效率除塵裝置的除塵效率η，皆是指在一定運(yùn)行條件下除塵器對(duì)某種粉塵的總除塵效率。但是，同一除塵器在同樣運(yùn)行條件下對(duì)粒徑分布不同的粉塵的除塵效率是不同的，所以為表示除塵效率與粉塵粒徑的關(guān)系，提出了分級(jí)除塵效率的概念。分級(jí)除塵效率（簡(jiǎn)稱(chēng)分級(jí)效率）系指除塵器對(duì)某一粒徑dpi或粒徑間隔Δdpi內(nèi)粉塵的除塵效率，前以ηi表示。設(shè)除塵器的進(jìn)口、出口和捕集的dpi（或Δdpi）顆粒的質(zhì)量流量分別為S1i、S2i和S3i，則該除塵器對(duì)dpi（或Δdpi）顆粒的分級(jí)效率為： （348）對(duì)于分級(jí)效率，一個(gè)非常重要的值是ηi=50%，與此值相對(duì)應(yīng)的粒徑稱(chēng)為除塵器的分割粒徑，一般用dc表示。分割粒徑dc在討論除塵器性能時(shí)經(jīng)常用到。4. 分級(jí)效率與總除塵效率之間的關(guān)系（1）由總效率求分級(jí)效率g—粒徑頻率分布或 （2）由分級(jí)效率求總除塵效率∵ 兩邊對(duì)各種粒徑求和或 上式可用解析法和圖解法求出。5. 多級(jí)串聯(lián)運(yùn)行時(shí)的總凈化效率實(shí)際工程中，有的需要把兩種或多種不同型式的除塵器串聯(lián)起來(lái)使用，形成兩級(jí)或多級(jí)除塵系統(tǒng)。分級(jí)除塵器的總除塵效率第四節(jié) 顆粒捕集的理論基礎(chǔ)除塵過(guò)程機(jī)理：將含塵氣體引入具有一種或幾種力作用的除塵器，使顆粒對(duì)氣流發(fā)生相對(duì)位移，并從氣相中分離出來(lái)，最后沉降到捕集表面上。粉塵大小不同，種類(lèi)不同，所受動(dòng)力學(xué)行為也不同。捕集作用力：外力：重力、離心力、慣性力、靜電力、磁力、熱力、泳力流體阻力顆粒相互作用力（可忽略）一、流體阻力阻力形狀阻力：運(yùn)動(dòng)時(shí)，排開(kāi)周?chē)鷼怏w，導(dǎo)致前面壓力大，后面壓力小。磨擦阻力：顆粒與周?chē)黧w之間的摩擦。阻力方向：與速度向量方向相反大小：式中：CD——阻力系數(shù) AP——顆粒在其運(yùn)動(dòng)方向上的投影面積，m2對(duì)球形——流體的密度kg/m2；u——顆粒與流相相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度，m/s由相似理論可知： 討論CD與Rep關(guān)系① Rep≤1時(shí)，CD=24/Rep 對(duì)球形顆粒斯托克斯阻力定律Rep≤1稱(chēng)為斯托克斯區(qū)域。② 1Rep500顆粒運(yùn)行處于紊流速度區(qū)③ 500Rep2105時(shí)，牛頓區(qū)域。顆粒運(yùn)動(dòng)處于紊流狀態(tài)，CD與Rep幾乎無(wú)關(guān)。此時(shí)：④ 當(dāng)顆粒尺寸小到與氣體分子平均自由程大小差不多時(shí)，顆粒開(kāi)始脫離與氣體分子接觸，顆粒運(yùn)行發(fā)生所謂“滑動(dòng)”。這時(shí)，顆粒所接觸的流體介質(zhì)不再連續(xù)，流體阻力將減小。為了對(duì)這種滑動(dòng)條件進(jìn)行修正，將一個(gè)稱(chēng)為坎寧漢修正因子C引入斯托克斯定律。即 （dp10um）C值取決于努森(knudsen)數(shù)戴維斯公式氣體分子平均自由程 ，式中氣體分子算術(shù)平均速度 坎寧漢因數(shù) C=f(T,P,dp)當(dāng)T↑；P↓；dp↓C↑作為粗略估計(jì)，293K,1atmT二、阻力導(dǎo)致的減速運(yùn)動(dòng)在靜止空氣中 FDu0阻力造成的加速度據(jù)費(fèi)克研究Rep1000時(shí)，阻力與減速度無(wú)關(guān)。忽略CD對(duì)影響顆粒在斯托克斯區(qū)時(shí)此時(shí)： 顆粒的馳豫時(shí)間在時(shí)，顆粒速度u0，減速到u時(shí)間從t=0，到t，顆粒遷移距離x的物理意義：由于阻力使顆粒的速度減小到它的初速度的1/t（%）的所需的時(shí)間。對(duì)于處于滑動(dòng)領(lǐng)域的顆粒，也應(yīng)引入坎寧漢漢修正系數(shù)C?！? ∴ 顆粒由初速度到靜止，所遷移距離叫停止距離 或 三、重力沉降 FDFG, u0FB靜止流體中的顆粒FD=FGFB=在斯托克斯區(qū)域的顆粒：終未沉降速度：當(dāng)流體是氣體時(shí)，可忽略浮力。沉降速度公式簡(jiǎn)化為：對(duì)于坎寧漢滑動(dòng)區(qū)域領(lǐng)域的小顆粒對(duì)于大的球形顆粒：（Re1）重力作用下的終未沉降速度 ()對(duì)紊流過(guò)渡區(qū) ()ii對(duì)牛頓區(qū)，則 ()斯托克斯直徑和空氣動(dòng)力學(xué)當(dāng)量直徑進(jìn)而可以得出。四、離心沉降旋風(fēng)除塵器是應(yīng)用離心力分離作用的除塵裝置；離心力也是慣性碰撞和攔截作用的主要除塵機(jī)制。離心力 牛頓定律式中：R——流線半徑 Vt——R處切線速度在斯托克斯區(qū)，兩力達(dá)到平衡離心終未沉降速度 為離心加速度離心沉降原理分析離心沉降——依靠慣性離心力的作用而實(shí)現(xiàn)的沉降過(guò)程叫離心沉降。慣性離心力 ：任何質(zhì)量為m的物體在與轉(zhuǎn)軸的距離為R，切向速度為 的位置上的 為：方向沿旋轉(zhuǎn)半徑從中心指向外周，從而能更快更好地將分散質(zhì)與分散介質(zhì)分離出來(lái)。若 慣性離心力作用下的沉降速度當(dāng)流體帶著顆粒旋轉(zhuǎn)時(shí)，如果顆粒的密度大于流體的，則顆粒在慣性離心力作用下在徑向與流體發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)向飛離中心。一、離心力場(chǎng)中顆粒在徑向的受力情況：1．慣性離心力 方向如圖示2．向心力（顆粒周?chē)牧黧w對(duì)顆粒的作用力），方向如圖示 與重力場(chǎng)中的浮力相當(dāng)3．曳力相對(duì)徑向運(yùn)動(dòng)速度，方向如圖示類(lèi)似于重力沉降， 即二、離心沉降速度 1