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粉塵基礎知識之粉塵的理化性質
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粉塵的理化性質是指粉塵本身固有的各種物理、化學性質。粉塵具有的與防塵技術關系密切的特性有:密度、粒徑、分散度、安息角、濕潤性、粘附性、爆炸性、荷(帶)電性、比電阻、凝并等。

一、粉塵密度

粉塵密度有堆積密度和真密度之分。自然堆積狀態下單位體積粉塵的質量,稱為粉塵堆積密度(或稱容積密度)。密實狀態下單位體積粉塵的質量,稱為粉塵真密度(或稱塵粒密度)。

二、粉塵粒徑

粉塵粒徑是表征粉塵顆粒大小的最佳代表性尺寸。對球形塵粒,粒徑是指它的直徑。

實際的塵粒形狀大多是不規則的,一般也用“粒徑”來衡量其大小,然而此時的粒徑卻有不同的含義。同一粉塵按不同的測定方法和定義所得的粒徑,不但數值不同,應用場合也不同。因此,在使用粉塵粒徑時,必須了解所采用的測定方法和粒徑的含義。例如,用顯微鏡法測定粒徑時,有定向粒徑、定向面積等分粒徑和投影面積粒徑等;用重力沉降法測出的粒徑為斯托克斯粒徑或空氣動力粒徑3用光散射法測定時,粒徑為體積粒徑。在選取粒徑測定方法時,除需考慮方法本身的精度、操作難易程度及費用等因素外,還應特別注意測定的目的和應用場合。在給出或應用粒徑分析結果時,也應說明或了解所采用的測定方法。

三、粉塵分散度

粉塵分散度即粉塵的粒徑分布。粉塵的粒徑分布可用分組(按粉塵粒徑大小分組)的質量百分數或數量百分數來表示。前者稱為質量分散度,后者稱為計數分散度。粉塵的分散度不同,對人體的危害以及除塵機現和采取的除塵方式也不同。因此,掌握粉塵的分散度是評價粉塵危害程序,評價除塵器性能和選擇除塵器的基本條件。由于質量分散度更能反映粉塵的粒徑分布對人體和除塵器性能的影響,所以在防塵技術中多采用質量分散度。國內已生產出多種測定粉塵質量分散度的儀器,有不少單位已在使用。

四、粉塵安息角

將粉塵自然地堆放在水平面上,堆積成圓錐體的錐底角稱為粉塵安息角。安息角也稱休止角、堆積角,一般為35°-55°。將粉塵置于光滑的平板上,使此平板傾斜到粉塵開始滑動時的角度,為粉塵滑動角,一般為30°-40°。粉塵安息角和滑動角是評價粉塵流動特性的一個重要指標。它們與粉塵粒徑、含水率、塵粒形狀、塵粒表面光滑程度、粉塵粘附性等因素有關,是設計除塵器灰斗或料倉錐度、除塵管道或輸灰管道斜度的主要依據。

五、粉塵濕潤性

粉塵粒子被水(或其它液體)濕潤的難易程度稱為粉塵濕潤性。有的粉塵(如鍋爐飛灰、石英砂等)容易被水濕潤,與水接觸后會發生凝并、增重,有利于粉塵從氣流中分離,這種粉塵稱為親水性粉塵。有的粉塵(如炭黑、石墨等)很難被水濕潤,這種粉塵稱為憎水性粉塵。粉塵的濕潤性是選擇除塵器的主要依據之一。例如,用濕式除塵器處理憎水性粉塵,除塵效率不高。如果在水中加入某些濕潤劑(如皂角素、平夕加等),可減少固液之間的表面張力,提高粉塵的濕潤性,從而達到提高除塵效率的目的。

六、粉塵粘附性

粉塵之間或粉塵與固體表面(如器壁、管壁等)之間的粘附性質稱為粉塵粘附性。粉塵相互間的凝并與粉塵在固體表面上的堆積都與粉塵的粘附性相關,前者會使塵粒增大,在各種除塵器中都有助于粉塵的捕集;后者易使粉塵設備或管道發生故障和堵塞。粉塵的含水率、形狀、分散度等對它的粘附性均有影響。

七、粉塵磨擦性

粉塵在流動過程中對器壁(或管壁)的磨損程度稱為粉塵磨擦性。硬度高、密度大,帶有棱角的粉塵磨損性大。粉塵的磨損性與氣流速度的2一3次方成正比。在除塵技術中,為了減輕粉塵的磨損,需要適當地選取除塵管道中的流速和壁厚。對磨損性大的粉塵,最好在易于磨損的部位,如管道的彎頭、旋風除塵器的內壁等處采用耐磨材料作內襯。內襯除采用一般的耐磨涂料外,還可以采用鑄石、鑄鐵等材料。

八、粉塵爆炸性

在一定的濃度和溫度(或火焰、火花、放電、碰撞、磨擦等作用)下會發生爆炸的粉塵稱為爆炸危險性粉塵。爆炸危險性粉塵(如泥煤、松香、鋁粉、亞麻等)在空氣中的濃度只有在達到某一范圍內才會發生爆炸,這個爆炸范圍的最低濃度叫做爆炸下限,最高濃度叫做爆炸上限。粉塵的粒徑越小,比表面積越大,粉塵和空氣的濕度越小,爆炸危險性越大。對于有爆炸危險的粉塵,在進行通風除塵系統設計時必須給予充分注意,采取必要的防爆措施。例如,對使用袋式除塵器的通風除塵系統可采取控制除塵器入口含塵濃度,在系統中加入隋性氣體(僅用于爆炸危險性很大的粉塵)或不燃性粉料,在袋式除塵器前設置預除塵器和冷卻管,消除濾袋靜電等措施來防止粉塵爆炸。防爆門(膜)雖然不能防止爆炸,但可控制爆炸范圍和減少爆炸次數,在萬一發生爆炸時能及時地泄壓,可防止或減輕設備的破壞,降低事故造成的損失。

九、粉塵荷電性

粉塵在其生產和運動過程中,由于相互碰撞、磨擦、放射線照射、電暈放電及接觸帶電體等原因而帶有一定電荷的性質,稱為粉塵荷電性。粉塵荷電后其某些物理性質會發生變化,如凝聚性、附著性及其在氣體中的穩定性等,同時對人體的危害也將增強。粉塵的荷電量隨溫度的升高、比表面積的加大及含水率的減小而增大。此外,荷電量還與粉塵的化學成份等有關。電除塵器就是利用粉塵能荷電的特性進行工作的。

十、粉塵比電阻

面積為lcm2、厚度為lcm的粉塵層所具有的電阻值稱為粉塵比電阻。其單位為Ω· cm。粉塵比電阻對電除塵器的工作有很大影響,最有利的電捕集范圍為104一5×1010Ω·cm。當粉塵比電阻不利于電除塵器撈塵時,需要采取措施來調節粉塵比電阻值,使其處于適合于電捕集的范圍。在工業中經常遇到高于5×1010Ω·cm的所謂高比電阻粉塵,為了擴大電除塵器的使用范圍,可采取噴霧增濕、調節煙氣溫度和在煙氣中加入導電添加劑(如三氧化硫、氨)等措施來降低粉塵比電阻。

十一、粉塵凝并阻

微細塵粒通過不同的途徑互相接觸而結合成較大的顆粒稱為塵粒凝并。塵粒凝并也稱塵粒凝聚,在除塵技術中具有重要意義。因為凝并可使微細塵粒增大,使之易于被除塵器捕集,同時可以大大節省能量。

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