第四章 通风和粉尘控制

二、粉尘的凝聚性、吸水性和比电阻
凝聚性 ：
微细尘粒由于表面电荷、布朗运动、声波的振 动和磁力作用，使尘粒相互碰撞而引起凝聚。 粮食企业中的粉尘属于容易被水湿润的亲水 性粉尘。 面积为1平方厘米，厚度为1厘米的粉尘层 的电阻称为比电阻。
吸水性 ： 比电阻 ：
比电阻在104－1010欧厘米的粉尘才适宜用电除尘器净化。 一般的比电阻在150-200 ℃时出现最大值。 为降低比电阻，预处理的方法可向含尘空气喷水、喷蒸汽或喷 化学药剂等。
粒径：表示固体微粒大小的尺寸。理想的球形颗粒，其直径 就是粒径。但尘粒颗粒形状多种多样，通常按一定的测定和计 算方法求出其代表性尺寸作为粒径。
单一粒径：单个粒子的直径； 平均粒径：粒子群的直径。 （一）单一粒径 球形颗粒：d=直径 投影径 非球形颗粒： 几何当量径 物理当量径 （1）投影径：指颗粒在显微镜下观察到的粒径。
七、通风除尘的方法
1、含尘空气净化机理 2、作用范围 干法除尘 ；湿法除尘 全面通风；局部通风 自然通风和机械通风
3、有无动力
§4-2
粉尘和物料的性质
一、粉尘的密度、粒径、分散度、 摩擦角和粘附性
1、真实密度和容积密度 真实密度ρs ； 容积密度ρs′ ρs′=(1- ε) ρs 空隙率(ε)：物料颗粒之间的空隙体积同物料堆积体积之比 0.26－0.48 2、粒径和分散度



质量中位径d50 指将粉尘分为质量相同的两部分的界限直 径。即大于该直径的所有粉尘的质量与小于该直径的所有粉 尘的质量相等。若中位径系将所有粉尘分为个数相等的两部 分，则此中位径称为计数中位径。
工业粉尘通常都是由各种不同粒径的尘粒组成的， 按一定粒径范围分组，称为粒级。我国粉尘的粒级常 按0－5，5－10，10－20，20－40，40－60，大于60 微米分组。
大气计数浓度
地点 农村地区 大城市 工业中心
含尘质量浓度(>0.5μm) 3.0×103 12.0×103 25.0×103
(粒/升)
我国规定用质量法作为测定含尘浓度的标准方法。因等质量的粉尘对人 体的危害程度不同，因此在评价室内污染状况和对人体的危害程度时，也往 往采用计数法。
2、卫生标准
《 工业企业设计卫生标准》对车间空气中有害物质的最高容许浓度、 空气温度、Βιβλιοθήκη Baidu气相对湿度和流动速度等都 作了规定，是工业通风设计和检 查的重要依据。标准中规定车间空气中一般粉尘的最高容许
在处理散状 物料时由于诱导空气的流动，将粉尘从处理物料中带出，污染局部环境。
1、诱导空气造成的尘化作用。 2、剪切作用造成的尘化。 3、将物料装入一定容积的存仓时，必然要排挤 出同装入物料体积相同的空气量，这些空气将由出料 口携带粉尘逸出。
（二）二次尘化过程 由于室内空气流动和设备的振动所造成的气流， 把沉落在设备、地坪和建筑结构上的粉尘再次扬起。 这种气流同一次尘化气流不同，称为二次尘化气流。 二次气流主要指室内无规则气流和通风射流。但 设备的振动、人的行走等也都可能形成二次气流。二 次气流是粉尘大面积扩散的主要因素。0.1m/s即可把10μm以
三、粉尘的燃烧和爆炸性
爆炸机理 ：
悬浮于空气中的可燃性粉尘，当达到下限爆炸浓度时，在 一定条件下形成急剧的氧化燃烧，产生大量的热和高压。一部 分粉尘加热燃烧，分解出新的可燃性气体，与有氧空气作用继 续高速燃烧，使气体急剧膨胀，产生巨大的爆炸压力。 物体在粉碎过程中，颗粒表面积蓄能量，1kgSiO2表面能为 0.27J，粉碎后达2.7×106J ，增大一千万倍，由于粉尘具有这 么高的表面能，一旦遇有明火，极易发生氧化反应，放出大量 的热，从而引起爆炸。
粒径20μm，真实密度4000kg/m3，水平初速度0.5m/s的尘粒，运动时 间为0.01s和0.02s时，其水平运动距离为2.1cm和2.4cm，末速度6.5cm/s和 8.5cm/s。所以粉尘几乎不能依靠机械力给予的动能飞扬。 微细尘粒由于同空气分子碰撞而作布朗运动，但依靠布朗运动而得到 的扩散也是微不足道的。 当尘粒受到重力作用而沉降时，细微粉尘也很快达到恒定的末速度。 尘粒粒径 μm 0.10 0.25 0.50 1.00 布朗运动 距离μm 29.40 14.20 8.92 5.92 重力沉降 距离 μm 1.73 6.30 19.90 69.90 尘粒粒径 μm 2.50 5.00 10.00 布朗运动 距离μm 3.58 2.49 1.75 重力沉降 距离 μm 400.00 1550.00 6090.00
五、防治粉尘的综合措施
1、防尘规划和管理
园林绿化带的规划、 管理和对生产过程 的密闭化、自动化。
2、通风技术
作业场所或作业机引进洁净空气，替换被污染的空气。
3、除尘技术
采用机械 通风除尘技术，使其密闭罩内出现负压。
4、防护罩具技术
对个人配备防护面罩，车间设置防护措施。
六、通风除尘的作用
1、保障工人身体健康；2、保证产品质量； 3、延长设备寿命； 4、防止粉尘爆炸； 5、回收有用物料。
细粉料或高水分的、有显著带电性的物料对设备、管 道、存仓壁面的黏附严重。在风管的弯头和离心除尘器的内 壁，由于离心力使表面压力增高，容易产生黏附层。在管路 断面突然扩大处，或伴随有涡流的地方，由于气流速度降低， 分离力减小，也容易产生黏附。 同作用在颗粒间的分子间作用力、附着水分的毛细管力、 静电力及同固体表面间的作用力有关。这些力对不同的物料 其影响程度不同。
1 2
3 dp 6
d． 体积表面积平均径de：颗粒体积与外表面积相同的圆 球的直径。 6V p de Sp


（3）物理当量径：
取颗粒某一物理量相同时的球形颗粒粒径。
a． 自由沉降dt：特定气体中，在重力作用下，密度相同 的颗粒因自由沉降而达到的末速度与球形颗粒所达到的末 速度相同时的球形颗粒的直径。 b．空气动力径da：在静止的空气中颗粒的沉降速度与密 度为1g/cm3的圆球的沉降速度相同时的圆球的直径。 单位微米(埃) m( A) c．斯托克斯径(Stokes) dst。 在层流区内（对颗粒的雷诺数Re<2.0）的空气动力径。
质量分散度： 各种粒级的粉尘所占的质量百分比，粒径小 的尘粒所占的质量百分比大，表示分散度高。 计数分散度：粉尘中各种粒级的尘粒所占的数量的百分数。 大气粉尘粒径分布
粒径范围 （μm） 30－10 10－5 5－3 3－1 1－0.5 ＜0.5
分散度（%） 按质量计 按颗粒数计 28 0.05 52 0.17 11 0.25 6 1.07 2 6.78 1 91.68
p dA

1.128A1 / 2 p
1 3
颗粒投影面积 A p Vp
4
2 dA
b． 等体积径dV：
c． 等表面积径dS：
6V p 3 dV 1.24 V p
Sp ds
二 、粉尘的分类
固体物质的细小颗粒叫粒子或粉体。能在空气中分散 （悬浮）一定时间的固体粒子叫粉尘。 分散系（气溶胶）
分散于空气中的粉尘，一般以一种不均质、不规则和不平衡的复杂运动状态存在。
烟尘：氧化、升华、蒸发、冷凝等 1、按粉尘生成的特征可分为 粉尘 ＜0.25μm 是由于破碎、输送等引起的，形成过程中没有物理、化学变化 2、在静止空气中，按粉尘的沉降性质
尘埃：能加速沉降100－10μm 尘雾：等速沉降10－0.25μm 尘云：不能沉降随空气分子作布朗运动直径小于0.1μm。
3、按光学分类： 工业粉尘 显微粉尘 超显微粉尘
4、按理化性质分类： 无机粉尘 有机粉尘 混合 粉尘 有毒粉尘、无毒粉尘、放射性粉尘
5、按卫生要求分类：
三、粉尘的形成与扩散
在生产条件下，机械作用力、重力和布朗运动对尘粒的影 响较小，甚至可以忽略不计，起决定性影响的是空气流动速度。
3、工业粉尘特点 a.厂区的大气环境污染最严重，距离加大，污染减弱；(如钢铁
企业对大气的污染影响范围基本为10km。)
b.烟尘排放量大； c.连续排放。 4、食品工业企业生产中粉尘的危害 a、尘肺病(矽肺病): 吸入SiO2引起的肺纤维性病变 b、影响光照，易导致误操作；加速机械部件的磨损，影 响机器设备的寿命；落入电气设备中，有可能破坏绝缘而 发生事故；建筑结构也会因积尘太多而遭受腐蚀和破坏； 排出后污染周围空气，危害居民健康，损害农、林、牧业 生产。粉尘爆炸。 c、产品质量下降；经济损失。
下的石英粉尘吹散满屋。
四、含尘浓度、卫生标准、排放标准
1、含尘浓度 质量浓度(mg/m3)；计数浓度(粒/升)；粒径计数浓度。
一般在工业通风中多采用质量浓度，计数浓度主要用于超净车间。
大气质量浓度
地点 农村或远郊 城市中心 轻工业厂区 重工业厂区
含尘质量浓度(mg/m3) 0.2~0.3 0.8~1.5 1.0~1.8 1.5~3.0
全控制；具有偶然性、地区性，间隔较长，自然环境具有一定的容量和自净 能力，会自动消失，尚无根本性危害。
b.人类活动引进的： 工业生产污染源 （火力发电、钢铁厂、化工厂等，是主要来源） 生活污染源 （分布广、污染物总量大，局部影响大，不可忽视） 交通运输污染源 （城市粉尘污染的重要来源）
目前，全世界每年排入大气中的煤粉尘及其他粉尘在1亿吨以上。
18Vt d st p g
1 2




Vt——颗粒在流体中的终端沉降速度（m/s）


（二）平均粒径
对于一个由大小和形状不相同的粒子组成的实 际粒子群与一个由均一的球形粒子组成的假想粒 子群相比，若两者的粒径全长相同，则称此球形 粒子的直径为实际粒子群的平均粒径。 算术平均粒径 几何平均粒径 常用的单一粒径：投影径、等体积径、斯托克斯 径、空气动力学径da（是除尘技术中用得最多 的）。 平均粒径：中位径
粉爆条件：
有一定粒径的可燃性粉尘悬浮于空气中并达到一定的 浓度（面粉15－20g/m3时最易爆炸，尤其是10微米左右的 颗粒当浓度为20g/m3时危险性最大。此时两米前的物体模 糊不清）；有足够的氧气存在；有足够温度和热量的火源； 一次性爆炸是在一个相对封闭的壳体中发生。
2000kg/m3，21.5℃，1s
室内空气流动速度一般控制在0.2-0.5m/s，比机械力、布朗 运动的扩散速度和重力沉降速度高得多。因此粉尘本身实际上 没有离开空气的作用力而独立运动的能力，只能随风飘扬。
生产过程中产生的粉尘，由于空气流动而引起的 飞扬过程，称为“尘化”作用或“扩散机理”。 （一）一次尘化过程
浓度为4mg/m3。含有10%以上游离二氧化硅的粉尘则 为1mg/m3。 《工业企业设计卫生标准》GBZ1-2002
3、排放标准
1973年制定《工业“三废”排放试行标准》对十三类有害 物质的排放量或排放浓度作了规定。 粮食企业排入大气中的空气含尘浓度不得超过120 mg/m3。
《大气污染物综合排放标准》(GB16297-1996)
通风除尘与气力输送
第四章 通风和粉尘控制
§4-1
一、粉尘的危害
1、 粉尘：
概 述
由自然力或机械力产生的，能够悬浮在空气中的固体微小颗粒，国际上将粒径 小于75μm的固体悬浮物定义为粉尘，通风除尘中，一般将1-200 μ m的乃至更大粒 径的固体悬浮物定义为粉尘。
2、来源 a.自然过程引起的：火山爆发、山林火灾、雷电等造成；人类不能完
粉尘分散度的数据是机械除尘系统的管路配置、管径计算以及选择除尘器的 主要依据之一。分散度愈高愈要做好防尘工作。
3、摩擦角
对于同一种物料，粒径越小则静止角越大。颗粒形状越 接近于球形，静止角越小。对物料振动，静止角减小。 小麦、大豆的静止角为23°、27°，粉料的滑动角一般 为40°－55°
4、黏附性
c d a
b
a．面积等分径（martine），指颗粒的投影面积二等分的直线长度，其与所取 的方向有关，常采用与底边平行的线作为粒径。 b．定向径（feret），指颗粒投影面上两平行切线间的距离。 c．长径，不考虑方向的最长径。 d．短径，不考虑方向的最短径。


（2）．几何当量径：指与颗粒的某一几何量（面积、体 积等）相同时的球形颗粒的直径。 a． 等投影面积径dA：与颗粒投影面积相同的某一圆面积 1/ 2 的直径。 4A