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粉尘基础知识之粉尘的理化性质
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粉尘的理化性质是指粉尘本身固有的各种物理、化学性质。粉尘具有的与防尘技术关系密切的特性有：密度、粒径、分散度、安息角、湿润性、粘附性、爆炸性、荷(带)电性、比电阻、凝并等。
一、粉尘密度
粉尘密度有堆积密度和真密度之分。自然堆积状态下单位体积粉尘的质量，称为粉尘堆积密度(或称容积密度)。密实状态下单位体积粉尘的质量，称为粉尘真密度(或称尘粒密度)。
二、粉尘粒径
粉尘粒径是表征粉尘颗粒大小的最佳代表性尺寸。对球形尘粒，粒径是指它的直径。
实际的尘粒形状大多是不规则的，一般也用&粒径&来衡量其大小，然而此时的粒径却有不同的含义。同一粉尘按不同的测定方法和定义所得的粒径，不但数值不同，应用场合也不同。因此，在使用粉尘粒径时，必须了解所采用的测定方法和粒径的含义。例如，用显微镜法测定粒径时，有定向粒径、定向面积等分粒径和投影面积粒径等;用重力沉降法测出的粒径为斯托克斯粒径或空气动力粒径3用光散射法测定时，粒径为体积粒径。在选取粒径测定方法时，除需考虑方法本身的精度、操作难易程度及费用等因素外，还应特别注意测定的目的和应用场合。在给出或应用粒径分析结果时，也应说明或了解所采用的测定方法。
三、粉尘分散度
粉尘分散度即粉尘的粒径分布。粉尘的粒径分布可用分组(按粉尘粒径大小分组)的质量百分数或数量百分数来表示。前者称为质量分散度，后者称为计数分散度。粉尘的分散度不同，对人体的危害以及除尘机现和采取的除尘方式也不同。因此，掌握粉尘的分散度是评价粉尘危害程序，评价除尘器性能和选择除尘器的基本条件。由于质量分散度更能反映粉尘的粒径分布对人体和除尘器性能的影响，所以在防尘技术中多采用质量分散度。国内已生产出多种测定粉尘质量分散度的仪器，有不少单位已在使用。
四、粉尘安息角
将粉尘自然地堆放在水平面上，堆积成圆锥体的锥底角称为粉尘安息角。安息角也称休止角、堆积角，一般为35&-55&。将粉尘置于光滑的平板上，使此平板倾斜到粉尘开始滑动时的角度，为粉尘滑动角，一般为30&-40&。粉尘安息角和滑动角是评价粉尘流动特性的一个重要指标。它们与粉尘粒径、含水率、尘粒形状、尘粒表面光滑程度、粉尘粘附性等因素有关，是设计除尘器灰斗或料仓锥度、除尘管道或输灰管道斜度的主要依据。
五、粉尘湿润性
粉尘粒子被水(或其它液体)湿润的难易程度称为粉尘湿润性。有的粉尘(如锅炉飞灰、石英砂等)容易被水湿润，与水接触后会发生凝并、增重，有利于粉尘从气流中分离，这种粉尘称为亲水性粉尘。有的粉尘(如炭黑、石墨等)很难被水湿润，这种粉尘称为憎水性粉尘。粉尘的湿润性是选择除尘器的主要依据之一。例如，用湿式除尘器处理憎水性粉尘，除尘效率不高。如果在水中加入某些湿润剂(如皂角素、平夕加等)，可减少固液之间的表面张力，提高粉尘的湿润性，从而达到提高除尘效率的目的。
六、粉尘粘附性
粉尘之间或粉尘与固体表面(如器壁、管壁等)之间的粘附性质称为粉尘粘附性。粉尘相互间的凝并与粉尘在固体表面上的堆积都与粉尘的粘附性相关，前者会使尘粒增大，在各种除尘器中都有助于粉尘的捕集;后者易使粉尘设备或管道发生故障和堵塞。粉尘的含水率、形状、分散度等对它的粘附性均有影响。
七、粉尘磨擦性
粉尘在流动过程中对器壁(或管壁)的磨损程度称为粉尘磨擦性。硬度高、密度大，带有棱角的粉尘磨损性大。粉尘的磨损性与气流速度的2一3次方成正比。在除尘技术中，为了减轻粉尘的磨损，需要适当地选取除尘管道中的流速和壁厚。对磨损性大的粉尘，最好在易于磨损的部位，如管道的弯头、旋风除尘器的内壁等处采用耐磨材料作内衬。内衬除采用一般的耐磨涂料外，还可以采用铸石、铸铁等材料。
八、粉尘爆炸性
在一定的浓度和温度(或火焰、火花、放电、碰撞、磨擦等作用)下会发生爆炸的粉尘称为爆炸危险性粉尘。爆炸危险性粉尘(如泥煤、松香、铝粉、亚麻等)在空气中的浓度只有在达到某一范围内才会发生爆炸，这个爆炸范围的最低浓度叫做爆炸下限，最高浓度叫做爆炸上限。粉尘的粒径越小，比表面积越大，粉尘和空气的湿度越小，爆炸危险性越大。对于有爆炸危险的粉尘，在进行通风除尘系统设计时必须给予充分注意，采取必要的防爆措施。例如，对使用袋式除尘器的通风除尘系统可采取控制除尘器入口含尘浓度，在系统中加入隋性气体(仅用于爆炸危险性很大的粉尘)或不燃性粉料，在袋式除尘器前设置预除尘器和冷却管，消除滤袋静电等措施来防止粉尘爆炸。防爆门(膜)虽然不能防止爆炸，但可控制爆炸范围和减少爆炸次数，在万一发生爆炸时能及时地泄压，可防止或减轻设备的破坏，降低事故造成的损失。
九、粉尘荷电性
粉尘在其生产和运动过程中，由于相互碰撞、磨擦、放射线照射、电晕放电及接触带电体等原因而带有一定电荷的性质，称为粉尘荷电性。粉尘荷电后其某些物理性质会发生变化，如凝聚性、附着性及其在气体中的稳定性等，同时对人体的危害也将增强。粉尘的荷电量随温度的升高、比表面积的加大及含水率的减小而增大。此外，荷电量还与粉尘的化学成份等有关。电除尘器就是利用粉尘能荷电的特性进行工作的。
十、粉尘比电阻
面积为lcm2、厚度为lcm的粉尘层所具有的电阻值称为粉尘比电阻。其单位为&O& cm。粉尘比电阻对电除尘器的工作有很大影响，最有利的电捕集范围为104一5&1010&O&cm。当粉尘比电阻不利于电除尘器捞尘时，需要采取措施来调节粉尘比电阻值，使其处于适合于电捕集的范围。在工业中经常遇到高于5&1010&O&cm的所谓高比电阻粉尘，为了扩大电除尘器的使用范围，可采取喷雾增湿、调节烟气温度和在烟气中加入导电添加剂(如三氧化硫、氨)等措施来降低粉尘比电阻。
十一、粉尘凝并阻
微细尘粒通过不同的途径互相接触而结合成较大的颗粒称为尘粒凝并。尘粒凝并也称尘粒凝聚，在除尘技术中具有重要意义。因为凝并可使微细尘粒增大，使之易于被除尘器捕集，同时可以大大节省能量。
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粉尘200问之粉尘的性质
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(1)飘尘(Floating dust)
能长期飘浮在大气中，粒径为0.1~10&m的粉尘微粒。而粒径大于10&m，在大气中靠重力作用能在较短时间内沉降到地面者称为降尘。飘尘一般具有很强的吸附能力，很多有害气体、液体或某些金属元素(如镍、铬、锌等)都能吸附在其上。粒径小于5&m的飘尘能随着人的呼吸而被带入肺部深处或粘附在支气管的管壁上，引起或加重呼吸器官的各种疾病。1952年在英国首都伦敦发生的&烟雾事件&，就是大气中的二氧化硫以飘尘(5&m以下)为&载体&而被市民吸到肺部，以致造成四千多人死亡。另外，飘尘还会降低大气的可见度，促使烟雾的形成，使太阳辐射能的传递受影响。
(2)呼吸性粉尘(Dust by breating in to the lung)
粒径小于5&m，能进入人的细支气管到达肺泡的粉尘微粒。从解剖死于尘肺的人肺组织中发现的尘粒，有95~99%的粒径都小于5&m。所以，现在一般认为5&m以下的尘粒对人体健康危害最大。近年来，世界各国都强调呼吸性粉尘进行控制，美、日等国还专门制定了呼吸性粉尘的卫生标准。
(3)微粒(Fine particulates)
微粒是微细的固体或液体粒子。这是近年提出的新名词，各国其定义不同，如美国，法国定其为3&m以下的固体或液体粒子;土耳其、芬兰定其为3.5&m以下;联邦德国定为7&m以下;瑞士定为10&m以下。由于这种微细粒子，在空气中停留时间长，又具有较强的化学活性，故对人体和环境的危害更大，为此，目前国外特别强调对微粒的控制。
(4)尘源(Dust spreading)
产生粉尘的设备和地点称为尘源。例如锅炉、落砂机、破碎机、喷砂作业点、焊接作业点等。为了保护作业工人的身体健康，防止对大气环境污染，无论是从劳动保护的角度，还是从环境保护的角度，都必须对尘源进行有效的控制。
(5)粉尘扩散
粉尘从尘源处产生后，悬浮在周围空气中并进而扩散蔓延的过程称为粉尘扩散。粉尘扩散可以认为是如下两种气流连续作用造成的结果：一种是伴随生产过程产生的气流(如诱导气流、剪切气流、热气流等)，称为一次尘化气流。一次尘化气流将粉粒状物料扬起，使物料尘化，形成局部含尘空气。另一种是由于通风或冷热气流对流而形成的室内气流，称为二次气流。二次气流能把含尘空气从局部地点带走，使其在车间内扩散蔓延。采取削弱尘化强度，控制一次尘化气流，隔断二次气流和组织吸捕气流等措施能对尘源进行有效的控制，达到防止粉尘扩散的目的。
(6)粉尘特性(Specificity of dust)
粉尘特性是指粉尘本身固有的各种物理、化学物质。粉尘具有许多不同的特性，与防尘技术关系密切的有密度、粒径和分散度、安置角、湿润性、粘附性、磨损性、爆炸性、荷(带)电生，比电阻等。
(7)粉尘密度(Dust density)
粉尘密度有堆积密度和真密度之分。自然堆积状态下单位体积粉尘的质量称为粉尘堆积密度(或称容积密度)，它与粉尘的贮运设备和除尘器灰斗容积的设计有密切关系。密实状态下单位体积粉尘的质量称为粉尘真密度(或称尘粒密度)，它对机械类除尘器(如重力沉降室、惯性除尘器、旋风除尘器)的工作和效率具有较大的影响。例如，对于粒径大、真密度大的粉尘可以选用重力沉降室或旋风除尘器，而对于真密度小的粉尘，即使粒径大也不宜采用这种类型的除尘设备。
(8)粒径(Particulate diameter)
粒径是表征粉尘颗粒大小的最佳的代表性尺寸。对球形尘粒，粒径是指它的直径。实际的尘粒形状大多是不规则的，一般也用&粒径&来衡量其大小，然而此时的粒径有不同的含义。同一粉尘按不同定义所得的粒径，不但数值不同，应用场合也不同。因此，在使用粉尘粒径时，必须了解所采用的粒径含义。不同的粒径测定方法，得出不同概念的粒径。例如用显微镜法测定粒径时，有定向粒径、定向面积等分粒径和投影面积粒径等;用重力沉降法(如移液管法、沉降天平法)测出的粒径为斯托克斯粒径或空气动力粒径;用光散射法测定时为等体积粒径。在选取粒径测定方法时，除需考虑方法本身的精度、操作难易及费用等因素外，还应特别注意测定的目的和应用场合。在给出或应用粒径分析结果时，应说明或了解所用的测定方法。
(9)斯托克斯粒径(Stokes particulate diameter)
与被测尘粒密度相同、沉降速度相同的球形粒子直径称为斯托克斯粒径。由于斯托克斯粒径与尘粒在流体中运动的动力特别密切相关，故在除尘技术中应用最多。
(10)空气动力粒径(Particulate diameter of airy power)
与被测尘粒在空气中沉降速度相同，密度为1g/cm3的球形粒子直径即为空气动力粒径，由于空气动力粒径与尘粒在流体中运动的动力特性密切相关。故在除尘技术中应用最多。
(11)分割粒径
某除尘器能捕集一半的尘粒的直径，即除尘器分级率为50%的尘粒直径称为分割粒径。这是一种表示除尘器性能的很有代表性的粒径
(12)中位粒径
粉尘粒径的累计质量百分数等于50%时的粒径为中位粒径。这时粒径小于和大于中位粒径的粉尘所占的质量百分数相同。在除尘技术中，有时应用中位粒径来标定除尘器的效率。
(13)粉尘分散度(Diekersion rate of dust)
粉尘分散度即粉尘的粒径分布。粉尘的粒径分布可用分组(安粉尘粒径大小分组)的质量百分数或数量百分数来表示。前者称为质量分散度，后者称不计数分散度。粉尘的分散度不同，对人体危害以及除尘机理和采取的除尘方式也不同，掌握粉尘的分散度是评价粉尘危害程度，评价除尘器性能和选择除尘器的基本条件。质量分散度更能反映粉尘的粒径分布对人体和除尘器性能的影响，所以在防尘技术中多采用质量分散度。目前，国内已生产多种测定粉尘质量分散度的仪器，有不少单位在使用。
(14)粉尘安息角(Rest angle of dust)
将粉尘自然地堆放在水平面上，堆积成圆锥体的锥底角称为粉尘安息角。安息角也叫休止角、堆积角，一般为35~55&。将粉尘置于光滑的平板上，使引平板倾斜到粉尘开始滑动时的角度，称这个角度为粉尘滑动角，一般为30~40&。粉尘安息角和滑动角是评价粉尘流动特性的一个重要指标，它们与粉尘粒径、含水率、尘粒形状、尘粒表面光滑程度、粉尘粘附性等因素有关，是设计除尘器灰斗或料仓锥度、除尘管道或输灰管道倾斜度的主要依据。
(15)粉尘湿润性
粉尘粒子被水(或其他液体)湿润难易的程度为粉尘湿润性。有的粉尘(如锅炉飞灰、石英砂等)容易被水湿润，与水接触后会发生凝并、增重，有利于粉尘从气流中分离，这种粉尘称为亲水性粉尘。有的粉尘(如炭黑、石墨等)很难被水湿润，这种粉尘称为憎水性粉尘。粉尘的湿润性，是选择除尘器的主要依据之一。用湿式除尘器处理憎水性粉尘，除尘效率不高。如果在水中加入某些湿润剂(如皂角素、平平加等)，可减少固液之间的表面张力，提高粉尘的湿润性。
(16)水硬性粉尘
与水接触后会发生粘结变硬形成硬垢的粉尘属水硬粉尘。如水泥、石灰等。水硬性粉尘容易使湿式除尘器的排水管道结垢后堵塞，故不宜采用湿法除尘。
(17)粉尘粘附性
粉尘之间或粉尘与固体表面(如器壁、管壁等)之间的粘附性质称为粉尘粘附性。粉尘相互间的凝并与粉尘在固体表面上堆积都与粉尘的粘附性有关。前者会使尘粒增大，在各种除尘器中都有助于粉尘的捕集。后者易使除尘设备或管道发生故障和堵塞。粉尘的含水率、形状、分散度等对其粘附性均有影响。
(18)粉尘磨损性
粉尘在流动过程中对器壁(或管壁)的磨损程度称为粉尘磨损性。硬度高，密度大，带有棱角的粉尘磨损性大。粉尘的磨损性与气流速度的2~3次方成正比。为了减轻粉尘的磨损，需要适当地选取除尘管道中的流速和壁厚。对磨损性大的粉尘，最好在易于磨损的部位，例如管道的弯头、旋风除尘器的内壁等处采用耐磨材料作为内衬。除用一般的耐磨涂料外，还可通栏用铸石、铸铁等材料。
(19)爆炸危险性粉尘
在一定的浓度和温度(或火焰、火花、放电、碰撞、摩擦等作用)下会发生爆炸的粉尘称为爆炸危险性粉尘。具有爆炸危险的粉尘(如泥煤、松香、铝粉、亚麻等)在空气中的浓度只有在达到某一范围内才会发生爆炸，这个爆炸范围的最低浓度叫做爆炸下限，最高浓度叫做爆炸上限。粉尘的粒径越小，比表面积越大，粉尘和空气的湿度越小，爆炸危险性越大。对于不爆炸危险的粉尘，在进行通风除尘系统设计时必须给予充分注意，采取必要的防爆措施。对使用袋式除尘器的通风除尘系统，可采取控制除尘器入口含尘浓度、在系统中加入惰性气体(仅用于爆炸危险性最大的粉尘)或不燃性粉料、在袋式除尘器前设置预除尘器和冷却管、消除滤袋静电等措施来防止粉尘爆炸。防爆门(膜)虽然不能防止爆炸，但可限制爆炸范围和减少爆炸次数，在万一发生爆炸时能及时泄压，防止或减轻设备的破坏和事故造成的损失，因此，处理爆炸危险性粉尘的袋式除尘器都应在设置防爆门(膜)的条件下运行。
(20)粉尘荷电性
粉尘在其产生和运动过程中，由于相互碰撞、摩擦、放射线照射、电晕放电及接触带电体等原因而带有一定电荷的性质称为粉尘荷电性。粉尘荷电后其某物理性质将会改变，如凝聚性、附着性及其在气体中的稳定性等，同时对人体的危害也将增强。粉尘的荷电量随温度的升高、比表面积的加大及含水率的减小而增大。荷电量还与粉尘的化学成分等因素有关。电除尘器就是利用粉尘能荷电的特性进行工作的。目前在其他除尘器(袋式除尘器、旋风除尘器、湿式除尘器)中也越来越多地利用粉尘的荷电性来提高对粉尘的捕集能力。由于粉尘自然荷电具有两种极性，同时荷电量也很少，不能满足除尘器的需要。因此为了达到捕集粉尘的目的，往往要利用外加条件使粉尘荷电，其中最常用的方法是设置专门的高压电场，利用电晕放电使所有的尘粒都充分荷电。
(21)粉尘比电阻
面积为1cm2、厚度为1cm的粉尘层所具有的电阻值称为粉尘比电阻，单位为&O.cm。粉尘比电阻对电除尘器的工作有很大影响，最有利的电捕集范围为104~5&1010&O.cm。当粉尘比电阻不利于电除尘器捕尘时，需要采取措施来调节粉尘比电阻值，使其处于适合于电捕集的范围。在工业中经常遇到高于5&1010&O.cm的所谓高比电阻粉尘，为了扩大电除尘器的应用范围，可采取喷雾增湿，调节烟气温度和在烟气中加入导电添加剂(如三氧化硫、氨等)等措施来降低粉尘比电阻。
(22)尘粒凝并
又称&尘粒凝聚&。微细尘粒通过不同的途径互相接触而结合成较大的颗粒的现象称为尘粒凝并。仅由尘粒的布朗运动(热扩散)而产生的凝并称为热凝并。流体的紊流运动、速度梯度、尘粒受外力(如电力、重力)作用，也能
使尘粒凝并，这种凝并分别称为紊流凝并、梯度凝并、电凝并、重力凝并。凝并在除尘技术中有着重要意义，因为凝并可使微细尘粒增大，易于被除尘器捕集，同时可以大大节省能量。例如，如果将0.1&m的尘粒凝并成1&m，则除尘设备的能量消耗可由53.6Kw/100m3min降至8.0Kw/100m3/min。也相应地减少了设备的一次投资和运行费用。当然凝并过程本身也需要消耗能量，而且某些凝并方法(如声场凝并)所消耗的能量还比较高。
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