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1、河南理工大学本科毕业设计（论文）平煤天安一矿选煤厂筛分车间除尘系统设计摘要：随着煤炭行业的高速发展，由煤炭工业的发展引起的环境污染也越来越严重并且也越来越受到人们的重视，人们对生活质量特别是生活环境质量的要求同时也在提高。环境污染，如大气污染对人们赖以生存的大气环境造成了极大的影响，大气污染对环境的破坏是巨大的，它对我们的生活环境造成了许多的危害，已经成为人类亟待解决的问题之一。大气污染中粉尘颗粒物对环境造成的污染占据了重要的部分，严重影响了人们的身心健康。除尘系统的设计，不仅是环境保护方面的重要内容之一，它同时也对企业的经济效益和对外形象产生影响。本次对除尘系统的设计，就是建立在对环境保护发
2、展的基础上的。本文对除尘系统方案的提出、系统的设计计算及除尘器和风机等设备的选型等各个方面都进行了论述。通过对设计对象的深入了解，通过对系统阻力、风量等的计算，提出了合理的除尘方案，选用合适的除尘设备和管路组合成有效的除尘系统。最终达到预定的设计目标。关键词：大气污染；除尘系统；环境保护；除尘器；阻力。目 录1 引言42概述52.1 选煤厂概况52.2 选煤厂工艺流程52.3选煤方法52.4选煤厂的粉尘危害程度及产尘原因62.4.1粉尘危害62.4.2选煤厂粉尘现状及起尘原因分析82.5选煤厂粉尘测定与分析93.粉尘性质分析103.1粉尘的分类103.2粉尘的物理特性113.2.1粉尘的密度1
3、23.2.2粉尘的比表面积133.2.3粉尘的含水量及其润湿性133.2.4粉尘的粘附性133.2.5粉尘的安息角143.2.6粒径与分散度143.2.7 凝聚性144 除尘方案的确定144.1除尘系统的选择154.1.1除尘系统的分类及特点154.1.2除尘系统的设计要点：154.1.3除尘系统的设计步骤164.2除尘设备的选用164.2.1常用除尘设备的分类及特点164.2.2除尘器工作机理174.2.3常用除尘器的选用原则184.2.4除尘器的性能及评价指标194.2.5常用除尘设备的维护204.3除尘器发展展望204.4除尘方案的比较选择214.4.1除尘方案的初步选择214.4.2除
4、尘方案的可行性分析225 除尘系统设计235.1吸尘罩的选择和设计235.1.1局部吸尘罩的选择245.1.2密闭罩的选择255.1.3密闭罩的确定265.2系统排风量的确定265.2.1排风量的确定原则275.2.2密闭罩排风量的确定285.2.3密闭罩上开启口及缝隙的总面积305.2.4设备连接315.3除尘器的选择315.3.1旋风除尘器的优点315.3.2 旋风除尘器的选型步骤315.3.3 旋风除尘器的确定325.3.4 袋式除尘器的选择345.4管道的选择设计与阻力计算365.4.1风管材料的选择365.4.2风管布置原则375.4.3风管管径的确定375.5管道压力损失计算395
5、.5.1 压力损失计算步骤405.5.2 压力损失计算步骤405.6风机的选型计算及其它475.6.1 风机的选型原则475.6.2 风机选型计算486 技术经济分析506.1投资费用506.1.1设备费用506.1.2人工费用506.1.3系统管理及维护费用516.2系统的经济性分析516.2.1系统的经济效益分析516.2.2系统经济性比较527结 论53致 谢54参 考 文 献551 引言随着煤炭行业的高速发展，由于煤炭的不断发展引起的环境污染也越来越严重并且也越来越受到人们的重视，人们对生活质量特别是生活环境质量的要求同时也在提高。环境污染，如大气污染对人们赖以生存的大气环境造成了极大
6、的影响，大气污染对环境的破坏是巨大的，它对我们的生活环境造成了许多的危害，已经成为人类亟待解决的问题之一。大气污染中粉尘颗粒物对环境造成的污染占据了重要的部分，严重影响了人们的身心健康，其中的可吸入颗粒物过多进入人体对人体的危害也是很大的。因此，对粉尘污染的防治是十分重要的。近年来，随着人类对大气污染的认识进一步加深，人们对大气污染的控制也在逐步完善，各个国家都制定了相应的大气排放标准，各个企业工厂烟气必须在规定范围内才允许排放。另一方面，人们对环境保护投入的人力物力也在逐渐增加。很多科学家都致力于除尘系统的研究并且取得了很多建设性的成果。除尘系统的设计安装与维护都是十分复杂的，需要花费企业巨
7、大的人力与财力。而它的益处也是显而易见的，合理的除尘系统不仅能减少污染，而且可以为企业减少各项成本，是企业提高效益的有潜力的一点。因此对于除尘系统的设计就显得尤为重要。选煤厂的生产过程要经过装卸、输送、转运、筛分破碎等一系列运输和工艺加工过程，其结果是产生大量煤尘，严重污染环境。尤其是在筛分破碎车间，室内空气平均含尘浓度由几十mg/m3到几百mg/m3 ，个别尘源点附近甚至达到几千 mg/m3大大超过了国家规定的卫生标准值，致使运行人员难以监控设备，设备磨损严重，电器绝缘水平下降，给安全生产和工人的身心健康及环境带来极大的危害。本次设计的内容是天安一矿选煤厂筛分车间的除尘系统设计，本文将主要针
8、对对筛分车间的八台振动筛的除尘、抑尘展开，最终使设计结果达到企业的要求和国家的排放标准，并在此基础上尽可能的降低投资费用，便于工人操作检修和维护，找到合适的收支平衡点。2概述2.1 选煤厂概况天安一矿井田面积27.5km2,设计能力150万吨年，去年实际生产煤炭360万吨。主导产品混煤为“省优质产品”， 主导商品煤为三分之一焦混煤和洗混煤，低硫、低灰，发热量稳定，广泛用于电力、冶金、建材、化工、陶瓷、供热等行业，产品畅销华东和中南五省，网络辐射安徽、江西、福建、上海等地。批“高产高效矿井”。该矿洗煤厂为配套洗煤厂，拥有优质动力煤的生产工艺，生产能力为340万吨年。天安一矿选煤厂入洗天安一矿的原
9、煤，原煤牌号以贫瘦煤为主，灰分在34.37%左右，硫份小于0.5%,属低硫煤，挥发分17%左右。选煤厂工作制度同矿井，年工作300天，日生产14小时，年生产时间4200小时，小时原煤处理能力为714吨 / 小时，故年总处理能力为300万吨。选煤厂房共设8个系统，轮流运转，其中一个系统备用。筛分破碎车间有4台破碎机，8台震动筛。2.2 选煤厂工艺流程入选矿在运到选煤厂之前先运到破碎站，在破碎站破碎，用优劣煤带或输运机分别送至优煤储仓及劣煤储仓。储后毛煤分优劣煤送到筛分车间，筛分车间完成破碎及筛分任务后将13mm的劣煤及50mm的优煤输送到产品煤仓直接供外销。50mm的优煤及13mm的劣煤送至跳汰
10、车间洗选，选后产品送至产品仓外销，矸石进入排矸系统与锅炉房炉灰混合在一起送至矸石仓经汽车送至露天排土场废弃。所有的产品煤均自产品仓运至大型快速装车站经铁路外运，煤泥水进入耙式浓缩机浓缩，底流煤泥水进入压滤车间回收煤泥，混入劣煤中，溢流及压滤滤液作为循环水使用，实现厂内煤泥水闭路循环。2.3选煤方法选块煤有两种方法可供选择，即跳汰法或重介法。现天安一矿选煤厂使用的是跳汰法选煤方法。跳汰法选煤的主要优点是：1）一台分选设备可出三种产品，有中间产物可做回旋余地； 2）适合高密度分选，其第一段分选密度可在2.0以上；3）操作灵活，应变能力强。4）当筛分效率不高时，块煤中混入大量末煤时，对分选影响不大；
11、从发展上看有利于降低分选粒度下限；5）环节少管理简单，基本建设费用低，生产费用低；它的主要缺点是需选前破碎，分选效率不如重介法高。重介法选煤的主要优点是：1）入选上限高，厂内不必选前破碎；2）分选效率高；它的主要缺点是：1）一台设备只能生产二个产品，要求二个密度分选 ，对于重介法无疑要设置主、再选块煤分选机，增加了系统复杂程度，计算表明仅仅是一个密度分选的劣质块煤重介法排矸就比跳汰法基建投资高3154万元，赢利相差不大，当采用二个密度分选时，重介法基建费用会更高，生产成本也会更高。2）由于本煤1.81.9密度级灰分在51%左右，1.92.0密度级灰分在58%左右，1.82.0量约占8%以上，从
12、回收资源角度采用高密度分选是必要的，计算表明，本煤分选时无论优煤、劣煤其第一段分选密度都在1.95以上，这时重介法块煤需要予先湿法脱泥，介质细磨，使得重介系统大大复杂化，并且高密度介质净化量剧增，介质耗量大，管理较困难2.4选煤厂的粉尘危害程度及产尘原因2.4.1粉尘危害据有关数字统计，随着全球工业的不断发展，导致环境日益恶化。全世界每年估计排入大气的粉尘量约为一亿吨，硫氧化物高达1.5亿吨。我国废气中二氧化硫排放量为1927万吨，烟尘排放量为1013万吨，工业粉尘排放量为941万吨。如果我们长时间生活在各种废气和工业粉尘的环境中，我们会得各种各样的疾病。在工业生产过程中散发的各种有害物（粉尘
13、，有害蒸汽和气体），如不加以控制，会使室内外空气受到污染和破坏，危害人类健康、动植物生长，影响生产过程的正常运行。在各种不同生产场所，可以接触到不同性质的粉尘。如在采矿、开山采石、建筑施工、铸造、耐火材料及陶瓷等行业，主要接触的粉尘是石英的混合粉尘；石棉开采、加工制造石棉制品时接触的是石棉或含石棉的混合粉尘；焊接、金属加工、冶炼时接触金属及其化合物粉尘、农业、粮食加工、制糖工业、动物管理及纺织工业等，接触植物或动物性有机粉尘为主。工业生产中散发各种有害物以及余热余湿，如果不加控制，会使室内，外空气环境受到污染和破坏，危害人类健康，动植物生长，影响生产过程的正常运行。因此，控制工业有害物对室内外
14、空气环境的影响和破坏，是当前急需解决的问题。粉尘对人体的危害有很多方面，首先，在生产过程中最主要的途径是经过呼吸道进入人体，其次是经过皮肤进入人体，通过消化道进入人体的情况较少。生产性粉尘既污染环境，又严重危害作业工人的身体健康。人体吸入生产性粉尘后，可刺激呼吸道，引起鼻炎、咽炎、支气管炎等上呼吸道炎症，严重的可发展成为尘肺病；同时，生产性粉尘又可刺激皮肤，引起皮肤干燥、毛囊炎、脓皮病等疾病。如：金属和磨料粉尘可以引起角膜损伤，导致角膜感觉迟钝和角膜混浊；有机粉尘（如动物性粉尘），可引起哮喘、职业性过敏性肺炎等；危害最大的是采石场、矿山、开山筑路、开凿隧道等产生的粉尘；它含有游离的二氧化硅（即
15、矽尘），人体吸人过量会导致矽肺。矽肺是职业病学中最严重的病种之一，临床一般表现为气短、胸闷、胸痛、咳嗽和咯痰等呼吸功能障碍症状，最终可因呼吸功能衰竭而死亡。 粉尘对人体健康的危害同粉尘的性质，粒径大小和进入人体的粉尘量有关。粉尘中如果有毒性强的金属粉尘，进入人体后，会引起中毒以至死亡。例如铅使人贫血，损害大脑；锰，镉损坏人的神经，肾脏等等。此外，它们都能直接对肺部产生危害。例如引起心肺机能不全等。粉尘中的一些贵重金属元素对人体的危害很大。再有，粉尘的表面可以吸附空气中有害的气体，液体以及细菌病毒等微生物，它是污染物质的媒介物，还会和空气中的二氧化硫联合作用，加剧对人体的危害。粉尘还能大量吸收太
16、阳紫外线短波部分，严重影响儿童的生长发育。选煤厂粉尘之大，治理之难，在一定程度上影响着日常生产，天安一矿选煤厂几年也一直关注粉尘的治理，并也投入一定资金、技术，不断的研究治理方法。在综合治理粉尘上取得一定的成效，并也积累了一定的经验，因客观因素的存在及主观因素的影响，目前选煤厂的粉尘危害程度仍然严重，特别是筛分车间，实测结果表明，空中浮尘浓度范围在2002600mg/m3，不仅严重超过国家允许标准，并也时刻威胁着职工的健康，仅筛分车间落尘达到4t/d左右，加之各死角积尘等都在时刻威胁着选煤厂的安全生产。选煤厂发尘量之大的根本因素是客观自然因素，由于平顶山地区干旱少雨，煤炭在生产之前、后外在水分
17、蒸发较多，煤炭入选时实际含水量约9.6%，外在水分仅为3.8%。所以煤质变脆，易脆，煤层失水后，对起尘可产生以下影响：1、对于天安一矿煤，原煤失水后，煤质变脆易碎、机械性能下降，在采掘、运输、装储过程中，由于多次跌落破碎13mm粒级含量由约40%增至60%，其中0.074mm级粉尘量约为7t/h，粉尘含量增大，起尘的量也随之加大。2、原煤失水后，在自然干燥状态下，细颗粒粉尘在生产运输过程中，不能粘附在粗颗粒上或从错颗粒上脱落，分离出来形成粉尘。重要的主观因素也较多，选煤设备本身造成煤流冲击力偏大，在开采、运输、装卸、破碎、筛分、转载过程中产生大量高分散度的粉尘，设备的封闭性能不好，设备漏风，喷
18、尘点较多，初步统计全厂主要起尘点有192个，除尘系统方案设计不当，对粉尘产生的强度、粒度特征估计不足，及后期生产中管理不利，都是造成粉尘危害程度增加的原因，加之市场对煤质水分的要求，增加外在水分受限，而控制定量供水技术难度较大，冬季供水难度教大、管路冻坏也加剧了粉尘污染的恶化。选煤厂的实测表明，人选煤炭进入产品仓后取样推算，仓内煤炭仍具7t/d的产尘能力，产尘粒级在74m以下，并且不包含已飘溢沉降在各生产车间的粉尘，所以如果控制不当，粉尘的污染程度是不堪设想的。另外，粉尘的二次飞扬比较严重，各楼层地板与设备之间封堵不严，孔洞、缝隙大小不等，位置隐蔽不易发现，当煤尘堆积到一定程度，在重力或动力作
19、用下，不断沿孔隙从上层飘落到下层楼空间，造成车间的二次污染，也是造成浮尘严重超标的原因。2.4.2选煤厂粉尘现状及起尘原因分析天安一矿选煤厂筛分车间的主要起尘点多达192个，从产生机理和粉尘运移沉降规律来分，主要有：毛煤仓上、下、筛分破碎车间、末煤运输系统及末煤产品仓上、皮带受料口、转载点等。不同类型的产尘点，其起尘原因亦不相同，但主要有以下几点：1）原煤失水较大，微细颗粒在生产运输过程中不能粘附在粗颗粒上或从粗颗粒上脱落，分离出来形成粉尘，增加了粉尘量；2）现有的喷雾除尘设施未能正常发挥作用，喷水与煤流运动难以同步，喷水量无法计量，水雾与粉尘粒子的接触时间较小捕捉粉尘粒子的能力较小，导致降尘
20、效果下降甚至失效；3）机械袋式除尘器系统设计不够合理，一方面引风能力不足，漏风严重；另一方面不能形成合理的流场，导致含尘气体不能按预定密闭通道流动，造成粉尘在整个筛分破碎车间的扩散与沉降；4）个别主要产尘点未采取相应的降尘除尘措施；5）多数给料溜槽落煤高度过大，给料方向不合理，一方面易造成撒煤和皮带跑偏，另一方面也加大了煤尘飞扬程度。 2.4.3选煤厂粉尘综合治理的总体原则 1）尽量利用和发挥现有降尘和除尘设施的作用，争取以最小的投入达到预定的降尘效果；2）采取一些新措施，形成合理流场，避免粉尘在整个筛分车间的扩散，达到集尘捕尘直至降尘除尘的效果。3）根据煤流在选煤厂的运动过程，研究降低各产尘
21、点尤其是各受煤点的煤尘产出量技术措施。粉尘对健康危害极大，关键在于预防。具体包括改革不合理的生产过程，建立粉尘监测制度，切实落实综合防尘措施，减少吸入粉尘的机会，对于粉尘作业工人定期体检，做到早期检查、早期诊断，对已确诊为尘肺患者及早调离粉尘作业，并进行必要的治疗，平时可服用排毒洗肺的中药防治，清除肺部污物，控制和减少尘肺的发病率。对于这类大气污染问题，我们只要对具体的生产流程进行分析，找出产尘点，分析粉尘的成分，然后使用合理的除尘设备，达到大气的排放标准。这样带来的环保效益是无法估量的，环保效益又会反过来促进我国工业的持续稳定的发展。2.5选煤厂粉尘测定与分析为能有效治理粉尘危害，必须对全厂
22、的粉尘进行全面测定与分析，具有实际意义的是煤流在各生产状况下实际产尘强度，最终是以某个时间、空间及设备的工作状态所产生的尘量为基本参数。对于本设计负责的8个振动筛的产尘量为4.16t/d，每天一班，每班14小时，那么产尘强度为4.16/14=0.297t/h，又因为8个振动筛，6个是8米长的并且大小等相同，另外2个是9米长的，也相同，按照一定的分配原则，8米长的的发尘强度为0.036t/h，9米的为0.04t/h。8个振动筛的粉尘分散度如下页表所示：从表中可以看出，振动筛的粉尘颗粒比较细微，表内统计说明220m以上的粉尘的分散度约为60%80%。这些参数为治理方案的确定、设备的选型起这重要的作
23、用。表2-3 振动筛的粉尘分散度项目测试地点粒径范围 m 相应分散度2255101020202111945231032211538301432121832301462222531281242132428221972231738251372141933301262242337241063.粉尘性质分析对粉尘性质的进一步研究对以后设计中除尘方案的确定及除尘设备的选用有重大意义。3.1粉尘的分类1）按物质组成分类 粉尘可分为有机尘、无机尘、混合尘。有机尘包括植物尘、动物尘、加工有机尘；无机尘包括矿尘、金属尘、加工无机尘等。本次设计就是属于无机尘。2）按粒径分类 按尘粒大小或在显微镜下可见程度粉尘可分
24、为：粗尘，粒径大于40m，细尘，粒径1040m，在明亮光线下肉眼可以看见；显微尘，粒径0.2510m，用光学显微镜可以观察；亚显微尘，粒径小于0.25m，需用电子显微镜才能观察到。不同粒径的粉尘在呼吸器官中沉着的位置也不同，又分为：可吸入性粉尘即可以吸入呼吸器官，直径约大于10m的粉尘；微细粒子直径小于2.5m的细粒粉尘，微细粉尘会沉降于人体肺泡中。3）按形状分类 不同形状的粉尘可以分为：a三相等长粒子，即长、宽、高的尺寸相同或接近的粒子，如正多边形及其他与之接近的不规则形状粒细子；b 片形粒子，既两方向的长度比第三方向长得多，如薄片状、鳞片状年粒子；c 纤维形粒子，既在一个方向上长得多的粒子
25、，如柱状、针状、纤维粒子；d 球形粒子，外形成圆形或椭圆形。4）按化学特性分类：由粉尘的湿润性、粘性、燃烧爆炸性、导电性、流动性可以区分不同属性的粉尘。如按粉尘的湿润性能够分为湿润角小于90的亲水性粉尘和湿润角大于90的疏水性粉尘；按粉尘的黏性力分为拉断力小于60Pa的不粘尘，60300Pa的微粘尘，300600Pa的中粘尘，大于600Pa的强粘尘；按粉尘燃烧、爆炸性分为易燃、易爆粉尘和一般粉尘；按粉尘流动性可分为安息角小于30的流动行好的粉尘，安息角为3045的流动中等的粉尘既安息角大于45的流动性差的粉尘。按粉尘的导电性和静电除尘的难易分为大于1011.cm的高比电阻粉尘，1041011.
26、cm的中比电阻粉尘，小于104 .cm的低比电阻粉尘。5）其他分类中还有分为生产性粉尘和大气尘，纤维性粉尘和颗粒状，一次扬尘和二次性扬尘等。3.2粉尘的物理特性尘粒具有形状、粒径、密度、比表面积四大基本特性，还具有磨损性、荷电性、湿润性、黏着性以及爆炸性等重要性质。块壮物料破碎成细小的粉状微粒后，除了继续保持原有的主要物理化学性质外，还出现了许多新的特性，如爆炸性、带电性等。大体上，粉尘的物理性质包括以下方面：1）粉径分布，是指粉尘中各种粒径的粒子所占的百分比；2）密度，指粉尘的质量与同体积的4的水质量之比；3）比电阻，指粉尘本体与其表面化学膜电阻率之和；4）可磨性，指粉尘被研磨的难易程度，用
27、待测粉尘与标准粉尘在相同条件下研磨消耗能量或时间之比值表示；5）安息角（静止角、自然倾角），指粉尘自然堆放在水平面上形成圆锥体的底角；6）粘度，指粉尘之间一层对另一层的粘结力；7）亲水性，指粉尘与水接触时被水湿润的程度；8）爆炸极限，指粉尘在空气中遇有高温、明火等发生爆炸的最低质量浓度；9）含水率，指单位体积粉尘中含有水分的数量；10）比表面积，指单位质量粉尘中含有的内表面积与外表面积之和；11）粉尘形状，诸如片状、纤维状、球形等。在这些特性中，与除尘技术关系密切的，有以下几个方面：3.2.1粉尘的密度单位体积中粉尘的质量称为粉尘的密度其单位是kg/m3或g/cm3。由于粉尘的产生情况不同、实
28、验条件不同，获得的密度值也不同。一般将粉尘的密度分为真密度和堆积密度等不同的概念。1）真密度由于粉尘颗粒表面不平和其内部的空隙，所以尘粒表面及其内部吸附着一定的空气。粉尘的真密度是设法将吸附在尘粒表面及其内部的空气排除后测得的粉尘自身的密度。用p表示。2）堆积密度固体研磨而形成的粉尘，在表面未氧化前，其真密度与母料密度相同。呈堆积状态存在的粉尘，除了每个尘粒吸附哟一定空气外，尘粒之间的空隙中也含有空气。将包括粉体粒子间气体空间在内的粉尘密度称为堆积密度。可见，对同一种粉尘来说，其堆积密度值一般要小于真密度值。如煤粉燃烧产生的飞灰粒子，含有熔凝的空气球，其堆积密度为1.07 g/cm3，真密度为
29、 2.2 g/cm3。 密度对重力、惯性、离心式除尘器的除尘率关系很大，而堆积密度则与设计粉尘的存储设备和粉尘的在飞扬问题有关。当粉尘的密度与堆积密度之比为10以上时，需要特别注意解决粉尘的二次飞扬问题。 若将粉尘之间的空隙体积与包含空隙的粉尘总体之比称为空隙率，用表示，则粉尘的真密度p与堆积密度p之间存在如下关系b=（1-）p （3-1）对于一定种类的粉尘来说，p是定值，而b随空隙率变化而变化。值与粉尘的种类、粒径及充填方式等因素有关。粉尘愈细，吸附的空气愈多，值愈大；充填过程加压或进行震动，值减小。粉尘的真密度应用于研究尘粒在空气中运动，而堆积密度则可用于存仓或灰斗容积的计算等。3.2.2
30、粉尘的比表面积单位体积的粉尘具有的总表面积Sp（cm2/cm3）称为粉尘的比表面积。对于平均粒径为d p、空隙率为的表面光滑球型颗粒，其比表面积定义 Sp=6 (3-2)对于非球型颗粒组成的粉尘，其比表面积定义为Sm=6 （3-3）式中 m为颗粒群的形状系数。即m =。细砂平均m =0.75；细煤粉m =0.73；烟灰m =0.55；纤维尘m =0.30。比表面积常用来表示粉尘的总体的细度，是研究通过粉尘层流体阻力以及研究化学反应、传质、传热现象的参数之一。3.2.3粉尘的含水量及其润湿性1）粉尘的含水量粉尘中所含水分一般可分为三类：a 自由水:附着在表面或包含在凹面及细孔中的水分；b 结合水
31、:紧密结合在颗粒内部，用一般干燥方法不易全部去除的水分；c 化学结合水: 是颗粒的组成部分，如结晶水。通过干燥过程可以除去自由水和一部分结合水分，其余部分作为平衡水分残留，其量随干燥条件而变化。3.2.4粉尘的粘附性粉尘的粘附性是指粉尘颗粒之间凝聚的可能性或粉尘对器壁粘附堆积的可能性。粉尘颗粒由于凝聚变大，有利于提高除尘器的捕集效率，而从另一方面来说，粉尘对器壁的粘附会造成装置和管道的堵塞或引起故障。一般认为，粘附现象与作用在颗粒之间的粘着力以及与固体壁面之间的作用力有关。时间证明，颗粒细，含水率高及荷电量大的粉尘易于粘附在器壁上，此外，还与粉尘的气流运动状况及壁面粗糙情况有关。所以在除尘系统
32、或气流输送系统中，要根据经验选择适当的气流速度，并尽量把器壁加工光滑，以减少粉尘的粘附。3.2.5粉尘的安息角粉尘的安息角是指粉尘通过小孔连续地下落到水平板上时，堆积成的锥体母线与水平面的夹角（也叫静止角或堆积角）。安息角是粉尘物料所具有的动力特性之一。它与粉尘的种类、粒径、形状和含水量等因素有关。多数粉尘的安息角的平均值在3536左右，对于同一种粉尘，粒径愈小，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。安息角是设计除尘设备及管道的主要依据。3.2.6粒径与分散度尘粒如呈球形，可取其直径为粒径。但实际上尘粒的形状是很复杂的，多为不定形的。若要求得单一尘粒粒径
33、需借用不同的方法测出起代表性尺寸，叫做尘粒粒径。用的较多的有显微镜粒径、Storkesl粒径、筛分粒径。粉尘的各种粒级（某一粒径范围，如510m，1015m等）所占质量或颗粒数的百分比（%），称为质量分散度或颗粒分散度。粉尘的粒径值是粉尘的主要特性之一，其粒径分布大部分是细尘粒还是粗尘粒，是最关键的数据。 粉尘分散度对除尘工作具有重要的意义，是除尘系统设计、管径计算以及选择除尘设备的主要依据之一。3.2.7 凝聚性粉尘微粒产生时的高温，尘粒表面的电荷、布朗运动和声波的震动以及磁力作用，可使尘粒相互撞击而引起凝聚。这一特殊性对除尘的原理和除尘效率起着不可忽视的作用。近年来发展的新型除尘器都设法利
34、用这一特性，超声波除尘器就是利用声波使尘粒凝聚成微粒团，然后在送入旋风除尘器，这样，对于微小尘粒也能获得高效率。4 除尘方案的确定除尘方案的确定，就是选择最优的除尘系统，在满足除尘要求的条件下，尽量做到除尘设备的最佳配置，综合考虑各种因素，尽量满足技术和经济合理。4.1除尘系统的选择4.1.1除尘系统的分类及特点4.1.1.1按除尘系统的配置特点和规模可分为：1）就地除尘系统。除尘设备直接置于生产粉尘的设备上，基本不需要除尘管道。2）分散除尘系统。把就近性质相同的产尘点用管道连接起来，共用一台除尘设备和除尘风机，是目前较为常用的除尘系统。3）集中除尘系统。把整个车间或者几个车间的产尘点联结与一
35、个除尘系统，共用一台除尘设备和风机，是目前常用的除尘系统。4.1.1.2按常用的除尘设备可分为： 1）干式除尘系统。除尘设备用干式除尘器（旋风除尘器、电除尘器、袋式除尘器）不需要水和其他介质做除尘介质。2）湿式除尘系统。除尘设备常用湿式除尘器（冲激式除尘器、文氏除尘器、水膜除尘器）需要水或其他介质做除尘介质。3）干湿结合除尘系统。干式除尘器和湿式除尘器联合使用。4.1.1.3按除尘设备的级数可分为： 1）单级除尘系统：除尘设备采用单级。目前工程上采用的绝大多数为此类除尘系统。2）多级除尘系统：除尘设备采用二级或二级以上的除尘器，只有在单级不能满足排气标准时才采用多级。4.1.1.4按除尘设备和
36、风机的位置可分为：1）负压除尘系统。除尘器位于通风机之前。通过通风机的气体已经经过除尘设备，含尘浓度变低，这样通风机所受的阻力大大降低，运行寿命长，适用于处理初浓度高的含尘气体。2）正压除尘系统。除尘器位于通风机之后。可以降低能耗，但通风机所受的阻力加大，主要适用于处理初浓度低的含尘气体。4.1.2除尘系统的设计要点：1）对除尘系统进行合理的划分和规划。2）采用适宜的尘源密闭罩或粉尘捕集设备，并且要符合各厂的实际情况。3）根据粉尘的性质和气体的特性，采用适宜的除尘器和除尘风机。4）合理地设计和布局除尘管道，除尘器，除尘风机5）对分散和集中的除尘系统，应设置必要的调节阀门，以保证各扬尘点的风量，
37、还需要设置必要的电气控制和辅助系统。6）据粉尘的性质和气体的特性，选择合理的粉尘输送设备。7）要尽可能采用节能技术，降低除尘系统的能耗。8）要考虑设置必要的检修和维护空间。4.1.3除尘系统的设计步骤1）了解工艺流程，工艺设备及其配置情况，根据粉尘在工艺生产过程中的散发情况，确定密闭罩形式和抽风点的位置。2）根据工艺设备的工作情况和密闭状态，决定除尘点的风量。3）根据工艺生产情况，抽风点的位置和数量，划分除尘系统。4）根据抽风点气体中所含粉尘的性质、含尘浓度、气象条件、厂址状况，考虑除尘系统所要达到的具体环境标准，选择净化设备的形式及数量，并布置除尘器的具体位置。5）布置管道位置具体走向，绘制
38、平断面草图和系统图。6）计算系统摩擦阻力和局部阻力。7）选择风机和电机。8）选择管道附件。9）绘制工程图。4.2除尘设备的选用4.2.1常用除尘设备的分类及特点34.2.1.1按除尘机理分类根据主要除尘机理的不同，目前常用的除尘器可以分为以下几类：1）重力除尘，如重力沉降室；2）惯性除尘，如惯性除尘器；3）离心力除尘，如旋风除尘器；4）过滤除尘，如袋式除尘器、颗粒程除尘器、纤维过滤器、纸过滤器；5）洗涤除尘，如自激式除尘器、卧式旋风水膜除尘器；6）静电除尘，如电除尘器。4.2.1.2根据气体净化程度的不同，可以分为以下几类：1）粗净化 主要除掉粗大的尘粒，一般用作多极除尘的第一级。2）中净化
39、主要用于通风除尘系统，要求净化后的空气含尘浓度不超过100mg/m200mg/m。3）细净化 主要用于通风空调系统的进风系统和再循环系统，要求净化后的空气含尘浓度不超过1mg/m2mg/m。4）超净化 主要除掉1m以下的细小尘粒，用于清洁度要求较高的洁净房间，净化后的空气含尘浓度视工艺要求而定。4.2.2除尘器工作机理除尘器的工作原理都是以作用力为理论基础。根据力的性质不同，设计出不同的除尘器。4.2.2.1机械除尘器工作机理机械除尘器有沉降室，惯性除尘器和旋风除尘器三个类别。沉降室工作原理是利用的是重力，所谓重力就是地球对物体的吸引力。在重力作用下含尘气体的中的粉尘在沉降室被分离出来。惯性除
40、尘器分离粉尘用的是惯性力。惯性力是反映物质自身运动状态的力，受到外力时，物质改变运动状态。在相同的作用力下惯性小的物体比惯性大的物体容易改变运动状态，即得到的加速度比较大，这对惯性小的粉尘分离是有利的。旋风除尘器利用的是离心力。所谓离心力是指做圆周运动的物体对施于它的向心分离力。它是依据在旋转体的反作用力，利用离心力分离非均相系统的分离过程通称离心分离。它是依据在旋转过程中质量大的、旋转速度快的物质获得的离心力也大的原理进行工作的。4.2.2.2电除尘器工作机理电除尘器分离粉尘靠的是静电力即库仑力。除尘过程分为四个阶段。1） 气体分离：在电晕级与集尘级之间施加支流高电压（40kv70kv），使
41、放电级发生电晕放电，气体分离，生成大量的自由电子和正离子。2） 粉尘荷电气流通过电场空间时，自由电子、负离子与粉尘碰撞并附着其上，便实现了粉尘的荷电。3） 粉尘沉降荷电持尘在电场中受静电力的作用被驱往集尘级，经过一定时间后达到集尘级表面，放出所带电荷并沉集其上。4） 清灰 集尘级表面上的粉尘沉集到一定厚度后，用机械振打等方法将其清除掉，使之落入下部灰斗中。放电级也会附着少量粉尘，也需要进行定时清灰。为保证静电除尘器在高效率下运行，必需将上述四个过程进行得十分有效。4.2.2.3袋式除尘器过滤机理袋式除尘器的过滤机理是一个综合效应的结果。粉尘一般由超细微粒到粗粒的各粒径按一定分散度曲线分布的。虽
42、然滤布纤维间的孔隙也许大于100mm以上，但织物过滤却能捕集微粒粒子，过滤机理各种效应是重力、筛滤、惯性碰撞、钩附效应和扩散与静电吸引。当含尘气流流经滤布时，比滤布空隙大的颗粒，由于重力作用沉降了或因惯性作用被纤维挡住了，比滤布空隙小的颗粒和滤布的纤维发生碰撞后或经过时被纤维钩附在滤袋表面（即钩附效应）。较小的粒子，因分子间的布朗运动留在滤布的表面和空隙中，最微小的离子则可能随气流一起流经滤布跑掉了。4.2.2.4湿式除尘器的工作原理湿式除尘器的除尘原理属于短程机制，主要是除尘器内含尘气体与水接触有如下过程：温暖粒与预先分散的水膜或雾状液相接触；含尘气体冲击水层产生鼓泡形成细小水滴或水膜；较大
43、的粒子（如大于1mm）在与水滴碰撞时被捕集，捕集效率取决于粒子的惯性及扩散程度。因为水滴与气流间有相对运动，并由于水滴周围有环境气膜作用，所以气体与水滴接近时，气体改变流向绕过水滴，而尘粒受惯性力和扩散的作用，保持原轨迹运动与水滴相撞。这样，在范围内尘粒都有可能与水滴相撞，然后由于水的作用凝聚成大颗粒，被水流带起。这说明，水滴小而多，比表面积大，接触尘粒机会就多，产生碰撞、扩散、凝聚效率也高。尘粒的容重、粒径与水滴的相对速度越大，碰撞凝聚效率越高；而液体的黏度、表面张力越大，水滴直径大，分散得不均匀，碰撞凝聚越低。实验与生产经验表明，亲水性粒子比疏水性粒子容易捕集，这是因为亲水性粒子容易通过水
44、膜的缘故。此外，当尘粒直径和密度小，除尘效率明显降低。为了解决疏水性粉尘和细微粒子效率低的问题，可以往水中加入某些药剂来提高除尘效率。4.2.3常用除尘器的选用原则除尘设备的选择正确与否，是除尘系统运行的关键，必须根据粉尘的排放要求、工艺参数、废气的性质、粉尘性质、除尘设备的性能、经济条件和管理水平进行充分的调查研究，结合分析，选用适当的形式的除尘设备，并规定其型号，应按以下原则选用。4.2.3.1粉尘的性质如粉尘的粒径分布、浓度、粘附性、吸湿性、浸润性、水硬性、比电阻、爆炸性和纤维性等。1）大颗粒部分可采用惯性除尘器、旋风除尘器；对细小的颗粒可用袋式除尘器和电除尘器。2）对与袋式除尘器，入口
45、烟气的含尘浓度在0.215g/m3为宜，电除尘器在30 g/m3为宜，如入口粉尘的含尘浓度过高可考虑采用二级除尘系统，第一级采用惯性或旋风除尘器。3）对于纤维性和粘附性粉尘，不宜采用电除尘器。4）对低比电阻和高比电阻的粉尘不宜采用电除尘器。5）对水硬性粉尘不宜采用湿式除尘器。6）对亲水性粉尘，通常采用湿式除尘器。4.2.3.2含尘气体的性质如温度、湿度、气体流量和成分等。1）温度变化较大且含湿量较大的气体，不宜采用干式除尘设备。2）气体流量变化较大的，不宜采用旋风除尘器、电除尘器，宜采用袋式除尘器。3）处理可燃性和爆炸性气体，要采取一定的安全措施，可采用袋式除尘器和电除尘器。4）要求排入大气的
46、粉尘浓度，要根据排入大气的粉尘浓度和除尘设备入口的浓度，确定适宜的除尘设备。5）除尘设备的一次性投资和运行费用。6）与除尘设备相配套的而消耗的气体介质情况如：水、压缩空气和电等，压缩空气气源不稳定，质量不好不宜采用脉冲袋式除尘器。7）除尘设备的维护管理繁简程度和用户管理水平。8）粉尘是否有回收价值，有较高回收价值的粉尘宜采用干式除尘设备。4.2.4除尘器的性能及评价指标1）除尘器处理量。2）除尘器的除尘效率及通过率。3）除尘器的压力损失。4）除尘器的基建投资与运行管理费用。5）除尘器的使用寿命。6）除尘器的占地面积或占用空间体积的大小。4.2.5常用除尘设备的维护4除尘器及其附属设备常因磨损、腐蚀、堵塞原因而引起设备穿孔、漏气或堵塞，致使除尘效率下降，甚至造成事故。为使除尘器能长期保持良好的性能，必须定期或不定期地对除尘器及其附属设备进行检查和维护。4.3除尘器发展展望近年来国内外除尘设备的发展，着重在以下几个方面：1）除尘设备趋向高效率由于对烟尘排放浓度要求愈来愈严格，世界各地趋于发展高效率的除尘器。在工业大气污染控制中，电除尘器与袋式除尘器占了压倒优势。日本除尘设备销售额中，电除尘器及袋式除尘器占的比例分别为45.5%及44
