粉尘综合控制.pptx
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1、本章学习目标本章学习目标1.掌握粉尘的运动与分离理论基础2.了解如何通过选择生产布局与生产工艺减少产尘,了解物料预先湿润黏结与湿式作业3.掌握喷雾降尘、通风排尘与物理化学除尘的原理及方法4.了解落尘清除、个体防护和粉尘爆炸的防止与隔绝的方法第1页/共115页第一节第一节 粉尘运动与分离理粉尘运动与分离理论基论基础础 常用的捕尘分离机理:重力分离、惯性碰撞分离、截留、布朗扩散、凝集、电力捕尘分离等一、尘粒在连续介质中的运动阻力一、尘粒在连续介质中的运动阻力 在连续的流体介质中,尘粒与流体作相对运动,尘粒所受到的阻力可以用下式表示:所受阻力与微粒的形状有关第2页/共115页 对于球形颗粒,设dp为
2、球形微粒的直径,则有因此,根据实验,阻力系数CD与粒子雷诺数Re关系:第3页/共115页 1.当Re1.0时,流过尘粒的气体运动为层流状态,CD与Re间近似呈线性关系,此时=24,m=1 对于球形颗粒,代入前面的阻力公式,有此即层流区域球形颗粒的阻力计算公式,也就是著名的斯托克斯(Stokes)阻力定律。上式可作为分析除尘器内粉尘与气流相对运动和计算粉尘沉降速度的基本公式。第4页/共115页 2.当1500时,气体流线强烈弯曲,流动成为有势绕流。Stk0.1且为有势流动的球面捕集体的惯性捕集效率t为:2.截留捕集分离 气流流线离液珠或固体捕集体表面的距离在尘粒半径的范围以内以及在流线与被绕物体
3、相交表面上的粉尘,将与液珠或固体捕集体接触并被捕集,这种作用称截留捕集分离。起作用的是尘粒大小。第23页/共115页 拦截参数R,且 ,dc是捕集体的直径。则有势绕流截面捕集分离效率k仅取决于R。截留捕集分离效率k可以下式计算:对于球形捕集体:对于圆柱捕集体:第24页/共115页 3.布朗扩散捕集分离 由于布朗扩散运动而使微细粉尘碰撞到捕尘体上而被捕集的机理,称为布朗扩散捕集分离。dp 2m时,需要考虑。设扩散系数为Dn,气体运动黏度为,贝克利准则数Pe为:扩散效率按下式计算:第25页/共115页 4.凝集分离 指微细粉尘通过不同途径互相接触而结合成较大颗粒的过程。其本身并不是一种除尘机理,但
4、它可以式微小的粉尘凝聚增大,有利于采用各种除尘方法去除。六、电场力作用下粉尘的运动与分离六、电场力作用下粉尘的运动与分离 一种是带电尘粒或凝并后的带电尘粒(自然荷电);另一种是在外加电场作用下,尘粒带电(电晕荷电)。第26页/共115页 对于粉尘直径大于1m的尘粒,电场荷电量:荷电尘粒在电场内受到的静电力为 fJ=q1E0 当尘粒所受的静电力和尘粒的运动阻力相等时,尘粒向集尘极作匀速运动,此时的运动速度称为驱进速度,用表示。第27页/共115页 理论捕集效率的计算公式第28页/共115页六、尘粒的泳力捕集分离六、尘粒的泳力捕集分离 1.热泳力捕集分离 含尘气体有温度梯度存在,尘粒会受到由热侧指
5、向冷侧的力(热泳力)作用。2.扩散泳力捕集分离 气体混合物存在浓度梯度第29页/共115页第30页/共115页第二节第二节 生产布局和工艺减少产尘生产布局和工艺减少产尘 合理的厂房位置和生产布局,选用不产生或少产生粉尘的工艺,采用无危害或危害性小的物料,是消除、减弱粉尘危害的根本途径之一。一、选择合理的生产布局一、选择合理的生产布局 避免人员生产、生活区域的进风含有粉尘 1.产尘车间相对于其他建筑物的位置 2.厂房主要进风面 3.各种类型的厂房,开口部分的位置 4.减少西晒 5.合理工艺布置第31页/共115页二、选择合理的生产工艺二、选择合理的生产工艺 1.采取减少物料破碎产尘的生产工艺 2
6、.采取减少物料转载运输产尘的生产工艺 3.采取减少喷射混凝土产尘的生产工艺 4.尽量选用不含或少含游离二氧化硅的物料第32页/共115页例1.铸造行业(1)造型工段用游离二氧化硅含量低的砂代替含量高的砂(2)熔化工段用先进熔炼工艺减少烟尘散发量、粉尘量(3)清理工段用先进落砂设备减少粉尘危害(4)砂准备及砂处理工段用密闭罐车输送粉料、用气力输送代替皮带输送,减少粉尘飞扬第33页/共115页例2.陶瓷行业(1)采用湿法工艺如湿法轮碾、球磨,减少粉尘危害(2)采用自动化或机械化工艺(3)采用喷雾干燥新工艺(4)采用湿法修坯(5)其他第34页/共115页例3.矿山及隧道施工行业减少产尘量(1)采用凿
7、岩爆破工作量较小的采矿方法(2)采用产尘量较小的打眼放炮工艺(3)采用产尘量较小的机械化破碎矿岩或煤的工艺(4)采用减少喷射混凝土产尘的生产工艺第35页/共115页第三节第三节 物料预先湿润黏结与湿式作业物料预先湿润黏结与湿式作业一、物料一、物料预先湿润黏结预先湿润黏结 指在破碎、研磨、转载、运输等产尘工序前,预先对产尘的物料采用液体进行湿润,使产生的粉尘提前失去飞扬能力,预防悬浮浮尘的产生。在物料进入破碎、筛分和输送等工序之前,或在物料的破碎、筛分和输送过程中,往物料中加水(或其他液体),湿润物料,可以抑制、减少和消除粉尘的散发,这是一种简便、经济、有效的防尘措施。第36页/共115页 1.
8、破碎物质或粉料预先湿润黏结 在很大程度上受到工艺的限制,其预先湿润的加水量应在工艺允许的范围内进行,但工艺也应为预先湿润创造条件,以获得更好的防尘效果。预先湿润的加水量根据生产工艺要求及特点等因素确定,也可按下式确定:式中 W加水量,kg;G需预先湿润的物料量,kg;dw1、dw2物料的最初和最终含水量,%。第37页/共115页 dw2应根据生产工艺最大允许含水量和除尘最佳含水量等因素决定,一般可按下表选取。物料的最终含水量 喷水装置一般采用简单的不易堵塞的丁字形多孔喷水管和砸扁了的鸭嘴形喷水管。为均匀湿润物料,应保证喷水管前水压不小于2MPa。物料名称物料名称金属金属矿石矿石石灰石灰石石白云
9、石白云石煤煤石英石英富矿石富矿石烧结混烧结混合物合物铸造用铸造用砂砂焦炭焦炭dw2(%)4636468124681081046812第38页/共115页 2.煤体预先湿润 在煤层开采过程中,预先用水通过钻孔和裂隙注入尚未开采的煤体,使水均匀分布在煤层空隙(裂隙、孔隙)中,以抑制煤尘的生成和飞扬。(1)煤体预先湿润的作用 湿润并黏结煤体内缝隙中的原生粉尘,使其在破碎时失去飞扬能力 均匀湿润煤体内部,消除破碎时细粒煤尘的飞扬,预防或减少浮尘的产生第39页/共115页 水进入煤体后使其塑性增强,脆性减弱,当煤体开采破碎时,脆性破坏变为塑性变形,减少煤尘的产生量 (2)煤体预先湿润的影响因素 煤的裂隙
10、及孔隙的发育程度 极性差的影响 上覆岩层压力及支撑压力 注水参数的影响第40页/共115页 (3)煤体注水 指在采煤前预先在煤层中打若干钻孔,通过钻孔注入压力水,使其渗入煤体内部,增加煤的水分。煤体注水方式 根据水的加压方式,分为静压注水和动压注水。根据煤层钻孔的位置、长度和方向不同,又可分为四种方式:i.长孔注水 ii.短孔注水 iii.深孔注水和中孔注水 iv.巷道钻孔注水第41页/共115页第42页/共115页 煤体注水工艺与参数 i.钻孔 ii.封孔 一是水泥砂浆封孔;二是采用封孔器封孔。iii.注水 注水参数包括注水压力、注水量、注水时间等 (4)煤体灌水 方法有:上分层超前钻孔灌水
11、、采后密闭灌水、埋管灌水、水窝灌水等。第43页/共115页二、湿式作业二、湿式作业 指向破碎、研磨、筛分等产尘的生产作业点送水,以减少悬浮粉尘的产生。1.湿式打眼 指采用湿式打眼机具,将具有一定压力的水,送到打眼机具的炮眼眼底,用水湿润和冲洗打眼过程产生的粉尘,使粉尘变成尘浆流出炮眼,从而达到抑制粉尘飞扬、减少空气中矿尘含量的目的。按湿式打眼机具的动力分,可分为湿式电钻和湿式风动打眼机具。按供水方式,可分为中心式供水和侧式供水。第44页/共115页 (1)中心供水凿岩机 利用压缩空气进行凿岩,装有气、水联动的注水机构 (2)侧式供水湿式煤电钻第45页/共115页液压凿岩机 第46页/共115页
12、 2.水封爆破与水炮泥 (1)水封爆破 指在打好炮眼以后,首先注入一定量的压力水,水沿矿物质节理和裂隙渗透,矿物质被湿润到一定的程度后,把炸药填入炮眼,然后插入封孔器,封孔后在具有一定压力的情况下进行爆破。(2)水炮泥 指将装水的塑料袋代替黏土炮泥填入炮眼内,起到爆破封孔的作用。爆破时塑料袋破裂,水在高温高压下汽化,与尘粒凝结,达到降尘的目的。第47页/共115页 特点:水借助爆炸时产生的压力进入煤层裂隙,热量可使其汽化,降尘效果更明显。产生大量的炮眼中易溶于水的有害气体会因遇有水蒸气而减少,从而降低了有害气体的浓度。第48页/共115页 3.水磨石英和石棉湿法纺织生产 水磨石英 石棉湿法纺织
13、生产 4.水力清砂和磨液喷砂 水力清砂 磨液喷砂 5.湿式喷射混凝土 又称湿式喷浆第49页/共115页第50页/共115页高压水力清砂机 第51页/共115页精密铸造高压水力清砂机 第52页/共115页KSP-9型湿式混凝土喷湿机 KSP-5型湿式混凝土喷射机,矿用喷浆机 第53页/共115页第四节第四节 喷雾降尘喷雾降尘 定义:指水在一定压力作用下,通过喷雾器的微孔喷出形成雾状水滴,并与空气中的浮游粉尘接触而捕捉沉降的方法。降尘机理:通过喷雾方式使液体形成液滴、液膜、气泡等形式的液体捕集体,并与尘粒接触,使液体捕集体和粉尘之间产生惯性碰撞、截留、布朗扩散、凝集、静电及重力沉降等作用,将粉尘从
14、含尘气流中分散出来。第54页/共115页 优点:结构简单、使用方便、耗水量少、降尘效果高、费用低。缺点:增加作业场所空气的湿度,影响作业场所环境。一、影响喷雾降尘效果的主要因素一、影响喷雾降尘效果的主要因素 1.粉尘的湿润性与密度 湿润性好的粉尘,碰撞、截留、扩散效率高;否则,与液体接触碰撞时会发生反弹现象,效率低。故对难湿润的粉尘应向液体添加湿润剂来降低表面张力,以提高降尘效率。粉尘密度越大,碰撞效率也越高,粉尘越易沉降,除尘效率也越高。第55页/共115页2.喷雾作用范围与质量 喷雾作用范围指喷出的喷雾提所占的空间,如图。雾体作用长度、有效射程和扩散角越大,喷雾作用范围越大,降尘量越大,降
15、尘效果越好。第56页/共115页 喷雾质量:指雾滴粒径、雾滴密度及雾滴分布。3.喷雾器型式与安装方式 直接喷向产尘点喷雾降尘的合理距离为1.52.5m。空气参与雾化作用的量越多,雾滴粒径越细,雾滴密度越大,雾滴分布越均匀,喷雾质量越好,降尘效果越明显。4.粉尘与液体捕集体的相对速度 相对速度越大,互相冲击的能量越大,碰撞、凝聚效率就越高,有利于克服液体表面张力而被湿润。第57页/共115页 5.液体供给相关参数 包括压力、流量、水质、黏度等,与喷雾作用范围和质量密切相关。二、喷雾器型式与选择二、喷雾器型式与选择 1.按喷雾器的材质和可耐水压分类 按材质分:塑料喷嘴、尼龙喷嘴、单金属喷嘴、金属合
16、金喷嘴、全陶瓷喷嘴、陶瓷嵌金属喷嘴等。按可耐水压分:低压喷嘴、中压喷嘴、高压喷嘴。第58页/共115页第59页/共115页 2.按水流方式和喷雾体形状分类 按水流方式分:直流喷嘴和旋流喷嘴。按喷雾体形状分:线束型喷嘴、空心锥体喷嘴、实心锥体喷嘴、扇形喷嘴,如下图所示。第60页/共115页 使压力水旋转喷雾的方法:一是切内向旋流法 二是轴内向旋流法 三是轴外向旋流法第61页/共115页 3.按空气参与雾化作用的量分类 可分为:单水喷雾器、水气双作用喷雾器两种。(1)自吸空气式喷雾器 第62页/共115页 (2)压气水联动喷雾器 第63页/共115页三、喷雾控制方式三、喷雾控制方式 1.手动控制
17、手动喷雾以人工操作手动阀门来实现。第64页/共115页 2.自动控制 (1)机械式自动控制第65页/共115页 (3)液压传动式自动控制 主要通过液压传动机构来控制喷雾的开关,其核心部件为液压-水联动阀。(3)电子电气式自动控制 主要由转变成电信号的传感器、含有控制放大电路的控制箱及电磁阀组成。传感器有红外线传感器、可见光传感器、声传感器、冲击波传感器、接触式传感器、接触式传感器、电磁传感器等。第66页/共115页第第五节五节 通风排尘与物理降尘通风排尘与物理降尘一、通风排尘一、通风排尘 1.最低排尘风速 指促使对人体最有害的呼吸性粉尘保持悬浮状态并随风流流动的最低风速。对于垂直向上的风流,风
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- 粉尘 综合 控制
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