根据国家统计局出版的《中国统计年鉴》,工业分为重工业和轻工业。重工业是为国民经济各部门提供物质技术基础的主要生产资料的工业;轻工业为主要提供生活消费品和制作手工工具的工业。由于在近代工业的发展中,化学工业居于十分突出的地位,因此,在技术探讨研究中,常将重工业和化学工业合称为重化工业。
(1)采掘(伐)工业,是指对自然资源的开采,包括石油开采、煤炭开采、金属矿开采、非金属矿开采和木材采伐等工业;
(2)原材料工业,指向国民经济各部门提供基本材料、动力和燃料的工业。包括金属冶炼及加工、炼焦及焦炭、化学、化工原料、水泥、人造板以及电力、石油和煤炭加工等工业;
(3)加工工业,是指对工业原材料进行再加工制造的工业。包括装备国民经济各部门的机械设备制造工业、金属结构、水泥制品等工业,以及为农业提供的生产资料如化肥、农药等工业。
(1)以农产品为原料的轻工业,是指直接或间接以农产品为基本原料的轻工业。最重要的包含食品制造、饮料制造、烟草加工、纺织、缝纫、皮革和毛皮制作、造纸以及印刷等工业;
(2)以非农产品为原料的轻工业,是指以工业品为原料的轻工业。最重要的包含文教体育用品、化学药品制造、合成纤维制造、日用化学制品、日用玻璃制品、日用金属制作的产品、手工工具制造、医疗器械制造、文化和办公用机械制造等工业。
(1)按物质组成分类:按物质组成粉尘可分为有机尘、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。
(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为:粗尘,粒径大于40μm,相当于一般筛分的最小粒径;细尘,粒径10~40μm,在明亮光线下肉眼能见到:显微尘,粒径0.25~10μm,用光学显微镜可以观察;亚显微尘,粒径小于0.25μm,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10μm的粉尘,可以吸入呼吸道;微细粒子直径小于2.5μm的细粒粉尘,微细粉尘会沉降于人体肺泡中。
(3)按形状分类:不一样的形状的粉尘可大致分为:a.三向等长粒子,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相接近的不规则形状的粒细子;b.片形粒子,即两方向的长度比第三方向长得多,如薄片状、鳞片状粒子;c.纤维形粒子,即在一个方向上长得多的粒子,如柱状、针状、纤维粒子;d.球形粒子,外形呈圆球形或椭圆球形。
(4)按物理化学特性分类:由粉尘的湿润性、黏性、燃烧爆炸性、导电性、流动性可以区分不一样的属性的粉尘。如按粉尘的湿润性分为湿润角小于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的不黏尘,60~300Pa的微黏尘,300~600Pa的中黏尘,大于600Pa的强黏尘;按粉尘燃烧、爆炸性分为易燃、易爆粉尘和一般粉尘;按粉料流动性可分为安息角小于30°的流动性好的粉尘,安息角为30°~45°的流动性中等的粉尘及安息角大于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1011Ω·cm的高比电阻粉尘,104~1011Ω·cm的中比电阻粉尘,小于104Ω·cm的低比电阻粉尘。
粉尘有很多特殊的属性,其中与除尘工程紧密关联的有悬浮特性、扩散特性、附着特性、吸附特性、燃烧和爆炸特性、荷电特性及流动特性等。
(1)悬浮特性:在静止空气中,粉尘颗粒受重力作用会在空气中沉降。当尘粒较细,沉降速度不高时,可按斯托克斯(Stokes)公式求得重力与空气阻力大小相等、方向相反时的沉降速度,称尘粒沉降的终端速度。
实际空气绝非静止,而是有各种扰动气流,小于10μm的尘粒能长期悬浮于空气中。即便是大于10μm的尘粒,当处于上升气流中,若流速达到尘粒终端沉降速度,尘粒也将处于悬浮状态,该上升气流流速称为悬浮速度。作业场所存在自然风流、热气流、机械运动和人员行动而带动的气流,使尘粒能长期悬浮。
(2)扩散特性:扩散特性是指微细粉尘随气流携带而扩散。即使在静止的空气中,尘粒受到空气分子布朗运动的撞击也能形成类似于布朗运动的位移。对于0.4μm的尘粒,单位时间布朗位移的均方根值大于其重力沉降的距离;对0.1μm的尘粒,布朗位移的均方根值相当于重力沉降距离的40余倍。扩散使粒子不断由高浓度区向低浓度区转移,形成尘粒流经微小通道向周边沉降的主要原因。
(3)附着特性:尘粒有黏附于其他粒子或其他物质表面的特性。附着力有三种,即范德华力、静电力和液膜的表面张力。微米级尘粒的附着力远大于重力,直径10μm的粉尘在滤布上附着力可达自重的1000倍,当悬浮尘粒相互接近时,彼此吸附聚集成大颗粒,当悬浮微粒接近其他物体时即会附着其表面,必须有一定的外加力才能使其脱离。集合的粉尘体之间亦存在粉尘间的吸附力,一般称为粉尘的黏性力,若需将集合的粉尘沉积物剥离,必须施加拉断力。
范德华力使尘粒表面有吸附气体、蒸汽和液体的能力。粉尘颗粒愈细,比表面积愈大,单位质量粉尘表面吸附的气体和蒸汽的量愈多。单位质量粉尘粒子表面吸附水蒸气量可衡量粉尘的吸湿性。当液滴与尘粒表面接触,除存在液滴与尘粒表面吸附力外,液滴尚存在自身的凝聚力,两种力量平衡时,液滴表面与尘粒表面间形成润湿角,表征尘粒的润湿性能。润湿角愈小,粉尘润湿性愈好;反之,说明粉尘润湿性愈差。
(4)燃烧和爆炸特性:物料转化为粉尘,比表面积增加,提高了物质的活性,在具备燃烧的条件下,可燃粉尘氧化放热反应速度超过其散热能力,最终转化为燃烧,称粉尘自燃。当易爆粉尘浓度达到爆炸界限并遇明火时,产生粉尘爆炸。煤尘、焦炭尘、铝、镁和某些含硫分高的矿尘均系爆炸性粉尘。
(5)荷电特性:由于天然辐射,离子或电子附着,尘粒之间或粉尘与物体之间的摩擦,使尘粒带有电荷。其带电量和电荷极性(负或正)与工艺过程环境条件,粉尘化学成分及其接触物质的介电常数等有关。尘粒在高压电晕电场中,依靠电子和离子碰撞或离子扩散作用使尘粒得到充分的荷电。当温度低时,电流流经尘粒表面称表面导电;温度高时,尘粒表面吸附的湿蒸汽或气体减少,施加电压后电流多在粉尘粒子体中传递称体积导电。粉尘成分、粒度、表面状况等决定粉尘的导电性。
(6)流动特性:尘粒的集合体在受外力时,尘粒之间发生相对位置移动,近似于流体运动的特性。粉尘粒子大小、形状、表面特征、含湿量等因素影响粉料的流动性,由于影响因素多,一般是通过试验评定粉料的流动性能,粉料自由堆置时,料面与水平面间的交角称安息角,安息角的大小在某些特定的程度上能说明粉料的流动性能。
(1)煤炭采选业:岩巷凿岩、岩巷爆破、岩巷装载、出矸推车、喷浆砌碹、岩巷掘进、煤巷打眼、煤巷爆破、煤巷加固、采煤运输、井下通风。
(3)黑色金属矿采选业:黑色矿穿孔、炮采、机采、装载、运输、回填、支护、采矿辅助、破碎、筛选、研磨、浮选、重选、磁选、选矿辅助。
(4)有色金属矿采选业:打孔、炮采、机采、装载、运输、回填、支护、采矿辅助破碎、筛选、研磨、浮选、重选、磁选、电选、选矿辅助。
(5)建筑材料及其他非金属矿采选业:土砂石打孔、炮采、机采、装载、运输、破碎、筛选、研磨、转运、开采辅助;河砂吸采、河砂手采、河砂筛选、河砂转运、河砂运输、河砂开采辅助、化学矿打孔、炮采、机采、装载、运输、回填、支护、采矿辅助、破碎、筛选、研磨、浮选、重选、选矿辅助、非金属矿打孔、炮采、机采、装载、运输、回填、支护、来矿辅助、破碎、筛选、研磨、重选、选矿辅助。
(14)砖瓦、石灰和轻质建材制造业:砂石装卸、筛选、转运、堆垛、运输、辅助、装卸、筛选、转运、投料、拌和、浇注、辅助、石材切割、雕凿、研磨、整修、辅助、荒料锯切、板材研磨、板材切割。
(15)玻璃及玻璃制品业:玻璃备料、光学玻璃配料、玻璃喷砂、玻壳备料(灯具、荧屏)、玻璃纤维配料。
(17)耐火材料制品业:耐材破碎、筛分、配料、混合、成型、耐火砖干燥、耐材烧成、物料输送、耐火材料磨制。
(25)金属表面处理及热处理业:镀件喷砂、工件喷砂、除油除锈、喷砂粗糙。
(26)机械工业:铸造型砂、铸造造型、铸造落砂、铸件清砂、熔模铸造、石英砂打磨、抛光。
(28)交通水利基本建设业:隧道掘进、打眼、爆破、碎石装运、喷浆砌碹、辅助、路基砌碹、路面浇注、路面摊辅、坝基砌碹、坝基浇注。
(1)煤炭采选业:煤巷打眼、煤巷爆破、煤巷加固、采煤打眼、爆破采煤、水力采煤、机械采煤、采煤装载、采煤运输、采煤支护、井下通风、采煤辅助、选煤运输、筛煤、煤块破碎。
(2)电力、蒸汽、热水生产和供应业:上煤、磨煤、司炉、锅炉出灰、锅炉检修。
(3)炼焦、煤气及煤制品业:原煤输送、炼焦备煤、炼焦洗煤、炼焦选煤、炼焦配煤、炼焦干馏、熄焦、运焦、炼焦辅助、煤块破碎、煤制品制取。
(1)建筑材料及其他非金属矿采选业:石墨矿打孔、炮采、机采、装载、运输、回填、支护、采矿辅助、破碎、筛选、研磨、重选、选矿辅助。
(3)耐火材料制品业:耐材粉碎、筛分、配料、混合、成型、烧成、磨制、物料输送、耐火砖干燥。
(4)石墨及碳素制品业:碳素制品清理、金属粉混合、石墨机加工、石墨制品制取。
(11)电子及通讯设备制造业:支座装配、涂内层石墨、喷外层石墨、钨钼拉丝。
(7)石墨及碳素制品业:碳素粉碎、配料、煅烧、筛分、成型、冷却、整理、包装。
(9)电气机械及器材制造业:锌锰电池备料、电池芯制配、炭棒混粉、电缆电线挤压。
(1)有色金属矿采选业:有色矿打孔、炮采、机采、装载、运输、回填、支护、采矿辅助、破碎、筛选、研磨、重选、磁选、电选、选矿辅助。
(2)建筑材料及其他非金属矿采选业:非金属矿打孔、炮采、机采、装载、运输、回填、支护、采矿辅助、破碎、筛选、研磨、重选、选矿辅助。
(9)石棉制品业:石棉梳棉、拼线、编织、湿纺、处理、混炼、压制、磨片、汽车刹车片制造、铁路车辆制动件制造、电气绝缘品制造、拆卸。
(1)建筑材料及其他非金属矿采选业:滑石矿打孔、炮采、机采、装载、运输、回填、支护、采矿辅助、破碎、筛选、研磨、重选、选矿辅助、滑石粉加工。
(8)橡胶制品业:橡胶配料、混炼、硫化、压延、切片、制管、模压、切制、成型、包装、医用乳胶制品制造。
(6)水泥制造业:生料煅烧、熟料冷却、熟料粉磨、水泥包装、水泥均化、水泥煤粉制备、水泥输送。
(7)水泥制品和石棉水泥制品业:称量配料、混合搅拌、紧实成型、制浆均和。
(1)建筑材料及其他非金属矿采选业:云母矿打孔、炮采、机采、装载、运输、回填、支护、采矿辅助、破碎、筛选、研磨、重选、选矿辅助。
(2)云母制品业:云母制粉、煅烧、制浆、配胶、施胶、复合、成型、云母绝缘成品。
(1)建筑材料及其他非金属矿采选业:上砂石打孔、炮采、机采、装载、运输、开采辅助、陶土粉碎、研磨、筛分、包装、运输。
(2)陶瓷制品业:陶瓷粉碎、筛分、配料、搅拌、泥浆脱水、炼泥、成型、干燥、上釉、烧成、装出窑、成品包装。
(1)有色金属矿采选业:铝矿打孔、炮采、机采、装载、运输、回填、支护、采矿辅助、破碎、筛选、研磨、重选、磁选、电选、选矿辅助。
(2)轻有色金属冶炼业:氧化铝烧结、焙烧、精制、铝铸锭、铝电解、铝合金熔铸、铝合金氧化。
(3)交通运输设备制造业:机车部件组装、平台组装、船舶管系安装、船舶电气安装、船舶锚链。
机械工业:铸造型砂、模型、熔炼、造型、浇铸、落砂、铸件清理、压铸铸造、熔模铸造、铝合金、铜材零部件(制品)等的铸造。
2、粉尘例举:白炭黑粉尘、白云石粉尘、玻璃钢粉尘、玻璃棉粉尘、茶尘、大理石粉尘、二氧化钛粉尘、沸石粉尘、谷物粉尘(游离SiO2含量小于10%)、硅灰石粉尘、硅藻土粉尘(游离SiO2含量小于10%)、活性炭粉尘、聚丙烯粉尘、聚丙烯腈纤维粉尘、聚氯乙烯粉尘、聚乙烯粉尘、矿渣棉粉尘、麻尘(亚麻、黄麻和苎麻)(游离SiO2含量小于10%)、棉尘、木粉尘、膨润土粉尘、皮毛粉尘、桑蚕丝尘、砂轮磨尘、石膏粉尘(硫酸钙)、石灰石粉尘、碳化硅粉尘、碳纤维粉尘、稀土粉尘(游离SiO2含量小于10%)、烟草尘、岩棉粉尘、萤石混合性粉尘、珍珠岩粉尘、蛭石粉尘、重晶石粉尘(硫酸钡)、锡及其化合物粉尘、铁及其化合物粉尘、锑及其化合物粉尘、硬质合金粉尘。
干式除尘器优点:使用范围广,大多数除尘对象都能够正常的使用干式除尘器,特别是对于大型集中除尘系统而言;粉尘排出的状态为干粉状,有利于集中处理和综合利用。
重力除尘器除尘原理是突然降低气流流速和改变流向,较大颗粒的灰尘在重力和惯性力作用下,与气分离,沉降到除尘器锥底部分。属于粗除尘。
惯性除尘器也叫惰性除尘器。是使含尘气体与挡板撞击或者急剧改变气流方向,利用惯性力分离并捕集粉尘的除尘设施。惯性除尘器分为碰撞式和回转式两种。
旋风除尘器适用于净化大于5~10微米的非粘性、非纤维的干燥粉尘。它是一种结构相对比较简单、操作便捷、耐高温、设备费用和阻力较低(80~160毫米水柱)的进化设施,旋风除尘器在净化设备中应用得最为广泛。
袋式除尘器很久以前就已大范围的应用于各个工业部门中,用以捕集非粘结非纤维性的工业粉尘和挥发物,捕获粉尘微粒可达0.1微米。
但是,当用它处理含有水蒸汽的气体时,应防止结露问题。袋式除尘器具备极高的净化效率,就是捕集细微的粉尘效率也可达99%以上,而且其效率比高。
静电除尘器工作原理如图所示,只要运用于水泥、化肥等行业的各种磨机系统,破碎点下料口,包装机及烘干机和各种相相似的分散源处置。
由于铝粉爆炸性粉尘在一定的浓度下,在遇到火花或静电的状况下有很大的可能性发作爆炸或熄灭。这种情况下就要用到防爆除尘器。
根据目前国内常见的电除尘器型式可概略地分为以下几类:按气流方向分为立式和卧式,按沉淀极型式分为板式和管式,按沉淀极板上粉尘的清除方法分为干式湿式等。
湿式除尘器俗称“水除尘器”,它是使含尘气体与液体(一般为水)密切接触,利用水滴和颗粒的惯性碰撞及其他作用捕集颗粒或使颗粒增大的装置。
喷雾塔具有结构相对比较简单、压力损失小、操作稳定等特点,经常与高效洗涤器联用捕集粒径较大的颗粒。
主要由文丘里管(有收缩管、喉管和扩大管三部分)和旋风分离器组成。其优点是结构相对比较简单,除尘效率高。缺点是阻力大,不能用于净制不容许与液体接触的气体。除除尘外,还有降温作用。
冲击式水浴除尘器用于工业废气中那些湿度大、排放量大,含尘量大的气体有良好的净化除尘。
利用含尘气体冲击除尘器内壁或其他特殊构件上用某种方法造成的水膜,使粉尘被水膜捕获,气体得到净化,这类进化设施叫做水膜除尘器。包括冲击水膜、惰性(百叶)水膜和离心水膜除尘器等多种。
处理气体量的多少是除尘器大小、类型的决定性因素,对于大气量,一定要选能处理气量大的除尘器,如果用多个处理小气量的除尘器并联使用往往是不经济的;对于较小气量,要比较用哪一种类型的除尘器最经济、最容易满足尘源点的控制和粉尘排放的环保要求。
由于除尘器进入实际运行后,受操作和环境条件影响有时是不易预计的,因此,在决定设备容量时,需保证有一定的余量或预留一些可能增添设备的空间。
粉尘分散度对除尘器的性能影响很大,而粉尘的分散度相同,由于操作条件不同也有差异。因此,在对除尘器进行选型时,首先是要确切掌握粉尘的分散度,如粒径多在10μm以上时可选旋风除尘器;在粒径多为数微米以下,则应选用静电除尘器、布袋除尘器。而具体选择,能够准确的通过分散度和其他要求,参考常用除尘器类型与性能表进行初步选择,然后再依照其他条件和除尘器的种类和性能介绍确定。
粉尘密度对除尘器的除尘性能影响也很大。这种影响表现最明显的是重力、惯性力和离心力除尘器。所有除尘器的一个共同点是堆积密度越小,尘粒分离捕集就越困难,粉尘的二次飞扬越严重,所以在操作与设备结构上应采取特别措施。
对重力、惯性力和旋风除尘器来说,进口含尘浓度越大,除尘效率越高,可是这样又会增加出口含尘浓度,所以不能仅根据除尘效率高就笼统地认为粉尘处理效果好。对文氏管除尘器、喷射洗涤器等湿式除尘器,以初始含尘浓度在10g/m³以下为宜;对布袋除尘器,含尘浓度愈低,除尘性能愈好。在较高初始浓度时,进行连续清灰,压力损失和排放浓度也能满足环保要求。而静电除尘器初始浓度在30g/m³以下,不加预除出尘器也可以使用。
粉尘和壁面的黏附机理与粉尘的比表面积和含湿量关系很大。粉尘粒径越小,比表面积越大,含水量越多,其黏附性也越大。
在旋风除尘器中,粉尘因离心力黏附于壁面上,有发生堵塞的危险;而袋式除尘器黏附的粉尘容易使过滤袋的孔道堵塞;电除尘器则易使放电极和集尘极积尘。
电除尘器的粉尘比电阻应该在104~10nΩ·cm范围以内。粉尘的比电阻随含尘气体的温度、湿度不同有很大变化,对同种粉尘,在100~200℃之间比电阻值最大;如果含尘气体加硫调质则比电阻降低。因此,在选用电除尘器时,需事先掌握粉尘的比电阻,最大限度地考虑含尘气体温度的选择和含尘气体性质的调整。
干式除尘器原则上必须在含尘气体露点以上的温度下进行。在湿式除尘器中,由于水的蒸发和排放到大气后的冷凝等原因,应尽可能在低温下做处理。在过滤筒除尘器中,直接或间接地处理含尘气体的温度应降低到滤布耐热温度以下。玻璃纤维滤布的使用温度一般在260℃以下。其它滤布则在80~200℃之间。在电除尘器中,使用温度可达400℃。要考虑粉尘的比电阻和除尘器结构热膨胀来选择处理含尘气体的温度。
湿式除尘器绝大部分是用水的。若尘源设备规模较小,需要同时除去有害化学气体,或者需要把极其微细的炭黑、铅尘等粉尘完全捕集起来时,往往采用湿式除尘器。选用湿式除尘器应考虑污水处理以防止二次污染。
此外,为有效地利用除尘器,应依据情况进行处理。处理含一氧化碳的烟气时,应有防止爆炸的措施,如在发生炉出口烟道的高温部位导入空气,把一氧化碳氧化成二氧化碳。或调节浓度,远离爆炸浓度。
对预选出的除尘器进行技术经济指标的分析,综合考虑设备费、运行费、使用年数的限制、占地面积等有关因素,为最终确定除尘器提供依据。
确定除尘器一定要进行环境效益的全面分析。除尘效果好,气体排放浓度低,给环境带来效益,也给生产生活带来一定的好处。根据当地条件、本单位操作管理上的水准,并结合上面讲述的情况最终选定除尘器的型式。
在除尘系统模块设计中确定除尘器的阻力,除参照厂家提供的数据外,还应考虑到系统压力平衡、阴雨天气等对除尘器的影响、除尘器长期阻力变化等多种情况。