浅议粉尘从空气中分离的条件及其机理.doc

浅议粉尘从空气中分离的条件及其机理 山东省泰安市公路局 郝 强 山东省临邑县公路局 宋汉乾 摘 要 纯净的空气是人类和一切生物赖以生存的重要环境因素之一。将粉尘从空气中分 离出去，也是提高产品质量（如保证沥青混合料级配精度）的重要技术措施。重力与 惯性除尘器、旋风除尘器、湿式除尘器、过滤层除尘器、袋式除尘器、静电除尘器以 及组合式除尘器等7类除尘器，它们将粉尘空气中分离出去有其共同的分离条件。但 由于各种除尘器的除尘原理不同，造成了它们在结构以至性能、适用范围等方面的显 著差异。本文从介绍“粉尘从空气中分离的条件”入手，分别叙述常用的除尘器的除 尘机及适用范围，以便针对各种筑养路工程和含尘空气的具体情况选用或设计适用的 除尘器。 关键词： 粉尘 空气 分离 机理 除尘是分离并捕集含尘气流中的粉尘等固体颗粒物、用于环境保护或提高产品质量的 专项技术。收尘器、集尘器、滤尘器、过滤器等可统称为除尘 器，它是用于分离并收集悬浮于空气或气体中粉尘粒子的专 用设备。 1 粉尘从气体中分离的条件 粉尘等固体颗粒物随气体一起向前移动，当含尘气体进入分离区时，在某种或几种力的作用下粉尘颗粒将偏离气流，经 过足够的时间移到分离界面上并附着在上面。滞留在分界面上的 粉尘颗粒不断地被清除，可为新的粉尘颗粒继续附着在分离界面 上创造条件。循环往复，即为除尘器的作业过程。可见，粉尘颗 粒从气体中分离的条件是： 1)具有使粉尘颗粒运动轨迹和气体流线不同的作用力，常见 的有重力、离心力、惯性力、扩散(力)、静电(力)、直接拦截(力)、 热聚力、声波和光压等。 2)有分离界面可以让粉尘颗粒附着在上面，如容器壁面、某 固体表面、直径大的颗粒表面、织物与纤维表面、液体薄膜或雾 珠等。 3)有足够的时间使粉尘颗粒移动到分离界面上，这就要求除 尘器有一定的空间、并能控制气体流动速度。 4)能使已附着在分离界面上的粉尘颗粒不断地清除，而不会 重新返回气流中去，这就需要有一个清灰和排灰过程。 2 气体中粉尘分离的机理 2.1 气体中粉尘分离的主要机理 2.1.1 粉尘的重力分离 以重力自然沉降为基础、粉尘颗粒从缓慢运动的气流中分离 出来，是一种最简单、效果最差的除尘方法。因为在重力除尘器 中，气体介质处于湍流状态，因而粉尘颗粒即使在除尘器中滞留 时间很长，也不能有效地从含尘气流中分离出细微粒度的粉尘。 但是，对较粗粒度粉尘的分离、捕集效果较好，因此粉尘的重力 分离机理及重力除尘器主要适用于直径大于100~500μm的粉尘 颗粒。为取得较好的除尘效果，在此过程中必须以缓慢的气流速 度予以配合。 2.1.2 粉尘的离心分离 由于气体介质的快速旋转，气体中悬浮的粉尘颗粒达到很大 的径向迁移速度，从而使粉尘颗粒有效地得到分离。为了保证除 尘效果，离心除尘器的结构必须使粉尘颗粒在除尘器内的滞留时 间要短，相应的除尘器内气流旋转直径要小，否则很多粉尘颗粒 在旋转除尘器中短暂的滞留时间内不能到达容器壁面。例如，在 直径为1~2m的旋风除尘器内，可以有效地分离、捕集10μm以 上大小的粉尘颗粒。如果要求使用大尺寸的旋风除尘器，只能分 离、捕集粒径大于70~80μm的粉尘，亦即这种旋风除尘器的效 果较差。 旋风除尘器的突出优点是，它能够处理高温气体的除尘，造 价也比较便宜。但是，对气体高精度净化的除尘效率不高。 2.1.3 粉尘的惯性分离 粉尘的惯性分离机理是，当气流绕过某种结构形式的障碍物 时，利用惯性可以使粉尘颗粒从气流中分离出来。障碍物的横断 面尺寸愈大，气流绕过障碍物时流动线路严重偏离直线方向就开 始得愈早，相应地悬浮在气流中的粉尘颗粒开始偏离直线方向也 就愈早。应说明的是，利用惯性机理分离粉尘，势必给气流带来 一定的压力损失。然而，它能够达到很高的分离、捕集效果，从 而使这一缺点得以补偿。因此，惯性除尘器可以高效地分离、捕 集几微米大小的粉尘颗粒，其效率接近袋式除尘器和文氏管除尘 器。在实际应用中，惯性除尘器通常与重力沉降装置配合使用。 2.1.4 粉尘的静电(力)分离 静电(力)分离粉尘的原理是，利用电场与荷电粒子之间的 相互作用。因此，它要求粉尘粒子荷电。为了产生使荷电粒子从 气流中分离的力，必须有电场。由于荷电粒子受到的静电力相当 小，只有使粉尘粒子在电场内长时间滞留才能达到收集粉尘的目 的。因此静电除尘器尺寸一般十分庞大，相应地设备造价较高。 但是，与外形尺寸同样庞大的袋式除尘器相比，其独特优点是静 电力净化装置不会造成很大的压力损失，因而耗能较低。静电力 净化的另一个重要优点是，可以用来处理工作温度达400的气 体。此外，静电力除尘的最小尺寸不受限制。 2.2 气体中粉尘分离的辅助机理 2.2.1 扩散作用 绝大多数悬