通风除尘技术

第一章 绪论

随着我国工业生产的快速发展，工业有害物的排放量也日益增加，环境污染问题是越来越严重。严重的环境污染和生态破坏会给社会带来很大的负面影响。

对于排放的有害物，如果不进行适当的处理，将会严重污染室内外空气环境，对人民身体健康造成极大危害。特别是采矿、铸造、锻造、热处理、喷漆、发电、建材生产、纺织以及食品加工等工艺过程，会产生大量的粉尘等有害物质。人们长期在这种含有粉尘、湿热的空气环境中工作会感到不舒服，疲倦等，严重时会引起各种职业病，例如矽肺病等。（矽是硅的旧称，出自英文“Si”，硅的元素符号。二氧化硅的粉尘俗称矽尘，它是致病能力非常强（有一说最强）、对健康危害（最）大的粉尘。矽肺是尘肺的一种，是严重的职业病。游离的二氧化硅粉尘通过呼吸道在人的肺泡上发生堆积，影响气体交换，最后人的肺泡失去作用，肺组织全部纤维化。用老百姓的话说，肺变成一个土疙瘩。卫生部专家曾讲过矽肺病人的灌洗治疗：把病人全身麻醉，往肺里灌水冲洗，洗出来的水是浑浊的，静置一段时间，水会分成水和泥沙两层。目前，全世界没有能够治愈矽肺的特效药，患了矽肺等于判了死刑。2002年6月22日《中国矿业报》报道江苏宜兴伏东镇农民利用山上石英石和简陋的加工设备，把石英石轧成石英砂销售。因民工吃在矽尘里，睡在矽尘里（国家规定应当“施湿作业”）而导致患矽肺民工159人！这还没有包括曾经在此打过工的人，已经有一个又一个年轻鲜活的生命消失了……。据报道，我国尘肺病人总数为57万人，相当于全世界其他地区尘肺病人的总和。该报说：“是否还有这样的悲剧，让务工的人到死都不知道自己身患何病？”）。

另外，粉尘环境也会危害生产设备以及产品，例如会使仪表、机械设备精度降低，产品质量下降等。因此，必须消除或控制粉尘，其最常用、最有效和最经济的方法就是通风除尘。

第一节 通风除尘的概念、任务及作用

1、什么是风？

空气流动即成为风。空气之所以流动是由于气体的压力差促成的。 2、什么是通风？

如果在局部空间人为地使气体处于负压状态（低于大气压力的状态），这样，局部空间的气体与其周围环境的大气之间就形成了压力差，于是空气就要流动，这就是所谓的通风。

所谓通风，就是把室外的新鲜空气适当的处理（如净化、加热等）后送进室内，把室内的废气

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（经消毒、除害）排至室外，从而保持室内空气的新鲜和洁净。

3、什么是粉尘？

粉尘是指空气中含有的微细固体颗粒，其粒径在75微米以下（1mm?1000?m）。

粉尘是大气环境中涉及面最广、危害最严重的一种污染物。大气环境中的粉尘分为飘尘和降尘两种。所谓飘尘就是指粒径在10微米以下的浮游粒子，所谓降尘是指大气中污染物由自身的重量而沉降的物质。不论飘尘或降尘，对大气环境、气温、气候、日照、能见度、人体健康以及动、植物都有影响。粉尘中尤其是0.5-5微米的漂尘对人的危害最大，因为这类漂尘中含有多种有毒金属或致癌物，极易随呼吸进入人体，约有一半可附在肺壁上，构成或加重人体的呼吸道疾病。据调查，飘尘浓度为100微克/米3时，儿童呼吸道感染显著增加；飘尘浓度为200微克/米3时，慢性呼吸道疾病死亡率增加；飘尘浓度为300微克/米3时，呼吸道疾病急性恶化；飘尘浓度为800微克/米

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时，呼吸道疾病、心脏病死亡率增加，交通事故严重。因此，国家规定居民区大气中飘尘最高容

许一次浓度为0.50毫克/米3，日平均浓度为0.15毫克/米3。

4、什么是除尘？

除尘就是控制含有粉尘的气体，并加以适当处理，使其净化的过程。 5、什么是通风除尘？

通风除尘是人们以通风为手段，以除尘、净化环境、保护人类健康和提高产品质量为目的的一门综合性的应用科学。

6、通风除尘的作用是什么？

改善室内空气质量、保护人民身体健康、保证生产正常进行、提高劳动生产率、提高产品质量。 7、通风除尘的任务是什么？

消除或控制生产过程中产生的粉尘、有害气体、高温和高湿等危害，创造良好的生产环境和保护大气环境。

8、通风除尘的研究内容是什么？ (1) 粉尘的性质；

(2) 含尘气体的运动规律；

(3) 通风除尘各种专门设备的结构原理； (4) 通风除尘系统的设计与计算； (5) 通风除尘的测试技术等。

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第二节 粉尘的来源及其危害

一、粉尘主要来源

粉尘来自方方面面，而且种类繁多，其主要来源有以下几个方面： （1）固体物料的机械粉碎过程，如破碎机、球磨机等加工物料的过程；

（2）粉状料的混合、筛分、包装运输等过程，如制药、水泥、面粉等生产加工、运输过程； （3）物质的燃烧过程，如煤在燃烧过程中会有大量的微细炭粉散发出来； （4）固体表面的加工过程，如打磨、抛光等工艺过程；

（5）物质被加热时发生氧化、升华、蒸发与凝结等，在其过程中产生并散发出固体微粒。 二、粉尘的分类

1、按粉尘的性质分有无机性粉尘、有机性粉尘和混合性粉尘。 （1）无机性粉尘

① 矿物性粉尘，例如石英、石棉、滑石等粉尘； ② 金属性粉尘，例如铁、铝、铜、铅等粉尘； ③ 人工无机粉尘，例如水泥、玻璃纤维等粉尘。 （2）有机性粉尘 ① 煤炭类粉尘；

② 植物性粉尘，例如棉花、亚麻、谷物、烟草等粉尘； ③ 动物性粉尘，例如动物的角质、毛发、骨质等粉尘； ④ 人工合成的有机性粉尘，例如有机染料等粉尘。 （3）混合性粉尘

生产过程发生的粉尘很少是单一的，而往往是由两种或两种以上粉尘的混合体组成的，这就是混合性粉尘。

2、按粉尘粒径大小可分为可见性粉尘、显微性粉尘、超显微性粉尘。 ① 可见性粉尘，即用眼睛可以直接分辨的粉尘，其粉尘粒径一般大于10?m； ② 显微性粉尘，在普通显微镜下可以分辨的粉尘，其粉尘粒径为0.25~10?m；

③ 超显微粉尘，在高倍显微镜或电子显微镜下才可以分辨的粉尘，其粉尘粒径一般小于

0.25?m。

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三、粉尘的危害

粉尘排入大气，对人体健康、对环境、对自然景观、对生态、对经济都有影响。影响的严重程度取决于排出的粉尘总量，粉尘的物理、化学性质，以及排放源的周围环境。

1、对人体的影响 （1）对人体的危害

粉尘对人体的危害主要表现在以下两个方面：

① 引起尘肺病：一般粉尘进入人体肺部后，可引起各种尘肺病。有些非金属粉尘如硅、石棉、炭黑等，由于吸入人体后不能排出，将变成矽肺、石棉肺或尘肺。例如含有游离二氧化硅成分的粉尘，在肺泡内沉积会引起纤维性病变，使肺组织硬化而失去呼吸功能，发生“矽肺病”。

表1－1 工业粉尘及其可能引起的疾病

粉尘的种类 燃烧排放的烟尘 氧化铅、铬化合物、氟化合物 铝、铁、锌尘 植物尘 羽毛、毛发 无机和有机物粉尘 悬浮硅石粉 炭粉 铁粉 铝粉 香烟尘 焦油、镭放射性矿物粉尘、石英石粉、铬化合物尘 肺癌 氧化铁粉尘 无机和有机物粉尘 氟及氟化物尘 镍尘 可可、焦油 流行性病、白喉、结核病 氟黑皮肤病及皮肤癌 镍湿疹 皮肤癌 可引起的疾病 佝偻病（软骨病） 中毒性疾病 金属热症 枯草热症 哮喘症 慢性支气管炎 矽肺 炭肺 铁肺 铝肺 香烟尘肺

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② 引起中毒甚至死亡：有些毒性强的金属粉尘（铬、锰、镉、铅、镍等）进入人体后，会引起中毒以致死亡。例如铅使人贫血，损伤大脑；锰、镉损坏人的神经、肾脏；镍可以致癌；铬会引起鼻中隔溃疡和穿孔，甚至增加肺癌发病率。此外，它们都能直接对肺部产生危害。例如吸入锰尘会引起中毒性肺炎；吸入镉尘会引起心肺功能不全等。所以，粉尘中的一些重金属元素对人体的危害是很大的。表1－1为某些工业粉尘及其可能引起的疾病的列表。

（2）对人体危害程度的影响因素

粉尘对人体健康的影响取决于粉尘的性质、粒径及浓度。

① 粉尘的性质：粉尘的化学成分直接影响对人体的危害程度，特别是粉尘中游离的二氧化硅。长期吸入大量含结晶型游离二氧化硅的粉尘可引起矽肺病。粉尘中游离二氧化硅的含量越高，引起病变的程度越重，病变的发展速度越快。但是直接引起尘肺的粉尘是指那些可以吸入到肺泡内的粉尘，一般称为呼吸性粉尘。因此，可吸入肺泡中的游离二氧化硅直接危害人体的健康。

② 粉尘的粒径：粉尘的粒径是影响危害程度的一个重要因素，粉尘的粒径越小对人体危害越大。如图1－1为不同粒径粉尘在呼吸系统各部位的沉积率。

由图可见，不同大小的粉尘在呼吸系统各部位的沉积情况不同。大于5?m的粉尘主要阻留在鼻腔、喉头、气管上呼吸道中，这是由这些器官的纤毛和分泌粘液的作用，阻留的粉尘经咳嗽、喷嚏等保护性反射作用而排出。小于5?m的粉尘则会深入并滞留在肺泡中。有人研究了矽肺死者肺中尘粒的百分比，发现粒径在1.6?m以下者占86％，3.2?m以下者占100％。

粉尘越细，在空气中停留时间越长，被吸入的机会也就越多；微细粉尘一般都具有很强的吸附

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第八节 除尘器的选择

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第五章 通风除尘系统管道设计

一个完整的通风除尘系统应该包括以下几个过程： 1、用吸尘罩将尘源散发的含尘气体捕集； 2、借助风机通过通风管道输送含尘气体； 3、在除尘设备中将粉尘分离；

4、将已净化的气体通过烟囱排至大气； 5、将在除尘设备中分离下来的粉尘输送出去。

因此，在通风除尘系统中的主要设备有：吸尘罩、风机、管道、除尘器、烟囱、输灰装置等。然而在各个具体情况下，并不是每个系统都具有以上这些设备，例如直接由炉内抽烟气，可以不要吸尘罩；当在尘源附近设置就地除尘机组时，净化后的气体可以直接排入室内，而不要管道和烟囱；当利用热压排出热烟气时，可以不设风机等等。

但是，在一般情况下都应有除尘设备，只是根据不同的工艺设备及要求不同，选择的除尘设备不同而已。

本章的主要研究内容是：管网的布置、管内压力的分布、管径、阻力的计算、系统的运行等。

第一节 管网的布置

管道将吸尘罩、除尘器、风机联成整体，构成通风除尘系统。管网的设计就在于确定各设备的位置、通风管道的大小和布置、合理地组织气体流动，有效地输送含尘气体。

1、除尘设备的布置与工艺设备及车间的布置有关

通常希望将除尘器与工艺设备尽量靠近，这不仅使设备布置紧凑，而且可以缩短管道长度和节约能源，但是在有的情况下，特别是当处理风量很大时，除尘器及风机要设在远离尘源点的地方，甚至设在室外。在这种情况下，精心地进行管道的布置和计算就显得非常必要，否则，将会给以后的运行和维护带来许多不利。管道设计不合理，不仅可能浪费材料和能源，而且可能会使粉尘沉积于管道中，造成管道堵塞。清理被堵塞的管道是件很麻烦的工作。

2、在多个尘源点的情况下，可以采取多个单独除尘系统的分散布置，也可以将各尘源点联合起来，形成一集中的除尘系统

采用分散系统还是集中系统要经过技术经济比较，结合当地条件确定。例如，车床的除尘多采用分散的设在车床附近的小除尘器。含尘气体经过净化后，直接排入车间内。对于原料车间则趋向

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