粉尘的真密度及其影响因素

1.密度

单位体积粉尘所具有的质量称为粉尘的密度，分为真密度和堆积密度。

1）真密度：粉尘的真密度是指除去粉尘中空隙体积后单位体积粉尘所具有的质量，与粉尘的沉降、输送、净化等特性密切相关。

2）堆积密度：粉尘的堆积密度是指在自然堆积状态下单位体积粉尘所具有的质量，也称容积密度或假密度，是设计粉尘贮存、运输设备的重要参数。

真密度和堆积密度的关系取决于粉尘堆放体积中的空隙率ε，可用下式表示：

式中 ρ_v——粉尘的堆积密度（kg/m³）；

ρ_p——粉尘的真密度（kg/m³）；

ε——粉尘的空隙率（%）。

对于球形尘粒，ε=30%～40%，非球形尘粒的ε值则大于球形尘粒的ε值。粉尘越细，ρ_v越小，ρ_v/ρ_p比值越大，粉尘愈难捕集，ρ_v/ρ_p＞10时，粉尘捕集困难。

各类工艺过程排放粉尘性质见表1—1。

表1-1 各类工艺过程排放粉尘性质

2.粒径与粒径分布

粉尘的粒径是表明单个尘粒大小的尺度。如是球形粒子，即指直径；如是多边形粒子，可用定向径或斯托克斯（Stokes）径表示。

粉尘的粒径分布是指粉尘中各种粒径尘粒所占的百分数，亦称颗粒的分散度。有按质量分数计量的质量粒径分布、按颗粒数计量的计数粒径分布以及按表面积计量的表面积粒径分布等多种表示方式，除尘技术中一般使用质量粒径分布。表1-2为铸造工厂工艺粉尘的质量粒径分布，表1-3为不同燃烧方式锅炉烟尘的质量粒径分布。

表1-2 铸造工厂工艺粉尘质量粒径分布

表1-3 不同燃烧方式锅炉烟尘质量粒径分布

3.比表面积

粉尘的比表面积为单位质量（或体积）粉尘具有的表面积，一般用cm²/g或cm²/cm³表示。它是反映颗粒群总体的细度及活性的一个指标，对粉尘的润湿、凝聚、黏附、爆炸等性能有直接影响，大部分工业粉尘的比表面积为10³～10⁴cm²/g。

4.含水率

粉尘的含水率为粉尘中所含水分质量与粉尘总质量的比值，范围在百分之几到百分之几十，它影响粉尘的黏附性和静电特性。通常采用干燥称量法测定烘干前后的粉尘质量之差，求得粉尘含水率。

5.润湿性

尘粒与液体相互附着的性质称为粉尘的润湿性。可用润湿角θ来表征，见表1-4。θ≤60°的粉尘称为润湿性好的粉尘，俗称亲水性粉尘，如玻璃、石英、锅炉飞灰、黄铁砂粉等；θ＞90°的粉尘差称为润湿性差的粉尘，俗称憎水性粉尘，如石蜡、聚四氟乙烯、炭黑、煤粉等；吸水后能形成不溶于水的硬垢的粉尘称为水硬性粉尘，如水泥、熟石灰与白云石砂等。粉尘粒径越小，润湿性越差，一般粒径＜5μm时，粉尘很难被水润湿。

表1-4 部分物质的润湿角(www.xing528.com)

6.黏附性

尘粒黏附于固体表面或尘粒之间互相凝聚的现象称为黏附。前者易使除尘设备和管道堵塞，后者则有利于除尘效率的提高。黏附是物体表面之间存在的一种力的表现，这种力可以是分子力、毛细力或静电力，统称黏附力。粒径d_c＜1μm的尘粒，主要靠分子力的作用而产生黏附；吸湿性、溶水性、含水率高的粉尘主要靠表面水分的毛细力产生黏附；带电尘粒主要靠异性静电力产生黏附；纤维粉尘的黏附则主要与壁面状态有关。

7.堆积角、滑动角粉尘通过小孔连续下落到某一水平面上自然堆积成的尘堆的锥体母线与水平面上的夹角

称为堆积角或安息角。堆积角的大小与物料的种类、粒径、形状和含水率等因素有关，一般

均值为35°～40°，见表1-5。对于同一种粉尘，粒径愈小，堆积角愈大。滑动角是指光滑平面倾斜到一定角度时，粉尘开始滑动的角度，一般为40°～55°。粉尘的堆积角与滑动角是评价粉尘摩擦和流动特性的一个重要指标，是设计除尘器、输灰溜管以及除尘器灰斗和料仓的重要依据。

表1-5 常见粉尘性质

8.磨损性

粉尘的磨损性是指粉尘在流动过程中对固体界壁的磨损性能，主要取决于颗粒的硬度、密度、粒径以及运动速度等因素，尤其与运动速度的2～3次方成正比。磨损还与冲刷面材料、放置角度有关，粒子以90°直冲器壁时，产生渐次变形磨损，对硬质壁板尤为严重；粒子以倾斜角冲刷器壁时产生微切割磨损，以30°冲角最为严重。

9.静电特性

粉尘由于激烈的撞击、摩擦、放射性照射、电晕放电等原因而荷电。粉尘的静电特性对捕集和清灰都有很大影响。

物质具有固定的带电顺序，在互相接触时将按照其顺序各自带电，用电位表示。表1-6列出了部分物质的带电顺序。如果尘粒和滤料的带电顺序位置比较接近，则带电量少，对过滤和分离比较有利。

物质具有固定的介电率，见表1-5。粒子或滤料的介电率大，利用静电效应的除尘作用将比较有效。

表1-6 带电顺序表

粉尘电阻率是指横断面积为1cm²、厚度为1cm粉尘层所具有的电阻，也称比电阻，是评定粉尘导电性能的一个指标，见表1-1。一般通过实测由下式求得：

式中 ρ_b——电阻率（Ω·cm）；

U——施加在粉尘层上的电压（V）；

I——通过粉尘层的电流（A）；

A——粉尘层面积（cm²）；

δ——粉尘层的厚度（cm）。

粉尘电阻率对静电除尘器的有效运行具有显著影响。

10.爆炸性

当物质的比表面积增加时，其化学活性迅速增强。某些在堆积状态下不易燃烧的可燃物粉尘，当它以粉末状悬浮于空气中时，与空气中的氧有了充分的接触机会，在一定的温度和质量浓度下可能发生爆炸。这个能够引起爆炸的可燃物质量浓度称为爆炸质量浓度，能够引起爆炸的最低质量浓度称为爆炸下限质量浓度。部分粉尘的爆炸下限质量浓度见表1-5。