粉尘的基本特征及对除尘机制的影响

（一）粉尘的粒径和粒径分布

粉尘的粒径（particle size）是指粒子的直径或粒子的大小。粒径是粉尘的基本特征之一，粉尘颗粒大小不同，不仅其物理、化学性质有很大差异，同时对除尘器的除尘机制和性能也有很大影响。通常将粒径分为代表单个粒子大小的单一粒径和代表由各种不同大小粒子组成的粒子群的平均粒径，单位是μm。

粉尘的粒径分布（particle size distribution）是指某种粉尘中不同粒径的颗粒所占的比例，也称粉尘的分散度。粒径分布可以用颗粒的质量分数或个数百分数来表示。前者称为质量分布，后者称为粒数分布。由于质量分布更能反映不同粒径的粉尘对人体和除尘器性能的影响，因此在除尘技术中使用较多。粒径分布的表示方法有表格法、图示法和函数法，其中函数法是粒径分布较完美的表示方法。

（二）粉尘的密度

单位体积粉尘的质量称为粉尘的密度（density of dust particle），其单位是kg/m3或g/cm3。粉尘的密度有几种不同的表达方式。由于粉尘颗粒表面不平和其内部的空隙，所以尘粒表面及其内部吸附着一定的空气，因此在自然堆积状态下，将粉尘、附着气体及颗粒间气体都包括在内的密度称为堆积密度（volume density），用，ρb表示。将吸附在尘粒表面及其内部的空气排除后，测得的密度称为真密度（actual density），用ρp表示。

若将粉尘之间的空隙体积与包含空隙的粉尘总体积之比称为空隙率ε，则ε与粉尘的真密度ρp和堆积密度ρb之间存在如下关系。

粉尘的真密度用于研究尘粒在空气中的运动，而堆积密度则用于计算存仓或灰斗的容积等。

（三）粉尘的休止角

将粉尘连续自然堆放在水平面上，堆积锥体的母线与水平面的夹角称为粉尘的休止角（angle of rest），也称安息角或堆积角。粉尘的休止角是评价粉尘流动性的重要指标，它与粉尘的种类、粒径、形状和含水率等因素有关。多数粉尘休止角的平均值在35°～55°左右。对于同一种粉尘，粒径愈小，休止角愈大；表面愈光滑和愈接近球形的粒子，休止角愈小；含水率愈大，休止角愈大。休止角是确定灰斗锥度和含尘通风管道倾斜角的主要依据。

（四）粉尘的比表面积

单位体积的粉尘具有的总表面积称为粉尘的比表面积，用SP表示，单位是cm2/cm3。

粉尘粒子愈细，比表面积愈大。细小颗粒常常表现出显著的物理和化学活动性，如氧化、溶解、蒸发、吸附、催化等都能因细小颗粒比表面大而被加速，从而导致有些粉尘的爆炸危险性和毒性随粒度的减小而增加。另外，粉尘的润湿性和黏附性也与其比表面积相关。

（五）粉尘的润湿性

粉尘与液体相互附着难易的性质称为粉尘的润湿性（wettability）。当尘粒与液体接触时，如果接触面扩大而相互附着，就是能润湿；如果接触面趋于缩小而不能附着，则是不能润湿。根据粉尘被液体润湿的难易程度可将粉尘分为亲水性粉尘（如锅炉飞灰、石英粉尘等）和疏水性粉尘（如石墨粉尘、炭黑等）。对于5μm以下特别是1μm以下的尘粒，即使是亲水的，也很难被水润湿，这是由于细粉的比表面积大，对气体的吸附作用强，表面易形成一层气膜，因此只有在尘粒与水滴之间具有较高的相对运动时（如文丘里喉管中那样），才能冲破气膜，使尘粒被润湿。各种湿式除尘器，主要是靠粉尘与水的润湿作用来分离粉尘的。但应注意的是，像水泥、熟石灰等粉尘虽是亲水性粉尘，但它们吸水后即形成不再溶于水的硬垢，这种性质称为粉尘的水硬性。水硬性粉尘会造成除尘设备和管道结垢或堵塞，所以不宜采用湿式除尘器。(www.xing528.com)

（六）粉尘的黏附性

粉尘颗粒相互附着或附着于固体表面上的现象称为粉尘的黏附性（adherence）。影响粉尘黏附性的因素很多，一般情况下，粉尘的粒径小、形状不规则、表面粗糙、含水率高、润湿性好以及荷电量大时，易产生黏附现象。粉尘的黏附性还与周围介质的性质有关，例如尘粒在液体中的黏附性要比在气体中弱得多；在粗糙或黏性物质的固体表面上，黏附力会大大提高。

许多除尘器的捕集机制都依赖于粉尘在表面上的黏附，但在含尘气流管道或净化设备中，又要防止粉尘在壁面上的黏附，以免发生堵塞。所以在除尘系统或气流输送系统中，要根据经验选择适当的气流速度，并尽量把器壁面加工光滑，以减少粉尘的黏附。

（七）粉尘的荷电性

粉尘在其产生和运动过程中，由于相互碰撞、摩擦、放射线照射、电晕放电以及接触带电体等原因而带有一定的电荷，我们把粉尘的这种性质称为粉尘的荷电性。粉尘荷电后，将改变其某些物理性质，如凝聚性、附着性以及在气体中的稳定性等。粉尘的荷电量随着温度增高、表面积增大及含水量减少而增大。

电除尘器就是利用粉尘的荷电性进行工作的。其他除尘器（例如袋式除尘器、湿式除尘器），也可以充分利用粉尘的荷电性来提高对粉尘的捕集能力。

（八）粉尘的比电阻

粉尘的导电性通常用比电阻来表示。粉尘比电阻（specific resistance）是指单位面积的粉尘在单位厚度时所具有的电阻值，单位是Ω·cm。

粉尘的导电机制有两种，在高温（200℃以上）情况下，粉尘的导电主要靠粉尘颗粒内的电子或离子进行，这种导电称为容积导电，这时测得的比电阻称为容积比电阻。随着温度升高，尘粒内部会发生电子的热激化作用，使容积比电阻下降。在低温（100℃以下）情况下，粉尘主要靠其表面吸附的水分和化学膜导电，这种导电称为表面导电，这时测得的比电阻称为表面比电阻。随温度升高，吸附水分减少，表面比电阻增加。

粉尘的比电阻对电除尘器的工作有很大影响，过低和过高都会使除尘效率下降，最适宜的范围是1×104～2×1010Ω·cm。当粉尘的比电阻不利于电除尘器捕集粉尘时，需要采取措施调节粉尘的比电阻，使其处于合适的范围。

（九）粉尘的爆炸性

当空气中的某些粉尘（如煤粉等）达到一定浓度时，若在高温、明火、电火花、摩擦、撞击等条件下就会引起爆炸，这类粉尘称为爆炸性粉尘。粉尘的粒径越小，比表面积越大，粉尘和空气的湿度越小，爆炸的危险性就越大。另外，有些粉尘（如镁粉、碳化钙粉等）与水接触后也会引起自燃或爆炸，因此不能用湿式除尘器除尘。还有一些粉尘（如溴与磷、锌粉和镁粉等），当它们互相接触或混合时也会引起爆炸，在除尘时应加以注意。

在实际工作中应根据粉尘的性质选择适当的除尘器，防止爆炸。