毕业设计--喷雾除尘设计---初稿(完成)

1、分类号 密级 中国地质大学（北京）本 科 毕 业 设 计题 目 露天破碎喷雾除尘系统设计 英文题目 The Design of Spraying Dust Removing System In Open-crushing 学生姓名 郝海斌 院（系）工程技术学院 专 业 安全工程 学 号 02407116 指导教师 程五一 职 称 教 授 摘要摘 要长期以来，粉尘治理始终是安全生产的难题之一。铁矿露天破碎过程中会产生大量的粉尘，使得工作场所达到很高的粉尘浓度，它不仅影响工人的身心健康，造成尘矽病，也对生产造成一定的危害。因此设计一套露天破碎过程的除尘系统是当前铁矿生产中巫待解决的问题之一。本设计

2、在分析研究了目前常用的除尘设备和除尘机理的基础上，选取了喷雾降尘，它结构简单，成本低，并且在露天易于实现，也是目前最经济有效的粉尘防治措施。结合露天破碎过程中粉尘的特点，分析研究了雾化理论、喷雾降尘机理和影响降尘效率主要因素，选取适宜于此处使用的喷嘴类型，然后利用流体力学的知识设计了整个除尘系统的供排水管道系统。利用喷雾除尘效率计算理论，对整个喷雾除尘系统的除尘效率进行计算，结果表明经过喷雾除尘后工作场所的粉尘浓度达到了国家标准的浓度要求。本次设计完成了适宜于露天破碎的喷雾除尘系统的设计，除尘效率达到98%以上，除尘后满足工作场所职业接触粉尘的浓度要求，有效的降低了粉尘对工人的危害和对设备的损

3、害。关键词: 除尘； 喷雾； 露天破碎；2ABSTRACTABSTRACTDust controlling is one of the difficult problems in safety production for a long time. The Open-crushing process of iron ore will produce a lot of dust, making the workplace to achieve a high dust concentration. It is not only harming the health of workers, caus

4、ing dust pulmonary disease, but also causing damage on the production. Therefore, to design a Dust Removing System for the process of Open-crushing is one of issues to be solved immediately.The design select spraying dust removing, based on the analysis of the equipment of dust removal and the mecha

5、nism of dust removal, which are commonly used. It has many advantages, such as low-cost, simple Structure, and easy to implement in the open air, it is also an effective dust control measures. According to the characteristic of dust in the process of Open-crushing, on the basis of analyzing atomizat

6、ion theory, dust removing principle, and the influence factors of dust removing efficiency, select the suitable type of nozzle, used here. To design the Water supply pipeline system and the sewer system of the dust removing system, we utilize the theory of the fluid mechanics. Utilizing the calculat

7、ions theory of spraying dust removing efficiency, we calculate the efficiency of the spraying dust removing system, the results show that dust concentration in workplace reached the national standard requirements after the system used.The design of spraying dust removal system has be completed, suit

8、able for Open-crushing, the dust removing efficiency is 98% or even higher. When the system works, the dust concentration in the workplace is lower than the dust required concentration of Occupational exposure limits, and the harm to workers and damage to equipment by dust is reduced effectively.Key

9、 words：Dust Removing; Spraying; Open-crushing;目录目 录1 建昌矿业公司概况11.1 概况11.2 矿区工艺流程及设备31.3 破碎转载点产尘分析72 粉尘性质82.1 粉尘的分类82.2 粉尘的物理化学特性82.3 粉尘粒度分析102.4 粉尘浓度特征102.5 粉尘的危害112.5.1 对人体的危害112.5.2 对生产的危害112.5.3 对环境的危害122.5.4 对社会的危害122.5.5 对经济效益的影响123 除尘方案的确定133.1 常用的除尘设备及除尘机理133.1.1 重力除尘和惯性除尘133.1.2 电除尘器143.1.3 过

10、滤除尘器163.1.4 湿式除尘器173.2 除尘设备的选择依据194 喷雾除尘系统设计204.1 喷雾除尘机理概述204.1.1 单一雾滴捕尘机理204.1.2 喷雾形成机理214.1.3 喷雾除尘系统214.2 喷头的设计和选型224.2.1 喷头介绍224.2.2 扬尘区域和扬尘量234.2.3 喷雾面积和喷雾有效距离计算234.2.4 喷头选型和个数计算244.3 系统排水量的计算254.4 管道的选择设计254.4.1 水管道管径的确定254.4.2 水管道材料的选择264.4.3 水管道布置原则274.5 阻力损失计算274.6 水泵的选型284.6.1 水泵选取原则284.6.2

11、 水泵选型计算284.7 供电选择294.8 蓄水池设计294.9 喷雾除尘效率计算304.9.1 工作场所粉尘限值标准304.9.2 除尘效率影响因素分析304.9.3 喷雾除尘效率计算315 排水系统设计325.1 排水管道选型和设计325.2 污水池设计336 喷雾除尘系统的运行和维护346.1 设备管理维护制度346.2 喷头运行管理维护346.3 管道的日常维护346.4 水泵的日常维护356.5 供电系统的管理维护366.6 水池的管理维护36结论37参考文献3821 建昌矿业公司概况1 建昌矿业公司概况1.1 概况北京建昌矿业有限责任公司为密云冶金矿山公司子公司，是采、选配套的中

12、型冶金矿山企业。矿山地处密云县太师屯地区，与北京城区相距100公里、距离密云县城40公里，介于东经116°5218117°4857、北纬40°194240°3331之间。矿区周边有101国道及京承高速公路通过，交通极为便利。北京建昌矿业有限责任公司所在的密云县地处华北平原与内蒙古高原的过度地带，境内多山，属燕山山脉，海拔451730m，矿区内土地切割深、土层薄、坡地多、平地少。受地形影响，矿区主要盛行偏北风、西南风;年降水量550 mm、蒸发量1481.22200 mm，每年79月份为雨季，多年平均最大24小时降水量102 mm。北京建昌矿业有限责任公司

13、即原有的太师屯铁矿，始建于上世纪80年代后期，地点位于密云水库一级保护区陡岭附近，由太师屯镇投资1000余万兴建。1992年，太师屯铁矿搬迁至二级保护区内的东学各庄。之后，太师屯镇矿管站以太师屯铁矿名义，向北京市国土局申请到4个采矿许可证，即头道岭、流河沟（芦头）、黑古沿、桑园。2000年6月底，密云县政府将246家非法矿点全部关闭。2001年，密云县提出“举保水旗，吃环境饭”发展战略，至6月30日前，155个采矿点、38个选矿点经爆破、封堵和填埋，全部关闭。2002年，在太师屯铁矿基础上，密云县冶金矿山公司与太师屯镇联合组建建昌铁矿，但主要从事选矿的建昌铁矿当时并不具备开采能力。2003年，

14、由太师屯镇政府牵头，建昌铁矿与仇进山的鑫大地机械公司各自持对方公司20%股份。2004年7月，密云县酝酿出台铁矿发展规划，由副县长挂帅起草。当年11月，方案公布，其中提到，利用8年时间使铁精矿生产能力达到200万吨/年，力争达到国际先进、国内一流水平。方案中提及的建昌铁矿和即将在兵马营、新城子新建的铁矿，都在水库二级保护区内。12月，北京市政府出台北京市矿产资源总体规划，将密云水库一、二、三级保护区全部设为禁采区。2005年5月23日，建昌铁矿拿到北京市国土局核发的开采许可证（原证到期后延续），头道岭、流河沟（芦头）、黑古沿、桑园四个矿区再次获得开采权，直至2010年到期。北京建昌矿业有限责任

15、公司露天采矿位于芦头和桑园矿区，两矿区拥有地质储量7000余万吨（其中芦头2000万吨、桑园5000万吨）。目前芦头露天采场境界优化圈定地质矿量780万吨，桑园矿区露天境界内可采地质矿量400万吨，露天采场地质矿量能满足矿山近810年的正常生产需求，且所属矿区深部开采前景可观。该矿共18个拐点坐标，该矿的面积、储量、拐点坐标如表1-1所示：表1-1矿种（主矿产）铁矿伴生矿种无面积（km2）0.9404矿业权拐点坐标共18个拐点坐标：卢头矿区：1、4488265.726，39509477.361；2、4488062.727，39509272.361；3、4487858.727，39509125.

16、360；4、4487839.727，39508919.360；5、4487717.727，39508787.360；6、4487445.727，39508876.360；7、4487505.726，39509292.360；8、4487558.726，39509462.360；9、4487766.726，39509635.361；10、4487967.726，39509775.361；11、4488092.726，39509729.361，标高：240到-122米；桑园矿区：12、4494172.724，39513712.375；13、4493837.724，39513372.374；14、4

17、493447.725，39513047.373；15、4493297.725，39513012.373；16、4492967.724，39513172.372；17、4493482.724，39513622.373；18、4493952.723，39514032.374，标高：190到-100米。储量芦头 矿区：758.91万吨（111B），30.15万吨（122B）；桑园 矿区：383.42万吨（122B）。目前矿山的露天采场采矿生产能力为90万吨/年，选矿厂生产铁精粉能力为28万吨/年以上。2009年完成铁精粉产量28.3万吨，总销售收入1.9亿元，实现利润3091万元，上缴税金2526万

18、元；至2009年底企业总资产2亿元，职工总人数为412人。图1-1 矿区布置图1.2 矿区工艺流程及设备北京建昌矿业有限责任公司选矿工序采用的是湿式球磨磁选工艺。矿石进入破碎站通过600×900毫米颚式破碎机破碎后用宽皮带机直接输送至球磨机，在经粗磁选、球磨机细磨、精磁选，生产出品位大于66%的合格精矿粉，尾矿通过砂泵打至尾矿库储存。其工艺流程图如图1-2所示。图1-2 工艺流程图原矿石由矿车从矿区运送到厂区原矿储存仓，符合条件的原矿经格子筛进入电振簸箕，由皮带送入颚式破碎机，原矿经破碎之后由皮带运输到振动筛，达到粒度要求的矿石经磁滑轮磁选过程，未达到粒度要求的再经颚式破碎机再破碎，

19、经磁滑轮磁选，废石进入废料仓做矿渣处理，矿石则进入圆筒矿仓，经皮带运输到球磨机处磨粉，再经磁选机磁选，铁粉进入精矿仓，再经细筛筛选，筛上物再经磁选球磨磁选进入精矿仓，筛下物则进入下一级磁选，再经过滤机过滤，得到要求的矿精粉，各级磁选尾矿经尾矿再选之后运至尾矿库储存。该工艺中主要的工艺设备有600×900颚式破碎机、250×1200颚式破碎机、7518永磁筒式磁选机、1024永磁筒式磁选机、球磨机、格子筛、振动筛、盘式过滤机、磁滑轮、振动筛、电动簸箕等设备。本次设计主要是针对破碎工段转载点的除尘设计，因此对颚式破碎机进行介绍。颚式破碎机（Jaw Crasher），俗称鄂破，由

20、动鄂和静颚两块颚板组成破碎腔，模拟动物的两颚运动而完成物料破碎作业的破碎机。该矿的颚式破碎机如图1-3所示。图1-3 颚式破碎机颚式破碎机是目前国际上最普遍使用的碎石设备，广泛运用于矿山、冶炼、建材、公路、铁路、水利和化工等行业中各种矿石与大块物料的中等粒度破碎，可破碎抗压强度不大于320Mpa的物料，分粗破和细破两种。按照进料口宽度大小来分为大、中、小型三种，进料口宽度大于600MM的为大型机器，进料口宽度在300-600MM的为中型机，进料口宽度小于300MM的为小型机。颚式破碎机的结构图如图1-4所示：图1-4 颚式破碎机结构图鄂式破碎机的结构主要有机架、偏心轴、大皮带轮、飞轮、动鄂、侧

21、护板、肘板、肘板后座、调隙螺杆、复位弹簧、固定鄂板与活动鄂板等组成，其中肘板还起到保险作用。颚式破碎机的工作部分是两块颚板，一是固定颚板（定颚），垂直（或上端略外倾）固定在机体前壁上，另一是活动颚板（动颚），位置倾斜，与固定颚板形成上大下小的破碎腔（工作腔）。破碎方式为曲动挤压型，电动机驱动皮带和皮带轮，通过偏心轴使动鄂上下运动，当动鄂上升时肘板和动鄂间夹角变大，从而推动动鄂板向定鄂板接近，与此同时物料被挤压、搓、碾等多重破碎；当动鄂下行时，肘板和动鄂间夹角变小，动鄂板在拉杆、弹簧的作用下离开定鄂板，此时已破碎物料从破碎腔下口排出，随着电动机连续转动破碎机动鄂作周期性的压碎和排料，实现批量生产

22、。颚式破碎机按照活动颚板的摆动方式不同，可以分为简单摆动式颚式破碎机（简摆颚式破碎机)、复杂摆动式颚式破碎机（复摆颚式破碎机）和综合摆动式颚式破碎机三种颚式破碎机的性能优势表现在以下几个方面：破碎腔深而且无死区，提高了进料能力与产量，其破碎比大，产品粒度均匀；垫片式排料口调整装置，可靠方便，调节范围大，增加了设备的灵活性；润滑系统安全可靠，部件更换方便，保养工作量小；结构简单，工作可靠，运营费用低；设备节能：单机节能15%30%，系统节能一倍以上。该矿工艺主要用到600×900颚式破碎机、250×1200颚式破碎机两种颚式破碎机，其主要的参数如表1-2所示：表1-2 颚式破

23、碎机参数型号进料口尺寸（mm）最大进料尺寸（mm）排料粒度调整范围（mm）产量（t/h）主轴速度（r/min）电机功率（kw）机器重量（t）外形尺寸（mm）PE600600×90060065-16065-18051-14525016.52290×2206×2370PEX250250×120025025-6025-6030-783008.52192×1605×14151.3 破碎转载点产尘分析 该矿工艺流程中，各道工序中主要产尘点有：颚破粗碎、颚破中碎、振动筛、摆式给矿、工艺中皮带运输以及皮带运输中的转载点等。依据2010年北京市密云县

24、疾病预防控制中心对北京建昌矿业有限责任公司的现场检测报告的检测结论：本次检测颚破中碎和振动筛2个工位粉尘不符合国家标准，其与工位粉尘浓度和超限倍数符合国家卫生标准，因此选择该矿区粉尘污染严重的颚破中碎工位进行除尘设计。该矿采用颚式破碎机露天破碎铁矿石，选择PE600型颚式破碎机处设计，其尺寸和设备参数在前面已经列出。破碎机产尘源主要包括加料口、卸料口及溜槽。其工作时，大块铁矿石被挤压、撞击、破碎，后经溜槽溜到下面的胶带输送机上（落差一般达1.52.5m）。这个过程将产生大量粉尘。产尘原因主要是以下两个方面：（1）加料口产尘分析 破碎机工作时，铁矿石被挤压、撞击，矿石间隙中的空气被挤压而向外高速

25、运动，带动粉尘一起逸出，瞬间扬起大量粉尘。含尘气流通过溜槽向下排出（少部分）或通过加料口向上排出（大部分），使加料口周围产生高浓度的粉尘。（2）卸料口产尘分析 铁矿石破碎后，经溜槽排到破碎机下部的受料设备（胶带输送机）上，由于给料口与卸料口之间有一落差，破碎后的矿石流与周围空气产生剪切作用，空气被卷进物料流中，矿石流逐渐扩散，相互的卷吸作用使粉尘不断地向外飞扬；同时，输送机的胶带有一运动速度，矿石流与胶带面的冲击，瞬间在卸料口扬起粉尘，并向四周飞扬。卸料口的产尘浓度与铁矿石的种类、矿石的干湿程度、溜槽的落差大小、输送机胶带的运动速度有关。目前该矿的防尘治理手段主要是：车间内采用通风除尘，皮带运

26、输中的密闭措施，多处基本达到国家卫生标准，并且职工个人防护用品达到基本要求。但对于露天破碎的除尘措施还不是很完善，主要是在进料口和卸料口处增设粉尘挡板，可以除去大部分粗大粉尘，对于细小粉尘除尘效果不理想，工人的工作环境比较恶劣。392 粉尘性质2 粉尘性质2.1 粉尘的分类粉尘的主要来源有工业生产、交通运输和农业活动三大方面。据统计，农业粉尘约占粉尘总量的10%左右，大量的粉尘来源于工业生产和交通运输。尤其建材工业、矿山行业、冶金工业、化学工业、工业与民用锅炉产生的粉尘最为严重。具体地讲，下列活动和过程产生大量粉尘：（1）物料的破碎、研磨；（2）粉状物料的混合、筛分、运输和包装；（3）物料的燃

27、烧；（4）汽车废气中的溴化铅和有机物组成的颗粒；（5）金属粒子的凝结、氧化；（6）此外，风和人类的地面活动，产生土壤尘。粉尘按照不同的特征，有很多不同的分类方法，常见的分类方法有：（1）按粉尘的形状分类粉尘固体物质的微小粒子，其大小在100m以下。烟由于燃烧和凝结生成的细小粒子，粒径范围在0.011m之间。烟雾在高温下由金属氧化的蒸气凝结而成的微粒，它是烟的一种类型,粒子大约在0.11m之间。（2）按粉尘的理化性质分类无机粉尘包括矿物性粉尘（如石英、石棉、滑石粉等）、金属粉尘（如铁、锡、铝、锰、铍及其氧化物等）和人工无机粉（如金钢砂、水泥、耐火材料等）。有机粉尘，包括植物性粉尘（如棉、麻、谷物

28、、烟草等）、动物性粉尘（如毛发、角质、骨质等）和人工有机粉尘（如有机染料、炸药等）。混合性粉尘，为各种粉尘的混合物。大气中的粉尘一般是混合性粉尘。（3）按粉尘颗粒大小分类可见粉尘用眼睛可以分辩的粉尘，粒径大于10m；显微粉尘在普通显微镜下可以分辩的粉尘，粒径在0.2510m之间；超显微粉尘在超倍显微镜或电子显微镜下才可分辩的粉尘。粒径在0.25m以下。（4）按粉尘在大气中滞留时间的长短，还有飘尘和降尘之分。小于10的粉尘称为飘尘，它可以几小时、几天，甚至几年游浮于空气中；大于10的粉尘，有明显的沉降趋势，称为降尘。该矿的粉尘主要是由于物料的破碎、研磨以及粉状物料的筛分、运输产生的，主要是含铁的

29、金属粉尘，按颗粒大小则以可见粉尘和显微粉尘的混合为主。2.2 粉尘的物理化学特性粉尘的理化性质是指粉尘本身固有的各种物理、化学性质。粉尘具有的与防尘技术关系密切的特性有：密度、粒径、分散度、安息角、湿润性、粘附性、爆炸性、荷(带)电性、比电阻等。1、粉尘密度粉尘密度有堆积密度和真密度之分。自然堆积状态下单位体积粉尘的质量，称为粉尘堆积密度(或称容积密度)。密实状态下单位体积粉尘的质量，称为粉尘真密度(或称尘粒密度)。该矿粉尘真密度为4.8g/cm3。2、粉尘粒径粉尘粒径是表征粉尘颗粒大小的最佳代表性尺寸。对球形尘粒，粒径是指它的直径。 实际的尘粒形状大多是不规则的，一般也用“粒径”来衡量其大小

30、，然而此时的粒径却有不同的含义。同一粉尘按不同的测定方法和定义所得的粒径，不但数值不同，应用场合也不同。因此，在使用粉尘粒径时，必须了解所采用的测定方法和粒径的含义。例如，用显微镜法测定粒径时，有定向粒径、定向面积等分粒径和投影面积粒径等；用重力沉降法测出的粒径为斯托克斯粒径或空气动力粒径；用光散射法测定时，粒径为体积粒径。在选取粒径测定方法时，除需考虑方法本身的精度、操作难易程度及费用等因素外，还应特别注意测定的目的和应用场合。在给出或应用粒径分析结果时，也应说明或了解所采用的测定方法。3、粉尘分散度粉尘分散度即粉尘的粒径分布。粉尘的粒径分布可用分组（按粉尘粒径大小分组）的质量百分数或数量百

31、分数来表示。前者称为质量分散度，后者称为计数分散度。粉尘的分散度不同，对人体的危害以及除尘机现和采取的除尘方式也不同。因此，掌握粉尘的分散度是评价粉尘危害程序，评价除尘器性能和选择除尘器的基本条件。由于质量分散度更能反映粉尘的粒径分布对人体和除尘器性能的影响，所以在防尘技术中多采用质量分散度。国内已生产出多种测定粉尘质量分散度的仪器，有不少单位已在使用。4、粉尘安息角将粉尘自然地堆放在水平面上，堆积成圆锥体的锥底角称为粉尘安息角。安息角也称休止角、堆积角，一般为35° 55°。将粉尘置于光滑的平板上，使此平板倾斜到粉尘开始滑动时的角度，为粉尘滑动角，一般为30°

32、40°。粉尘安息角和滑动角是评价粉尘流动特性的一个重要指标。它们与粉尘粒径、含水率、尘粒形状、尘粒表面光滑程度、粉尘粘附性等因素有关，是设计除尘器灰斗或料仓锥度、除尘管道或输灰管道斜度的主要依据。5、粉尘湿润性粉尘粒子被水（或其它液体）湿润的难易程度称为粉尘湿润性。有的粉尘（如锅炉飞灰、石英砂等）容易被水湿润，与水接触后会发生凝并、增重，有利于粉尘从气流中分离，这种粉尘称为亲水性粉尘。有的粉尘（如炭黑、石墨等）很难被水湿润，这种粉尘称为憎水性粉尘。粉尘的湿润性是选择除尘器的主要依据之一。例如，用湿式除尘器处理憎水性粉尘，除尘效率不高。如果在水中加入某些湿润剂（如皂角素、平夕加等），可

33、减少固液之间的表面张力，提高粉尘的湿润性，从而达到提高除尘效率的目的。6、粉尘粘附性粉尘之间或粉尘与固体表面（如器壁、管壁等）之间的粘附性质称为粉尘粘附性。粉尘相互间的凝并与粉尘在固体表面上的堆积都与粉尘的粘附性相关，前者会使尘粒增大，在各种除尘器中都有助于粉尘的捕集；后者易使粉尘设备或管道发生故障和堵塞。粉尘的含水率、形状、分散度等对它的粘附性均有影响。7、粉尘磨擦性粉尘在流动过程中对器壁（或管壁）的磨损程度称为粉尘磨擦性。硬度高、密度大，带有棱角的粉尘磨损性大。粉尘的磨损性与气流速度的2一3次方成正比。在除尘技术中，为了减轻粉尘的磨损，需要适当地选取除尘管道中的流速和壁厚。对磨损性大的粉尘

34、，最好在易于磨损的部位，如管道的弯头、旋风除尘器的内壁等处采用耐磨材料作内衬。内衬除采用一般的耐磨涂料外，还可以采用铸石、铸铁等材料。8、粉尘爆炸性在一定的浓度和温度（或火焰、火花、放电、碰撞、磨擦等作用）下会发生爆炸的粉尘称为爆炸危险性粉尘。爆炸危险性粉尘（如泥煤、松香、铝粉、亚麻等）在空气中的浓度只有在达到某一范围内才会发生爆炸，这个爆炸范围的最低浓度叫做爆炸下限，最高浓度叫做爆炸上限。粉尘的粒径越小，比表面积越大，粉尘和空气的湿度越小，爆炸危险性越大。对于有爆炸危险的粉尘，在进行通风除尘系统设计时必须给予充分注意，采取必要的防爆措施。例如，对使用袋式除尘器的通风除尘系统可采取控制除尘器入

35、口含尘浓度，在系统中加入隋性气体（仅用于爆炸危险性很大的粉尘）或不燃性粉料，在袋式除尘器前设置预除尘器和冷却管，消除滤袋静电等措施来防止粉尘爆炸。9、粉尘荷电性粉尘在其生产和运动过程中，由于相互碰撞、磨擦、放射线照射、电晕放电及接触带电体等原因而带有一定电荷的性质，称为粉尘荷电性。粉尘荷电后其某些物理性质会发生变化，如凝聚性、附着性及其在气体中的稳定性等，同时对人体的危害也将增强。粉尘的荷电量随温度的升高、比表面积的加大及含水率的减小而增大。此外，荷电量还与粉尘的化学成份等有关。电除尘器就是利用粉尘能荷电的特性进行工作的。10、粉尘比电阻面积为lcm2、厚度为lcm的粉尘层所具有的电阻值称为粉

36、尘比电阻。其单位为 cm。粉尘比电阻对电除尘器的工作有很大影响，最有利的电捕集范围为104一5×1010cm。当粉尘比电阻不利于电除尘器捞尘时，需要采取措施来调节粉尘比电阻值，使其处于适合于电捕集的范围。在工业中经常遇到高于5×1010cm的所谓高比电阻粉尘，为了扩大电除尘器的使用范围，可采取喷雾增湿、调节烟气温度和在烟气中加入导电添加剂（如三氧化硫、氨）等措施来降低粉尘比电阻。2.3 粉尘粒度分析前面介绍分析了该矿的工艺中的产尘点，主要是破碎工段、皮带运输、振动筛、摆式给矿等地点，本次设计主要是对颚式破碎机出料口转载点进行喷雾除尘设计。根据北京建昌矿业有限责任公司提供的数

37、据资料，该矿粉尘的游离二氧化硅含量在16.1%左右，属于矽尘（含游离二氧化硅10%50%的粉尘）。颚破中碎工段的粉尘的粒径分布如表2-1所示。表2-1颚破中碎粉尘粒度分布（%）粒径（m）3020301020510<5质量分数40.534.215.85.34.22.4 粉尘浓度特征主要考虑产尘点的产尘量，产尘点的粉尘污染范围，不同范围的浓度，为除尘设计提供标准符合性依据。依据该矿提供的资料，查询知道该矿PE600型号的破碎机的产量是120t/h，由于该矿采取对矿石进行预湿，产尘量在1100mg/s左右。卸料口处下方皮带宽度1200mm，卸料长度为800mm，进料口尺寸为600×9

38、00mm，卸料口粉尘污染范围是以破碎矿料与皮带接触点为中心，向四面和上方扩散，高度2m的范围内，较多粉尘扩散的距离在4m范围内，在这个范围内粉尘的浓度在2050mg/m3；进料口的的粉尘污染主要是在进料口处向上部喷出并向外部扩散。但是由于在进料口处可以增设挡板，加上原矿石的阻挡和原矿石的湿润表面，上窜的粉尘基本被阻挡无法进入上部空气中。粉尘扩散最远的距离可以达到10m左右甚至更远，但是这样的扩散需要有外部风力等条件的作用，在410m范围内粉尘粒径较小，浓度在几毫克到几十毫克。2.5 粉尘的危害2.5.1 对人体的危害粉尘可随呼吸进入呼吸道，进入呼吸道的粉尘并不全部进入肺泡，可以沉积在从鼻腔到肺

39、泡的呼吸道内。粉尘对人体的危害作用主要表现在以下四个方面：（1）全身作用 长期吸入较高浓度粉尘可引起肺部弥漫性、进行性纤维化为主的全身疾病，即尘肺。吸入铅、铜、锌锰等毒性粉尘，可在支气管壁上溶解而被吸收，由血液带到全身各部位，引起全身性中毒。铅中毒是慢性的，但中毒者如果发烧，或者吃了某些药物和喝了过量的酒，也会引起中毒的急性发作；过量吸入铜的烟尘可能导致溶血性贫血；锌在燃烧时产生氧化锌烟尘，人吸入后产生一种类似疟疾的“金属烟雾热”疾病；长期吸入锰及其氧化物粉尘或烟雾，对中枢神经系统、呼吸系统及消化系统发生不良作用。（2）局部作用 接触或吸入粉尘，首先对皮肤、角膜、粘膜等产生局部的刺激作用，并产

40、生一系列的病变。如粉尘作用于呼吸道，早期可引起鼻腔粘膜机能亢进，毛细血管扩张，久之便形成肥大性鼻炎，最后由于粘膜营养供应不足而形成萎缩性鼻炎。还可形成咽炎、喉炎、气管及支气管炎。作用于皮肤、可形成粉刺、毛囊炎、脓皮病，如铅尘浸入皮肤，会出现一些小红点，称为“铅疹”等。（3）致癌作用 接触如镍、铬、铬酸盐的粉尘，可以引起肺癌；接触放射性矿物粉尘、容易生成肺癌；石棉粉尘可引起皮癌。（4）感染作用 有些有机粉尘如破烂布屑、兽皮、谷物等粉尘常附有病原菌，如丝菌、放射菌属等，随粉尘兹人肺内，可引起肺霉菌病等。在粉尘对人体的危害中，粉尘对人的肺部的危害最为严重。粉尘对肺部的危害主要是由于长期吸入生产性粉尘

41、而产生的尘肺病，是一种常见的危害性较大的职业病。尘肺病主要是由于粉尘的化学成分特别是粉尘中游离二氧化硅直接影响人体生理机能。长期大量吸入含结晶型游离二氧化硅的粉尘可引起矽肺病。2.5.2 对生产的危害粉尘对生产的危害主要表现在以下几个方面：首先，工作场所大量的粉尘造成污浊的空气，恶劣的工作环境会使工人产生抵触情绪，不利于提供工人的工作积极性；长期在含粉尘的工作场所工作，工人的身体会受到一定的危害，影响工人生理机能，影响工作的正常进行。第二，工作场所粉尘浓度过高，生产设备易磨损，导致生产设备的检修率和更换率增加，损耗大量的劳力和财力，还需要中断生产，影响正常生产的进行。第三，由于工作场所粉尘浓度

42、高，工作环境恶劣，导致一线工人跳槽到别的工作环境相对好的企业，缺乏一线职工，影响正常的生产进行。第四，工作场所粉尘浓度过高，能见度降低，易导致工人操作失误，发生事故，严重影响生产的正常进行。2.5.3 对环境的危害粉尘对环境的危害表现在各个方面，比如对植物、动物的危害，对生态环境的破坏等，但最主要是对大气的污染。粉尘的大量排放会导致大气严重污染，造成污浊的大气环境，人类和其他动植物失去了洁净的空气，导致整个生态环境的破坏。另外，大气中的粉尘对光的射，使大气的能见度大为降低，这是一种严重的大气污染现象。城市中这种污染最强烈，这种情况可能扩展到区域性范围以至全球范围。2.5.4 对社会的危害最为严

43、重的是对处于粉尘作业环境中的工人造成的生理危害，长期接触粉尘易得尘肺病或矽肺病。目前尘肺病仍占中国九大职业病的首位， 它不仅严重地威胁着广大职工的身体健康，而且还给国民经济造成巨大的损失，对社会的文明进步也产生了不良影响。从1998年的资料看，作为职业病之首的尘肺，其新发病人数占全国职业病发病人数的49.1%，到 1998年底，全国累计尘肺病患者已超过53万人，累积死亡12万人，尚存尘肺病患者41万余人。目前，无论从接触粉尘人数、尘肺病患者累积数量、死亡数量和新发现病人数量，我国都居世界首位，严重制约了我国工业和经济的发展。2.5.5 对经济效益的影响企业是以追求经济利益为目的的，粉尘对企业经

44、济效益的影响主要表现在以下几个方面：首先，大量的粉尘由于在重力的作用下自然沉降，加大机器磨损，降低机器设备的使用寿命,设备检修周期短，造成财力的损耗。第二，职工长期在粉尘浓度高的工作场所工作，已导致患尘肺病等职业病，丧失劳动能力，企业要负担其生活费用和医疗费用等，影响企业的经济效益。第三，工作场所粉尘浓度未达到国家标准，相关部门会责令企业停产整顿，并处以罚款，影响企业生产的正常进行，导致企业经济效益的降低。第四，工作场所粉尘浓度高，职工需要佩戴防尘的个人防护用品，这也是企业很大的开销。另外，如果因为粉尘导致职工的操作失误，从而引发生产事故的话，将严重影响企业的经济效益。3 除尘方案的确定3 除

45、尘方案的确定3.1 常用的除尘设备及除尘机理粉尘的收集方法有很多种，按粉尘的控制机理可以分为：重力除尘、惯性除尘、离心除尘、水除尘、过滤除尘及电除尘。目前常用的除尘设备有沉降室、旋风筒、袋式除尘器以及电除尘器等。其除尘机理均离不开以下几个方面：（1）扩散 小于1 p m的微小粒子在气体分子撞击下，像气体分子一样作布朗运动，如果尘粒在运动过程中和物体表面接触，就会从气流中分离。（2）重力 气流中的尘料可以依靠重力自然沉降，从气流中进行分离，由于尘粒的沉降速度一般较小，这个机理只适用于比较大的尘粒。（3）惯性碰撞 含尘气流在运动过程中遇到物休的阻挡时，气流要改变方向进行绕流，细小的尘粒会随气流一起

46、流动，粗大的尘粒具有较大的惯性，它会脱离流线，保持自身的惯性运动，这样尘粒就和物体发生了碰撞，称为惯性碰撞，它是过滤式除尘器、湿式除尘器和惯性除尘器的主要除尘机理。（4）离心力 含尘气体作圆周运动时，由于惯性离心力的作用，尘粒和气流会产生相对运动，使尘粒从气流中分离，它是旋风除尘器工作的主要机理。（5）接触阻留 细小的尘粒随气流一起绕流时，如果流线紧靠物体表面，有些尘粒因与物体发生接触而被阻留，这种现象称为接触阻留。（6）静电力 悬浮在气流中的尘粒，如带有一定的电荷，可以通过静电力使它从气流中分离。由于自然状态下，尘粒的荷电量很小，因此，要得到较好的除尘效果，必须设置专门的高压电场，使所有的尘

47、粒都充分荷电。各种常用除尘器的特点如表3-1 所示：表3-1 常见除尘器的特点除尘器名称适用的粒径范围（m）效率（%）设备费用运行费用重力沉降室>50<50少少惯性除尘器20505070少少旋风除尘器5156090少中水浴除尘器1108095少中下电除尘器0.519098大中上袋式除尘器0.519599中上大文丘里除尘器0.519098少大3.1.1 重力除尘和惯性除尘重力除尘是利用气流减速形成粉尘颗粒重力沉降而使粉尘与气体分离的除尘技术，而惯性除尘是利用气流中尘粒的惯性力被分离的，主要是使气流急速转向或冲击在挡板上再急速转向，尘粒惯性效应将固体颗粒物从气流中分离出来。要求气流中固

48、体颗粒物的质量浓度差值较大，主要优点是结构简单，容易操作和维护，适宜含尘量大的气体，但不宜处理具有腐蚀性的气体，除尘效率一般为60%左右，适于捕集大于50m的粉尘粒子。常作为多级除的预除尘使用，常见装置有：（1）沉降室 是利用颗粒物的重力大于气体对它的浮力原理，在一个较大的密闭空间里，通过重力作用使尘粒从气流中沉降分离出来的除尘装置。水平气流沉降室的构造主要由室体、进气口、出气口和集灰斗组成（如图3-1所示）。图3-1 重力沉降室示意图当气流进入时，由于扩大了流动截而积而使气流速度急剧降低，于是气体中较重的颗粒在重力的作用下缓慢地向灰斗沉降。沉降室的断面面积决定了烟气的速度，其长度又决定了烟气

49、在室内的停留时间，因此，沉降室宜做得宽而矮，但又不能太长，以防占地太多。它具有结构简单，流体阻力小，施工简单等优点，但是它的收尘效率比较低。（2）惯性除尘器 为了提高沉降室的除尘效率，在烟气通道中，设计一个或多个垂直挡板，当气流冲击挡板时，由于粉尘颗粒惯性较大，不能同气体一起改变方向而撞击到挡板上，其中的颗粒物因动能消失而尘降到下面的集灰斗中。与此同时，挡板还起到延长粉尘通行的路程，使其在重力作用下逐渐沉降下来。为提高分离效果，挡板还可用水膜润湿做成湿式挡板，以吸收酸性气体和其他可溶气体，不过这种污水需处理才能排放，沉渣则可以回收再利用。（3）旋风除尘器 典型的惯性分离装置，它是利用气流在旋风

50、筒中旋转，由于惯性力的作用，气流中的粉尘颗粒沉降在筒壁上，然后顺着筒壁下落至下灰筒排出。它具有构造简单，制造容易，操作可靠，体积小，价格低等优点。对于大于10m的粉尘有较高的分离效率。3.1.2 电除尘器电除尘器是用高压直流电源(电压在47×104V)造成适当的均匀电场，利用强电场使气体发生电离即电晕放电，使烟气中的粉尘颗粒大部分带上负电荷，少量的正电荷。带负电荷的粉尘颗粒，在电场力的作用下分别向带正电荷的收尘板和电晕极运动，到达极板后放出电荷，粉尘本身就沉积在极板上；沉积在极板上的粉尘靠振打装置被振落，聚集到灰斗中排出。电除尘器除尘示意图如图3-2所示。图3-2 电除尘器除尘示意图

51、电除尘器与袋式除尘器相比，它是一种高效率的除尘器，具有除尘效率高，阻力损失小，净化能力大，能处理高温、高湿、大风量及腐蚀性的气体，能量消耗少，运转费用低操作过程完全自动化，易于操作，故障率少等特点，但该类设备一般造价较高，一次性投资较大，钢材耗量大。电除尘器根据不同的特点可分成不同的类型。根据收尘电极的形状可分为管式和板式电除尘器；根据气流的运动方向可分为立式和卧式电除尘器；根据粒子的荷电区及收集区的空间布局不同可分为单区和双区式电除尘器。不论那种类型的电除尘器都有供电和除尘两大部分，供电部分是变压整流装置，除尘部分有气流导向均布装置、电晕极、收尘极和清灰装置等。电除尘器可以按照粉尘的性质及净

52、化要求增加电场的数目，也可以按气体的处理量增加除尘数目，这样既可以保证收尘效率，又可以适应不同流量的要求。根据电除尘器的特性，影响电除尘效率的因素很多，如电压的高低、电晕极的形状、到收尘极的距离、粉尘的性质、气体参数、除尘器本身结构及操作安装等，其中以气体参数与粉尘性质影响最大。（1）气体的参数影响气体的温度、湿度、成分、密度及气流速度等均会影响收尘效率。气流速度过大，粉尘在除尘器的电场内的逗留时间就会缩短，减少了粉尘微粒与电离的气体相结合的机会，加大了粉尘微粒被高速气流带走的数量，同时也加大了己沉聚下来的粉尘再度被高速气流带走的数量，即加大了二次扬尘，从而影响收尘效率；气体的温度若过低，低到

53、气体的露点，则会产生结露现象，使粉尘粘附在集尘极和电晕极上，即使振打也不能有效地使其晚落，粘附的粉尘量达到一定程度时，就会阻止电晕极产生电晕，从而影响收尘效率，电收尘器不能正常工作，严重时使收尘器完全失去作用:而气价乍的温度过高，还会造成构件受热，结构强度下降等。（2）粉尘的性质影响粉尘的性质主要是粉尘的比电阻、粒径分布、浓度三个方面影响除尘效率。粉尘的比电阻是影响电收尘器收尘效率的一个很重要的因素，电除尘器对粉尘的比电阻有严格的要求，当粉尘的比电阻为1045×1010·cm时，除尘效果最好。粉尘的粒径分布对于电除尘，粉尘的粒径在0.0120m比较经济，带电粉尘向收尘极移动

54、的速度与粉尘的粒径成正比。粒径越大，除尘效率越高，但过大的粉尘采用电除尘就有些浪费，可采用旋风除尘器来做预除尘以降低含尘浓度。不同含尘浓度的气体应采用不同的除尘方法，电除尘器对气体的含尘浓度有一定的适应范围。由于电除尘器正常工作时，电晕电流基本上是气体电离所致，若含尘量超过一定的范围，则大部分空间离子电荷给了尘粒，而尘粒移动速度远低于离子的移动速度，电荷活动大大降低，使收尘器形成所谓的电晕封闭，电流下降，因而除尘效果也降低，甚至中止除尘过程。3.1.3 过滤除尘器常见的过滤除尘器有布袋式除尘器，是一种利用天然纤维或无机纤维等材料作过滤布制成各种形状的滤袋，用滤袋将气体中的粉尘过滤出来的净化设备

55、。因滤布都做成袋形，故一般称为袋式除尘器，它主要由袋室、滤袋、框架、清灰装置等部分组成。其优点是设备运行参数稳定，体积质量变化对其效率无影响，由于它除尘效率高，运转稳定，适应性强，事故少，维修方便，设备费用合理，所以在企业中广泛应用。机械清灰袋式除尘器的示意图如图3-3所示。图3-3 机械清灰袋式除尘器示意图袋式除尘器是以滤袋作为过滤材料，靠风机抽风，使整个袋除尘在负压下工作，含尘气体从下部进入袋中，由于滤孔的孔径为1020m左右，所以大于滤孔的粉尘颗粒会被滤袋阻止；110m左右的粉尘颗粒通过曲折的滤孔时，粉尘会因惯性作用撞击到纤维上失去动能而附着在滤袋上被收集；小于1m的粉尘由于本身的扩散及

56、静电作用，而滤孔的孔径又小于其热运动的自由径，因而撞击到纤维上被收集。经过滤后的气体经风机排放入大气中。随着粉尘在袋子表面上的聚集，气流阻力就越来越大，滤袋容易破坏，风机的负荷也会过大，因而要定期将粉尘清除。滤袋上的粉尘有粉尘膜与粉尘层之分，前者与滤袋为一体，在清灰的过程中也不能除去，它成为滤布外的第二过滤介质；后者则是可清除的粉尘层。袋除尘器的结构形式多种多样，在除尘器中，袋除尘器的种类最多，按滤袋形状可分为圆袋、扁袋和异型袋式除尘器；按滤袋的滤尘方向分为内滤式除尘器和外滤式除尘器；按通风方式分为负压式除尘器和正压式除尘器；按清灰方式可分为机械振动式袋除尘器、脉冲喷吹袋除尘器及逐气流反吹袋除尘器等等。影响袋除尘效率的因素有：（1）空气中的含尘量及过滤风速过滤风速会随着粉尘浓度的高低而不同。当过滤风速一定时，粉尘浓度增大，使单位时间沉降在滤