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二、含尘气体理化特性

1.粉尘浓度

单位体积气体(m 3 )中含有粉尘的质量(mg),含尘气体粉尘浓度通常分为工况浓度和标况浓度,前者为袋式除尘器应用场合含尘气体的实际操作浓度,单位为mg/m 3 ;后者为载体体积折算到标准工况(0℃,101.32kPa的干气体状态)时的含尘浓度,单位为mg/m 3 (标准)。可用下式换算:

式中 C ——工况浓度(mg/m 3 );

C 0 ——标况质量浓度[mg/m 3 (标准)];

p ——烟气压力(kPa);

t ——烟气温度(℃)。

工况浓度主要用于系统设计、设备选型;标况浓度主要用于环境标准、环境监测,其中还会增加干空气、过剩空气限定的修正。注意排放标准值是按标况浓度制定的,一般它的数值比工况浓度要大,即工况浓度低于标况浓度,工况浓度达标不一定达到排标要求,现场可近似用式(2-2)进行换算。

2.温度

含尘气体温度通常表现为气体温度和粉尘温度。对于一般工业通风除尘,两者差别不大,用气体温度即可;对于工业炉窑除尘,两者差异性有时比较大,气体温度可测,烟尘温度不易测,一般烟尘温度要大于气体温度,炉尾烟道长度越长,二者越接近。炉窑尾部短管道接袋式除尘器会造成滤袋老化或烧损,烟尘越粗蓄热能力越强对滤袋破坏力越大。

3.黑度

烟气黑度是一种凭视觉采用对比法判断烟尘排放质量浓度的指标,分为0~5级,称为格林曼烟尘质量浓度级。颜色越深,级别越大。

4.湿度

单位气体中含有水蒸汽量,即含湿程度,可有多种表示方法。

(1)绝对湿度 单位质量或单位体积湿气体中所含蒸汽的质量,用每千克(kg)气体中含有的水分量(kg)表示,单位为kg/kg;或者用在一定温度、压力下每立方米(m 3 )气体中的水分量(kg)表示,单位为kg/m 3 。在工程中,经常针对在标准状态下的干气体,故单位为kg/m 3 (干,标准),当针对标准状态下的湿气体时,单位为kg/m 3 (湿,标准)。湿空气中蒸气的含量达到该温度下所能容纳的最大值时的气体状态,称为饱和状态。

(2)相对湿度 在相同温度下,1m 3 湿气体中水分含量 d 与在饱和状态下1m 3 湿气体中的水分含量 d H 的比值,即

相对湿度还可以用湿气体的水蒸气分压力 p 与在饱和状态下水蒸气的分压力 p H 的比值表示:

(3)体积分数 在GB/T 12138—1989《袋式除尘器性能测试方法》中,采用蒸气体积分数 X w (%,体积分数)表示气体的湿度,并实现干、湿气体的体积换算:

式中 ——干气体流量[m 3 /h(干)];

Q N ——湿气体流量(m 3 /h);

X w ——蒸汽体积分数(%)。

5.露点温度

含有一定水分的气体,随着温度的降低相对湿度增加,当降至某一温度值时,气体中的相对湿度达到100%(饱和状态),这时水分将开始冷凝出来,使水分开始冷凝的温度称为露点温度。

露点温度对通风除尘有着重要意义,当气体中出现冷凝水后,粉尘将会粘结到管壁,造成管道堵塞,或粘结在袋式除尘器滤袋上,造成难以清灰、除尘效果下降等。在通常情况下(湿式除尘器中例外)都应防止气体出现冷凝(气体温度不低于露点温度),以保证系统的正常工作。含尘气体或烟气发生结露,多发生在大气环境温度较低的时间里,尤其是位于采暖区域的严寒及寒冷地区。可采取设备保温、保温层伴热加热、滤料拒水处理等措施防止结露。

图2—1 温度和过量空气系数对SO 3 转化率的影响

对于湿空气,露点温度与空气温度和湿度有关,可用干、湿球温度计测定干球温度和湿球温度,查 I - d 图,求得露点温度。

对于炉窑高温烟气,如含有SO 2 、HCl、HF等酸性气体和蒸汽,露点温度会大幅度提高(可超过100℃),腐蚀作用明显加剧。因为是酸性气体结露,所以又称为酸露点。影响酸露点温度的因素十分复杂,可以通过现场实测数据来确定。

烟气中的SO 2 本身对酸露点没有多大直接影响,而由SO 2 继续氧化产生的SO 3 才是主要影响因素。SO 2 变为SO 3 的转化率与燃料类型、烟气温度、含氧量等因素有关,如图2—1所示。

燃油烟气的酸露点高于燃煤烟气。一般在正常燃烧工况条件下,燃煤锅炉烟气的SO 3 转化率约为1%~2%,燃油锅炉烟气的SO 3 转化率为2%~4%,宜通过实测确定。

对于含有SO 3 和H 2 O的烟气,酸露点温度可按如下经验公式近似计算:

式中 t p ——酸露点温度(℃);

——烟气中H 2 O的体积分数(%);

——烟气中SO 3 的体积分数(%)。

6.气体黏度

含尘气体的黏度是指气体在流动过程中,气体分子抵抗剪切变形的特性,由气体分子间的吸收力以及分子不规则热运动引起,用动力黏度 μ 表示。温度越高,气体的黏度越大,可用下式换算:

式中 μ 0 ——温度为 T 0 (K)时的动力黏度(Pa·s);

μ ——温度为 T (℃)时的动力黏度(Pa·s)。 asxg3DX7ZZwo/r18Tx/xRt3Q78KhiqkOvGTEOQc0KiTrwWwsolNNql2TgYxesO63

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