粉尘检测法-安全工程教学ppt课件讲义.ppt

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1、1,粉尘检测,粉尘物性检测粉尘颗粒检测粉尘浓度检测,粉尘物性检测,粉尘物性检测 GB/T 16913 粉尘物性试验方法粉尘密度检测粉尘比电阻检测粉尘爆炸特性检测粉尘颗粒检测粉尘浓度检测,3,粉尘密度检测,粉尘密度粉尘的堆积密度：指单位体积内松散堆积的粉尘质量真密度：指单位体积（不包括内闭孔体积）的粉尘颗粒材料所具有的质量。在理论上应与形成这种粉尘的固体材料的密度一致。假密度：单位粉尘颗粒体积（包括内闭孔体积）所具有的粉尘质量。在实际测量和应用中，常把粉尘的真密度和假密度视为一致。,4,液相置换法（比重瓶法）测粉尘的真密度,液相置换法选取某种浸润性好、不溶解粉尘、不与所测粉尘起化学变化液不使粉尘

2、体积膨胀或收缩的液体注入粉尘，将粉尘粒子间及外表孔隙的空气排除，以求得粉尘颗粒的材料体积，然后根据测量的粉尘质量计算粉尘分真密度。,5,液相置换法,(1)称量洗净烘干后的比重瓶的质量m0(2)装入粉尘（约至瓶体积的1/3）并称量瓶+尘质量ms(3)将浸液注入装有粉尘的比重瓶内（约至瓶体积的2/3处），然后置于密闭容器中抽真空，直到瓶内基本无气泡逸出时停止抽气，保持30min，使瓶中气体充分排出。(4)取出比重瓶并注满浸液，称其质量msl（瓶+尘+液）。(5)倒空比重瓶并洗净，重新注满浸液称其质量ml（瓶+液）。,6,液相置换法,l浸液在测定温度下的密度，m0 瓶，ms 瓶+尘，msl 瓶+尘+

3、液，ml 瓶+液 测定时需取平行样品，二者的误差应小于1，否则重新测定。粉尘真密度取平行样的平均值。温度的变化是误差的主要原因，通常将比重瓶置于恒温槽充分恒温后再读取温度。,尘的质量,尘的质量,同等体积的尘液质量差,7,粉尘比电阻检测,粉尘导电性的表示方法。与金属导电线相同，也用电阻率表示，但粉尘的电阻率与测定时的条件有关，仅是一种可以相互比较的表观电阻率，简称为比电阻，用来表示 式中 U施加于粉尘层的电压，V；j通过粉尘层的电流密度，A/cm2；粉尘层的厚度，cm。,8,粉尘比电阻检测的意义,粉尘比电阻对电除尘器的运行及除尘效率有很大的影响。电除尘器对比电阻在10451010cm范围内的粉尘

4、具有较高的捕集效率。当粉尘比电阻低于104cm时，尘粒到达极板立即放出原有电荷而带上与极板同极性电荷被排斥到气流中去。当粉尘比电阻高于1011cm时，尘粒在收尘极板上放电缓慢，随着粉尘在收尘极板上的沉积会使尘层表面的电位于越来越高，在粉尘层内的电场强度达到某一值时就会产生反电晕，从而破坏正常的除尘过程，使除尘效率降低。当粉尘比电阻数值不利于电除尘器捕尘时，应采取措施调节粉尘的比电阻值，以保证电除尘器的正常工作。,9,影响粉尘比电阻的因素,粉尘层的孔隙率及粉尘层的形成方式高孔隙率高比电阻高充填率低比电阻粉尘层的电气特性电阻不恒定伏安特性为非线形比电阻随测定电压不同而不同通常取略低于火花击穿电压的

5、数值或击穿电压的85为测定电压。,10,影响粉尘比电阻的因素,粉尘温度和湿度表面导电和体积导电烟气成分烟气成分，主要有SO3和NH3等对粉尘比电阻有加大影响。,11,粉尘比电阻检测,对粉尘比电阻测定的要求模拟电除尘器粉尘的沉积状态，即在电场作用下荷电粉尘逐步堆积形成尘层；模拟电除尘器内的气体成分及温度和湿度；模拟电除尘器的电气工况，即电压和电晕电流不同仪器及测定方法一般都不能完全满足上述条件，而时各有侧重。,12,粉尘比电阻检测,粉尘比电阻是通过测定一定厚度和一定表面积A粉尘层上的电压U和电流I值来进行的。其计算公式：式中 R电阻，RU/I，；k测定仪的几何参数，k A/，cm。,13,圆盘电

6、极法（平行平板电极法）,是美国(ASME)实验室测定粉尘比电阻的标准方法；上部圆板重量按作用在粉尘层上的压力1000Pa设计。取90击穿电压时的电压、电流进行计算；可将圆盘置于可调温、湿度及气体参数的测定箱内进行测定。,14,针尖电极法（针板法）,针尖电极垂直设置在主电极上方一定高度。主电极上方4mm处装有0.3mm的镍铬丝，绝缘并固定。尘样装入样品盘后刮平，通电后测定镍铬丝的感应电压和通过粉尘层的电流。粉尘层厚度为镍铬丝与主电极间距。,15,同心圆筒法,小旋风分离器将烟气中粉尘分离出来，落入到同心圆筒中间的环缝中，用高阻表测量粉尘的电阻值。l1主电极长度，cm；r1内电极外半径，cm；r2外

7、电极内半径，cm。,16,可用于现场工况比电阻测试。由高压电源、高阻表、抽气泵等组成。含尘气流由采样嘴1经气流分布板2进入测量段。测量段由电晕线5及齿状测量电极8组成。在测量段，粉尘在高压作用下逐渐沉降到梳齿间的缝隙中当粉尘填满两梳齿缝隙后，断开高压，并用高阻表测量两梳齿间粉尘电阻。,叉梳式比电阻测定仪,17,各种粉尘比电阻测定方法的差别,采样方法有小旋风采样、静电采样、过滤采样、灰斗取样等。由于采样方法不同，影响粉尘粒径分布的代表性及粉尘层的形成方式。粉尘沉积在测定盘中的方法。有静电沉积、机械振实、人工刮平等，不同方法所形成的粉尘充填密度不同，带来测试的差异。外加电压有的取粉尘击穿前的电压，

8、有的取击穿电压的85，或采用固定的电压外加电压越高，比电阻越低。粉尘测试环境与现场实际偏离程度直接影响到测试结果的真实性。对同一粉尘样，采用不同方法和仪器测试，结果相差较大。因此，在给出粉尘比电阻数据时，要标明所用仪器和方法。,18,粉尘爆炸特性检测,爆炸特性与粉尘爆炸界限条件有关的特性，如粉尘云的爆炸上下限浓度、最低着火温度、最小着火能量等。粉尘充分爆炸时的特性，如最大爆炸压力及上升速度等。哈特曼爆炸测试仪20L爆炸试验装置煤尘爆炸鉴定仪,19,粉尘检测,粉尘物性检测粉尘颗粒检测粉尘浓度检测,20,粉尘颗粒检测,计数法对具有代表性的尘样逐一测定其粒径。显微镜法和光散射法分散度以各级粒子的数量

9、百分数表示计重法将粉尘按一定粒径范围分级，然后称量各级的重量，求其粒径分布。采用离心、沉降或冲击原理将粉尘按粒径分级分散度以各级粒子的重量百分数表示。其他方法面积法、体积法等,21,显微镜法,是测量粒径的一种最基本的方法。,22,显微镜法,目镜测微尺及校准直线测微尺、网格测微尺和花样测微尺目镜测微尺必须用物镜测微尺校准,23,24,显微镜法,尘粒标本的制备如用冲击瓶采样，用移液管取1ml含尘液体，放入玻璃片计数池内。为避免凝聚，可加入分散剂。用蒸馏水做捕集液，可加入0.1的六偏磷酸钠作为分散剂。计数池静置20min或烘干亦可。如采集在合成纤维滤膜上，用醋酸丁脂溶解滤膜，用滴管放一滴到载物片上，

10、将液滴左右前后推移，一分钟后出现粉尘样品薄膜即可如用冲击式或静电尘粒采样器采样，可将尘粒直接捕集在盖波片上，然后将其固定在载物台玻璃片上进行测定。,25,显微镜法,粒径表示方法面积等分径dM(Martins Diameter)：指将粉尘的投影面积分为大致相等的两个部分的直线长度。定向径dF(Ferets Diameter):指尘粒的最大投影尺寸。它由测微尺的垂线与尘粒投影轮廓线相切的两条平行线间的距离来表示。投影面积径dP(Projected Diameter):指与粉尘的投影面积相同的同一圆面积的直径。实际测量中，多采用垂直投影法,垂直投影法,26,显微镜法,观测计数分析及换算方法统计学分层

11、取样技术计数分布换算为记重分布各区间粒径的算术平均值各区间的分割体积粉尘总体积各粒径区间的质量百分数,27,惯性分级法,利用粉尘大小在气体、液体介质中惯性不同可以对其分级，这种分析方法成为惯性分级法。采用惯性分级的仪器有级联冲击器、巴柯分级器和串联旋风分级器级空气动力径自动测定仪。,28,巴柯分级器,串联旋风分级器,单孔圆喷嘴级联冲击器,29,液相介质沉降法,利用粒径大小不同的粉尘在液体介质中沉降速度不同的原理,30,液相介质沉降法,移液管法针对不同粒径的不同的沉降时间，使用移液管抽取一定量的悬浮液，根据不同时刻粉尘浓度比计算小于某一粒径的粉尘的筛下累计百分数。,安德逊移液管,三管移液管,31

12、,液相介质沉降法,沉降天平法自动记录称量沉降的粒子量理论测定的粒径范围0.260m，由于布朗运动，小于1m 的微粒不可能测准。,32,液相介质沉降法,消光法当光线通过含尘悬浊介质时，由于尘粒对光的吸收、散射等作用，光的强度会衰减。光强度的衰减和粉尘的粒径的大小存在函数关系。,33,粉尘浓度检测,为了评价工作场所粉尘对工人健康的危害状况、研究改善防尘技术措施、评价除尘器性能、检验排放粉尘浓度和排放量是否符合国家标准，以及保护机电设备、防止粉尘爆炸均需对粉尘进行测定。包括作业场所粉尘浓度测定、作业者个人暴露浓度测定及管道中粉尘浓度测定总粉尘浓度与呼吸性粉尘浓度,34,呼吸性粉尘,煤矿安全规程中将呼

13、吸性粉尘定义为能吸入人体肺泡区的浮尘。一般将粒径小于5 m的粉尘视为呼吸性粉尘。呼吸性粉尘的特点：沉降速度慢,在空气中悬浮时间长。在静止空气中的粉尘,根据其粒径的大小按一定规律沉降:通常大于100m粒径的尘粒呈加速度沉降;1100m粒径的尘粒呈等速度沉降;粒径小于1m的尘粒很难沉降,在空气中呈布朗运动。扩散系数较大,附着速度较快。尘粒的附着速度与扩散系数成比例，尘粒越小,其扩散系数越大,即扩散越快,因而向液滴或除尘滤料上附着的尘粒就越多。肉眼不可见,属显微粉尘。“粒径大于10 m的粉尘肉眼才能看见,粒径为0.2510 m的粉尘在光学显微镜下才可看见,粒径小于0.25 m的粉尘在电子显微镜下方能

14、看见。能被吸入人体肺部并能在肺泡区沉积。,35,PM2.5/PM10 监测,36,PM2.5/PM10 监测,旋风式切割器,可吸入粉尘切割器,37,作业场所粉尘浓度检测,滤膜测尘操作简单、精度高、费用低。现场采样和滤膜称重，不能立即获得结果m1、m2采样前、后的滤膜质量，mg；t采样时间，min；qv采样流量，m3/min。,38,作业场所粉尘浓度检测,射线测尘仪射线穿过粉尘层时，射线的强度衰减与粉尘层的厚度有关。特点粉尘对射线的吸收，仅与粉尘的质量厚度有关，而与粉尘的化学、物理特性无关。不适合测量含铅等重金属元素的粉尘及放射性粉尘。,39,作业场所粉尘浓度检测,压电晶体测尘仪将粉尘采集到石英

15、谐振器的电极表面，利用石英谐振器频率随粉尘量变化的原理。,粉尘收集方法静电采样器惯性冲击,40,作业场所粉尘浓度检测,光散射测尘仪利用尘粒对光的散射，光电器件变散射光为电信号以测量悬浮粉尘浓度。,操作简便，可给出短时间间隔的平均粉尘浓度，可用于现场粉尘浓度变化的监测。对不同的粉尘测定对象需进行不同的标定。,41,压电天平式粉尘计,直读式粉尘浓度测量仪,激光粉尘仪,42,作业者个体接触粉尘浓度检测,评价作业场所粉尘对工人身体危害长度的一种测定方法。由佩带在工人身上的个体采样器连续在呼吸带抽取一定体积的含尘气体，测定工人在一个工作班的接触粉尘浓度或呼吸性粉尘浓度。个体采样器主要由采样头、采样泵、滤

16、膜等组成。采样头主要由入口、分粒装置、过滤器三部分组成。,43,作业者个体接触粉尘浓度检测,分粒装置将采集的粒子中非呼吸性粉尘阻留，其余部分，即呼吸性粉尘由过滤器全部捕集下来。主要型式旋风分离器冲击式分离器,44,作业者个体接触粉尘浓度检测,接触粉尘浓度计算m粉尘增重，为分粒装置内与滤膜上粉尘量之和，mg；qv平均采样流量，l/min；t采样时间，min。如计算呼吸性粉尘浓度，只须将滤膜上粉尘量作为m值代入上式即可。,45,46,管道粉尘浓度检测,指一般含尘管道和烟道两种类型粉尘浓度和排放量的测定。选择测定方法和测试装置时需要考虑含尘管道和烟道内粉尘的来源及粉尘的性质。,47,管道粉尘浓度检测

17、,采样位置的选定和管道断面测定的布置,采样位置应选在气流平稳的直管段中，距弯头、阀门及变径管下游方向大于6倍直径和在其上游3倍直径，最少不能少于1.5倍直径，此时应适当增加采样点数。取样断面气体流速最好在5m/s以上。采样位置优先考虑垂直管道。,等面积环（或方块）定采样点,48,管道粉尘浓度检测,采样孔及采样孔防喷装置,49,等速采样,为了取得有代表性的样品，尘粒进入采样嘴的速度必须和管道内该点气流的速度相等，这一条件称为等速采样。非等速采样都将使采样结果不能真实的反映实际尘粒粉尘情况,50,等速采样,当采样速度大于采样点的气流速度时，处于采样嘴边缘以下的部分气流进入采样嘴，而其中较大的尘粒则

18、由于惯性作用不能随气流进入采样嘴，继续沿原来的风向前进，使采取的样品浓度低于实际浓度。当采样速度小于采样点的气流速度时，情况恰好相反，样品浓度高于实际浓度。只有采样速度等于气流速度，采取的粉尘浓度才与实际情况相符。,51,等速采样,尘粒越大，不等速引起的采样误差越大，小于4m的粒子，由于惯性较小，不等速采样引起的误差影响不大。,52,等速采样,维持等速方法预测流速法在采样铅预先测出采样点的气体温度、压力、含湿量、气体成分和流速，根据测得的各点流速、气体状态参数和选用的采样嘴直径计算处各采样点的等速采样流量。皮托管平行采样法气体流速测定与粉尘采样几乎是同时进行，使等速更接近实际情况压力平衡法使用

19、特制的平衡型等速采样管采样。自动等速采样法利用计算机和传感器，自动控制等速采样流量,53,等速采样,采样嘴,54,过滤法管道粉尘浓度测定仪表,普通型采样管测尘装置采样管捕尘滤筒流量计量箱抽气泵,1一烟道，2一采样管，3一冷凝管，4一温度计，5一干燥器，6一温度计，7一压力计，8一转子流量计，9一抽气泵,55,动压平衡型采样装置,利用采样管上孔板差压与采样管平行放置的皮托管指示的气体动压相平衡实现等速采样。,56,静压平衡型采样装置,利用采样嘴内外静压平衡的原理实现等速采样,57,无动力等速粉尘采样器,利用采样器的特殊结构和气流本身提供的动力实现等速采样。,58,粉尘检测,粉尘物性检测粉尘颗粒检测粉尘浓度检测,