物料下落过程中可吸入颗粒物产生特性及控制技术
摘要：利用实验室新设计开发的一套装置，研究物料自由下落过程影响可吸人颗粒物产生的因素。通过实验分别
测定不同物料、质量流量、含水量、粒径组成和下垫面5个因素对可吸人颗粒物产生的影响。实验结果表明，不同物料可吸
人颗粒物产生率不同；随着质量流量和物料含水量的增加，可吸入颗粒物产生率减小，加水是减少可吸人颗粒物排放的最
有效方法之一；不同粒径组成和不同下垫面对可吸人颗粒物产生也有影响，但作用并不显著。
关键词：可吸人颗粒物 影响因素 质量流量 含水量 粉尘产生率
物料在输送、装卸、堆放过程中，因与空气产生相对运动，致使细小颗粒飞扬到空气中，形成粉尘。作为除尘对象的粉尘粒径一般在0．01～100μm之间，100μm以上的尘粒受重力的作用很快降落而不成为除尘对象，10μm以上的尘粒易于分离，除尘效果显著，而0．1～10μm之间的尘粒，特别是1μm以下的微尘粒去除较困难。粉尘对人体健康的危害已被国内外大量的流行病学和毒理学研究所证实［1］，一般来说，粉尘粒径越小，重量越轻，在空气中停留的时间越长，越容易被人体吸入，且颗粒越小，越容易进入呼吸道深部，因而危害也越大。粉尘对环境和人体的危害还取决于粉尘的进入量，一般以空气中所含粉尘的浓度作为衡量的指标，我国规定了作业场所空气中的粉尘最高允许浓度，如氧化铝粉尘最高允许浓度6 mg／m3，其他各种粉尘最高允许浓度10 mg／m3，而大气中漂尘最高日平均允许浓度在居住区和一般工业区只有0．15 mg／m3，因此应控制粉尘污染源。
国内外很多学者从大气环境中直接采样，通过源解析方法［2］找出城市大气PM10。的主要污染源；时宗波等［3］、邵龙义等［4］利用带能谱的场发射扫描电镜分析得出城市大气可吸入颗粒物的时空分布规律；Christoph Hueglin等［5］对城市大气PM10的化学特性进行了分析，得出不同采样地点大气化学元素浓度变化的规律。由于现场采样比较困难，实验室模拟可吸入颗粒物产生机理的研究尤为重要。可吸入颗粒物的产生机理包括：通过固体物质的自由下落产生可吸入颗粒物；通过脉冲气流使固体物质旋转而产生可吸入颗粒物；机械产生可吸入颗粒物。陈魁等［6］针对开放源采样困难的问题，研制并开发了颗粒物再悬浮采样器(通过脉冲气流使固体物质旋转产生可吸入颗粒物)，为无组织排放的开放源自身排放规律及特性研究打下了基础；Plinke等［7］、Heitbrink等［8］开发了一套自由下落装置模拟工业下落过程粉尘产生的情况，研究分离力／结合力与粉尘产生率有关，且分离力对粉尘产生率的影响较大。
目前国内对可吸入颗粒物产生机理的研究报道较少，也没有定量地计算粉尘产生率。本文应用实验室开发建立的一套自由下落装置研究物料下落过程可吸入颗粒物产生的各种影响因素，并通过对实验结果的分析讨论，探讨物料下落过程中可吸入颗粒物的
产生及控制技术。这些实验室的基础研究结果对可吸入颗粒物的源头治理具有重要的理论指导意义。
l 实验装置及物料
1．1 可吸入颗粒物产生的实验装置及原理
图1为可吸入颗粒物产生的实验装置示意图。
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图1 可吸入颗粒物产生的实验装置示意图
Fig．1 Schematic diagram of the inhalable
particle generation apparatus
在实验过程中，通过传送带把物料均匀地输送到沉降管上端，物料在沉降管中做自由下落运动，物料在下落过程中会产生微细粉尘，而且当物料到达降尘室的底部与底板发生碰撞后也会扬起二次粉尘。
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