大气污染控制工程 第四版 (郝吉明 马广大 王书肖 编) 复习重点资料.pdf

《大气污染控制工程 第四版 (郝吉明 马广大 王书肖 编) 复习重点资料.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《大气污染控制工程 第四版 (郝吉明 马广大 王书肖 编) 复习重点资料.pdf（30页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、 1 第一章 概论.3 第一节 大气与大气污染.3 第二节 大气污染物及其来源.3 第三节大气污染的影响.4 第四节 大气污染物综合防治.4 第五节 环境空气质量控制标准.5 一、环境空气质量控制标准的种类和作用 P22.5 二、环境空气质量标准中：P23.6 三、工业企业设计卫生标准.6 四、大气污染物排放准则.6 五、空气污染指数及报告.6 第二章 燃烧与大气污染.7 第一节：燃料的性质.7 一、煤.7 二、石油.7 三、天然气.7 四、非常规燃料.7 第二节：燃料燃烧过程.7 第三节：烟气体积及污染物排放量计算.9 第四节 燃烧过程硫氧化物的形成.9 第三章 污染气象学基础知识.9 第一

2、节 大气圈结构及气象要素.9 第二节 大气的热力过程.10 第三节 大气的运动和风.12 第四章 大气扩散浓度估算模式.13 第一节 湍流扩散的基本理论.13 第二节 高斯扩散模式.13 第三节 污染物浓度的估算.14 一 烟气抬升高度计算.14 二 扩散参数的确定.14 第四节 特殊条件下的扩散模式.15 一 封闭型扩散模式.15 二 烟熏型扩散模式.15 第五节 城市山区的扩散模式.15 第六节 区域大气环境质量模式.15 第七节 烟囱高度的设计 P117P120.15 一 烟囱高度的计算.15 二 烟囱设计中的几个问题.15 第八节 厂址的选择.15 第五章 颗粒污染物控制技术基础.16

3、 第一节：颗粒的粒径及粒径分布.16 一 颗粒粒径.16 二 粒径分布.16 三 平均粒径.17 四 粒径分布函数.17 第二节：粉尘的物理性质.17 2 第三节：净化装置的性能.18 一 净化装置技术性能的表示方法.19 二 净化效率的表示方法.19 第四节 颗粒捕集的理论基础.19 第六章 除尘装置.19 第一节 机械除尘器.19 第二节 电除尘器.21 一 电除尘器的工作原理.21 二 电晕放电.22 三 粒子荷电.22 四 荷电粒子的运动和捕集.22 五 被捕集粉尘的清除.23 六 电除尘器的结构.23 第三节 袋式除尘.23 第四节 湿式除尘器.24 一 概述.24 第七章 气态污染

4、物控制技术基础.25 第一节 吸收净化气态污染物.25 第二节 吸附法净化气态污染物.26 第八章 硫氧化物的污染控制.28 第一节：硫循环及硫排放.28 第二节：燃烧前燃料脱硫.28 第三节：流化床燃烧脱硫.28 第五节：低浓度二氧化硫烟气脱硫.28 第九章 固定源氮氧化物污染控制.29 第十三章 净化系统的设计.30 3 第一章 概论 第一节 大气与大气污染 1.大气：是指环绕地球全部空气的总和。环境空气：是指人类、植物、动物和建筑物暴露于其中的室外空气。2.大气的组成：干燥洁净空气、水蒸气、各种杂质。3.大气污染：国际标准组织定义（ISO）定义：大气污染通常系指由于人类活动或自然过程引起

5、某些物质进入大气中，呈现出足够的浓度，达到足够的时间，并因此危害了人体的舒适、健康和福利或危害了生态环境。4.大气污染源的分类：大气污染按范围来分：（1）局部地区污染；（2）地区性污染；（3）广域污染；（4）全球性污染。5.全球性大气污染问题（主要）：温室效应、臭氧层破坏、酸雨。温室效应:大气中的二氧化碳气体和其他微量气体如甲烷、一氧化氮、臭氧、氟氯烃、水蒸气等，可以使太阳短波辐射几乎无衰减的的通过，但却可以吸收地表的长波辐射，由此引起全球气温升高的现象。臭氧层破坏：氟氯烃、NOx等物质向大气排放量的逐渐增多，是导致臭氧层破换的主要原因。酸雨：在清洁的空气中被 CO2饱和的雨水 pH 为 5.

6、6，故将 pH 小于 5.6 的雨、雪或其他形式的大气降水（如雾、露、霜）称为酸雨。第二节 大气污染物及其来源 1、大气污染物系指由于人类活动或自然过程排入大气的，并对人和环境产生有害影响的物质。2、大气污染物分类：（按其存在状态）气溶胶状污染物和气态状污染物。1)在大气污染中，气溶胶粒子系指沉降速度可以忽略的小固体粒子、液体粒子或固液混合粒子。从大气污染控制的角度，按照气溶胶粒子的来源和物理性质，可将其分为如下：(1)粉尘：系指悬浮于气体介质中的小固体颗粒，受重力作用发生沉降，但在一段时间内能保持悬浮状态。(2)烟：一般系指由冶金过程形成的固体颗粒的气溶胶。(3)飞灰：系指随燃料燃烧产生的烟

7、气排出的分散的较细的灰分。(4)黑烟：一般系指由燃料燃烧产生的能见气溶胶。(5)霾（或灰霾）：是大气中悬浮的大量微小尘粒使空气浑浊，能见度小于 10km 的天气。(6)雾：气体中液滴悬浮物的总称。在气象中，系指造成能见度小于 1km 的小水滴悬浮体。在工程中，一般指小液体粒子的悬浮体，它可能是由于液体蒸汽的凝结、液体的雾化及化学反应等过程形成的，如水雾、酸雾、碱雾、油污等。总悬浮颗粒物（TSP）：指能悬浮在空气中，空气动力学当量直径=100um 的颗粒物。可吸入颗粒物（PM10）：指能悬浮在空气中，空气动力学当量直径=10m 的颗粒物。4 2)气态状污染物：含硫化合物 含氮化合物 碳的氧化物

8、有机化合物 卤素化合物 还可分为：一次污染物和二次污染物 一次污染物：直接从污染源排到大气中的原始污染物质；二次污染物：由一次污染物与大气中已有组分或几种一次污染物之间经过一系列化学或光化学反应而生成的与一次污染物的性质不同的新污染物质。硫酸烟雾：是大气中的 SO2等硫氧化物，在有水雾、含有重金属的悬浮颗粒物或氮氧化物存在时，发生一系列化学或光化学反应而生成硫酸雾或硫酸盐气溶胶。光化学烟雾：是在阳光照射下，大气中的氮氧化物、碳氢化合物和氧化剂之间发生一系列光化学反应而生成的蓝色烟雾（有时带些紫色或黄褐色）。其主要成分有臭氧、过氧乙酰硝酸酯（PAN）、酮类及醛类等。3.大气污染源 自然污染源：点

9、源、面源；（按污染源空间分布分）人为污染源：生活污染源、工业污染源、交通运输污染源。（按照人们的社会活动功能不同）根据主要大气污染物的分类统计分析，大气污染源可概括为三大方面：燃料燃烧、工业生产和交通运输。前两类统称固定源，后者为流动源。第三节大气污染的影响 1、大气污染的影响 大气污染物侵入人体途径：(1)表面接触；(2)食入含有大气污染物的食物和水；(3)吸入被污染的空气。（最重要）3、主要污染物的影响(1)对人体健康的影响：颗粒物、硫氧化物、一氧化碳、氮氧化物、光化学氧化剂、有机化合物(2)对植物的伤害(3)对器物和材料的影响(4)对大气能见度和气候的影响 第四节 大气污染物综合防治 1

10、.大气污染物综合防治的含义 大气污染物综合防治的基本点是防与治的综合。实质上是为了达到区域环境空气质量的控制指标，对多种大气污染控制方案的技术可行性、经济合理性、区域适应性和实施可能性等进行最优化的选择和评价，从而得出最优的控制技术方案和工程措施。5 2.大气污染物综合防治措施（1）全面规划、合理布局 影响环境空气质量的因素很多，因此，为了控制城市和工业区的大气污染，必须在进行区域性经济和社会发展规划的同时，做好全面环境规划，采取区域性综合防治措施。（2）严格环境管理 环境管理的概念一般有两种范畴：一种是狭义的环境管理，即对环境污染源和污染物的管理，通过对污染物的排放、传输承受三个环节的调控达

11、到改善环境的目的；另一种是广义的环境管理，即从环境经济、环境资源、环境生态的平衡管理，通过经济发展的全面规划和自然资源的合理利用，达到保护生态和改善环境的目的。（3）控制大气污染的技术措施 实施清洁生产；实施可持续发展的能源战略；建立综合性工业基地，开展综合利用，使各企业之间相互利用原材料和废弃物，减少污染物的排放总量；对 SO2实施重量控制。（4）控制污染的经济政策 保证必要的环境保护投资，并随着经济的发展逐年增加；实行“污染者和使用者支付原则”（5）控制污染的产业政策 鼓励类 限制类 淘汰类（6）绿化造林 绿化造林是区域生态环境中不可缺少的重要组成部分，绿化造林不仅能美化化境，调节空气温湿

12、度或城市小气候，保持水土，防治风沙，而且在净化空气（吸收二氧化碳、有害气体、颗粒物、杀菌）和降低噪声方面皆会起到显著作用。（7）安装废气净化装置 安装废气净化装置，是控制环境空气质量的基础，也是实行环境规划与管理等项综合防治措施的前提。第五节 环境空气质量控制标准 环境空气质量控制标准是执行环境保护法和大气污染防治法、实施环境空气质量管理及防治大气污染的依据和手段。一、环境空气质量控制标准的种类和作用 P22 分类 按用途：(1)环境空气质量标准（环境）(2)大气污染物排放标准（工业污染源）(3)大气污染控制技术标准(4)警报标准（工业企业设计卫生标准）：车间 6 按使用范围：(1)国家标准(

13、2)地方标准(3)行业标准 二、环境空气质量标准中：P23 环境空气环境质量分类 一级标准：为了保护自然生态和人群健康，在长期接触情况下，不发生任何危害性影响的空气质量要求。二级标准：为了保护人群健康和城市、乡村的动植物在长期和短时间接触情况下，不发生伤害的空气质量要求。三级标准：为了保护人群不发生急性、慢性中毒和城市一般动、植物（敏感者除外）正常生产的空气质量要求。该标准将环境空气质量功能分区分为三类：一类区为自然保护区、风景名胜区和其他需要特殊保护的地区。二类区为城镇规划中确定的居住区、商业交通居民混合区、文化区、一般工业区和农村地区。三类区为特定工业区。一类执行一级标准，以此类推。三、工

14、业企业设计卫生标准 工作场所空气中有害物质最高容许浓度，是指工人在该浓度下长期进行生产劳动，不致引起急性和慢性职业性危害的数值，在具有代表性的采样测定中均不应超过。四、大气污染物排放准则 大气污染物综合排放标准规定：任何一个排气筒必须同时遵守最高允许排放浓度（任何 1 小时浓度平均值）和最高允许排放速率（任何 1 小时排放污染物的质量）两项超标，超过其中任何一项均为超标排放。P24 大气污染物综合排放标准中，按照综合排放标准与行业性排放标准不交叉执行的原则，仍继续执行行业性标准（优先使用行业标准）。P25 五、空气污染指数及报告 1.目前计入空气污染指数（API）的项目定为：可吸入颗粒物（PM

15、10）、二氧化硫（SO2）、二氧化氮（NO2）、一氧化碳（CO）和臭氧（O3）。P25 2.污染指数的计算结果只保留整数，小数点后的数值全部进位。P27（例：污染指数的计算结果为 100.1，则 API 值为 101【进位】）3.各种污染物的污染分指数都计算出以后，取最大者为该区域或城市的空气污染指数 API，则该种污染物即为该区域或城市空气中的首要污染物。API1。P41 6.空燃比（AF）：单位质量燃料燃烧所需的空气质量，它可由燃烧方程直接求得。P42（空燃比为无量纲）7.燃烧产生的污染物 二氧化碳、一氧化碳、硫氧化物 Sox、氮的氧化物、烟、飞灰、金属及其氧化物、金属盐类、醛、酮和稠环碳

16、氢化物等。8.发热量：单位燃料完全燃烧时发生的热量变化，即在反应物开始状态和反应产物终了状态相同的情况下（通常为 298K 和 1atm）的热量变化，称为燃料的发热量，单位是 kJ/kg（固体、液体燃料）或 kJ/m3（气体燃料）。燃料的发热量有：高位发热量和低位发热量 P44 高位发热量：包括燃料燃烧生成物中水蒸气的汽化潜热。低位发热量：是指燃烧产物中的水蒸气任以气态存在时，完全燃烧过程所释放的热量。一般燃烧设备的排烟温度远远超高水蒸气的凝结温度，因此大都按低位发热量计算燃烧的发热量。9.燃料设备的热损失：(1)排烟热损失(2)不完全燃烧热损失(3)炉体散热损失 9 第三节：烟气体积及污染物

17、排放量计算 1.理论烟气体积：在理论空气量下，燃料完全燃烧所生成的烟气体积称为理论烟气体积，以Vfg0表示。烟气成分主要是 CO2、SO2、N2 和水蒸气。P46 理论烟气体积：等于干烟气体积和水蒸气体积之和。P46 干烟气：除水蒸气以外的成分称为干烟气；湿烟气：包括水蒸气在内的烟气。Vfg0=V干烟气+V水蒸气 V理论水蒸气=V燃料中氢燃烧后的水蒸气+V燃料中水+V理论空气量带入的 实际烟气体积 Vfg=Vfg0 +(a-1)Va0 2.烟气体积和密度的校正 燃烧产生的烟气其 T、P 总高于标态（273K、1atm）故需换算成标态。大多数烟气可视为理想气体，故可应用理想气体方程。设观测状态下

18、（Ts、Ps 下）：烟气的体积为 Vs，密度为s。标态下（TN、PN 下）：烟气的体积为 VN，密度为N。标态下体积为：标态下密度为：3.过剩空气较正 因为实际燃烧过程是有过剩空气的，所以燃烧过程中的实际烟气体积应为理论烟气体积与过剩空气量之和。标况下烟气量计算式：4.污染物排放量的计算（例题、习题）P47 第四节 燃烧过程硫氧化物的形成 燃料中硫的氧化机理：燃料中的硫在燃烧过程中与氧反应，主要产物是 SO2和 SO3，但 SO3的浓度相当低，即使在贫燃料状态下，生成的 SO3也只占 SO2生成量的百分之几。在富燃料状态下，除 SO2外，还有一些其它 S 的氧化物，如 SO 及其二聚物（SO）

19、2，还有少量一氧化二硫 S2O。这些产物化学反应能力强，所以仅在各种氧化反应中以中间体形式出现。故一般主要生成 SO2,计算时可忽略 SO3。第三章 污染气象学基础知识 第一节 大气圈结构及气象要素 1.大气结构(1)对流层（HT）大气最接近地面的一层，平均厚度 12km(赤道 1618km，两极地区为 79km)。大气总质量的 90%集中在这一层。SNNSSNTTPPVVNSSNSNTTPP)1(0gaffgVVV 10(2)平流层 距地面 5060km，从对流层顶到 3545km 左右气温不随高度而变化，35km 以上 HT，15 35km集中大部分臭氧，形成臭氧层。(3)中间层 距地面

20、8085km，由于没有臭氧吸收紫外线，故（HT）(4)暖层（热成层、电离层）（HT）(5)散逸层（HT）2.主要气象要素 气象要素（因子）：表示大气状态的物理现象和物理量，称为。气象要素主要有：气温、气压、气湿、风向、风速、云况、能见度、等。（1）气温：表示大气温度高低的物理量。通常指距地面 1.5m 高处百叶箱中的空气温度。（2）气压：指大气压力。（3）气湿：表示空气中水汽含量的多少。（4）风向和风速：气象上把水平方向的空气运动称为风，垂直方向的空气运动称为升降气流。风速：指单位时间内空气在水平方向运动的距离，单位 m/s 或 km/s 表示。通常气象台站所测定的风向、风速，都是指一定的时间

21、内（如 2min 或 10min）的平均值。风力分为 13 个等级，用 F 表示，风速用 u 表示 3F02.3u （5）云况：云是漂浮在空中的水汽凝结物 云高：云底距地面的高度。云量：云遮蔽天空的成数。我国将天空分为十份，云遮蔽了几份，云量就是几，碧空无云，云量为零，阴天云量为十。国外分八份 国外云量与我国云量间的关系，国外云量1.25=我国云量。总云量：指所有云遮蔽天空的成数，不论云的层次和高度。（6）能见度：视力正常的人在当时的天气条件下，能够从天空背景中看到或辨认出目标物（黑色、大小适度）的最大水平距离，单位：m，Km。能见度表示大气清洁、透明的程度。第二节 大气的热力过程 1.干绝热

22、垂直递减率（干绝热直减率）:干气块（包括未饱和的湿空气）绝热上升或下降单位高度（通常取 100m）时，温度降低或升高的数值，称为干空气温度绝热垂直递减率，简称干绝热直减率。以d 表示。2.位温：一干空气块绝热升降到标准大气压（1013.25hPa）处所具有的温度。3.温度层结类型（1）温度随高度的增加而降低（Z t），正常分布，或递减层结，一般情况是这种规律。（2）温度梯度等于或近似于 1/100m，称中性层结。（3）温度随高度增加而升高（Z t ），称为逆温层结。（4）温度不随高度变化，称为等温层结。4.大气稳定度的概念 11 大气稳定度：在垂直方向上大气的稳定程度，即是否易于发生对流。如果

23、一空气块由于某种原因受到外力的作用，产生了上升或者下降的运动，当外力消除后，可能发生三种情况：气块逐渐减速并有返回原来高度的趋势，此时大气是稳定的。气块仍然加速上升或下降，此时大气是不稳定的。气块停留在外力消失时所处的位置，或者做等速运动，这时大气是中性的。5、逆温：具有逆温层的大气层是强稳定的大气层。温度随高度的增加而增加 逆温的最危险状况是逆温层正好处于烟囱排放口。根据形成逆温的过程可分为：辐射逆温:由地面强烈辐射冷却而形成的逆温，称为辐射逆温。在晴朗无云（或少云）、风速不大的夜间，地面辐射冷却很快，贴近地面的气层冷却很快，较高的气层冷却较慢，因而形成了自地面开始逐渐向上发展的逆温层，即辐

24、射逆温；下沉逆温:由空气下沉受到压缩增温而形成的逆温称为下沉逆温。假定某一高度有一气层，当它下沉时，由于低空气压增大及气层向水平发向辐散，厚度减小。这样，气层顶部比气层底部增温多，从而形成逆温；平流逆温:由暖空气平流到冷地面上形成的逆温称为平流逆温。由于低层空气受地面影响大，降温多，上层空气降温少所形成的；湍流逆温:由低层空气的湍流混合形成的逆温称为湍流逆温；锋面逆温:在对流层中的冷空气团与暖空气团相遇时，暖空气因其密度小就会爬升到冷空气团上面去，形成一个倾斜的过渡区，称为封面。在锋面上，如果冷暖空气温差很大时，即可出现锋面逆温。6、五种典型烟流和大气稳定度（1）波浪型：ro，rrd 很不稳定

25、（2）锥型：ro，r rd 中性或稳定（3）扇型：ro，rrd 稳定（4）爬升型（屋脊型）：大气处于向逆温过渡。在排出口上方：ro，rrd 不稳定;在排出下方；ro，rrd，大气处于稳定状态。（5）漫烟型（熏烟型）：大气逆温向不稳定过渡时，排出口上方：ro，rrd，大气处于稳定状态；12 第三节 大气的运动和风 1.引起大气运动的作用力 水平气压梯度力、重力、地心偏转力、惯性离心力、摩擦力、2.边界层的风和湍流对大气污染的影响 风、湍流是决定污染物在大气中稀释扩散的最直接最本质的因素。风速越大，湍流越强，污染物扩散速度越快，污染物浓度越低。3.风速廓线模式：平均风速随高度变化曲线。(1)对数律

26、 中性层结时近地层的风速廓线，可用对数律模式描述：0zzlnkuu 式中：u-高度 z 处的平均风速，m/s；u-摩擦速度，m/s；K-卡门常数，常取 0.4；0z-地面粗造度，m；(2)指数律 P83 非中性层结时的风速廓线，可用指数律模式描述：m11zzuu 式中：1u-已知高度 z1处的平均风速，m/s；m-稳定度参数。4.地方性风场(1)海陆风：由于陆地和海洋热力性质差异引起的。在白天，由于太阳辐射，陆地升温比海洋快，在海陆天气之间产生了温度差、气压差，使低空大气由海洋流向陆地，形成海风，高空大气从陆地流向海洋，形成反海风，它们同陆地上的上升气流和海洋上的下降气流一起形成了海陆风局地环

27、流。在夜晚，由于有效辐射发生变化，陆地比海洋降温快，在海陆之间产生了与白天相反的温度差、气压差，使低空大气从陆地流向海洋，形成陆风。高空大气从海洋流向陆地，形成反陆风，它们同陆地上的下降气流和海洋上的上升气流一起形成了海陆风局地环流。(2)山谷风：山风和谷风的总称。在白天，太阳线照射到山坡上，使山坡上大气比谷地上大气同高度的的大气温度高，形成由谷地吹响向山坡的风，称为谷风。在夜间，山坡和山顶比谷地冷却的快，使山坡和山顶的冷空气顺山坡下滑到谷地，形成山风。(3)城市热岛环流：由于城市温度经常比乡村高（特别是夜间），气压比乡村低，所以形成一种从周围农村吹向城市的特殊局地风，成为城市热岛环流或城市风

28、。13 产生城乡温度差异的主要因素：a)城市人口密集、工业集中，使得能耗水平高；b)城市覆盖物（如建筑、水泥路面等）热容大，白天吸收太阳辐射热，夜间放热缓慢使低层空气冷却变缓；c)城市上空笼罩着一层烟雾和二氧化碳使地面有效辐射减弱。第四章 大气扩散浓度估算模式 第一节 湍流扩散的基本理论 1.湍流：大气无规则运动。热力湍流：主要由垂直方向上温度分布不均匀引起的，强度取决于大气稳定度。机械湍流：主要由垂直方向上风速分布不均及地面粗糙度起的，强度取决于风速梯度度和地面粗糙度。实际是上述两种湍流的叠加。风和湍流是决定污染物在大气中扩散稀释的最直接最本质的因素，其他一切气象因素都是通过风和湍流的作用来

29、影响扩散稀释的。2.湍流扩散理论：梯度输送理论 湍流统计理论 相似理论 第二节 高斯扩散模式 1.高斯模式的有关假定:（1）污染物在 y、z 轴上分布符合高斯分布（正态分布）；（2）在扩散的整个空间风速是均匀的、稳定的；（3）源强是连续的、均匀的；（4）在扩散过程中污染物质的质量是守恒的。2.在无界情况下的扩散（不存在地面）3.高架连续点源扩散模式（详见书）14 第三节 污染物浓度的估算 一 烟气抬升高度计算 有效源高 烟囱的有效高度 H（烟轴高度，它由烟囱几何高度 Hs 和烟流（最大）抬升高度 H 组成，即H=Hs+H），要得到 H，只要求出 H 即可。H：烟囱顶层距烟轴的距离，随 x 而变

30、化的。1.霍兰德（Holland）公式：H3ssassQ106.9Dv5.1u1DTT-T7.25.1uDvH 式中：vs-烟囱出口处流速，m/s；D-烟囱出口内径，m；u-烟囱出口处的平均风速，m/s；Ts-烟囱出口处的烟流温度，K;Ta-环境大气温度，K;Q-烟气的热释放率，kW。2.布里格斯（Briggs）公式：二 扩散参数的确定 1.P-G 扩散曲线法 2.我国国家的标准规定的方法 15 第四节 特殊条件下的扩散模式 一 封闭型扩散模式 二 烟熏型扩散模式 第五节 城市山区的扩散模式 第六节 区域大气环境质量模式 第七节 烟囱高度的设计 P117P120 一 烟囱高度的计算 既要满足大

31、气污染物的扩散稀释要求，又要考虑节省投资。1.按地面最大浓度的计算方法 2.按地面绝对最大浓度的计算方法 3.按一定保证率的计算法 4.P 值法 二 烟囱设计中的几个问题 1.对于设计的高烟囱（大于 200m），若所在地区上部逆温出现频率较高时，则应按有上部逆温的扩散模式校核地面污染物浓度。2.烟气抬升公式的选择也是烟囱设计的重要环节。3.关于气象参数的取值有两种方法。4.烟囱高度设计中应注意以下具体要求 P119 第八节 厂址的选择 1.背景浓度 2.风向、风速 3.温度层结 4.地形 16 第五章 颗粒污染物控制技术基础 第一节：颗粒的粒径及粒径分布 一 颗粒粒径 几种常用的粒径表示方法：

32、P127-128(1)用显微镜法观测颗粒时，采用如下几种粒径：定向直径（菲雷特直径）：颗粒在投影图中同一方向上的最大投影长度。定向面积等分直径（马丁直径）：颗粒在投影图中按同一方向将颗粒投影面积二等分的线段长度。投影面积直径（黑乌德直径）：与颗粒投影面积相等的圆的直径。同一颗粒的 dF dAdM。(2)用筛分法测定时，可得到筛分直径(3)有光散射法测定时，可得到等体积直径(4)用沉降法测定时，一般采用如下两种定义：斯托克斯直径：为在同一流体中与颗粒的密度相同和沉降速度相等的圆球直径。空气动力学当量直径：为在空气中与颗粒的沉降速度相等的单位密度（）的圆球的直径。（例：空气动力学当量直径是用哪种方

33、法测定的？-沉降法）二 粒径分布 1.个数分布：以粒子的个数所占的比例来表示；（1）个数频率：为第 i 间隔的颗粒个数 ni与颗粒总个数之比（或百分比），即：（2）个数筛下累积频率：为小于第 i 间隔上限粒径的所有颗粒个数与颗粒总个数之比。或 （3）个数频率密度：函数 称为个数频率密度，即单位粒径间隔（1um）时的频率。1nnfii1ifniiiiiiinnF00iifFpdddFdpp/)(17 三 平均粒径（1）长度平均（或算术平均）（2）表面积平均粒径 （3）体积平均粒径 （4）表面积-体积平均粒径 （5）几何平均粒径 四 粒径分布函数 第二节：粉尘的物理性质 粉尘的物理性质（密度、安息

34、角、滑动角、比表面积、含水率、润湿性、荷电性和导电性、粘附性、自然性和爆炸性）1.真密度：若所指的粉尘体积不包括粉尘颗粒之间和颗粒内部体积，而是粉尘自身所占的真实体积，则以此真实体积求得的密度称为粉尘的真密度，并以表示。2.堆积密度：呈堆积状态存在的粉尘（即粉体），它的堆积体积包括颗粒之间和颗粒内部的空隙体积，以此堆积体积求得的密度称为粉尘的堆积密度，并以表示。P143 3.空隙率：粉尘颗粒之间和颗粒内部的空隙的体积与堆积体积之比，称之为空隙率。4.粉尘的安息角和滑动角 安息角：粉尘从漏斗连续落到水平面上，自然堆积成一个圆锥体，圆锥体母线与水平面的夹角称为粉尘的安息角，也称动安息角或堆积角等，

35、一般为 3555。P144 滑动角：系指自然堆放在光滑平板上的粉尘，随平板做倾斜运动时，粉尘开始发生滑动时的平板倾斜角，也称静安息角，一般为 4055。P144 32/piipiipiiipiiLdgdgdfndnd 2/132/122/12/piipiipiiipiidgdgdfndnsd 3/133/13/1/133piipiiipiidgdfndnvd piipiipiipiipiidgdfdfdndnsvd/12323 Nngddddd/1321)(Nnnnnnngddddd/133221)(1pb)1(18 影响粉尘安息角和滑动角的因素主要有：粉尘粒径、粉尘含水率、颗粒形状、颗粒表面

36、光滑度及粉尘粘性等。5.比表面积：单位体积（或质量）粉尘所具有的表面积。6.含水率：粉尘中所含水分的质量与粉尘总质量（包括干粉与水分）之比。7.粉尘的润湿性：粉尘颗粒与液体接触后能否相互附着或附着难易程度的性质。P146（粉尘的润湿性是选用湿式除尘器的主要依据。）润湿速度：用液体对试管中粉尘的润湿速度来表示 8.粉尘的荷电性和导电性（1）荷电性：粉尘粒子能捕获电离辐射、高压放电或高温产生的离子或电子而荷电，亦能在相互碰撞或与壁面碰撞过程中荷电。（2）导电性：粉尘的导电性用比电阻来表示，单位：Q.cm 式中：V 通过粉尘层的电压，V；J：通过粉尘层的电流密度，A/cm2；：粉尘层的厚度，cm。9

37、.粉尘的粘附性 粉尘颗粒附着在固体表面上，或都颗粒彼此相互附着的现象称为粘附。粘附力：克服附着现象所需要的力（垂直作用于颗粒重心上），亦称为附着强度。粉尘颗粒之间粘附力包括：分子力（范德华力）、毛细力和静电力（库仑力）。根据断裂强度大小分为四类：不粘性粉尘、微粘性粉尘、中等粘性粉尘和强粘性粉尘。10.粉尘的自燃性和爆炸性 粉尘自燃是指粉尘在常温存放过程中自燃发热，此热量经长时间的积累，达到该粉尘的燃点而引起燃烧的现象。主要原因是自然发热，而其放热速度较低，使热量不断积累所致。引起粉尘发热的原因有：氧化热、分解热、聚合热、发酵热等。可燃物在剧烈氧化作用，在瞬间产生大量的热量和燃烧产物，在空间造成

38、很高的温度和压力，引起爆炸。引起爆炸条件：可燃物与空气或氧构成的可燃混合物达到一定浓度；存在能量足够的火源。第三节：净化装置的性能 评价净化装置性能的指标：包括技术指标和经济指标两方面。P151 技术指标主要有处理气体流量、净化效率和压力损失等；经济指标主要有设备费、运行费和占地面积等。此外，还应考虑装置的安装、操作、检修的难易等因素。svppdVSSm.6202020LvjVd 19 一 净化装置技术性能的表示方法 1.处理气体流量；2.净化效率；3.压力损失（计算：1，烟气；2，总效率/处理气体流量/多级除尘的总净化效率）P151-155 二 净化效率的表示方法 1.总效率 2.通过率 3

39、.分级效率系指除尘装置对某一粒径或粒径间隔内粉尘的除尘效率。P153（分级效率为 50%的粒径称为除尘器的分割粒径）第四节 颗粒捕集的理论基础 一、流体的阻力 二、阻力导致的减速运动 三、重力沉降 四、离心沉降 五、静电沉降 六、惯性沉降 1.惯性碰撞（效率主要取决于三个因素）(1)气流速度在捕集体（即靶）周围的分布(2)颗粒的运动轨迹(3)颗粒对捕集体的附着 2.拦截 七、扩散沉降 第六章 除尘装置 第一节 机械除尘器 机械力除尘器通常指利用质量力（重力、惯性力和离心力等）的作用使颗粒物与气流分离的装置，包括重力沉降室、惯性除尘器和旋风除尘器。一、重力沉降室 1.重力沉降室除尘原理 利用含尘

40、气体中的颗粒受重力作用而自然沉降的原理。含尘气流进入沉降室后，引流动截面积扩大，流速迅速下降，气流为层流，尘粒在重力作用下缓慢向灰斗沉降。2.分类：层流式重力沉降室、湍流式重力沉降室 20 层流模式重力沉降室的计算（1）沉降时间计算 尘粒的沉降速度为 Vt，沉降室的长、宽、高分别为 L、W、H，要使沉降速度为 Vt 的尘粒在沉降室全部去除，气流在沉降室内的停留时间 t（）应大于或等于尘粒从顶部沉降到灰斗的时间（），即（2）最小沉降粒径计算 （3）重力沉降室除尘效率 多层重力沉降室分级除尘效率 优点：结构简单、投资少、压损小（一般为 50-130Pa），维护管理容易。缺点：体积大、效率低。只能作

41、为高效除尘的预除尘装置，除去较大和较重的粒子。二 惯性除尘器 1.惯性除尘器除尘机理 为了改善沉降室的除尘效果，可在沉降室内设置各种形式的档板，使含尘气流冲击在挡板上；气流方向发生急剧转变，借助尘粒本身的惯性力作用，使其与气流分离。2.惯性除尘器分类：冲击式以气流中粒子冲击挡板捕集较粗粒子；反转式通过改变气流流动方向而捕集较细粒子。3.惯性除尘器的应用：惯性除尘器的除尘效率，与气流速度越大、气流方向转变角度越大、转变次数越多、其净化效率愈高，压力损失愈大。一般适合于净化密度大和粒径大的金属或矿物性粉尘除尘。对于粘性较强或纤维性粉尘一般不适合。惯性除尘一般效率不高，因此，一般只适合于多级除尘中的

42、第一级除尘。捕集粒径一般在 10-20m 以上的粗尘。压力损失一般为 100-1000pa。三 旋风除尘器 重力沉降室是通过重力从气流中分离尘粒的。其结构如图6-1 所示。L us u W H 21 1.工作原理 机理：是利用旋转气流产生的离心力使尘粒从气流中分离的，用来分离粒径大于 5-10m 以上的的颗粒物。除尘器内气流与尘粒的运动：气流从宏观上看可归结为三个运动：外涡旋、内涡旋、上涡旋。含尘气流由进口沿切线方向进入除尘器后，沿器壁由上而下作旋转运动，这股旋转向下的气流称为外涡旋（外涡流），外涡旋到达锥体底部转而沿轴心向上旋转，最后经排出管排出。这股向上旋转的气流称为内涡旋（内涡流）。外涡

43、旋和内涡旋的旋转方向相同，含尘气流作旋转运动时，尘粒在惯性离心力推动下移向外壁，到达外壁的尘粒在气流和重力共同作用下沿壁面落入灰斗。气流从除尘器顶部向下高速旋转时，顶部压力下降，一部分气流会带着细尘粒沿外壁面旋转向上，到达顶部后，在沿排出管旋转向下，从排出管排出。这股旋转向上的气流称为上涡旋。2.气流的速度 为方便，常把内外旋流气体的运动分解为三个速度分量：切向速度 V、径向速度 Vr、轴向速度Vz。3.旋风除尘器特点：结构简单、占地面积小，投资低，操作维修方便，压力损失中等，动力消耗不大，可用于各种材料制造，能用于高温、高压及腐蚀性气体，并可回收干颗粒物。优点：效率 80%左右，捕集10-2

44、s)；称为尘粒的驱进速度。2.粒子的捕集效率 3.有效驱进速度 五 被捕集粉尘的清除 六 电除尘器的结构 1.类型：分为单区和双区 2.结构：电晕电极、集尘极、高压供电设备、气流分布板 七 粉尘电阻率 粉尘比电阻和对电除尘器的影响 1.粉尘的导电性：烟气中的水汽和化学物质能使粉尘具有电除尘器操作所需要的微弱导电性，某些情况下，较高的稳定也会使粉尘具有满意的导电性。2.高比电阻粉尘对电除尘器性能的影响：高比电阻粉尘将会干扰电场条件，导致除尘率下降。当高于一值时，集尘板粉尘层内会出现电火花，即会产生明显反电晕，反电晕的产生导致点晕电流密度大大降低，严重干扰粒子荷电和捕集。3.克服高比电阻的方法：保

45、持电极表面尽可能清洁、采用较好的供电系统、烟气调质（增加湿度、改变烟气温度）、发展新型电除尘器。第三节 袋式除尘 1.袋式除尘器工作原理：含尘气体从下部孔板进入圆筒形滤袋，再通过滤料的空隙时，粉尘被捕集于滤料上，透过滤料的清洁气体由排出口排出。沉积在滤料上的粉尘，可在机械振动的作用下从滤料表面脱落，落入灰斗。2.粉尘初层：颗粒因截留、惯性碰撞、静电和扩散等作用，逐渐在滤袋表面形成粉尘层，称为粉尘初层。其是称为袋式除尘器的主要过滤层，提高除尘效率。3.袋式除尘器的清灰方式：机械振动清灰、逆气流清灰、脉冲喷吹清灰。袋式除尘器特点：除尘效率高；适应性强；操作弹性大；结构简单。缺点：受滤布的耐温、耐腐

46、等操作性能的限制；不适于粘结性强及吸湿性强的尘粒。24 第四节 湿式除尘器 一 概述 1.原理 使含尘气体与液体（一般为水）密切接触，利用水滴和尘粒的惯性碰撞及其它作用捕集尘粒或使粒径增大的装置 当颗粒直径和密度确定后，碰撞系数与野地之间的相对速度，成正比，而与直径成反比。对于给定的烟气系统，要提高惯性碰撞参参数，必须提高液气相对速度和艰辛液滴直径。惯性碰撞参数越大，则粒子惯性越大，碰撞捕集效率越高。可以有效地除去直径为 0.120m 的液态或固态粒子，亦能脱除气态污染物 高能和低能湿式除尘器 低能湿式除尘器的压力损失为 0.21.5kPa，对 10m 以上粉尘的净化效率可达 9095%（喷雾

47、塔洗涤器、旋风洗涤器）高能湿式除尘器的压力损失为 2.59.0kPa，净化效率可达 99.5以上（文丘里洗涤器）2.分类 根据湿式除尘器的净化机理，大致将其分为七类：(1)重力喷雾洗涤器（喷雾塔洗涤器）(2)旋风洗涤器(3)自激喷雾洗涤器(4)板式洗涤器(5)填料洗涤器(6)文丘里洗涤器(7)机械诱导洗涤器 优点：不仅可以除去粉尘，还可净化气体 效率较高，可去除的粉尘粒径较小 体积小，占地面积小 能处理高温、高湿的气流。缺点：有泥渣 防冻设备（冬天）易腐蚀设备 动力消耗 二 湿式除尘器的除尘机理 1、惯性碰撞参数与除尘效率 2、接触功率与除尘效率 根据接触功率理论得到的经验公式，能够较好地关联

48、湿式除尘器压力损失和除尘效率之间的关系 接触功率理论：假定洗涤器除尘效率仅是系统总能耗的函数，与洗涤器除尘机理无关。3、分割粒径与除尘效率 分割粒径法：基于分割粒径能全面表示从气流中分离粒子的难易程度和洗涤器的性能。多数惯性分离装置的分级通过率可以表示为 eea1 exp()BiiPAd da:粒子的空气动力学直径 Ae，Be:均为常数 对填充塔和筛板塔，Be=2；离心式洗涤器，Be=0.67；25 文丘里洗涤器（当 NI=0.55），Be=2 三 喷雾塔洗涤塔 基本原理：含尘气流向上运动，液滴由喷嘴喷出向下运动，粉尘颗粒与液滴之间通过惯性碰撞、接触阻留、粉尘因加湿而凝聚等作用机 较大的尘粒被

49、液滴捕集。当气体流速较小时，夹带了颗粒的液滴因重力作用而沉于塔底，净化后的气体通过脱水器去除夹带的细小液滴由顶部排出。四 旋风洗涤器 旋风洗涤器是和处理烟气量大和含尘浓度高的场合。压力损失范围一般为 0.51.5kPa 过滤式除尘器：称空气过滤器，是使含尘气流通过过滤材料将粉尘分离捕集的装置，采用滤纸或玻璃纤维等填充层作为滤料的空气过滤器，主要用于通风及空气调节方面的气体净化。1、离心洗涤器净化 dp5m 的尘粒仍然有效 2、耗水量 L/G=0.51.5L/m3 3、适用于处理烟气量大，含尘浓度高的场合 4、可单独使用，也可安装在文丘里洗涤器之后作脱水器 5、由于气流的旋转运动，使其带水现象减

50、弱 6、可采用比喷雾塔更细的喷嘴 五 文丘里洗涤器：文丘里除尘器：（可除去 1m 以下的尘粒）由收缩管、喉管、扩散管组成。水从喉管周边均匀分布的若干小孔进入，在被通过这里的高速含尘气流撞击成雾状液滴，气体中的尘粒与液滴凝聚成较大颗粒随气流进入旋风器和气体分离。在旋风分离器中，含尘的水滴与气流分离。除尘过程 1.含尘气体由进气管进入收缩管后，流速逐渐增大，气流的压力能逐渐转变为动能 2.在喉管入口处，气速达到最大，一般为 50180m/s 3.洗涤液（一般为水）通过沿喉管周边均匀分布的喷嘴进入，液滴被高速气流雾化和加速 4.充分的雾化是实现高效除尘的基本条件 第七章 气态污染物控制技术基础 第一