大气污染控制工程课件复习进程

1、大气污染控制工程课件考核要求 考勤：占20% 作业：占20% 期末考试：占60%臭氧层破坏臭氧层破坏臭氧主要集中于平流层，可以吸收太阳紫外线的辐射。臭氧主要集中于平流层，可以吸收太阳紫外线的辐射。氟氯碳、氟氯碳、NOx等物质向大气排放逐渐增多，导致臭氧等物质向大气排放逐渐增多，导致臭氧层破坏。层破坏。223OYOYOOYOOY酸雨酸雨pH小于小于5.6雨、雪或其他形式雨、雪或其他形式的大气降水称为的大气降水称为酸雨酸雨。形成原因：形成原因：化石燃料燃烧和汽车尾气排放的化石燃料燃烧和汽车尾气排放的SOx和和 NOx，于大气中形成硫酸和硝酸，又以，于大气中形成硫酸和硝酸，又以 雨、雪、雾等形式返回

2、地面，形成雨、雪、雾等形式返回地面，形成“酸沉酸沉 降降”。大气污染物大气污染物气溶胶状态污染物气溶胶状态污染物气体状态污染物气体状态污染物（1）粉尘）粉尘（2）烟）烟（3）飞灰）飞灰（4）黑烟）黑烟（5）雾）雾总悬浮颗粒物总悬浮颗粒物（TSP）可吸入颗粒物可吸入颗粒物（PM10）气体状态污染物气体状态污染物以分子状态存在的污染物。以分子状态存在的污染物。种类：五类种类：五类 含硫化合物含硫化合物 含氮化合物含氮化合物 碳氧化物碳氧化物 有机化合物有机化合物 卤素化合物卤素化合物另一种分类：（1）一次污染物：直接从污染源排放到大气中的原始污染物质。（2）二次污染物：由一次污染物与大气中已有组分

3、或者几种一次污染物之间一系列化学或光化学反应而生成的与一次污染物性质不同的新污染物质。污染物污染物一次污染物一次污染物二次污染物二次污染物含硫化合物SO2、H2SSO3、H2SO3、MSO4含氮化合物NO、NH3NO2、HNO3、MNO3碳的氧化物CO、CO2无有机化合物C1C10化合物醛、酮、过氧乙酰硝酸酯、O3卤素化合物HF、HCl无（1）硫氧化物：）硫氧化物： SO2（2）氮氧化物：）氮氧化物： NO、NO2、N2O （3）碳氧化物：）碳氧化物： CO、CO2 （4）有机物：）有机物： CH4 VOC（挥发性有机物）（挥发性有机物） （5）硫酸烟雾：）硫酸烟雾： 硫酸雾和硫酸盐气溶胶硫酸

4、雾和硫酸盐气溶胶 （6）光化学烟雾：）光化学烟雾：臭氧、过氧乙酰硝酸酯、酮类、醛类臭氧、过氧乙酰硝酸酯、酮类、醛类大气污染物的来源大气污染物的来源按照主要污染物的统计分析：按照主要污染物的统计分析：燃料燃烧燃料燃烧 固定源固定源 工业生产工业生产交通运输交通运输 流动源流动源按照空间分布：按照空间分布：点源点源面源面源煤烟型SO2和TSP 大气污染防治的基本点是防和治防和治的综合。 大气污染综合防治： 为了达到区域环境空气质量控制目标区域环境空气质量控制目标，对多种大气污染控制方案的技术可行性、经济合技术可行性、经济合理性、区域适应性和实施可能性理性、区域适应性和实施可能性等进行最优化选择和评

5、价，从而得出最优的控制技术方案和最优的控制技术方案和工程措施工程措施。1、全面规划、合理布局大气污染综合防治措施5、绿化造林2、严格环境管理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4、控制污染的经济政策 保证必要的环境保护投资 实行“污染者和使用者支付原则”安装废气安装废气净化装置净化装置 环境空气质量控制标准的种类和作用环境空气质量控制标准环境空气质量控制标准环境空气质量标准：以保护生态环境和人群健康保护生态环境和人群健康的基 本要求为目标而对环境空气中的 各类污染物的容许浓度容许浓度所做的规 定。大气污染物排放标准：以实现环境空气质量标准环境空

6、气质量标准为 目标，对从污染源污染源排入大气 的污染物浓度所做的限制性污染物浓度所做的限制性 规定规定。 环境空气质量控制标准的种类和作用环境空气质量控制标准环境空气质量控制标准 大气污染控制技术标准：为保准达到污染物排 放标准而 从某一方面做出的具体技术规 定。 警报标准：为保护环境空气质量不致恶化或根据大气污 染 发展趋势，预防发生污染事故而规定的污 染物含量的极限值。 环境空气质量标准GB3095-1996 二氧化硫（SO2） 总悬浮颗粒物（TSP） 可吸入颗粒物（PM10） 二氧化氮（NO2） 环境空气质量标准环境空气质量标准 一氧化碳（CO） 臭氧（O3） 铅（Pb）、 苯并a芘（B

7、aP） 氟化物 三级标准： 一级标准：为了保护自然生态和人群健康，长期 接触情况下，不发生危害性影响的空 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，短期和长期接触情况下，不发生 危害性影响的空气质量要求。 三级标准：为保护人群不发生急慢性中毒和城市 一般动植物正常生长的空气质量要求。 环境空气质量标准环境空气质量标准 三类区： 一类区：自然保护区、风景名胜区、急需特殊保 护区。 二类区：居住区、商业交通居民混合区、文化 区、一般工业区、农村地区。 三类区：特定工业区。 环境空气质量标准环境空气质量标准 GB16297-1996，规定了33种大气污染物的排放限值，指标分别为最

8、高允许排放浓度、最高允许排最高允许排放浓度、最高允许排放速率、无组织排放监控浓度放速率、无组织排放监控浓度。 任何排气筒必须同时遵守最高允许排放浓度和最高允许排放速率，超过任何一项即超标。 按照污染源所在的环境空气质量标准功能区类别，执行相应级别的排放速率标准。大气污染物综合排放标准大气污染物综合排放标准第一章第一章 概论概论第二章第二章 燃烧与大气污染燃烧与大气污染第三章第三章 大气污染气象学大气污染气象学第四章第四章 大气扩散浓度估算模式大气扩散浓度估算模式第五章第五章 颗粒污染物控制技术基础颗粒污染物控制技术基础第六章第六章 除尘装置除尘装置第七章第七章 气态污染物控制技术基础气态污染物

9、控制技术基础第八章第八章 硫氧化物的污染控制硫氧化物的污染控制第九章第九章 固定源氮氧化物的污染控制固定源氮氧化物的污染控制第十章第十章 集气罩和管道系统设计集气罩和管道系统设计第第2章章 燃烧和大气污染燃烧和大气污染常规燃料常规燃料固体燃料固体燃料液体燃料液体燃料气体燃料气体燃料煤煤石油石油天然气天然气燃烧迅速，燃烧迅速，燃烧状态由燃烧状态由空气与燃料空气与燃料的扩散或混的扩散或混合所控制。合所控制。受蒸发过程受蒸发过程控制。控制。气态燃烧受气态燃烧受蒸发控制；蒸发控制；固态燃烧受固态燃烧受氧向固体表氧向固体表面的扩散控面的扩散控制。制。 固体燃料，可燃成份主要由碳、氢及少量的氧、氮和硫等一

10、起构成的有机聚合物。 分类：褐煤、烟煤和无烟煤。分类：褐煤、烟煤和无烟煤。第第1节节 燃料的性质燃料的性质煤煤 工业分析工业分析 （1）水分：外部水和内部水，）水分：外部水和内部水，10%13%左右。左右。 （2）灰分：不可燃矿物质的总称，）灰分：不可燃矿物质的总称，25%左右。左右。 （3）挥发分：与空气隔绝条件下加热分解出可燃气体。）挥发分：与空气隔绝条件下加热分解出可燃气体。 （4）固定碳：是煤的主要可燃物质。）固定碳：是煤的主要可燃物质。 去掉外部水分的煤中主要组成去掉外部水分的煤中主要组成碳、氢、碳、氢、氮、硫和氧氮、硫和氧等含量。等含量。元素分析元素分析C: 分析尾气的分析尾气的C

11、O2。H：分析尾气的：分析尾气的H2O。N: 先转换为氨，再通过碱吸收。先转换为氨，再通过碱吸收。S: 先转换为硫酸钡，再用重量法测定。先转换为硫酸钡，再用重量法测定。硫的形态硫的形态全硫硫化铁硫化铁有机硫有机硫硫酸盐硫硫酸盐硫元素硫元素硫黄铁矿硫黄铁矿硫原生和次生原生和次生化学方法脱硫化学方法脱硫挥发性硫挥发性硫灰分的一部分灰分的一部分（4）干燥无灰基）干燥无灰基 以去掉全部以去掉全部水分和灰分水分和灰分的燃料作为的燃料作为100%的成分。 煤的成份表示方法煤的成份表示方法（1）收到基）收到基 以包括全部以包括全部水分和灰分水分和灰分的燃料作为的燃料作为100%的成分。的成分。（2）空气干燥

12、基）空气干燥基 以去掉以去掉外部水分外部水分的燃料作为的燃料作为100%的成分。的成分。（3）干燥基）干燥基 以去掉以去掉全部水分全部水分的燃料作为的燃料作为100%的成分。的成分。 液体燃料，是多种化合物的混合物，主要由链烷液体燃料，是多种化合物的混合物，主要由链烷烃、环烷烃和芳香烃等碳氢化合物，主要成份为碳和烃、环烷烃和芳香烃等碳氢化合物，主要成份为碳和氢，少量硫、氮和氧。氢，少量硫、氮和氧。 石油石油硫的形态：硫的形态： 绝大部分以有机硫的存在。绝大部分以有机硫的存在。 气体燃料，甲烷85%、乙烷10%、丙烷3%。 天然气硫的形态：硫的形态： H2S第第2节节 燃料燃烧过程燃料燃烧过程

13、燃烧是指可燃混合物的快速氧化过程，并伴随能量燃烧是指可燃混合物的快速氧化过程，并伴随能量的释放，同时使燃料的组成元素转化为相应的氧化物。的释放，同时使燃料的组成元素转化为相应的氧化物。 燃烧产物主要为燃烧产物主要为二氧化碳和水蒸气二氧化碳和水蒸气；不完全燃烧会；不完全燃烧会生产生产黑烟和一氧化碳黑烟和一氧化碳；若燃料含硫和氮，则生成；若燃料含硫和氮，则生成SO2和和NO；如果温度较高，空气中的部分氮会被氧化成；如果温度较高，空气中的部分氮会被氧化成NOx。 燃料完全燃烧的条件：燃料完全燃烧的条件： （1）空气条件）空气条件 （2）温度条件）温度条件 （3）时间条件）时间条件 （4）燃料和空气的

14、混合条件）燃料和空气的混合条件第第2节节 燃料燃烧过程燃料燃烧过程假设：假设： （1）空气仅氮和氧构成，且体积比为）空气仅氮和氧构成，且体积比为 79.1/20.9=3.78 （2）燃料中的固态氧可用于燃烧。）燃料中的固态氧可用于燃烧。 （3）燃料中硫主要被氧化为）燃料中硫主要被氧化为SO2。 （4）热力型）热力型NOx忽略。忽略。 （5）燃料的化学式为）燃料的化学式为CxHySzOw。燃料燃烧的理论空气量燃料燃烧的理论空气量 单位量燃料按燃料方程式完全燃烧所需要的单位量燃料按燃料方程式完全燃烧所需要的空气量称为空气量称为理论空气量理论空气量。CxHySzOw+(x+y/4+z-w/2)O2+

15、3.78(x+y/4+z-w/2)N2xCO2+y/2H2O+zSO2+3.78(x+y/4+z-w/2)N2+QVa0=22.44.78(x+y/4+z-w/2)/(12x+1.008y+32z+16w) =107.1(x+y/4+z-w/2)/(12x+1.008y+32z+16w) m3/kg空气过剩系数 =Va/Va0空燃比 单位质量燃料完全燃烧所需要的空气质量燃烧产生的污染物燃烧产生的污染物燃烧烟气：悬浮的少量颗粒物、燃烧产物、未燃烧和部 分燃烧的燃料、氧化剂以及惰性气体等污染物：二氧化碳、一氧化碳、硫的氧化物、氮的氧化 物、烟、飞灰、金属及其氧化物、金属盐类、 醛、酮和稠环碳氢化合

16、物污染物的产生的影响因素：燃料组成、燃烧方式燃料设备的热损失：燃料设备的热损失：（1）排烟热损失）排烟热损失（2）不完全燃烧热损失）不完全燃烧热损失（3）散热损失）散热损失防治大气污染最有力的措施就是有效利用燃料资源。防治大气污染最有力的措施就是有效利用燃料资源。烟气成分：烟气成分：CO2、SO2、N2和水蒸气。和水蒸气。干烟气：干烟气： CO2、SO2、N2水蒸汽体积：燃料中氢燃烧后生成、燃料中所含水水蒸汽体积：燃料中氢燃烧后生成、燃料中所含水 蒸气蒸气+由理论空气量所带入的水蒸气由理论空气量所带入的水蒸气湿烟气：湿烟气： 干烟气、水蒸气干烟气、水蒸气第第3节节 烟气体积及污染物排放量计算烟

17、气体积及污染物排放量计算 理论烟气体积理论烟气体积 理论空气量条件下，燃料完全燃烧所生成的理论空气量条件下，燃料完全燃烧所生成的烟气体积，以烟气体积，以Vfg0表示。表示。Vn=VsPsTn/(PnTs) 标准状态（标准状态（273K和和1atm）烟气体积和密度的校正烟气体积和密度的校正sssnnnTVPTVP观测状态下：观测状态下：Ps 、Ts、Vs标准状态下：标准状态下：Pn、 Tn 、Vn实际烟气体积实际烟气体积=理论烟气体积理论烟气体积+过剩空气量过剩空气量Vfg=Vfg0+Va0（-1）如果采用奥氏烟气分析仪分析干烟气成分，则：=1+O2p/(0.264N2p-O2p)如果燃烧过程产

18、生CO，则：=1+(O2p-0.5COp)/(0.264N2p-(O2p-0.5COp)污染物排放量计算污染物排放量计算（2）通过测定）通过测定烟气污染物的浓度烟气污染物的浓度，并根据，并根据实际实际 排放量排放量，计算得到污染物的排放量。，计算得到污染物的排放量。（1）根据同类燃烧设备的）根据同类燃烧设备的排污系数、燃料组成和排污系数、燃料组成和 燃烧状况燃烧状况，预测烟气量和污染物浓度。，预测烟气量和污染物浓度。第第3章章 大气污染气象学大气污染气象学污染源污染源大气污染大气污染传输和扩散传输和扩散（1）污染源本身特性（2）气象条件（3）地面特征（4）周围地区建筑物分布平流层中间层暖层散逸

19、层第第3 3章章 大气污染气象学大气污染气象学大气圈垂直结构大气圈垂直结构（1）对流层集中了整个大气质量的3/4和几 乎全部水蒸气。（2）大气温度随高度的增加而降低。（3）空气具有强烈的对流运动。（4）温度和湿度的水平分布不均匀，经常 发生大规模的水平运动。大气边界层（摩擦层）大气边界层（摩擦层） 对流层的下层，厚度约为12km, 其中气流受地面阻滞和摩擦的影响很大。近地层近地层 从地面到50-100m左右的一层，上下温差很大。2、气压 大气的压强。气象要素气象要素1、气温 地面1.5米处的空气温度。1hPa=100Pa3、气湿气象上把水平方向上的空气运动称为风。气象要素气象要素4、 风向和风

20、速风向指风的来向。风速指单位时间之内水平方向上空气运动的距离。漂浮于空中的水汽凝结物。气象要素气象要素5、 云 水汽凝结物由大量小水滴或小冰晶或两者的混合物构成。 云量 云高一、太阳、大气和地面的热交换二、气温的垂直变化三、大气稳定度第第2节节 大气的热力过程大气的热力过程 低层大气的增热和冷却，是太阳、大气和地球之间进行热量交换的结果。一、太阳、大气和地面的热交换一、太阳、大气和地面的热交换 （1）近地层大气温度随地表温度的升高而增加）近地层大气温度随地表温度的升高而增加 （自下而上的被加热）。（自下而上的被加热）。 （2）近地层大气温度随地表温度的降低而降低）近地层大气温度随地表温度的降低

21、而降低 （自下而上的被降低）。（自下而上的被降低）。二、气温的垂直变化二、气温的垂直变化大气的绝热过程大气的绝热过程： 如果大气中某一空气块作垂直运动时与周围空气不发生热量交换，则这样的状态变化过程称为大大气绝热过程气绝热过程。T/T0=(P/P0)R/Cp=(P/P0)0.288 泊松方程泊松方程 描述了绝热升降过程中气块的初态和终态之间的关系。干绝热直减率干绝热直减率： 干空气块绝热上升或下降单位高度时，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。mKCgdZdTpdid100/98. 0气温的垂直分布 气温随高度的变化可以用气温垂直递减率（气温直减率）

22、表示。ZT气温直减率气温直减率表示单位高度（通常取100米）气温的变化值。如果气温随高度的增加而递减的，则气温直减率为正值，反之则为负值。温度层结： 气温随垂直高度的分布的曲线，称为气温沿高度分布曲线或温度层结曲线，简称温度层结。（1）递减层结： 气温随高度的增加而降低，且 d。（2）中性层结： =d（3）等温层结： =0（4）逆温： d（2）大气稳定： 500mmx628057025. 009356. 1x=4967m 当x=3km时，地面轴线浓度为：335222/075. 0/1056. 7)362150(21exp36240341416. 3151)2exp(mmgmgHuQzzy336

23、yd/00809. 0/g1009. 81241150041416. 32151uD2Q,2x11xmmgm 地面轴线浓度为：当 二、熏烟型扩散模式 当夜间发生辐射逆温后，清晨太阳升起后，逆温从地面开始破坏而逐渐向上发展。当逆温破坏到烟流下边缘以上时，便发生强烈的向下混合作用，使地面污染物浓度增大。 第第4节节 特殊气象条件下的扩散模式特殊气象条件下的扩散模式熏烟过程熏烟过程 假定烟流是排入稳定层之内的，当逆温层消失到假定烟流是排入稳定层之内的，当逆温层消失到高度高度hf时，这时高度时，这时高度hf以下浓度的垂直分布是均以下浓度的垂直分布是均匀的，则地面浓度可以采用下式进行计算。匀的，则地面浓

24、度可以采用下式进行计算。 8,/P)2exp(2)21exp(21), 0 ,(222HmymhHhyhudPPQHyxyyfyffzfyffyfPF向扩散参数为熏烟条件下逆温层消失高度）（ 当逆温层消失到当逆温层消失到H时，即时，即hf=H可以认为烟流的一可以认为烟流的一半已经向下混合，另一半仍留于上面的稳定大气半已经向下混合，另一半仍留于上面的稳定大气中，这时的地面浓度为：中，这时的地面浓度为： )2exp(22), 0 ,(22yfyfFyHuQHyxHuQHxyfF22), 0 , 0 ,( 当逆温层消失到烟流的上边缘时，即当逆温层消失到烟流的上边缘时，即hf=H+2z可可以认为烟流全

25、部混合，地面浓度达到最大值：以认为烟流全部混合，地面浓度达到最大值： )2exp(2), 0 ,(22yffyfFyhuQHyxfyfFhuQHx2), 0 , 0 ,(例例4-6 某电厂烟囱有效高度为某电厂烟囱有效高度为150m，SO2的排放量为的排放量为151g/s。夜间和上午地面风速。夜间和上午地面风速为为4m/s，夜间云量为，夜间云量为3/10。如果清晨发生。如果清晨发生熏烟现象，确定下风向熏烟现象，确定下风向16km处的地面轴处的地面轴线浓度。线浓度。解： 夜间u=4m/s，云量=3/10，可以确定稳定度为E级。当x=16km时，确定扩散参数。mmzy100,544mHmHhyyfz

26、f563815054483501002150235/1064. 72), 0 , 0 ,16000(mghuQHfyfF一、烟囱高度的计算 既要满足大气污染物的扩散稀释的要求，又要考虑节省投资，最终目的是保证地面浓度不超过环境空气质量标准。 采用高斯模式的简化公式。 1、按地面最大浓度的计算方法 按保证污染物的地面最大浓度不超过国家标准规定的浓度限值确定烟囱高度。 第第5节节 烟囱高度的设计烟囱高度的设计15 . 0)(20yzyzbsHeuQH二、烟囱设计中的几个问题第第5节节 烟囱高度的设计烟囱高度的设计1、烟囱高度计算公式是根据烟流扩散范围之内温度层相同的条件下，按照锥形烟流高斯模式推导

27、出来的。如果上部逆温出现频率较高的地区，需按封闭型扩散模式校核。如果是辐射逆温较强的地区，应该采用熏烟型扩散模式校核。第第5节节 烟囱高度的设计烟囱高度的设计2、烟气抬升高度对烟囱高度计算影响很大。一般情况下，优先采用国家标准推荐的公式。3、为防止烟流受周围建筑的影响，烟囱高度不得低于所从属建筑物高度的2倍；为防止烟囱本身对烟流的影响，烟囱出口处的流速不得低于风速的1.5倍。为利于烟气抬升，出口烟气流速不宜过低，为2030m/s。大气污染控制的颗粒物：大气污染控制的颗粒物：（1）颗粒的粒径及粒径分布（2）粉尘的物理性质（3）净化装置的性能（4）颗粒捕集的理论基础 一般指大于分子的颗粒物，实际上

28、指粒径大于0.01m，称为粉尘。 一、颗粒的粒径（4）用沉降法测定得到的直径 斯托克斯直径斯托克斯直径、空气动力学当量直径空气动力学当量直径（1）用显微镜观察 定向直径定向直径、定向面积等分直径定向面积等分直径、投影面积直径投影面积直径（2）用筛分法测定得到筛分直径（3）用光散射法测定得到的等体积直径二、粒径分布 粒径分布是指粒径范围内的颗粒的个数粒径分布是指粒径范围内的颗粒的个数（或质量或表面积）所占的比例。（或质量或表面积）所占的比例。 个数分布个数分布 质量分布质量分布 表面积分布表面积分布个数分布个数分布质量分布质量分布三、平均粒径三、平均粒径频度最大值对应的粒径众径:dd时对应的粒径

29、累积频率个数中位粒径50. 0:50Fd2/12s)(d:piidf表面积平均粒径3/13v)(d:piidf体积平均粒径piiLdfd:算术平均粒径Ndndpiiglnln:几何平均粒径正态分布2)(exp21)(22pppdddp对数正态分布ln2)/(lnexpln21)(2ggpgppddddpR-R分布)exp(1npdG第第2节节 粉尘的物理性质粉尘的物理性质（1）粉尘的密度粉尘的密度（2）粉尘的安息角和滑动角粉尘的安息角和滑动角（3）粉尘的比表面积粉尘的比表面积（4）粉尘的含水率）粉尘的含水率（5）粉尘的润湿性）粉尘的润湿性（6）粉尘的荷电性和导电性）粉尘的荷电性和导电性（7）粉

30、尘的粘附性粉尘的粘附性（8）粉尘的自燃性和爆炸性粉尘的自燃性和爆炸性（1）粉尘的密度粉尘的密度单位体积粉尘的质量，单位为kg/m3。粉尘的真密度：体积指粉尘自身所占的真体积粉尘的堆积密度：体积包括颗粒之间和颗粒内 部的空隙体积（2）粉尘的安息角和粉尘的安息角和滑动角滑动角安息角：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。滑动角：自然堆积于光滑平板上的粉尘，随平 板做倾斜运动时，粉尘开始发生滑 动时的平板倾斜角。（3）粉尘的比表面积粉尘的比表面积定义：单位体积（质量）粉尘所具有的表面积。定义：单位体积（质量）粉尘所具有的表面积。（4）粉尘的含水率粉尘的含水率

31、水份质量占总质量的比例。水份质量占总质量的比例。（5）粉尘的润湿性粉尘的润湿性 粉尘颗粒与液体接触后能否相互附着或附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。着难易程度的性质。 粉尘的润湿性可以作为选用湿式除尘器的粉尘的润湿性可以作为选用湿式除尘器的依据。依据。（6）粉尘的荷电性和导电性粉尘的荷电性和导电性 粉尘的天然荷电量一般很小，并且有两种粉尘的天然荷电量一般很小，并且有两种极性。极性。 粉尘的导电性通常采用比电阻表示。粉尘的导电性通常采用比电阻表示。（7）粉尘的粘附性粉尘的粘附性 粉尘颗粒粘附于固体表面，或者颗粒之间粉尘颗粒粘附于固体表面，或者颗粒之间彼此相互粘着的现象。彼此

32、相互粘着的现象。（8）粉尘的自燃性和爆炸性粉尘的自燃性和爆炸性第第3节节 净化装置的性能净化装置的性能一、净化装置技术性能的表示方法)(2121NNNQQQ2、净化效率1、处理气体流量净化效率表示装置净化污染物效果的重要技术指标。净化效率表示装置净化污染物效果的重要技术指标。100121NNNQQQ3、压力损失22vP压力损失可以代表装置能耗大小的技术经济指标，压力损失可以代表装置能耗大小的技术经济指标，系指装置的进口和出口气流全压之差。系指装置的进口和出口气流全压之差。实质上是气流通过装置时所消耗的机械能，与通风实质上是气流通过装置时所消耗的机械能，与通风机所耗功率成正比。机所耗功率成正比。

33、二、净化效率NNNNNNNNNNQQSSQSQS12112212222111111则如果净化装置不漏风，Q1N mN3/s1N g/mN3 S1 g/sQ2N mN3/s2N g/mN3 S2 g/s1、总效率2、通过率1112212NNNNQQSSP3、分级除尘效率 除尘装置对某一粒径间隔之内粉尘的除尘效率。4、分级效率与总效率之间的关系iiiiiigSSgSSgSS333222111（1）由总效率求分级效率）由总效率求分级效率iiiiiiigggSgSSS13113313iiiiiiiggPgSgS121122114、分级效率与总效率之间的关系iiig1（2）由分级效率求总效率）由分级效率

34、求总效率iiigg13iiiiigg13第第4节节 颗粒捕集的理论基础颗粒捕集的理论基础 将含尘气体引入具有一种或几种力作用一种或几种力作用的除尘器，使颗粒相对其运载气流产生一定的位移，并从气流中分离出来，最后沉降到捕集表面上。流体阻力流体阻力颗粒之间的相互作用力颗粒之间的相互作用力可以忽略可以忽略外力外力重力、离心力、静电力、热力和惯性力等重力、离心力、静电力、热力和惯性力等一、流体阻力形状阻力摩擦阻力阻力大小的决定因素阻力大小的决定因素颗粒的形状颗粒的形状粒径粒径表面特性表面特性运动速度运动速度流体的性质流体的性质smumkgmCuACFDpDD/:/,:,:A:2122p2运动速度，颗粒

35、与流体之间的相对流体密度面积运动方向上颗粒的投影阻力系数阻力系数的确定）颗粒定性尺寸（）流体的粘度（m:/Re)(ReppppDdsPaudfC当Rep1时，颗粒处于层流状态，CD与Rep成线性关系：pDCRe24udFpD3当1Rep500时，颗粒处于湍流过渡区：6 . 0Re5 .18pDC22055. 0udFpD当500Rep1）gCudpss18四、离心沉降smumRRudRumFttpptc/,R:,:6232处气流的切向速度旋转气流流线的半径ctppcaRudu2218六、静电沉降 荷电颗粒所受的作用力主要是静电力和气荷电颗粒所受的作用力主要是静电力和气流阻力。流阻力。qEFEp

36、dqE3第六章第六章 除尘装置除尘装置除尘装置（除尘器）：从气体中去除或捕集除尘装置（除尘器）：从气体中去除或捕集 固态或液态的设备。固态或液态的设备。（1）机械除尘器（2）电除尘器（3）袋式除尘器（4）湿式除尘器第第1节节 机械除尘器机械除尘器机械除尘器：利用质量力（重力、惯性力和离心机械除尘器：利用质量力（重力、惯性力和离心 力）的作用使颗粒物与气流分离的装置。力）的作用使颗粒物与气流分离的装置。（1）重力沉降室）重力沉降室（2）惯性除尘器）惯性除尘器（3）旋风除尘器）旋风除尘器（1）重力沉降室）重力沉降室一、层流式重力沉降室一、层流式重力沉降室LHv0u0hc沉降室的高度为H(m)；处理

37、烟气量为Q(m3/s)。气流的停留时间QLWHvLt0停留时间t内，粒径dp粒子的沉降距离为：QLWHuvLutuhsssc0QLWuHvLuHhssci0gWLQgLHvdpp18180min重力沉降室能重力沉降室能100%捕集的最小粒子直径：捕集的最小粒子直径：gWLQgLHvdpp36360minQnLWusi) 1( 2、湍流式重力沉降室 粒径dp粒子的分级除尘效率)exp(1QLWusi（2）惯性除尘器）惯性除尘器1、除尘机理 为改善沉降室的除尘效果，可于沉降室内设置挡板，使含尘气流发生急剧转变，借助尘粒本身的惯性力作用，使其与气流分离。 惯性力惯性力 重力重力 离心力离心力含尘气体

38、含尘气体气体出口气体出口挡板挡板挡板挡板3、应用 惯性除尘器效率不高，故一般只用于多级除尘器中的第一级除尘。2、惯性除尘器结构型式（1）冲击式利用粒子冲击挡板捕集较粗粒子。（2）反转式改变气流流动方向而捕集较细粒子。（3）旋风除尘器除尘机理：利用旋转气流产生的离心力使尘粒从气 流中分离。1）含尘气流进入除尘器后，沿外壁由上向下做旋转运动。2）当旋转气流的大部分到达锥体的底部后，转）当旋转气流的大部分到达锥体的底部后，转而向上沿轴心旋转，最后经排气管排出。而向上沿轴心旋转，最后经排气管排出。3）气流做旋转运动时，离心力作用下尘粒逐渐向外壁运动，到达外壁的尘粒最后逐渐落入灰斗。进口圆柱体锥体排出口

39、储灰斗烟气Q: 烟气流量D：旋转除尘器直径de：排出管直径A：进口面积v1: 气体进口速度R: 旋转半径 d0: 交界圆柱面直径r0: 交界圆柱面半径h0: 交界圆柱面高度（3）轴线速度）轴线速度速度：速度：（1）切向速度）切向速度外涡旋速度vT内涡旋速度vt（2）径向速度）径向速度vr常数nTRv外涡旋的切线速度反比于旋转半径的n次方。KDTDn,:Tm:)283()(67. 01 13 . 014. 0气体的温度旋风除尘器直径，内涡旋的切线速度正比于旋转半径。旋转角速度:/wwRvtm:hm:20000交界圆柱面的高度，交界圆柱面的半径，rhrQvr涡旋气流的平均径向速度涡旋气流的平均径向

40、速度vr：2121vp压力损失：压力损失：2/16edAmvdrvdrcTpc,d36c0203：除尘器的分割直径旋风除尘器的除尘效率如果FCFD，离心力作用下粒子将移向外壁而被捕集。如果FC0.5 个电子234101.61076. 31076. 3)106()10()1085. 8()86(14. 33)2(319-1717526122020CEdqp 扩散荷电扩散荷电smuCkkTtNdueekTdnpp/,106 . 1 ,em/,NKTJ/K1038. 1)81ln(219300022023-动速度：气体离子的平均热运：电子电量个：离子密度：气体温度，：波尔兹曼常数，粒子直径粒子直径d

41、p0.15 四、荷电粒子的运动和捕集0,0t3时初始条件：当ppdqEdtdm)3exp(1 3tmddqEpppppdqE3粒子的捕集效率粒子的捕集效率)exp(1iiQA德意希分级效率方程德意希分级效率方程概括了分级除尘效率与集尘板德意希分级效率方程概括了分级除尘效率与集尘板面积、气体流量和颗粒驱进速度之间的关系。面积、气体流量和颗粒驱进速度之间的关系。5 . 0)exp(1取为一般kQAk有效驱进速度有效驱进速度 被捕集粉尘的清除被捕集粉尘的清除 粉尘沉积于电晕极上会影响电晕电流的大小和均匀性。湿式电除尘器：用水冲洗集尘极板，使极板表面 经常保持着一层，粉尘降落于水 膜上，随水膜流走，从

42、而达到清 灰的目的。 优点优点: 粉尘重新进入量低 可以净化部分有害气体（SO2和HF）缺点缺点: 极板腐蚀 污泥处理干式除尘器干式除尘器 电磁振打 锤式振打六、电除尘器结构1、电晕电极圆形线星形线锯齿线芒刺线电晕线的要求 起晕电压低 电晕电流大 机械强度大 容易清灰2、集尘极振打时粉尘的二次扬起少。单位集尘面积消耗金属量低。应有一定的刚性，不易变形。造价低。3、高压供电设备 高压供电设备提供粒子荷电和捕集所需要的高场强和电晕电流。七、粉尘比电阻七、粉尘比电阻 为了电晕极和集尘极之间能顺利输送离子为了电晕极和集尘极之间能顺利输送离子电流，沉积于集尘极表面的粉尘必须具有电流，沉积于集尘极表面的粉

43、尘必须具有一定的一定的导电性导电性。克服高比电阻影响的方法 （1）保持电极表面清洁。 （2）增加烟气湿度，或向烟气中加入 SO3、NH3及Na2CO3。八、电除尘器的选择和设计板间距S2328cm驱进速度318cm/s比集尘极表面积 A/Q3002400m3/(1000m3/min)气流速度v12m/s长高比L/H0.51.51、比集尘表面积的确定)1ln(1)11ln(1PQAee2、集尘板长高比的确定3、气流速度的确定4、气体的含尘浓度第四节 袋式除尘器净化气含尘气体滤袋振动机构一、工作原理 常见的滤料由棉、毛和人造纤维等加工而成，常见的滤料由棉、毛和人造纤维等加工而成，滤料本身网孔较大，

44、一般为滤料本身网孔较大，一般为2050m，因而新，因而新鲜滤料的除尘效率较低。鲜滤料的除尘效率较低。 颗粒因截留、惯性碰撞、静电和扩散作用，逐颗粒因截留、惯性碰撞、静电和扩散作用，逐渐于滤袋表面形成粉尘初层。渐于滤袋表面形成粉尘初层。 粉尘初层粉尘初层滤布滤布主要过滤层主要过滤层形成颗粒初层和支撑它的作用形成颗粒初层和支撑它的作用过滤速度过滤速度 烟气实际体积流量与滤布面积之比，所以也称为气布比。 提高过滤速度，压力损失增加和去除效率下降。 提高过滤速度，将降低滤布面积，减少除尘器体积、占地面积和投资。二、压力损失 压力损失是重要的技术经济指标，它决定压力损失是重要的技术经济指标，它决定能量消

45、耗，还决定清灰间隔时间。能量消耗，还决定清灰间隔时间。PapPapPapppppfpf,失为通过颗粒层的压力损损失为通过清洁滤料的压力失，为袋式除尘器的压力损pgpfgfpfKvxKvxppp为烟气粉尘浓度。为颗粒层的密度。cpcpgptvRKtvp22三、袋式除尘器的滤料（1 1）对滤料的要求）对滤料的要求 必须考虑含尘气体的特征必须考虑含尘气体的特征 纤维本身的性质纤维本身的性质 滤料表面结构滤料表面结构（2 2）滤料种类）滤料种类天然纤维、无机纤维、合成纤维天然纤维：棉毛织物，适合于净化没有腐蚀性、温度低 于360K以下的气体。无机纤维：玻璃纤维滤料，过滤性能好、阻力低、化 学稳定、价格

46、便宜。 用硅酮树脂处理可以提高耐磨、疏水性、柔 软性、提高耐温性（523K）。 合成纤维：尼龙织布（耐磨性好、耐酸性差） 奥纶 （耐磨性差、耐酸性好） 涤纶 芳香族聚酰胺 聚四氟乙烯四、袋式除尘器的清灰（1）机械振打清灰：）机械振打清灰：机械振打滤料机械振打滤料（3）脉冲喷吹清灰：）脉冲喷吹清灰：压缩空气喷吹压缩空气喷吹（2）逆气流清灰：）逆气流清灰：低压气流反吹低压气流反吹（1）机械振打清灰）机械振打清灰 滤袋沿水平方向摆动。滤袋沿水平方向摆动。 滤袋沿垂直方向摆动。滤袋沿垂直方向摆动。 靠机械转动将滤袋扭转一定的角度。靠机械转动将滤袋扭转一定的角度。（2）逆气流清灰逆气流清灰 清灰时气流方

47、向与正常过滤时相反。采用清灰时气流方向与正常过滤时相反。采用反吹风形式。反吹风形式。 结构简单、清灰效果好、滤袋磨损少。结构简单、清灰效果好、滤袋磨损少。（3）脉冲喷吹清灰脉冲喷吹清灰 利用利用47atm的压缩空气反吹。的压缩空气反吹。 压缩空气的脉冲产生冲击波，使滤袋振动，压缩空气的脉冲产生冲击波，使滤袋振动， 导致附着于滤袋上的颗粒层脱落。导致附着于滤袋上的颗粒层脱落。必须选者适当的压缩空气和适当的脉动持续时间。（1）选定除尘器型式、滤料及清灰方式）选定除尘器型式、滤料及清灰方式五、袋式除尘器的选择与设计五、袋式除尘器的选择与设计（2）计算过滤面积计算过滤面积min/,/,603mvhmQ

48、vQAFF为过滤速度为欲处理的烟气体积 简易清灰： vF=0.200.75m/min 机械振打清灰： vF=1.02.0m/min 逆气流反吹清灰：vF=0.52.0m/min 脉冲喷吹清灰： vF=2.04.0m/min（3）除尘器设计：根据烟气量和总过滤面积， 选择型号。第五节第五节 除尘器的选择除尘器的选择 1. 选用的除尘器必须满足排放标准规定的选用的除尘器必须满足排放标准规定的 排放要求。排放要求。 2. 粉尘颗粒的物理性质对除尘器性能具有粉尘颗粒的物理性质对除尘器性能具有 较大影响。较大影响。 （1）粘性大的粉尘，不宜采用干法除尘）粘性大的粉尘，不宜采用干法除尘 （2）比电阻过大的

49、粉尘，不宜采用电除尘）比电阻过大的粉尘，不宜采用电除尘 （3）憎水性粉尘，不宜采用湿法除尘）憎水性粉尘，不宜采用湿法除尘3. 气体的含尘浓度：气体的含尘浓度： 含尘浓度较高时，静电除尘器或袋式除尘 器前应设置预净化设备。 4. 烟气温度、湿度等性质是选择除尘设备必烟气温度、湿度等性质是选择除尘设备必须考虑的因素。须考虑的因素。5. 选择除尘器时，考虑收集粉尘处理问题。选择除尘器时，考虑收集粉尘处理问题。6. 选择除尘器需要考虑投资和运行费用。选择除尘器需要考虑投资和运行费用。第七章 气态污染物控制技术基础 吸收吸收：混合气体组分从气相到液相的相间 传递过程。 吸附吸附：用多孔固体吸附剂将气体混

50、合物中 一种或多种组分被浓集于固体表面。 催化催化：催化转化是指将含污染物的气体通过 催化反应，使其中的污染物转化为无 害或者易于处理与回收利用物质的净 化方法。吸收的类型吸收的类型 按溶质和吸附剂之间发生的作用 （1）物理吸收 （2）化学吸收第第1节节 吸收吸收气气-液平衡液平衡 当混合气体可吸收组分与液相吸收剂接触时，部当混合气体可吸收组分与液相吸收剂接触时，部分吸收质向吸收剂进行质量传递（吸收过程），分吸收质向吸收剂进行质量传递（吸收过程），同时也发生液相中吸收质组分向气体逸出的质量同时也发生液相中吸收质组分向气体逸出的质量传递过程（解吸过程）。传递过程（解吸过程）。 当吸收过程的传质速

51、率等于解吸过程的传质速率，气液两相就达到了动态平衡。 平衡时气相中的组分分压称为平衡时气相中的组分分压称为平衡分压平衡分压。液相吸液相吸收剂所溶解组分的浓度称为收剂所溶解组分的浓度称为溶解度溶解度。亨利定律亨利定律PaEAxPaApxEpAAAA,*为亨利系数的摩尔分数为液相中溶质的平衡分压为气相中溶质)/(,/,33*APammolHmmolAcPaApHcpAAA溶解度系数为的物质的量浓度为液相中溶质的平衡分压为气相中溶质AAmxy 300/,PammolcpHcEmpE为液相总物质的量浓度为气相总压力，吸收机理气膜气膜液膜液膜气相主体气相主体液相主体液相主体PAcAPAicAi双膜理论模

52、型双膜理论模型 吸收过程简化为通过气液两层层流膜吸收过程简化为通过气液两层层流膜的分子扩散，通过此两层膜的分子扩散阻的分子扩散，通过此两层膜的分子扩散阻力就是吸收过程的总阻力。力就是吸收过程的总阻力。吸收速率：单位面积单位时间被吸收剂吸收的量。吸收速率：单位面积单位时间被吸收剂吸收的量。吸收速率吸收速率=吸收推动力吸收推动力吸收系数吸收系数1、气相分传质速率方程、气相分传质速率方程)Pa/(,)/(,pp)()(22smkmolppksmkmolyykyyPappkNyykNAiAgAiAyAiAAiAAiAgAAiAyA数推动力的气相分吸收系为以系数为推动力的气相分吸收为以分率界面上吸收组分

53、的摩尔分别为气相主体和相间、界面上吸收组分的分压分别为气相主体和相间、2、液相分传质速率方程、液相分传质速率方程smccksmkmolxxkyymcckNxxkNAAiAAiAiAAiAAAilAAAixA/,)/(,/kmol,cc)()(l2x3数推动力的液相分吸收系为以系数为推动力的液相分吸收为以分数界面上吸收组分的摩尔分别为液相主体和相间、浓度界面上吸收组分的摩尔分别为液相主体和相间、3、总传质速率方程、总传质速率方程)()()()(K*gAAxAAAlAAAyAAAAxxKNccKNyyKNPPN吸收系数吸收系数HKKkHkKHkkKglglllgg/11111yxyxxxyymKK

54、mkkKkmkK11111界面浓度界面浓度yxAiAAiAkkxxyyAiAimxy填料塔设计计算填料塔设计计算混合气体吸收液净化气吸收溶质的吸收液 G单位时间通过塔内任一截面单位面积的 混合气体流量, kmol/(m2s) L单位时间通过塔内任一截面单位面积的 吸收液流量, kmol/(m2s) y任一截面上混合气体吸收质的摩尔分数 x任一截面上吸收液中吸收质的摩尔分数 GB单位时间通过塔内任一截面单位面积的 惰性气体流量, kmol/(m2s) LS单位时间通过塔内任一截面单位面积的 吸收剂流量, kmol/(m2s) Y混合气体中吸收质与惰性气体的摩尔比 X吸收液中吸收质与吸收剂的摩尔比

55、)1 ()1 (11yGGxLLyyYxxXBsGB, Y1Ls, X1Ls, X2GB, Y2GB, YLs, X)()(2121XXLYYGsB)()(11XXLYYGsB)(22XGLYXGLYBsBs平衡线ABXYX1Y1Y2X2吸收剂用量的计算)(2121XXYYGLBs)()(2*121minXXYYGLBs吸收剂实际用量取最小用量的1.12.0倍填料层高度的计算dXLdYGdqsBndhaYYKdANdqYAn)(*dhaXXKdANdqXAn)(*322/,/kmol,dhmmamsAdqn表面积为填料层的有效传质比为塔的横截面积的量微元填料层传递的溶质为经过*YYdYaKGd

56、hYBXXdXaKLdhXS*)/(,K)/(,3X3smkmolsmkmolKaYa为液相总体积传质系数为气相总体积传质系数表示单位传质推动力下，单位时间单位体积填料层内传递的溶质量。12*YYYBYYdYaKGh12*XXXSXXdXaKLh12*YYYBYYdYaKGh12*XXXSXXdXaKLh数。，称为气相总传质单元。高度，称为气相总传质单元12*N,HYYOGYBOGYYdYmaKG对数平均推动力法mOGYYYN212121lnYYYYYm22*22211*111mXYYYYmXYYYY4422*22211*111105 . 10105 . 10026. 00155. 08 .

57、0015. 0mXYYYYmXYYYY00086. 000015. 00026. 0ln00015. 00026. 0ln2121YYYYYm3 .1700086. 000015. 0015. 021mOGYYYNmKGHYaBOG4 . 006. 0024. 0mNHhOGOG92. 6填料塔高度计算公式 （1）第一种方法 dzYYKdYGYGdYaBB)()(* *)(YYdYKGYYKdYGdzYaBYaB 12*YYYaBYYdYKGz 12*YYYaBYYdYKGz YaBOGKGH 气相总传质单元高度 12*YYOGYYdYN气相总传质单元数 OGN可以采用对数平均推动力法和图解法

58、进行计算。 对数平均推动力法 mOGYYYN21 )ln(2121YYYYYm *111YYY *222YYY 图解法 将 Y 值的范围Y2,Y1区间划分为 n 个子区间，它们的 Y 值范围分别对应为Y(0),Y(1), Y(1),Y(2), ., Y(i-1),Y(i), Y(n-1),Y(n)。显然 Y(0)=Y2, Y(n)=Y1。 对于任何的 Y(i)值根据操作线方程计算出对应的 X(i)。 )()()(1)(1isiBXXLYYG )()(11)()(11)(YLGXYLGYYLGXXsBisBisBi )()()(1iiiXXx 根据 x(i)值和平衡曲线确定 y*(i)值。 *)

59、(*)(*)(1iiiyyY *)1()1()1(1iiiYYF *)()()(1iiiYYF )()()1()()(21iiiiYFFA niiOGAN1)( （2）第二种方法 dzyykGydiya)()( ydyGydyGyydGGydBB1)1 ()1()(2 )(1 ()(1 (iyaiyayyydykGyyykGdydz 12)(1 (yyiyayyydykGz 12)(1 (yyiyayyydykGz yaOGkGH 气相总传质单元高度 12)(1 (yyiOGyyydyN气相总传质单元数 OGN可以采用图解法进行计算。 将 y 值的范围y2,y1区间划分为 n 个子区间，它们的

60、 y 值范围分别对应为y(0),y(1), y(1),y(2), ., y(j-1),y(j), y(n-1),y(n)。显然 y(0)=y2, y(n)=y1。 对于任何的 y(j)值根据操作线方程计算出对应的 x(j)。 )()()(1jjjyyY )()()(1)(1jsjBXXLYYG )()(11)()(11)(YLGXYLGYYLGXXsBjsBjsBj )()()(1jjjXXx 根据akakxxyyyxijjijj)()()()(和平衡曲线上),()()(ijijyx的关系确定 x(j)i和 y(j)i的值。 例题 7-1 解：y1=10% y2=0.5% x2=0 GB=50