大气污染控制

1、第一章 绪论一、大气污染及其分类1.大气圈层结构对流层特点：1、占总厚度的6-9%,其质量占总质量的75%；2、气温自地表面向高空递减，0.65/上升100米；3、温度、湿度等各气象要素水平分布不均匀；4、气象变化复杂，集中了几乎全部水汽；5、大气有较强的对流运动，大气污染也主要发生在这一层，特别是靠近地面的近地层(100m)。平流层特点：1、平流层中几乎没有空气对流运动和不存在水蒸汽及尘埃；2、平流层下部气温几乎不随高度而变化，上部气温随高度增高而上升；（为什么？）3、集中了大气中大部分的臭氧，形成臭氧层；4、气候干燥，没有云、雨等现象，是飞机理想的飞行区域。2.大气定义：指地球环境周围所有

2、空气的总和。大气与空气的区别（范围的相对大小）大气组成：大气是由干燥清洁的空气、水蒸气和悬浮微粒3部分组成， 具体可分为： (1)恒定组分：O2(20.95%)、N2(78.09%)、氩（0.93%）、惰性气体。上述组分的比例在地球表面上任何地方几乎是可以看作不变的。 (2)可变组分：CO2、水蒸汽、O3。这些组分在大气中的含量是随季节、气象变化以及人们生产、生活活动的影响而发生变化。(3)不定组分：自然过程及人为活动所排放的各种杂质。3.大气污染的定义：如果大气中物质达到一定浓度，并持续足够的时间，以致对公众健康、动物、植物、材料、大气特性或环境美学产生可测量的不利影响4.大气污染的原因：A

3、自然灾害：包括火山爆发排出的火山灰、SO2，煤田和油田自然逸出的煤气和天然气，腐烂的动植物尸体放出的有害气体等。所造成的污染多为暂时的、局部的。B人类活动：通常延续时间长、范围广 。（1）燃料燃烧：民用灶炉和小型锅炉等（2）工业生产：火力发电、冶金、石油加工、水泥等工厂（3）交通运输：汽车排放尾气、运输扬尘等5.大气污染流程图大气污染形成需要具备的三个条件：（1）大量的污染物排入大气中；（2）受当地不利气象条件的影响，使这些污染物不能在大气中及时扩散稀释；（3）污染物在大气中积累或变化，以及有些污染物的协同作用，使这些污染物的浓度达到危害的程度。第二章 燃烧与大气污染一、 燃料的性质1.

4、60;燃料的分类2.煤的分类和组成 ：（1）褐煤：最低品味的煤，形成年代最短，热值较低（2）烟煤：形成年代较褐煤长，碳含量75-90。成焦性较强，适宜工业一般应用（3）无烟煤煤化时间最长，含碳量最高（高于93），成焦性差,发热量大煤中灰分的组成：我国煤炭的平均灰分含量为25，灰分的存在降低了煤的热值，也增加了烟尘污染和出渣量煤中硫的形态3.石油及天然气 （1）石油：液体燃料的主要来源；链烷烃、环烷烃和芳香烃等多种化合物组成的混合物；主要含碳和氢，还有少量硫、氮和氧；氢含量增加时，比重减少，发热量增加（2）天然气：典型的气体燃料；一般组成为甲烷85、乙烷10、丙烷34.燃料的最重要的两个属性（1

5、）热值：决定燃料的消耗量（2）杂质：污染物产生的来源5.非常规燃料 ：城市固体废弃物、商业和工业固体废弃物、农产物和农村废物、水生植物和水生废物、污泥处理厂废物、可燃性工业和采矿废物、天然存在的含碳和含碳氢的资源、合成燃料 备注：（1）非常规燃料通常需要专门技术转化为易于利用的形式（2）城市固体废物用作燃料必须考虑其大气污染问题二、燃料燃烧过程 1.影响燃烧过程的主要因素燃烧过程及燃烧产物 ：（1）完全燃烧：CO2、H2O；（2）不完全燃烧： CO2、H2O & CO、黑烟及其他部分氧化产物；（3）如果燃料中含有S和N，则会生成SO2和NO（4）空气中的部分N可能被氧化成NO热力型NO

6、x燃料完全燃烧的条件（3T）：（1）空气条件：提供充足的空气；但是空气量过大，会降低炉温，增加热损失（2）温度条件：达到燃料的着火温度（3）时间条件：燃料在高温区停留时间应超过燃料燃烧所需时间（4）燃料与空气的混合条件：燃料与氧充分混合2.燃料燃烧的理论空气量（计算等见书上）3.燃烧过程中产生的污染物4.热化学关系式燃烧设备的热损失：排烟热损失、不完全燃烧热损失、散热损失；在充分混合条件下，热损失在理论空气量条件下最低；不充分混合时，热损失最小值出现在空气过剩一侧三、 烟气体积及污染物排放计算（计算等见书上）第三章 颗粒污染物控制技术基础一 、颗粒的粒径及粒径分布（1）单一粒径表示法（2）显微

7、镜法：定向直径dF（Feret 直径）：各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dM（Martin直径）：各颗粒在投影图中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dA（Heywood直径）：与颗粒投影面积相等的圆的直径Heywood测定分析表明，同一颗粒的dF>dA>dM（3）筛分法：筛分直径：颗粒能够通过的最小方筛孔的宽度；筛孔的大小用目表示每英寸长度上筛孔的个数（4）光散射法：等体积直径dV：与颗粒体积相等的球体的直径（5）沉降法斯托克斯（Stokes）直径ds：同一流体中与颗粒密度相同、沉降速度相等的球体直径；空气动力学当量直径da：在空气中与颗

8、粒沉降速度相等的单位密度（1g/m3）的球体的直径 斯托克斯直径和空气动力学当量直径与颗粒的空气动力学行为密切相关，是除尘技术中应用最多的两种直径注意事项：不同的测定方法得到的粒径数值可能差别很大；粒径的测定结果与颗粒的形状有关；通常用圆球度表示颗粒形状与球形不一致的程度；圆球度：与颗粒体积相等的球体的表面积和颗粒的表面积之比s（ s<1）；正立方体s0.806，圆柱体s2.62（l/d）2/3/(1+2l/d）平均粒径表示法：（1）长度（算术）平均直径：指所有颗粒直径之和与颗粒总粒数之比（2）表面积平均直径（3）体积平均直径（4）体积表面积平均直径（5）几何平均直径 （6）众径：指粒径

9、分布中频度q值最大时所对应的粒径（7）中位直径：指粒径分布的累积频率等于50%的粒径（公式见书上） 粒径分布粒径分布定义：不同粒径范围内颗粒的个数（或质量或表面积）所占的比例粒径分布表示方法：（1）频率分布g(%)：；粒径 之间的尘样质量占尘样总质量的百分数，即： ，并有 （2）频率密度分布q(%.um-1)：简称为频度分布，指单位粒径间隔宽度时的频率分布，即粒径间隔宽度 时尘样质量占尘样总质量的百分数。（3）筛下累积频率分布G(% )：简称筛下累积分布，指小于某一粒径 的尘样质量占尘样总质量的百分数，即 （4）筛上累积频率分布R(%)： 二、粉尘的物理性质除尘系统的设计和运作操作，在很大程度

10、上取决于粉尘的理化性质和气体基本参数是否选取得恰到好处。1、粉尘的密度：单位体积粉尘的质量，kg/m3或g/cm3；粉尘体积不包括颗粒内部和之间的缝隙真密度；用堆积体积计算堆积密度；空隙率粉尘颗粒间和内部空隙的体积与堆积总体积之比2、粉尘的安息角与滑动角：安息角：粉尘从漏斗连续落下自然堆积形成的圆锥体母线与地面的夹角；滑动角：自然堆积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的平板倾角；安息角与滑动角是评价粉尘流动特性的重要指标；安息角和滑动角的影响因素：粉尘粒径、含水率、颗粒形状、颗粒表面光滑程度、粉尘粘性3、粉尘的比表面积4、粉尘的含水率：（1）粉尘中的水分包括附在颗粒表面和包含

11、在凹坑和细孔中的自由水分以及颗粒内部的结合水分（2）含水率水分质量与粉尘总质量之比（3）含水率影响粉尘的导电性、粘附性、流动性等物理特性（4）吸湿现象（尘粒上方的水汽分压与周围气体的水汽分压对比）（5）平衡含水率5、粉尘的润湿性：（1）润湿性粉尘颗粒与液体接触后能够互相附着或附着的难易程度的性质（2）润湿性与粉尘的种类、粒径、形状、生成条件、组分、温度、含水率、表面粗糙度及荷电性有关，还与液体的液体的表面张力及尘粒与液体之间的粘附力和接触方式有关。（3）粉尘的润湿性随压力增大而增大，随温度升高而下降（4）润湿速度（5）润湿性是选择湿式除尘器的主要依据6、 粉尘的荷电性和导电性（1）粉尘的荷电性

12、：a、天然粉尘和工业粉尘几乎都带有一定的电荷b、荷电因素电离辐射、高压放电、高温产生的离子或电子被捕获、颗粒间或颗粒与壁面间摩擦时产生的静电C、在干空气下，粉尘表面的最大荷电量约为1.66×1010电子/cm2，而天然粉尘和人工粉尘的荷电量一般为最大荷电量的1/10；d、荷电量随温度增高、表面积增大及含水率减小而增加，且与化学组成有关（2）粉尘的导电性：a、比电阻b、导电机制：高温（200oC以上），粉尘本体内部的电子和离子体积比电阻；低温（100oC以下），粉尘表面吸附的水分或其他化学物质表面积比电阻；中间温度，同时起作用(体积比电阻和表面积比电阻)c、比电阻对电除尘器运行有很大影

13、响，最适宜范围10410107、粉尘的粘附性（1）粘附和自粘现象（2）粘附力克服附着现象所需要的力（3）粘附力：分子力（范德华力）、毛细力、静电力（库仑力）（4）断裂强度表征粉尘自粘性的指标，等于粉尘断裂所需的力除以其断裂的接触面积（5）分类：不粘性、微粘性、中等粘性、强粘性（6）粒径、形状、表面粗糙度、润湿性、荷电量均影响粘附性8、粉尘的自燃性和爆炸性：（1）粉尘的自燃性：自然发热的原因氧化热、分解热、聚合热、发酵热；影响因素：粉尘的结构和物化特性、粉尘的存在状态和环境（2）a、粉尘的爆炸性b、粉尘发生爆炸必备的条件：可燃物与空气或氧气构成的可燃混合物达到一定的浓度、c、存在能量足够的火源；

14、低于爆炸浓度下限或高于爆炸浓度上限均无爆炸危险三、净化装置的性能评价净化装置性能的指标（1）技术指标：处理气体流量、净化效率、压力损失（2）经济指标：设备费、运行费、占地面积净化装置技术性能的表示方法：处理气体流量、压力损失总净化效率的表示方法（公式见书上）总净化效率、通过率、分级除尘效率、分割粒径（dc）除尘效率为50的粒径四、颗粒捕集的理论基础 （1）对颗粒施加外力使颗粒相对气流产生一定位移并从气流中分离（2）颗粒捕集过程中需要考虑的作用力：外力、流体阻力、颗粒间相互作用力a、外力：重力、离心力、惯性力、静电力、磁力、热力、泳力等b、颗粒间相互作用力：颗粒浓度不高时可以忽略流体阻力：（1）流