《大气污染控制》配套教学课件

大气污染控制技术

（第三、四章大纲不做要求，故没有制作课件）参考文献《大气污染控制工程》郝吉明等编，高等教育出版社《大气污染控制工程》林肇信等编，高等教育出版社《大气污染控制工程》季学李等编，同济大学出版社《空气污染气象学教程》蒋维楣等编，气象出版社《空气污染气象学原理及应用》李宗恺等编，气象出版社《大气环境化学》康永銮等编，中山大学出版社第一章概论本章内容大气污染及其分类大气污染的影响大气污染防治法规与标准体系中国的大气污染综合防治第一节大气污染及其分类1、大气组成大气干洁空气水蒸气杂质N278.08％O220.95％Ar0.93％CO20.03％0.01～4％1)地面~90km范围内组成基本保持不变；2)平均分子量293）密度1.29kg/m32、大气污染 如果大气中的物质达到一定浓度，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，这就是大气污染。

第一节大气污染及其分类3、大气污染的研究内容Sourcesofairpollutants（污染源）PollutionControlTechnology（污染控制技术）Atmosphericbehaviorofairpollutants（污染物气象学）Effectsofairpollutants（污染物的影响）Legislativeandregulatorymeasures（污染法规和控制措施）第一节大气污染及其分类4、排放源人为源交通火电工业生产做饭、取暖垃圾焚烧其他自然源火山森林火灾土壤和岩石的风化海啸其他第一节大气污染及其分类5、一次大气污染物直接以原始形态排放入大气中并达到足够的排放量从而造成健康威胁的污染物

SourcesofPrimaryAirPollutantsPollutantSourcesCarbonmonoxideCarbondioxideIncompleteburningoffossilfuels,TobaccosmokeHydrocarbonsIncompleteburningoffossilfuels,TobaccoburningParticulatesChemicals,Burningfossilfuels,Farmingoperations,Industrialwastes,BuildingdemolitionSulfurdioxideBurningfossilfuels,SmeltingoreNitrogencompoundsBurningfossilfuels第一节大气污染及其分类6、光化学烟雾二次大气污染物指大气中的一次污染物通过化学反应生成的化学物质光化学烟雾是大气中氮氧化物和碳氢化合物在紫外线照射下反应生成的多种污染物的混合物光化学烟雾最具危害的两种物质是臭氧(O3)和过氧乙酰硝酸酯(peroxyacetylnitrates,PAN)

第一节大气污染及其分类7、细微颗粒物污染总悬浮颗粒物TSP：空气动力学当量直径da≤100μmPM10:空气动力学当量直径da≤10μmPM2.5:空气动力学当量直径da≤2.5μm 细颗粒物对人体健康和大气环境质量造成的危害要远比粗颗粒物大细颗粒物本身可能是有毒、有害物质细颗粒物易成为其它污染物的运载体和反应体细颗粒物污染可导致低能见度显著降低

第一节大气污染及其分类细粒子的组成——二次粒子污染细颗粒物污染可导致低能见度显著降低

第一节大气污染及其分类8、霾（灰霾）

霾天气是大气中悬浮的大量微小尘粒使空气混浊，能见度降低到10km以下的天气现象，易出现在逆温、静风、相对湿度较大等气象条件下。轻度霾：空气相对湿度小于等于80%，能见度大于5公里且小于10公里；中度霾：空气相对湿度小于等于80%，能见度大于2公里且小于等于5公里；重度霾：空气相对湿度小于等于80%，且能见度小于等于2公里。第一节大气污染及其分类9、酸沉降

酸沉降是指某一平面上具有致酸潜势的物质的积累致酸物质是自然和人为活动的过程中产生的致酸物质按存在形态分为干和湿两种 自然源、电厂以及内燃机等排放出的污染物在大气中发生化学反应产生导致酸沉降的化学物质第一节大气污染及其分类中国酸雨的分布变化主要位于长江以南

第一节大气污染及其分类我国酸雨的化学特征(硫酸型）

SO42-NO3-Ca2+NH4+第一节大气污染及其分类10、全球变暖和气候变化主要温室气体名称贡献率(％)CO257CFCS25CH412N2O6第一节大气污染及其分类在过去的100年间，地球的平均温度增加了0.3～0.6℃，海平面高度增加了10～25cm气温和海平面高度仍会持续上升。众多模型的模拟结果表明，到2010年气温将增加1～3.5℃，海平面上升15～95cm气温升高和大气中温室气体的浓度具有很强的相关性人类活动极大地增加了大气中温室气体的含量第一节大气污染及其分类11、臭氧层破坏臭氧分子吸收紫外线分解为一个氧气分子和一个氧原子氧气分子可以吸收紫外线分解为两个氧原子氧气分子和氧原子也可以合并生成臭氧分子，以便吸收更多的紫外线上述反应过程吸收了99％的来自于太阳的紫外线第一节大气污染及其分类氟氯烃（CFCs）很大程度上导致了平流层臭氧的减少这两个反应都造成了臭氧的减少第一节大气污染及其分类12、室内空气污染第一节大气污染及其分类吸烟的危害第一节大气污染及其分类13、我国城市大气污染概况TSPSO2NOx1999年全国重点城市主要大气污染物分布第一节大气污染及其分类2002年中国城市空气质量状况不同空气质量状况下的人口比例全国城市空气质量分级比例第一节大气污染及其分类不同规模城市空气污染程度（2002年）空气质量达标 SO2超标 颗粒物超标第一节大气污染及其分类经济水平和污染状况的综合比较AnnualTSPconcentration(μg/m3)TSPconcentrationsinselectedcitiesin1995andnationalGNPpercapita

第一节大气污染及其分类第二节大气污染的影响1、对人体健康的影响CO（10-6）对人体健康的影响5～10对呼吸道患者有影响30人滞留8h，视力及神经机能出现障碍40人滞留8h，出现气喘1201h接触，中毒，血液中CO—Hb>10%2502h接触，头疼，血液中CO—Hb=40%5002h接触，剧烈心痛，眼花，虚脱300030min即死亡CO对人体健康的影响NO2对人体健康的影响NO2（10-6）对人体健康的影响1闻到臭味5闻到强臭味10～1510min眼、鼻受到刺激50

1min内人呼吸困难803min感到胸痛、恶心100～150在30～60min内死亡250很快死亡第二节大气污染的影响臭氧对人体健康的影响注：部分人群接触臭氧后肺功能下降第二节大气污染的影响2、对植物的伤害注：二氧化氮浓度和暴露时间与植物死亡、叶器官损伤和新陈代谢或生长影响之间的关系

暴露时间，h

0.1

0.1

1.0

10

100

1000

NO2浓度，ppm

NO2浓度，mg/m3

暴露时间，d

第二节大气污染的影响3、对器物和材料的影响注：平均二氧化硫浓度和不同暴露时间与低碳钢的腐蚀之间的关系（1963－1964年9月，在芝加哥的七个地点进行的实验）MeanSO2concentration，ppmWeightlossper100gpanel，g第二节大气污染的影响4、对大气能见度的影响对大气能见度或清晰度有影响的污染物，一般应是气溶胶粒子、能通过大气反应生成气溶胶粒子的气体或有色气体，包括：TSPSOx，在大气中以较大反应速率生成硫酸盐和硫酸气溶胶粒子NOx，在大气中反应生成硝酸盐和硝酸气溶胶粒子光化学烟雾，反应生成亚微米的气溶胶粒子第二节大气污染的影响能见度与大气中颗粒物浓度的关系

应用最广的估算能见度的方程是Koschmeider方程：

LV为能见度范围，即一般人刚刚可以将暗色物体（例如山或高楼）从天空的背景上分辨出来的距离。此方程是估算方程，基于大气颗粒物为一般组成的情况。思考题：如果大气中颗粒物的浓度增加1μg/m3，能见度水平下降的百分比为多少？假定原能见度为20km。如果原来的能见度范围为200km，下降的比例又为多少？第二节大气污染的影响能见度与自然景观美国大烟雾山国家公园（北卡罗莱纳州）照片第二节大气污染的影响第三节大气污染防治法规与标准体系1、中华人民共和国大气污染防治法1987年9月5日，第六届全国人大常委会第22次会议通过，1988年6月1日起执行1995年8月29日，第八届全国人大常委会第15次会议对该法进行了修订2000年4月29日，第九届全国人民代表大会常务委员会第15次会议通过修订2014年12月23日，修订草案提交全国人民代表大会常务委员会审议强化了酸雨和二氧化硫污染控制推动了煤炭的清洁利用加快了淘汰严重污染大气的落后工艺和设备的步伐开始生产和使用无铅汽油法规实施后，一些地区依法强化环境管理，大气环境质量确实得到了改善1995年8月29日修改后的大气污染防治法，在控制大气污染，改善大气环境质量方面起到了积极的作用：第三节大气污染防治法规与标准体系强化了大气污染形势仍然十分严峻，大多数城市还处于比较严重的污染程度；缺少推动煤炭清洁利用的法律措施，燃煤污染仍然没有得到有效遏制；大中城市机动车排气污染正在迅速增加；大多数城市扬尘污染突出；大气污染物排放总量居高不下，缺少有效的法律措施；现行法律的法律责任部分内容偏少，力度不够。但未能有效地遏制大气环境质量的恶化：第三节大气污染防治法规与标准体系面对现实，对我国以煤为主的能源结构短期难以改变的现状以及经济条件给予了充分考虑；针对要害，主要是针对燃煤、机动车、扬尘等造成的大气污染；抓住重点，主要是抓住重点城市、重点区域；在禁止超标排放、按排污量收费，以及总量控制和排污许可证方面取得了重大突破；强化法律责任，加强执法监督。2000年第二次修订的指导思想：第三节大气污染防治法规与标准体系总体思想：联防联控、源头治理、强调科技治霾联防联控，避免“各自为战”总量控制，源头治理，力争“雾开霾散”科技治霾，要“爬坡过坎”2014年第三次修订草案的亮点：第三节大气污染防治法规与标准体系2、大气环境质量标准体系第三节大气污染防治法规与标准体系环保部环境保护标准/hjbhbz/第三节大气污染防治法规与标准体系3.中华人民共和国国家标准

环境空气质量标准

Ambientairqualitystandard

GB3095－2012

(代替GB3095－1996)

环保部2012-02-29批准

2016-10-01实施主题内容与适用范围本标准规定了环境空气功能区分类、标准分级、污染物项目、平均时间及浓度限值、监测方法、数据统计的有效性规定及实施与监督等内容。本标准适用于全国范围的环境空气质量评价与管理。第三节大气污染防治法规与标准体系环境空气质量功能区的分类和标准分级环境空气质量功能区分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区域。二类区为居住区、商业交通居民混合区、文化区、工业区和农村地区。环境空气质量标准分级（环境空气质量标准分为二级）一类区执行一级标准二类区执行二级标准第三节大气污染防治法规与标准体系环境空气污染物基本项目浓度限值注：一类区适用一级浓度限值。二类区适用二级浓度限值。第三节大气污染防治法规与标准体系空气质量指数（AOI）级别第三节大气污染防治法规与标准体系空气质量分指数及对应的污染物项目浓度限值第三节大气污染防治法规与标准体系空气质量分指数计算污染物P空气质量分指数计算公式为第三节大气污染防治法规与标准体系空气质量指数计算空气质量指数计算公式为第三节大气污染防治法规与标准体系首要污染物：AQI大于50时，IAQI最大的污染物为首要污染物。若IAQI最大的污染物为两项或两项以上时，并列为首要污染物。超标污染物：IAQI大于100的污染物。第四节中国的大气污染综合防治1、能源利用情况注：中国正在不断提高能源使用的效率，但还未达到美国的水平（1980-1995年数据）2、主要污染物排放注：近年来GDP持续增长，主要污染物排放却有所下降来源：中国统计年鉴，中国环境状况公报第四节中国的大气污染综合防治3、控制大气污染的技术措施清洁生产：清洁的生产过程和清洁的产品可持续发展的能源战略改善能源供应结构和布局，提高清洁能源和优质能源比例提高能源利用效率和节约能源推广少污染的煤炭开采技术和清洁煤技术积极开发利用新能源和可再生能源建立综合性工业基地：各企业间相互利用原材料和废弃物，减少污染物排放总量第四节中国的大气污染综合防治4、控制污染的经济政策必要的环境保护投资环保投资占国民生产总值（GNP）的比例，发展中国家为0.5%～1％，发达国家为1%～2％我国目前比例为0.7%～0.8％，希望能达到1.5％第四节中国的大气污染综合防治4、控制污染的经济政策实行“污染者和使用者支付原则”，可采用的经济手段：建立市场（排污许可证制度等）税收手段（污染税、资源税等）收费制度（排污费等）财政手段（生态环境基金等）责任制度（赔偿损失和罚款等）第四节中国的大气污染综合防治作业P12：

1-1、1-7补充题：某市某日主要环境空气污染物的监测数据如下（日平均值）：SO2：45μg/m3，PM2.5：219μg/m3，PM10：365μg/m3，NO2：86μg/m3。试计算该市当日环境空气质量指数AQI和质量等级，并给出首要污染物和超标污染物。第四节中国的大气污染综合防治第二章燃烧与大气污染本章内容燃料的性质燃料的燃烧过程烟气体积计算燃烧过程中硫氧化物形成颗粒污染物的形成其他污染物的形成第一节燃料的性质1、燃料的分类

按获得方法分

按物态分

天然燃料人工燃料固体燃料木柴、煤、油页岩

木炭、焦炭、煤粉等

液体燃料

石油

汽油、煤油、柴油、重油

气体燃料

天然气

高炉煤气、发生炉煤气、焦炉煤气

2、燃料的化学组成典型气体的化学组成成分第一节燃料的性质2、燃料的化学组成典型气体和液体燃料的化学组成成分第一节燃料的性质典型固体燃料的化学组成成分第一节燃料的性质3、燃料组成对燃烧的影响碳：可燃元素。1kg纯碳完全燃烧时，放出32860kJ的热量。当不完全燃烧生成CO时，放出9268kJ的热量。纯碳起燃温度很高，燃烧缓慢，火焰也短。煤中的碳不是单质状态存在，而是与氢、氮、硫等组成有机化合物。煤形成的地质年代越长，其挥发性成分含量越少，而含碳量则相对增加。例如，无烟煤含碳量约90%~98%，一般煤的含碳量约50%~95%。第一节燃料的性质3、燃料组成对燃烧的影响氢：是燃料中发热量最高的元素。固体燃料中氢的含量为2%~10%，以碳氢化合物的形式存在，1kg氢完全燃烧时能放出120500kJ的热量。氧：氧在燃料中与碳和氢生成化合物，降低了燃料的发热量。氮：燃料中含氮量很少，一般为0.5%~1.5%。第一节燃料的性质硫：以三种形态存在：有机硫、硫化铁硫和硫酸盐硫。前两种能放出热量，称之为挥发硫。硫燃烧生成产物为SO2和SO3，其中SO2占95%以上。水分：水分的存在使燃料中可燃成分相对地减少。煤中水分由表面水分（外部水分）和吸附水分（内部水分）组成。外部水分可以靠自然干燥方法除去。内部水分要放在干燥箱中加热到102~105C，保持2h后才能除掉。灰分：是燃料中不可燃矿物质，为燃料中有害成分。第一节燃料的性质4、煤的分类和组成煤的基本分类褐煤：最低品味的煤，形成年代最短，热值较低。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。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。第一节燃料的性质煤的成分分析工业分析（proximateanalysis） 测定煤中水分、挥发分、灰分和固定碳。估测硫含量和热值，是评价工业用煤的主要指标。元素分析（ultimateanalysis） 用化学分析的方法测定去掉外部水分的煤中主要组分碳、氢、氮、硫和氧的含量。第一节燃料的性质煤的工业分析水分：一定重量13mm以下粒度的煤样，在干燥箱内318～323K温度下干燥8h，取出冷却，称重外部水分将失去外部水分的煤样保持在375～380K下，约2h后，称重内部水分第一节燃料的性质煤的工业分析挥发分：失去水分的试样密封在坩埚内，放在1200K的马弗炉中加热7min，放入干燥箱中冷却至常温再称重固定碳：失去水分和挥发分后的剩余部分（焦炭）放在80020C的环境中灼烧到重量不再变化时，取出冷却。焦炭所失去的重量为固定碳第一节燃料的性质煤的工业分析灰分：

从煤中扣除水分、灰分以及挥发分后剩余的部分为固定碳煤中灰分的组成：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第一节燃料的性质煤的元素分析碳和氢：通过燃烧后分析尾气中CO2和H2O的生成量测定氮：在催化剂作用下使煤中的氮转化为氨，碱液吸收，滴定硫：与氧化镁和无水硫酸钠混合物反应，SSO42-，滴定第一节燃料的性质煤中硫的形态第一节燃料的性质煤成分的表示方法 要确切说明煤的特性，必须同时指明百分比的基准，常用的基准有以下四种：收到基：锅炉炉前使用的燃料，包括全部灰分和水分

空气干燥基：以去掉外部水分的燃料作为100%的成分，即在实验室内进行燃料分析时的试样成分第一节燃料的性质煤成分的表示方法

干燥基：以去掉全部水分的燃料作为100%的成分，干燥基更能反映出灰分的多少干燥无灰基：以去掉水分和灰分的燃料作为100%的成分第一节燃料的性质煤的成分的表示方法及其组成的相互关系第一节燃料的性质不同基准之间的换算公式第一节燃料的性质5、其他燃料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，发热量增加天然气典型的气体燃料一般组成为甲烷85％、乙烷10％、丙烷3％第一节燃料的性质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

非常规燃料通常需要专门技术转化为易于利用的形式 城市固体废物用作燃料必须考虑其大气污染问题第一节燃料的性质第二节燃料的燃烧过程1、影响燃烧过程的主要因素燃烧过程及燃烧产物

完全燃烧：CO2、H2O不完全燃烧：CO2、H2O&CO、黑烟及其他部分氧化产物如果燃料中含有S和N，则会生成SO2和NO空气中的部分N可能被氧化成NO－热力型NOx第二节燃料的燃烧过程1、影响燃烧过程的主要因素燃料完全燃烧的条件（3T）空气条件：提供充足的空气；但是空气量过大，会降低炉温，增加热损失温度条件（Temperature）：达到燃料的着火温度时间条件（Time）：燃料在高温区停留时间应超过燃料燃烧所需时间燃料与空气的混合条件（Turbulence）：燃料与氧充分混合典型燃料的着火温度第二节燃料的燃烧过程燃烧火焰温度与燃料混合比的关系（以CH4为例）第二节燃料的燃烧过程燃气比和混合程度对燃烧产物的影响第二节燃料的燃烧过程2、燃料燃烧的理论空气量建立燃烧方程式的假定：空气组成 20.9%O2和79.1%N2，两者体积比为：N2/O2=3.78燃料中固定氧可用于燃烧燃料中硫主要被氧化为SO2不考虑NOx的生成燃料中的N在燃烧时转化为N2燃料的化学式为CxHySzOw第二节燃料的燃烧过程二、燃料的燃烧过程燃烧方程式：燃料重量=12x+1.008y+32z+16w理论空气量：煤4～7m3/kg，液体燃料10～11m3/kg

例题：第二节燃料的燃烧过程空气过剩系数实际空气量与理论空气量之比。以表示，通常>1部分炉型的空气过剩系数第二节燃料的燃烧过程3、燃烧过程中产生的污染物燃烧可能释放的污染物： CO2、CO、SOx、NOx、CH、烟、飞灰、金属及其氧化物等温度对燃烧产物的绝对量和相对量都有影响燃料种类和燃烧方式对燃烧产物也有影响第二节燃料的燃烧过程燃烧产物与温度的关系第二节燃料的燃烧过程燃料种类对燃烧产物的影响（以1000MW电站为例）第二节燃料的燃烧过程4、热化学关系式发热量：单位燃料完全燃烧时，所放出的热量，即在反应物开始状态和反应产物终了状态相同下的热量变化（kJ/kgorkcal/kg）高位发热量：包括燃烧生成物中水蒸气的汽化潜热低位发热量：燃烧产物中的水蒸气仍以气态存在时，完全燃烧过程所释放的热量第二节燃料的燃烧过程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的条件下，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第二节燃料的燃烧过程燃烧热损失与空燃比的关系第二节燃料的燃烧过程第三节烟气体积及污染物排放量计算1、烟气体积计算理论烟气体积 CO2、SO2、N2和H2O 干烟气、标准干烟气、湿烟气烟气体积和密度的校正 转化为标态下（273K、1atm）的体积和密度

注意：美、日和全球监测系统网的标态为298K、1atm。过剩空气校正实际空气量=（1+）（O2+3.78N2）完全燃烧：与理论空气量相比多（O2+3.78N2）此时烟气中，O2的量为O2P=O2，N2的量为N2P=3.78（1+）N2空气中O2=（20.9/79.1）N2=0.264N2，即进入燃烧系统的空气总氧量为0.264N2P第三节烟气体积及污染物排放量计算过剩空气校正理论需氧量=0.264N2P-O2P，空气过剩系数=1+O2P/（0.264N2P-O2P）假如燃烧过程中产生CO，过剩氧量必须加以校正：O2P-0.5COP=1+（O2P-0.5COP）/[0.264N2P-（O2P-0.5COP）]以上组分的量均可由烟气分析仪测定。第三节烟气体积及污染物排放量计算2、污染物排放量计算P47例题第三节烟气体积及污染物排放量计算第四节燃烧过程中硫氧化物的形成1、硫的氧化机理有机硫的分解温度较低无机硫的分解速度较慢含硫燃料燃烧的特征是火焰呈蓝色，由于反应：在所有的情况下，它都作为一种重要的反应中间体H2S的氧化第四节燃烧过程中硫氧化物的形成CS2和COS的氧化第四节燃烧过程中硫氧化物的形成元素S的氧化第四节燃烧过程中硫氧化物的形成有机硫化物的氧化第四节燃烧过程中硫氧化物的形成2、SO2和SO3之间的转化反应方程式在炽热反应区，[O]浓度很高，反应（1）和（2）起支配作用SO2+O+MSO3+M（1）SO3+OSO2+O2

（2）SO3+HSO2+OH（3）SO3+MSO2+O+M（4）第四节燃烧过程中硫氧化物的形成SO3生成速率

当d[SO3]/dt=0时，SO3浓度达到最大在富燃料条件下，[O]浓度低得多，SO3的去除反应主要为反应（3），SO3的最大浓度：第四节燃烧过程中硫氧化物的形成燃烧后烟气中的水蒸气可能与SO3结合生成H2SO4，转化率:转化率与温度密切相关H2SO4浓度越高，酸露点越高烟气露点升高极易引起管道和空气净化设施的腐蚀烟气露点（SO2+SO3+H2O）公式：：露点温度：烟气水蒸气体积％：烟气SO3体积％第四节燃烧过程中硫氧化物的形成SO3的转化率/%第四节燃烧过程中硫氧化物的形成第四节燃烧过程中硫氧化物的形成第五节燃烧过程中颗粒物的形成1、碳粒子的生成积炭的生成燃料的分子结构是影响积炭的主导因素积炭的生成与火焰的结构有关提高氧气量可以防止积炭生成压力越低则积炭的生成趋势越小核化过程：气相脱氢反应并产生凝聚相固体碳核表面上发生非均质反应较为缓慢的聚团和凝聚过程火焰的结构预混火焰：气体燃料和空气在燃烧前充分混合（bursenburner,meekerburner）扩散火焰：燃料和空气分别进入燃烧区，混合然后发生反应（实际中应用最多），不同的区域有不同的

(0～)值层流火焰：Re<2200，分子扩散和传导是控制过程湍流火焰：Re>2200，强烈的湍流作用，但分子扩散仍然起作用第五节燃烧过程中颗粒物的形成火焰的结构Laminar TransitionDevelopedTurbulent

heightJetvelocity第五节燃烧过程中颗粒物的形成石油焦和煤胞的生成燃料油雾滴在被充分氧化之前，与炽热壁面接触，发生液相裂化和高温分解，出现结焦多组分重残油的燃烧后期会生成煤胞，难以燃烧焦粒生成反应的顺序： 烷烃烯烃带支链芳烃凝聚环系沥青 半园体沥青沥青焦焦炭第五节燃烧过程中颗粒物的形成烟尘：固体燃料燃烧产生的颗粒物，包括：黑烟：未燃尽的碳粒飞灰：不可燃矿物质微粒煤粉燃烧过程碳表面的燃烧产物为CO，它扩散离开表面并与O2反应灰层碳层外扩散第五节燃烧过程中颗粒物的形成煤粉燃烧过程理论上碳与氧的摩尔比近1.0时最易形成黑烟在预混火焰中，C/O大约为0.5时最易形成黑烟易燃烧又少出现黑烟的燃料顺序为： 无烟煤焦炭褐煤低挥发分烟煤高灰发分烟煤碳粒子燃尽的时间与粒子的初始直径、表面温度、氧气浓度等有关第五节燃烧过程中颗粒物的形成燃烧碳层中成分和温度分布第五节燃烧过程中颗粒物的形成黑烟形成的化学过程第五节燃烧过程中颗粒物的形成高灰分燃料的扩散燃烧第五节燃烧过程中颗粒物的形成灰分中含有Hg、As、Se、Pb、Cu、Zn等污染元素第五节燃烧过程中颗粒物的形成飞灰的形成过程第五节燃烧过程中颗粒物的形成影响燃煤烟气中飞灰排放特征的因素煤质燃烧方式烟气流速炉排和炉膛的热负荷锅炉运行负荷锅炉结构第五节燃烧过程中颗粒物的形成影响燃煤烟气中飞灰排放特征的因素——煤质第五节燃烧过程中颗粒物的形成燃煤颗粒大小对飞灰含量的影响第五节燃烧过程中颗粒物的形成影响烟煤烟气中飞灰排放特征的因素——燃烧方式第五节燃烧过程中颗粒物的形成影响烟煤烟气中飞灰排放特征的因素——燃烧方式第五节燃烧过程中颗粒物的形成影响烟煤烟气中飞灰排放特征的因素——燃烧方式第五节燃烧过程中颗粒物的形成影响烟煤烟气中飞灰排放特征的因素——燃烧方式第五节燃烧过程中颗粒物的形成几种燃烧方式的烟尘百分比第五节燃烧过程中颗粒物的形成几种燃烧方式的烟尘颗粒概况第五节燃烧过程中颗粒物的形成影响燃煤烟气中飞灰排放特征的因素——运行负荷第五节燃烧过程中颗粒物的形成第六节燃烧过程中其他污染物的形成1、燃烧过程中其他污染物的形成形成历程链烃分子氧化脱氢形成乙烯和乙炔延长乙炔的链形成各种不饱和基不饱和基进一步脱氢形成聚乙炔不饱和基通过环化反应形成C6－C2型芳香族化合物C6－C2基逐步合成为多环有机物比较活泼的碳氢化合物可能是产生光化学烟雾的直接原因碳氢化合物的产生量与燃料组成密切相关燃料中高分子碳氢化合物浓度与POM排放水平具有相关性燃料与空气的充分混合可降低有机物的含量，但不利于NOx的控制同时减少CH和NOx的排放需要仔细控制混合的型式、温度水平和整个系统的停留时间2、CO的形成CO是所有大气污染物中量最大、分布最广的一种CO的全球排放量为200×106t/a燃料中的碳都先形成CO，然后进一步氧化在火焰温度下有足够的氧并且停留时间足够长，可以降低CO含量。CO的形成和破坏都由动力学控制，反应路线：第六节燃烧过程中其他污染物的形成第六节燃烧过程中其他污染物的形成3、Hg的形成与排放Hg对人的肾和神经系统有危害煤碳燃烧是Hg的一大来源煤中Hg的析出率与燃烧条件有关燃烧温度>900oC时，析出率>90％还原性气氛的析出率低于氧化性气氛Hg排放控制是燃煤污染控制的新课题之一第六节燃烧过程中其他污染物的形成4、NOx的形成燃料型NOx：燃料中的固定氮生成的NOx热力型NOx：

高温下N2与O2反应生成的NOx瞬时NOx：低温火焰下由于含碳自由基的存在生成的NOx第六节燃烧过程中其他污染物的形成第六节燃烧过程中其他污染物的形成第六节燃烧过程中其他污染物的形成5、二恶英的形成机理第六节燃烧过程中其他污染物的形成第六节燃烧过程中其他污染物的形成第六节燃烧过程中其他污染物的形成第六节燃烧过程中其他污染物的形成燃烧条件的影响PCDD/PCDF,ng/Sm3第六节燃烧过程中其他污染物的形成颗粒物的影响CDD/CDFEmitted/RefuseFed(μmol/t)UncontrolledAsh/RefuseFed(kg/t)DataafterBartonetal,1990第六节燃烧过程中其他污染物的形成第五章颗粒污染物控制技术基础本章内容粉尘的粒径及粒径分布粉尘的物理性质净化装置的性能颗粒捕集理论基础第一节粉尘的粒径及粒径分布一颗粒的粒径1颗粒的直径（1）显微镜法定向直径dF（Feret直径）定向面积等分直径dM（Martin直径）投影面积直径dA（Heywood直径）第一节粉尘的粒径及粒径分布定向直径dF（Feret直径）：各颗粒在投影图中同一方向上的最大投影长度。第一节粉尘的粒径及粒径分布定向面积等分直径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。第一节粉尘的粒径及粒径分布投影面积直径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第一节粉尘的粒径及粒径分布1颗粒的直径（2）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（3）光散射法等体积直径dV：与颗粒体积相等的球体的直径第一节粉尘的粒径及粒径分布1颗粒的直径（4）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：在空气中与颗粒沉降速度相等的单位密度（1g/cm3）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。第一节粉尘的粒径及粒径分布2粒径的测定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Φs（Φs<1）正立方体Φs＝0.806，圆柱体Φs＝2.62(l/d)2/3/(1+2l/d)第一节粉尘的粒径及粒径分布2粒径的测定某些颗粒的圆球度第一节粉尘的粒径及粒径分布二粒径的分布粒径分布：粒径分布指不同粒径范围内颗粒的个数（或质量或表面积）所占的比例个数分布质量分布表面积分布第一节粉尘的粒径及粒径分布二粒径的分布1个数分布：每一间隔内的颗粒个数（1）个数频率（2）个数筛下累积频率（3）个数频率密度（4）个数分布的测定与计算第一节粉尘的粒径及粒径分布个数频率：第i个间隔中的颗粒个数ni与颗粒总数Σni之比第一节粉尘的粒径及粒径分布个数筛下累积频率：小于第i个间隔上限粒径的所有颗粒个数与颗粒总个数之比第一节粉尘的粒径及粒径分布个数频率密度:简称个数频度第一节粉尘的粒径及粒径分布个数众径dd:频度p最大时对应的粒径，此时个数中位粒径（NMD）:累积频率F=0.5时对应的粒径d50第一节粉尘的粒径及粒径分布个数分布的测定与计算第一节粉尘的粒径及粒径分布类似于数量分布，也有质量频率、质量筛下累积频率、质量频率密度等在所有颗粒具有相同密度、颗粒质量与粒径立方成正比的假设下，粒数分布与质量分布可以相互换算同样的，也有质量众径和质量中位直径（MMD）二粒径的分布2质量分布第一节粉尘的粒径及粒径分布三平均粒径1众径dd2中位直径d503长度平均粒径4表面积平均粒径5体积平均粒径6表面积－体积平均粒径7几何平均粒径讨论：第一节粉尘的粒径及粒径分布长度平均粒径第一节粉尘的粒径及粒径分布表面积平均粒径第一节粉尘的粒径及粒径分布体积平均粒径第一节粉尘的粒径及粒径分布表面积－体积平均粒径第一节粉尘的粒径及粒径分布几何平均粒径第一节粉尘的粒径及粒径分布讨论对于频率密度分布曲线对称的分布，众径dd、中位径d50

和算术平均直径频率密度非对称的分布，单分散气溶胶，；否则，第一节粉尘的粒径及粒径分布四粒径分布函数1正态分布（1）频率密度（2）筛下累积频率（3）标准差（4）说明（5）正态分布的累积频率分布曲线第一节粉尘的粒径及粒径分布频率密度第一节粉尘的粒径及粒径分布筛下累积频率第一节粉尘的粒径及粒径分布标准差第一节粉尘的粒径及粒径分布正态分布是最简单的分布函数

累计频率曲线在正态概率坐标纸上为一条直线，其斜率取决于σ正态分布函数很少用于描述粉尘的粒径分布，因为大多数粉尘的频度曲线向大颗粒方向偏移第一节粉尘的粒径及粒径分布正态分布的累积频率分布曲线第一节粉尘的粒径及粒径分布四粒径分布函数2对数正态分布（1）以lndp代替dp得到的正态分布的频度曲线第一节粉尘的粒径及粒径分布（2）对数正态分布在对数概率坐标纸上为一直线，斜率决定于第一节粉尘的粒径及粒径分布（3）平均粒径的换算关系第一节粉尘的粒径及粒径分布（4）可用、MMD和NMD计算出各种平均直径第一节粉尘的粒径及粒径分布（5）对数正态分布的累积频率分布曲线第一节粉尘的粒径及粒径分布四粒径分布函数3罗辛－拉姆勒分布（Rosin－Rammler）若设得到第一节粉尘的粒径及粒径分布四粒径分布函数3罗辛－拉姆勒分布（Rosin－Rammler）一般多选用质量中位径或第一节粉尘的粒径及粒径分布四粒径分布函数3罗辛－拉姆勒分布（Rosin－Rammler）判断是否符合R－R分布应为一条直线R－R的适用范围较广，特别对破碎、研磨、筛分过程产生的较细粉尘更为适用分布指数n>1时，近似于对数正态分布；n>3时，更适合于正态分布第二节粉尘的物理性质一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第二节粉尘的物理性质二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、粉尘粘性第二节粉尘的物理性质三粉尘的比表面积单位体积粉尘所具有的表面积以质量表示的比表面积以堆积体积表示的比表面积第二节粉尘的物理性质四粉尘的含水率粉尘中的水分包括附在颗粒表面和包含在凹坑和细孔中的自由水分以及颗粒内部的结合水分含水率－水分质量与粉尘总质量之比含水率影响粉尘的导电性、粘附性、流动性等物理特性吸湿现象平衡含水率第二节粉尘的物理性质五粉尘的润湿性润湿性－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，还与液体的表面张力及尘粒与液体之间的粘附力和接触方式有关。第二节粉尘的物理性质五粉尘的润湿性粉尘的润湿性随压力增大而增大，随温度升高而下降润湿速度－润湿性是选择湿式除尘器的主要依据第二节粉尘的物理性质六荷电性和导电性1粉尘的荷电性天然粉尘和工业粉尘几乎都带有一定的电荷荷电因素－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、产生过程中荷电天然粉尘和人工粉尘的荷电量一般为最大荷电量的1/10荷电量随温度增高、表面积增大及含水率减小而增加，且与化学组成有关第二节粉尘的物理性质六荷电性和导电性2粉尘的导电性（1）比电阻（2）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－表面比电阻中间温度，同时起作用（3）比电阻对电除尘器运行有很大影响，最适宜范围104～1010第二节粉尘的物理性质（4）典型温度－比电阻曲线第二节粉尘的物理性质七粉尘的粘附性粘附和自粘现象粘附力－克服附着现象所需要的力粘附力：分子力（范德华力）、毛细力、静电力（库仑力）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分类：不粘性、微粘性、中等粘性、强粘性粒径、形状、表面粗糙度、润湿性、荷电量均影响粘附性第二节粉尘的物理性质八粉尘的自燃性和爆炸性1粉尘的自燃性自燃自然发热的原因－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存放过程中自然发热热量积累达到燃点燃烧第二节粉尘的物理性质八粉尘的自燃性和爆炸性2粉尘的爆炸性自粉尘发生爆炸必备的条件：（1）可燃物与空气或氧气构成的可燃混合物达到一定的浓度最低可燃物浓度－爆炸浓度下限爆炸浓度上限（2）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技术指标处理气体流量净化效率压力损失经济指标设备费运行费占地面积第三节净化装置的性能一净化装置技术性能的表示方法1处理气体流量漏风率2压力损失第三节净化装置的性能二净化效率的表示方法1总净化效率2通过率3分级除尘效率分割粒径dc－除尘效率为50％的粒径第三节净化装置的性能二净化效率的表示方法4分级效率与总效率的关系（1）由总效率求分级效率第三节净化装置的性能二净化效率的表示方法4分级效率与总效率的关系（2）由分级效率求总效率第三节净化装置的性能二净化效率的表示方法5多级串联的总净化效率总分级通过率总分级效率总除尘效率第四节颗粒捕集的理论基础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、颗粒间相互作用力外力：重力、离心力、惯性力、静电力、磁力、热力、泳力等颗粒间相互作用力：颗粒浓度不高时可以忽略第四节颗粒捕集的理论基础一流体阻力流体阻力＝形状阻力＋摩擦阻力阻力的方向和速度向量方向相反流体阻力的大小第四节颗粒捕集的理论基础一流体阻力第四节颗粒捕集的理论基础一流体阻力流体阻力与雷诺数的函数关系第四节颗粒捕集的理论基础一流体阻力颗粒尺寸与气体平均自由程接近时，颗粒发生滑动——坎宁汉修正第四节颗粒捕集的理论基础二阻力导致的减速运动根据牛顿第二定律若仅考虑Stokes区域驰豫时间或松弛时间第四节颗粒捕集的理论基础二阻力导致的减速运动积分得速度由u0减速到u所迁移的距离若引入坎宁汉修正系数C停止距离第四节颗粒捕集的理论基础三重力沉降力平衡关系Stokes颗粒的重力沉降末端速度（忽略浮力影响）湍流过渡区第四节颗粒捕集的理论基础三重力沉降牛顿区Stokes直径空气动力学直径第四节颗粒捕集的理论基础四离心沉降力平衡关系Stokes颗粒的末端沉降速度第四节颗粒捕集的理论基础五静电沉降力平衡关系静电沉降的末端速度习惯上称为驱进速度，用w表示，对于Stokes粒子：第四节颗粒捕集的理论基础六惯性沉降颗粒接近靶时的运动情况第四节颗粒捕集的理论基础六惯性沉降1惯性碰撞惯性碰撞的捕集效率取决于三个因素（1）气流速度在靶周围的分布，用ReD衡量（2）颗粒运动轨迹，用Stokes数描述（3）颗粒对捕集体的附着，通常假定为100％第四节颗粒捕集的理论基础六惯性沉降2拦截直接拦截发生在颗粒距捕集体dp/2的距离内拦截效率用直接拦截比R表示对于惯性大的颗粒第四节颗粒捕集的理论基础六惯性沉降2拦截对于惯性小的颗粒第四节颗粒捕集的理论基础七扩散沉降1扩散沉降布朗扩散作用对于小粒子的捕集影响较大颗粒的扩散类似于气体分子的扩散对于粒径约等于或大于气体分子平均自由程的颗粒第四节颗粒捕集的理论基础七扩散沉降1扩散沉降对于粒径大于分子但小于气体平均自由程的颗粒颗粒的均方根位移（时间t秒钟）第四节颗粒捕集的理论基础七扩散沉降2扩散沉降效率扩散沉降效率取决于皮克莱数Pe和雷诺数ReD粘性流单个圆柱体的效率第四节颗粒捕集的理论基础七扩散沉降2扩散沉降效率势流单个圆柱体效率孤立球形捕集体从理论上讲，是可能的第六章除尘装置本章内容机械除尘器电除尘器湿式除尘器过滤式除尘器除尘器的选择与发展从气体中除去或收集固态或液态粒子的设备称为除尘装置

湿式除尘装置

干式除尘装置第六章除尘装置按分离原理分类：重力除尘装置（机械式除尘装置）

惯性力除尘装置（机械式除尘装置）离心力除尘装置（机械式除尘装置）洗涤式除尘装置过滤式除尘装置电除尘装置声波除尘装置

第六章除尘装置第一节机械除尘器机械除尘器通常指利用质量力（重力、惯性力和离心力）的作用使颗粒物与气体分离的装置，常用的有：重力沉降室惯性除尘器旋风除尘器第一节机械除尘器一重力沉降室重力沉降室是通过重力作用使尘粒从气流中沉降分离的除尘装置气流进入重力沉降室后，流动截面积扩大，流速降低，较重颗粒在重力作用下缓慢向灰斗沉降层流式和湍流式两种

第一节机械除尘器一重力沉降室1层流式重力沉降室假定沉降室内气流为柱塞流；颗粒均匀分布于烟气中忽略气体浮力，粒子仅受重力和阻力的作用纵剖面示意图第一节机械除尘器1层流式重力沉降室沉降室的长宽高分别为L、W、H，处理烟气量为Q气流在沉降室内的停留时间在t时间内粒子的沉降距离第一节机械除尘器1层流式重力沉降室该粒子的除尘效率第一节机械除尘器1层流式重力沉降室对于stokes粒子，重力沉降室能100%捕集的最小粒子的dmin=?第一节机械除尘器1层流式重力沉降室对于stokes粒子，重力沉降室能100%捕集的最小粒子的dmin=?minp36=QdgWLmrminp36=QdgWLmr由于沉降室内的气流扰动和返混的影响，工程上一般用分级效率公式的一半作为实际分级效率第一节机械除尘器1层流式重力沉降室提高沉降室效率的主要途径降低沉降室内气流速度增加沉降室长度降低沉降室高度沉降室内的气流速度一般为0.3～2.0m/s第一节机械除尘器1层流式重力沉降室沉降室内的气流速度一般为0.3～2.0m/s不同粉尘的最高允许气流速度第一节机械除尘器1层流式重力沉降室多层沉降室：使沉降高度减少为原来的1/（n+1），其中n为水平隔板层数考虑清灰的问题，一般隔板数在3以下第一节机械除尘器多层沉降室1.锥形阀；2.清灰孔；3.隔板第一节机械除尘器2湍流式重力沉降室湍流模式1－假定沉降室中气流处于湍流状态，垂直于气流方向的每个断面上粒子完全混合第一节机械除尘器2湍流式重力沉降室宽度为W、高度为H和长度为dx的捕集元，假定气体流过dx距离的时间内，边界层dy内粒径为dp的粒子都将沉降而除去粒子在微元内的停留时间被去除的分数第一节机械除尘器2湍流式重力沉降室对上式积分得边界条件：因此，其分级除尘效率得第一节机械除尘器2湍流式重力沉降室湍流模式2－完全混合模式，即沉降室内未捕集颗粒完全混合单位时间排出：(为除尘器内粒子浓度，均一)单位时间捕集：总分级效率重力沉降室归一化的分级率曲线a层流－无混合b湍流－垂直混合c湍流－完全混合第一节机械除尘器3归一化处理三种模式的分级效率均可用归一化对Stokes颗粒，分级效率与dp成正比第一节机械除尘器4重力沉降室优缺点优点结构简单投资少压力损失小（一般为50～100Pa）维修管理容易缺点体积大效率低仅作为高效除尘器的预除尘装置，除去较大和较重的粒子第一节机械除尘器二惯性除尘器1机理沉降室内设置各种形式的挡板，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，使其与气流分离第一节机械除尘器2结构型式冲击式－气流冲击挡板捕集较粗粒子冲击式惯性除尘装置a单级型b多级型第一节机械除尘器反转式－改变气流方向捕集较细粒子2结构型式反转式惯性除尘装置a弯管型

b百叶窗型

c多层隔板型第一节机械除尘器3应用一般净化密度和粒径较大的金属或矿物性粉尘净化效率不高，一般只用于多级除尘中的一级除尘，捕集10～20µm以上的粗颗粒压力损失100～1000Pa第一节机械除尘器三旋风除尘器1旋风除尘器内气流与尘粒的运动普通旋风除尘器是由进气管、筒体、锥体和排气管等组成气流沿外壁由上向下旋转运动：外涡旋少量气体沿径向运动到中心区域旋转气流在锥体底部转而向上沿轴心旋转：内涡旋气流运动包括切向、轴向和径向：切向速度、轴向速度和径向速度第一节机械除尘器1旋风除尘器内气流与尘粒的运动切向速度决定气流质点离心力大小，颗粒在离心力作用下逐渐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上涡旋－气流从除尘器顶部向下高速旋转时，一部分气流带着细小的尘粒沿筒壁旋转向上，到达顶部后，再沿排出管外壁旋转向下，最后从排出管排出第一节机械除尘器1旋风除尘器内气流与尘粒的运动旋风除尘器内气流的切向速度和压力分布第一节机械除尘器1旋风除尘器内气流与尘粒的运动切向速度外涡旋的切向速度分布：

此处n1，称为涡流指数内涡旋的切向速度正比于半径内外涡旋的界面上气流切向速度最大交界圆柱面直径d0=(0.6～1.0)de,de

为排气管直径第一节机械除尘器1旋风除尘器内气流与尘粒的运动径向速度假定外涡旋气流均匀地经过交界圆柱面进入内涡旋平均径向速度r0和h0分别为交界圆柱面的半径和高度，m第一节机械除尘器1旋风除尘器内气流与尘粒的运动轴向速度外涡旋的轴向速度向下内涡旋的轴向速度向上在内涡旋，轴向速度向上逐渐增大，在排出管底部达到最大值第一节机械除尘器2旋风除尘器的压力损失：局部阻力系数A：旋风除尘器进口面积局部阻力系数旋风除尘器型式XLTXLT⁄AXLP⁄AXLP⁄Bξ5.36.58.05.8第一节机械除尘器2旋风除尘器的压力损失相对尺寸对压力损失影响较大，除尘器结构型式相同时，几何相似放大或缩小，压力损失基本不变含尘浓度增高，压力降明显下降操作运行中可以接受的压力损失一般低于2kPa第一节机械除尘器3旋风除尘器的除尘效率计算分割直径是确定除尘效率的基础在交界面上，离心力FC，向心运动气流作用于尘粒上的阻力FD

若FC>FD，颗粒移向外壁若FC<FD，颗粒进入内涡旋当FC=FD时，有50%的可能进入外涡旋，既除尘效率为50%

第一节机械除尘器3旋风除尘器的除尘效率对于球形Stokes粒子分割粒径dc确定后，雷思一利希特模式计算其它粒子的分级效率另一种经验公式第一节机械除尘器4影响旋风除尘器效率的因素二次效应－被捕集粒子的重新进入气流在较小粒径区间内，理应逸出的粒子由于聚集或被较大尘粒撞向壁面而脱离气流获得捕集，实际效率高于理论效率在较大粒径区间，粒子被反弹回气流或沉积的尘粒被重新吹起，实际效率低于理论效率通过环状雾化器将水喷淋在旋风除尘器内壁上，能有效地控制二次效应临界入口速度第一节机械除尘器4影响旋风除尘器效率的因素比例尺寸在相同的切向速度下，筒体直径愈小，离心力愈大，除尘效率愈高；筒体直径过小，粒子容易逃逸，效率下降。锥体适当加长，对提高除尘效率有利。排出管直径愈小分割直径愈小，即除尘效率愈高；直径太小，压力降增加，一般取排出管直径de=(0.4～0.65)D。特征长度(naturallength)——亚历山大公式旋风除尘器排出管以下部分的长度应当接近或等于l，筒体和锥体的总高度以不大于5倍的筒体直径为宜。第一节机械除尘器4影响旋风除尘器效率的因素比例尺寸对性能的影响比例变化性能趋向投资趋向压力损失效率增大旋风除尘器直径降低降低提高加长筒体稍有降低提高提高增大入口面积（流量不变）降低降低——增大入口面积（速度不变）提高降低降低加长锥体稍有降低提高提高增大锥体的排出孔稍有降低提高或降低——减小锥体的排出孔稍有提高提高或降低——加长排出管伸入器内的长度提高提高或降低提高增大排气管管径降低降低提高

锁气器(a)双翻板式(b)回转式第一节机械除尘器4影响旋风除尘器效率的因素除尘器下部的严密性在不漏风的情况下进行正常排灰第一节机械除尘器4影响旋风除尘器效率的因素烟尘的物理性质气体的密度和粘度、尘粒的大小和比重、烟气含尘浓度第一节机械除尘器4影响旋风除尘器效率的因素操作变量提高烟气入口流速，旋风除尘器分割直径变小，除尘器性能改善入口流速过大，已沉积的粒子有可能再次被吹起，重新卷入气流中，除尘效率下降效率最高时的入口速度a.直入切向进入式b.蜗壳切向进入式c.轴向进入式第一节机械除尘器5结构型式进气方式分切向进入式轴向进入式第一节机械除尘器5结构型式气流组织分回流式直流式平旋式旋流式回流式多管旋风除尘器第一节机械除尘器5结构型式多管旋风除尘器由多个相同构造形状和尺寸的小型旋风除尘器(又叫旋风子)组合在一个壳体内并联使用的除尘器组常见的多管除尘器有回流式和直流式两种第一节机械除尘器6旋风除尘器的设计选择除尘器的型式根据含尘浓度、粒度分布、密度等烟气特征，及除尘要求、允许的阻力和制造条件等因素根据允许的压力降确定进口气速，或取为12～25m/s确定入口截面A，入口宽度b和高度h第一节机械除尘器6旋风除尘器的设计确定各部分几何尺寸尺寸名称XLP/AXLP/BXLT/AXLT入口宽度，b入口高度，h筒体直径，D上3.85b下0.7D3.33b（b=0.3D）3.85b4.9b排出筒直径，de上0.6D下0.6D0.6D0.6D0.58D筒体长度，L上1.35D下1.0D1.7D2.26D1.6D锥体长度，H上0.50D下1.00D2.3D2.0D1.3D灰口直径，d10.296D0.43D0.3D0.145D进口速度为右值时的压力损失12m/s700（600）5000（420）860（770）440（490）15m/s1100（940）890（700）1350（1210）670（770）18m/s1400（1260）1450（1150）1950（1740）990（1110）第一节机械除尘器6旋风除尘器的设计也可选择其它的结构，但应遵循以下原则为防止粒子短路漏到出口管，h≤s，其中s为排气管插入深度；为避免过高的压力损失，b≤(D－de)/2；为保持涡流的终端在锥体内部，（H+L）≥3D；为利于粉尘易于滑动，锥角＝7o～8o；为获得最大的除尘效率，de/D≈0.4～0.5，（H+L）/de≈8～10；s/de≈1.旋风除尘器对于

dp<5μm的粒子效率低，必须借助外力（电场力等）捕集更小的粒子;使尘粒荷电并在电场力的作用下沉积在集尘极上;与其他除尘器的根本区别在于，分离力直接作用在粒子上，而不是作用在整个气流上;具有耗能小、气流阻力小的特点。第二节电除尘器第二节电除尘器电除尘器的主要优点压力损失小，一般为200～500Pa处理烟气量大，可达105～106m3/h能耗低，大约0.2～0.4kWh/1000m3对细粉尘有很高的捕集效率，可高于99％可在高温或强腐蚀性气体下操作第二节电除尘器三个基本过程悬浮粒子荷电——高压直流电晕带电粒子在电场内迁移和捕集——延续的电晕电场（单区电除尘器）或光滑的不放电的电极之间的纯静电场（双区电除尘器）捕集物从集尘表面上清除——振打除去接地电极上的粉尘层并使其落入灰斗一、电除尘器的工作原理第二节电除尘器一、电除尘器的工作原理第二节电除尘器一、电除尘器的工作原理第二节电除尘器单区和双区电除尘器双区电除尘器单区电除尘器第二节电除尘器二、电晕放电1、电晕放电机理金属丝放出的电子迅速向正极移动，与气体分子撞击使之离子化气体分子离子化的过程又产生大量电子——雪崩过程远离金属丝，电场强度降低，气体离子化过程结束，电子被气体分子捕获气体离子化区域——电晕区自由电子和气体负离子是粒子荷电的电荷来源第二节电除尘器二、电晕放电第二节电除尘器二、电晕放电2、起始电晕电压——开始产生电晕电流所施加的电压管式电除尘器内任一点的电场强度起始电晕电压与烟气性质和电极形状、几何尺寸等因素有关，起始电晕所需要电场强度（皮克经验公式）——空气的相对密度m——导线光滑修正系数，无因次，0.5<m<1.0在r=a时（电晕电极表面上），起始电晕电压第二节电除尘器二、电晕放电

正、负电晕极在空气中的电晕电流一电压曲线

电晕区范围逐渐扩大致使极间空气全部电离——电场击穿；相应的电压——击穿电压在相同电压下通常负电晕电极产生较高的电晕电流，且击穿电压也高得多工业气体净化倾向于采用稳定性强，操作电压和电流高的负电晕极；空气调节系统采用正电晕极，好处在于其产生臭氧和氮氧化物的量低。第二节电除尘器二、电晕放电3、影响电晕特性的因素电极的形状、电极间距离气体组成、压力、温度不同气体对电子的亲合力、迁移率不同气体温度和压力的不同影响电子平均自由程和加速电子及能产生碰撞电离所需要的电压气流中要捕集的粉尘的浓度、粒度、比电阻以及在电晕极和集尘极上的沉积电压的波形第二节电除尘器三、粒子荷电两种机理电场荷电或碰撞荷电——离子在静电力作用下做定向运动，与粒子碰撞而使粒子荷电扩散荷电——离子的扩散现象而导致的粒子荷电过程；依赖于离子的热能，而不是依赖于电场粒子的主要荷电过程取决于粒径大于0.5m的微粒，以电场荷电为主小于0.15m的微粒，以扩散荷电为主介于之间的粒子，需要同时考虑这两种过程。第二节电除尘器粒子荷电电荷累积粒子场强增加没有气体分子能够到达粒子表面，电荷饱和三、粒子荷电1、电场荷电第二节电除尘器三、粒子荷电粒子获得的饱和电荷

影响电场荷电的因素

粒径dp和介电常数ε电场强度E0和离子密度N0

一般粒子的荷电时间仅为0.1s，一般可以认为粒子进入除尘器后立刻达到了饱和电荷1、电场荷电第二节电除尘器与电场电荷过程相反，不存在扩散荷电的最大极限值荷电量取决于离子热运动的动能、粒子大小和荷电时间扩散荷电理论方程三、粒子荷电2、扩散荷电第二节电除尘器处于中间范围

（0.15～0.5μm）的粒子，需同时考虑电场荷电和扩散荷电根据Robinson的研究，简单地将电场荷电和扩散荷电的电荷相加，可近似地表示两种过程综合作用时的荷电量，与实验值基本一致三、粒子荷电3、电场荷电和扩散荷电的综合作用第二节电除尘器沉积在集尘极表面的高比电阻粒子导致在低电压下发生火花放电或在集尘