东南大大气污染控制工程课件08污染物的稀释法控制

第八章

污染物的稀释法控制环境工程学主要内容

影响污染物在大气中扩散的气象因素

烟气抬升高度

污染物落地浓度

烟囱计算第一节

影响污染物在大气中扩散的气象因素

气象的动力因子

风作用：整体输送；冲淡稀释风廓线模式：对数率；指数率对数率,适用中性层结近地条件K:卡门常数,Z0:地面粗糙度U*:摩擦速度指数率,非中性层结地表类型Z0U*光滑的雪0.0050.17平静海面0.020.21光滑的泥平面,冰0.0010.16水平沙漠0.030.225cm高草地1~20.4360cm高草地4~90.60成熟庄稼地141.75

湍流:机械湍流,热力湍流

局地风：局部空气的环流海陆风，山谷风，城市热岛效应

大气温度层结:气温随大气的分布.

两个重要指标:干绝热递减率rd,气温递减率r

气象的热力因子由这两者的关系来确定大气稳定度。辐射逆温湍流逆温锋面逆温

下沉逆温

逆温：温度随高度升高的现象.分接地逆温和上部逆温.影响大气污染的因素：

1风

2辐射与云

3天气形势

4下垫面条件（1）帕斯奎尔（Pasquill）分类方法根据地表风速，白天日射强度，夜间云量来确定地表风速/ms-1日射状态（白天）夜间强中弱薄云全天或低云4/83/8云量<2AA~BBGG2~3A~BBCEF3~5BB~CCDE5~6CC~DDDD>6CDDDD大气稳定度的分类与确定(2)我国的改进：原来的为ＧＢ３８４０－８３，现为ＧＢＨＪ/Ｔ２.２-931.查表得到太阳倾角，计算出太阳高度角，２.由太阳高度角及云量查表得到辐射等级，３.由辐射等级和地面风速查出大气稳定度级数。

１.查表得出太阳倾角２.计算太阳高度角h0式中：

－当地的纬度，deg；

－当地的经度，deg;

t－进行观测时的北京时间；

－太阳倾角，deg，３.太阳辐射等级的确定４.由太阳辐射等级和地面风速（离地10m处的平均风速）确定大气稳定度级别。第二节烟气抬升高度

抬升高度及影响因素

概念：烟羽、烟羽抬升高度、有效源高

影响因素：排放因素、气象因素、下垫面

抬升高度的计算公式

我国国标推荐公式

霍兰德(Holland)公式

博山克特(Bosanguet)公式

布里吉斯(Bvigss)公式

康凯维(Concawa)公式烟气抬升高度△H

的计算（介绍HJ/T2.2－93推荐的计算公式）

有效源高He＝Hs＋△H有风，中性和不稳定条件（1）烟气热释放率Qh2100kJ/s，且烟气温度与环境温度的差值△T35K时n0,n1,n2,分别为烟气热状况与地表状况系数，烟气热释放系数，排气筒高度指数。8-1（2）1700kJ/s<Qh<2100kJ/s式中：△H2按8-1计算（3）Qh1700kJ/s或△T<35K时

holland公式使用于中性条件下博山克特(Bosanguet)公式计算偏高，要修正第三节污染物落地浓度

高斯扩散模式

一般气象条件下的扩散模式

特殊气象条件下的扩散模式

扩散参数的确定

影响浓度的时间因素1高架点源扩散模式：无界情况8-2由于原点位移，此时点P的高度z在新坐标中的应为（z-H），则实源的贡献为：坐标原点下移H，则点P的高度z在新坐标中的应为（z+H），则虚源的贡献为：则总浓度为：（8-3）

一般气象条件下的扩散模式一般气象条件是指风速大于1.0m/s，整个空间具有相同温度层结的情况。地面轴线浓度求导1.高架连续点源2.地面连续点源地面高度为0，有效源高为0令y=0，则得到地面轴向浓度

特殊气象条件下的扩散模式1.上部有逆温层的扩散逆温层的存在，使污染物难以垂直扩散，在逆温层底和地面之间反射，形成封闭型反射。对高架点源，需考虑混合层顶的反射作用。设地面与混合层顶全反射，修正后可得:式中：h－混合层厚度

n－反射次数，一般取k=4～5即可满足精度要若z

1.6h，可认为浓度在铅直方向已接近均匀分布，则有：当烟流达到逆温层底部时开始向下混合，此时距离烟囱下风XL，此处的纯直扩散参数可表示：距离XL以内，不受逆温的影响，距离大2倍XL，可表示：则地面浓度：L即为h熏烟扩散模式熏烟模式主要用以计算日出以后，贴地逆温从下而上消失，逐渐形成混合层（厚度为hf）时，原来积聚在这一层的污染物所造成的高浓度污染。若逆温层高度高于烟流顶高，则可视为高层逆温。若逆温层高度高于烟囱高度，低于烟流高度，则源强要修正：扩散参数的确定1.国标推荐的扩散参数平原，农村，城市远郊的稳定度是A，B，C直接查表计算。

D，E，F向不稳定提半级计算工业区和城区稳定度A，B直接计算，C级向不稳定方向提一级计算，D，E，F向不稳定提一级半计算。2.Passquill扩散参数

烟囱计算

烟囱高度的计算

精确计算法：采用扩散模式

简化计算法：以最大浓度公式为依据

烟囱出口直径的计算

选择一个合适的烟囱出口速度避免出现下洗或者下沉现象。一般选择出口速度大于风速。

电力工业废气治理实例火力发电厂在我国电力行业占主导地位，多使用燃煤锅炉，所以其产生的烟气是我国电力行业中最主要的污染源。锅炉烟气的主要污染物为烟尘、SO2、NOx、CO、少量的氟化物和氯化物。燃煤电厂废气治理的重点

典型治理实例嘉兴某热电有限公司烟气脱硫除尘系统

工程概况该公司位于浙江省嘉兴市郊区，工程总投资29800万元，发电量2×25MW

，配套采用2台130t/h的锅炉。初步设计中的SO2排放量为4020t/a。目前的脱硫工艺普遍采用石灰/石灰石法，但该项目脱硫、除尘在同一装置中同时进行，对脱硫除尘系统的运行安全性要求较高，因此决定采用钠钙双碱法工艺。（浙江大学环境工程研究所）

双碱法脱硫工艺原理

吸收反应Na2SO3+SO2+H2O2NaHSO3NaOH+SO2NaHSO3Na2CO3+2SO2+H2O2NaHSO3+CO2二氧化硫吸收过程的主要反应式

再生反应（用石灰浆进行再生）2NaHSO3+Ca(OH)2Na2SO3+CaSO3·1/2H2O+3/2H2ONa2SO3+Ca(OH)2+1/2H2ONaOH+CaSO3·1/2H2O高pH值下发生

石灰/石灰石法

吸收反应SO2+Ca(OH)2CaSO3·1/2H2O+1/2H2OCaCO3+SO2+1/2H2OCaSO3·1/2H2O+CO2CaSO3·1/2H2O+SO2+1/2H2OCa(HSO3)2

氧化反应2CaSO3·1/2H2O+O2+3H2O2CaSO4·2H2OCa(HSO3)2

+1/2O2+H2OCaSO4·2H2O+SO2石灰-石膏法、石灰-亚硫酸钙法、石灰/石灰石直接喷射法采用石灰或石灰石的浆液在洗涤塔内吸收烟气中的二氧化硫并产生副产品石膏工艺流程

化学工业废气治理实例

硝铵车间硝酸尾气治理工程实例硝铵生产工艺、废气来源其废气的主要来源为硝铵造粒排气，排放量平均为14000m3/t硝铵，含硝铵粉尘平均为69.9mg/m3，含氨平均为25.34mg/m3。一般化工厂硝铵生产要从硝酸的生产开始。

硝酸生产工艺、废气来源硝酸生产通常采用氨氧化法，分三个步骤：氨与空气中的氧通过催化剂氧化成一氧化氮；一氧化氮与氧进一步反应生成二氧化氮；用水吸收二氧化氮生成硝酸。经吸收塔吸收的尾气仍含有NOx，往往采用烧碱和纯碱吸收，副产品为硝酸钠和亚硝酸钠，尾气排放。硝酸生产废气来源主要是经碱吸收后排放的尾气。用常规的烧碱和纯碱吸收法，虽然可以生产副产品硝酸钠和亚硝酸钠，但NOx很难达标，原因是NO:NO2比例及反应不完全所致。所以需要探索新的方法来治理硝酸尾气，如采用选择性贵金属催化剂脱除NOx。选择性还原法脱除Nox工程实例在3%左右O2存在条件下，Nox按下列反应脱除，从而转化为NH3:贵金属NOx+H2N2+H2O

原理

废气处理工艺流程

主要设备及构筑物

工艺控制条件

催化剂技术指标主要技术经济指标

建材工业废气治理实例

典型治理实例浙江某玻璃集团公司玻璃纤维池窑的废气治理工程该公司所用的燃料为重油，池窑拉丝项目所用配合料中添加了莹石和芒硝等无机化学品添加剂，在生产中每小时产生700℃、1000m3的含尘、HF和SO2废气。

设计方案由于排放废气的温度极高，故该废气处理工程先用余热锅炉将废气中的热量得到利用，使废气温度降到180℃左右，再经预喷淋室进一步降低温度，后经旋流板塔净化废气中烟尘、HF和SO2，再经旋流板管道除雾器除雾后由引风机引出排空。工艺流程设备选材由于废气温度较高，又有极强的腐蚀性，故设备选材极为重要。如果选用金属材料，必须要考虑防腐的问题，而若选用非金属材料，则又要考虑耐温性。为了防腐，预喷淋塔塔体选用碳钢内衬花岗岩板、喷嘴选用不锈钢；旋流板净化塔塔体选用碳钢内衬花岗岩板、塔板选用聚丙烯材料制作。由于经过预喷淋塔后温度降至90℃左右，故聚丙烯材料可以使用，而喷嘴选用不锈钢，可以防腐，一旦发生腐蚀，更换也较为方便。为了保证主塔温度不超过聚丙烯的使用温度，预喷淋塔和主塔的水泵均采用自动控制，保证不断水。风机采用碳钢加橡胶防腐，而管道除雾器采用聚丙烯制作。吸收液采用水加石灰，为提高沉降效果，采用的竖流沉降加平流沉降两级沉降。

石油化工废气治理实例

氧化沥青废气治理工程实例常规石化厂氧化沥青生产的废气处理工艺预处理氧化沥青反应塔中排出的废气因含有焦油烟气，为了保证废气的正常焚烧，焚烧前必须进行预处理，一般采用冷凝法（一般采用湿法和干法两种进行处理）。焚烧处理（燃烧法）氧化沥青废气的焚烧分为直接焚烧和催化燃烧。一般石化厂的氧化沥青废气都可以采用直接焚烧法进行处理。焚烧效果取决于温度和停留时间。氧化沥青湿法干法水洗油洗分离馏出油分离馏出油及水焚烧炉氧化沥青废气预处理干法处理氧化沥青废气流程示意图1、有一沉降室长7.0m，高1.2m，气速30cm/s，空气温度300k，尘粒密度2.5g/cm3，空气粘度为28×10-6Pa·s，求该沉降室能100%捕集的最小粒径。2、采用袋式除尘器处理常温含石灰的气体量1000m3/h,初始含尘浓度为9g/m3,捕集效率为99%,清洁滤布的阻力损失为120Pa，粉尘层的平均阻力系数为4×109m/kg，气体粘度取18×10-6Pa·s，滤袋压力损失不超过1600Pa，采用脉冲喷吹清灰（滤速取3.0m/min）。试确定：(1)粉尘负荷(kg/m2)；(2)

最大清灰周期（min)；(3)滤袋面积（m2);(4)滤袋的尺寸（直径d和长度l）和滤袋条数n。滤袋面积滤袋个数3、在气体压力为1atm，温度为293k下(粘度为18.1×10-6Pa·s)运行的管式电除尘器。圆管形集尘管直径为0.3m，L=2.0m，气体流量0.075m3/s，若集尘板附近的平均场强E=100kV/m，粒径为1.0微米的粉尘荷电量q=0.3×10-15C。计算该粉尘的驱动速度和电除尘效率。4、水以液气比1.2L/m3的速度进入文氏管，喉管气速116m/s，气体粘度为1.845×10-5Pa·s，颗粒密度为1.78g/cm3，平均粒径为1.2微米，处理气量为3600m3/h。试确定：(1)文氏管的尺寸；(2)压力损失。

采用一逆流操作的填料吸收塔净化废气，使尾气中的某有害组分A从0.1%的含量降低到0.02%（体积）。（1）用纯水吸收。已知kAG•a=32kmol/(m3•atm•h),kAL•a=0.1h-1,HA´=0.125atm•m3/kmol，液气流量分别为L=