大气污染防治工程技术课件

大氣污染防治工程技術1大氣污染物的形成

1.1大氣污染的定義

如果大氣中的某些物質達到一定濃度，並持續足夠的時間，以致對公眾健康、動物、植物、材料、大氣特性或環境美學產生可測量的不利影響，這就是大氣污染。

1.2大氣污染物的種類、特牲及危害

1.2.1大氣污染物

是指由於人類的活動或是自然過程所直接排入大氣或在大氣中新轉化生成的對人或環境產生有害影響的物質。

1.2.2大氣污染物的種類按污染物存在的形態可分為兩大的類：1.氣溶膠狀態（顆粒態）的污染物2.氣體狀態的污染物我國環境空氣品質標準中，按顆粒大小分為：1.總懸浮顆粒物（TSP，TotalSuspendedParticles）：指懸浮在空氣中的空氣動力學直徑≤100μm的顆粒物。2.可吸入顆粒物（PM10，InhalableParticles

）：指懸浮在空氣中的空氣動力學直徑≤

10μm的顆粒物。主要氣態污染物：含硫化合物（以SO2為主）、含氮化合物（以NO和NO2為主）、碳氧化合物（CO和CO2）、有機化合物及鹵素化合物等。1.2.3大氣污染物的來源按污染物來源分：自然源、人為源人為源按空間分佈分：點源、面源、線源人為源按社會活動功能分：生活污染源、生活產（工業）污染源、交通污染源；統計分類為燃料燃燒、生產和交通運輸；前兩種為固定源，後一種為移動源。1.2.4大氣污染物的影響對人體健康的影響對植物的傷害對器物和材料的影響對器能見度和氣候的影響大氣污染物擴散2.1氣象要素2.1.1氣溫2.1.2氣壓2.1.3氣濕：應用較多的參數濕相對濕度和含濕量2.1.4風向和風速2.1.5雲：與大氣穩定度相關的是雲高和雲量2.1.5

能見度：正常視力的人，在天空背景下能看清的水準距離。級別（0~9級，相應距離為50～50000米）

2.2地形、地貌對大氣污染物擴散的影響

2.2.1地形：影響大氣流場2.2.2地貌：影響下墊面粗糙度和局部流場風速,m/s風玫瑰圖2.3大氣的熱力過程2.3.1氣溫的垂直變化氣溫直減率

（大氣）幹空氣絕熱繪製溫度遞減率－

幹絕熱直減率

（空氣團）一般滿足，大氣絕熱過程，系統與周圍環境無熱交換

空氣塊膨脹（做功）耗內能T定性空氣塊壓縮（外氣對它做功）T內能（由壓力變化引起）溫度層結

2.3.2大氣穩定度及其判據大氣在垂直方向上穩定的程度；反映其是否容易對流外力使氣塊上升或下降氣塊去掉外力氣塊減速，有返回趨勢，穩定氣塊加速上升或下降，不穩定氣塊停在外力去掉處，中性大氣不穩定,有利於污染物擴散

判據

逆溫：不利於擴散⑴輻射逆溫：地面白天加熱，大氣自下而上變暖；地面夜間變冷，大氣自下而上冷卻輻射逆溫層生消過程⑵下沉逆溫（多在高空大氣中，高壓控制區內）：很厚的氣層下沉，壓縮變扁，頂部增溫比底部多⑶平流逆溫暖空氣平流到冷地面上而下部降溫而形成

⑷湍流逆溫

下層湍流混合達上層出現過渡層逆溫⑸鋒面逆溫冷、暖氣團相遇冷暖間逆溫

暖氣上爬，形成鋒面2.4

擴散模式

2.4.1高斯擴散模式高斯擴散模式的坐標系2.4.2無界空間連續點源擴散模式

2.4.3高架連續點源擴散模式

空間任意點濃度

地面濃度

地面最大濃度

地面最大濃度2.4.4地面源高斯模式2.4.5顆粒物擴散模式粒徑小於15μm的顆粒物可按氣體擴散計算大於15μm的顆粒物用傾斜煙流模式：

顆粒物沉降速度粒徑範圍（μm）15～3031～4748～7576～100平均粒徑（μm）22386085α0.80.50.30地面反射係數2.5污染物濃度估算2.5.1參數確定⑴源強q—

計算或實測⑵平均風速u—

按氣象資料⑶有效源高H—

計算⑷擴散參數σy、σy——按多項氣象條件確定2.5.2煙氣抬升高度的計算

《制訂地方大氣污染物排放標準的技術方法》(GB/T13201-91)中的公式：⑴2.5.2擴散參數的確定國標規定的方法：穩定度分級

太陽高度角（地理緯度，傾角）輻射等級確定大氣穩定度雲量擴散參數的選取擴散參數的運算式為（取樣時間0.5h，按表4-8查算）平原地區和城市遠郊區，D、E、F向不穩定方向提半級工業區和城市中心區，C提至B級，D、E、F向不穩定方向提一級丘陵山區的農村或城市，同工業區取樣時間大於0.5h，垂直方向擴散參數不變，橫向擴散參數按下式:煙囪高度的設計煙囪高度的計算要求：（1）達到稀釋擴散的作用（2）造價最低，

造價正比於H2（3）地面濃度不超標

按地面最大濃度計算

按地面絕對最大濃度計算按一定保證率的計算法取上述兩種情況之間一定保證率下的平均風速和擴散參數－P值法國標GB/T13201-913顆粒污染物控制技術3.1顆粒污染物的性質

3.1.1顆粒的大小和密度

顆粒大小影響其在環境空氣中的滯留時間、對環境和健康的影響、被捕集的難易程度；顆粒越小，活性越高，吸附性也越強。實際顆粒物的粒徑範圍很寬（見下表）。單顆顆粒大小的表達：由於顆粒形狀極不規則，難以簡單地用某一尺度表達，必須根據需要採用不同定義的粒徑值表達。在環境空氣品質標準中單顆顆粒大小用空氣動力學直徑（單位密度下）；計算顆粒運動時需要用斯托克斯徑（真密度下）。顆粒粒度測定方法很多，不同方法所測得的粒徑制定義不同，而且不同定義的粒徑值多數難以互相換算。⑴斯托克斯徑：與被研究的顆粒密度相同，且沉降速度相等的球體直徑。

如果忽略空氣密度值，則

式中，vs

——顆粒沉降速度，m/s；

ρp——氣體密度，kg/m；

ρg——顆粒密度，kg/m

；

μ——氣體動力粘度，Pa·s；

g——重力加速度，m/s

。332⑵空氣動力學當量直徑：與被研究的顆粒沉降速度相同，且密度為單位密度(ρu=1000kg/m)的球體的直徑。

由上兩式可得

dst=(ρu/ρp)dD

⑶我國《環境空氣品質標準》規定了總懸浮物(

TSP

)、可吸入顆粒物(PM10

)的濃度限值。其粒徑為空氣動力學當量直徑。

TSP——

總懸浮顆粒物,空氣動力學當量直徑≤100μm的顆粒物；

PM10

——可吸入顆粒物，空氣動力學當量直徑≤10μm的顆物；

PM2.5

——空氣動力學當量直徑≤2.5μm的顆粒物。ρu

30.5顆粒群大小的表達：實際的顆粒物一般由不同大小的顆粒組成。其大小的表達方式有多種，如特徵值、平均值（可用不同方式平均）和當量值表達，也可用顆粒粒徑組成百分數表達，更準確的表達方式是粒徑分佈函數。顆粒群自然狀態的密度為堆積密度。3.1.2其他影響顆粒物去除的性質影響顆粒去除的性質因素有粘附性（影響除塵器清灰）、導電性（對電除塵影響很大）、親水性（與是否適合濕式除塵有較大關系）、化學活性（腐蝕性與材質選取，對可燃顆粒物必須考慮安全問題）。

3.1.3顆粒物捕集設備的性能處理能力單位時間允許通過的氣流量（m3/s或m3/h）。除塵效率

單臺設備的除塵效率表達方式有全效率和分級效率2種。⑴除塵器全效率(η)：被捕集的顆粒物品質(m1)入除塵器顆粒物總品質(m2)的百分數

η=(m1/m2)╳100%⑵除塵器的分級效率(ηd):被捕集的某種粒徑（或粒徑區間）顆粒物的品質(md1)占進入除塵器的同種粒徑（或粒徑區間）顆粒物物總品質(md2)的百分數

ηd=(md1/md2)╳100%

3⑶除塵器的組合效率：除塵器串聯可提高淨化效率，n級設備（各級的效率ηn）串連後的總效率

η1-n=1-(1-η1)(1-η2)……(1-ηn)

氣流阻力⑴單個除塵器的阻力:影響設備運轉能耗的重要參數。

ΔP=ξv2ρg/2⑵除塵器串聯阻力:

各級阻力疊加ΔPT=ΣΔPi

66666666666663.2

電除塵

含塵氣體通過電暈放電電場，塵粒荷電；在電場力作用下，荷塵粒向集塵極驅進；塵粒在集塵極表面沉積，並被清除。電除塵器的特點特點：高效、低阻，可處理高溫氣體。選用受到顆粒物比電阻的限制（常規電除塵器比電阻適應範為104Ω·cm～1010Ω·cm）。

3.2.1原理電暈放電：負電暈—非均勻電場電子雪崩形成電暈放電，電暈電流大，擊穿電壓高，因而除塵效果好，應用多；正電暈靠光子輻射電離，產生臭氧少，常用於空調中的除塵。顆粒荷電：負離子與塵粒複合，使塵粒荷電。電場荷電（大顆粒），擴散荷電（小顆粒）。顆粒沉積：荷電塵粒在電場力作用下向集塵極作驅進運動，並沉積。重返氣流：電荷釋放，再荷同性電，重返流（低比電阻）；電荷積累，形成反電暈（高比電阻）。

靜電沉積過程（負電暈放電）3.2.2集塵效率及影響因素集塵效率

式中：f—

集塵極有效面積；

vg—

氣體流量；

vd

—有效驅進速度是重要的設計參數，是經驗數據，通常由實驗確定。此式常被稱為多依奇公式，可用於選型計算。主要影響因素有廢氣成分及狀態（溫度、壓強、顆粒物導電性（比電阻）；顆粒物濃度；電極形狀；氣流分佈；供電條件等。振打清灰也影響集塵效率。克服高比電阻對電除塵的不利影響，可從改變電除塵器結構和降低顆粒物比電阻兩方面採取措施：例如雙區、寬極距和高壓脈衝供電等技術已應用，對高比電阻顆粒物有效；避開比電阻峰值溫度；向煙氣中添加導電性物質（如三氧化硫、氨）等。濕式電除塵器對低比電阻、粘性顆粒物有效。

3.2.3

電除塵器的類型和構造電除塵器可分為：板式、管式，幹式、濕式等。電除塵器由放電極（圓線、星型線、芒刺線等）、集塵極（板式、管式、蜂窩式等）、振打清灰裝置、氣流布板、殼體和灰鬥、電源（直流、脈衝）和控制裝置等部分組成。一組放電極-集塵極構成一個電場。電場可以設置為單區（放電、集塵合一）或雙區（放電、集塵分開）型。大型電除塵器可設計為多室（單元電聯）、電場（單元電場串聯）形式。電除塵器構造圖3.3

過濾式除塵器

3.3.1

過濾機理含塵氣體通過濾料，塵粒被阻留。濾層過濾方式有深層過濾和表面過濾。深層過濾：常規纖維或顆粒濾料，難以形成微米以下的微細空隙，不可能篩濾微米級顆粒物。顆粒物進入濾層中被阻留，主要作用機理有慣性沉降、截留和擴散沉積等（後圖）。深層過濾的主要條件（尤其對於細微顆粒）是捕集體的表面積和顆粒物在濾層中的停留時間，即濾層必須具有盡可能大的比表面積和足夠的厚度。因此，要使深層過濾具有很高的效率並不容易；深層過濾的濾層阻力相對較低，且阻力隨積塵量增加而增大的速度較低，因而容塵量較大，這是深層過濾的優點；深層過濾清灰比較困難。表面過濾：顆粒物在濾層表面被阻留，主要作用機理接近篩濾。顆粒物沉積在濾層表面形成的積塵層（灰餅），空隙很小，可以起表面過濾作用。複合濾料的微孔濾膜也是起表面過濾作用。3.3.2過濾除塵器的特點和應用特點：高效、高可靠性，應用範圍廣（工藝上還用於物料回收）；阻力較電除塵器高，且有週期性變化（一個清灰週期）。種類：過濾除塵器的種類很多，常用的是袋式除塵器。應用：適用面很廣泛，近年來由於環保要求（尤其是對細顆粒）不斷提高，袋式除塵器的市場份額穩步增加（上世紀90年代初，美國由於清潔空氣法修訂後，火電廠煙氣除塵出現“電”改“袋”的趨勢，近年來我國也有類似情況）。由於新型濾料在適應高含濕量氣體方面有所突破，不但使用範圍擴大，而且正在開發直接用於多種煙氣脫硫工藝。3.3.3濾料

濾料是關鍵：材質、組織和結構濾料種類

－按濾料結構分濾布:阻力較小毛氈:除塵效率較高－按濾料材質分天然纖維：棉毛織物，適於無腐蝕、350～360K以下氣體無機纖維：主要是玻璃纖維，化學穩定性好，耐高溫；質地脆合成纖維：性能各異，滿足不同需要，擴大除塵器的應用領域濾料名稱直徑/μm耐溫性能/K吸水率/％耐酸性耐鹼性強度長期最高棉織物（植物短纖維）10～20348～3583688很差稍好1蠶絲（動物長纖維）18353～36337316～22

羊毛（動物短纖維）5～15353～36337310～15稍好很差0.4尼龍

348～3583684.0～4.5稍好好2.5奧綸

398～4084236好差1.6滌綸（聚脂）

4134336.5好差1.6玻璃纖維（用矽酮樹脂處理）5～8523

4.0好差1芳香族聚醯胺（諾梅克斯）

4935334.5～5.0差好2.5聚四氟乙烯

493～523

0很好很好2.5濾料種類及性能3.3.4袋式除塵器的清灰清灰是袋式除塵器運行中十分重要的一環，多數袋式除塵器是按清灰方式命名和分類的常用的清灰方式有三種機械振動式逆氣流清灰脈衝噴吹清灰脈衝噴吹清灰脈衝噴吹耗用壓縮空氣量脈衝噴吹清灰實現了全自動清灰，淨化效率達99％；過濾負荷較高，濾袋磨損輕，運行安全可靠3.3.5袋式除塵器的選擇、設計和應用設計步驟:選擇過濾介質：與溫度和氣體與粉塵的其他性質相適應選擇清灰方式：與濾布相適應計算氣布比（濾速）計算穿透率計算需要的過濾面積和袋室數目確定壓損（供風機參數選定）確定空壓機或反吹風風機參數經濟核算選型計算計算過濾面積一般情況下的過濾氣速選取：簡易清灰:vF

=0.20～0.75m/min機械振動清灰:vF

=1.0～2.0m/min逆氣流反吹清灰:vF

=0.5～2.0m/min脈衝噴吹清灰:vF

=2.0～4.0m/min3.4機械類除塵器3.4.1種類及特點種類：機械除塵器通常指利用品質力（重力、慣性力和離心力）的作用使顆粒物與氣體分離的裝置，常用的有3種，即重力沉降室——結構簡單，阻力低，除塵效率低；體積大。主要用於含塵氣體大顆粒預除塵。慣性除塵器——結構簡單，阻力較低；除塵效率較低。主要用於預除塵。旋風除塵器——結構簡單，使用方便，效率中等。特點：結構簡單，造價低，使用方便；除塵效率屬低、中等級。3.4.2重力沉降室

重力沉降室是通過重力作用使塵粒從氣流中沉降分離的除塵裝置。含塵氣流進入重力沉降室後，流動截面積擴大，流速降低，較重顆粒在重力作用下緩慢向灰鬥沉降。層流式和湍流式兩種。

層流式重力沉降室

假定沉降室內氣流為柱塞流；顆粒均勻分佈於煙氣中忽略氣體

浮力，粒子僅受重力和阻力的作用。

－沉降室的長寬高分別為L、

W、H，處理煙氣量為Q

－氣流在沉降室內的停留時間

－在t時間內粒子的沉降距離

－該粒子的除塵效率－可能捕集的最小粒徑工程中為考慮其他因素影響，往往將該值增加一倍，即

－提高沉降室效率的主要措施⑴降低沉降室內氣流速度⑵增加沉降室長度⑶降低沉降室高度－沉降室內的氣流速度一般為0.3～2.0m/s

－多層沉降室效率湍流式重力沉降室－分級除塵效率3.5濕式除塵器使含塵氣體與液體（一般為水）密切接觸，利用水滴和塵粒的慣性碰撞及其它作用捕集塵粒或使粒徑增大。高能和低能濕式除塵器低能濕式除塵器的壓力損失為0.2～1.5kPa，對10μm以上粉塵的淨化效率可達90％～95%高能濕式除塵器的壓力損失為2.5～9.0kPa，淨化效率可達99.5％以上3.5.1特點和種類特點：高效，能有效去除0.1µm以上的顆粒；可處理高溫、高濕、可燃氣體；在去除顆粒物同時能去除部分（可溶性）氣態污染物。存在設備腐蝕、堵塞，有廢液、淤渣等問題；排氣溫度低，不利於排氣筒出口煙氣抬升；不適用於淨化含有憎水性和水硬性粉塵的氣體；寒冷地區使，應採取防凍措施；由於溫度低、濕度高，可能出現白煙。種類

按作用原理可分為7種，其型式、性能和操作範圍見下表：濕式除塵器的型式、性能和操作範圍型式對5µm塵粒的近似分級效率/%壓損/Pa液氣比/l·m-3重力噴霧80125～5000.67～268離心或旋風87250～40000.27～2.0自激噴霧93500～40000.0670.134泡沫塔97250～20000.4～0.67填料床9950～2501.07～2.67文丘裏＞

991250～90000.27～1.34機械誘導噴霧＞

99400～10000.53～0.673.5.2文丘裏洗滌器設計計算幾何尺寸計算進氣管直徑D1按與之相聯管道直徑確定收縮管的收縮角α1常取23o～25o喉管直徑DT按喉管氣速vT確定，截面積比的典型值FT:F1=1:4vT的選擇要考慮到粉塵、氣體和洗滌液的物理化學性質、對洗滌器效率和阻力的要求等因素擴散管的擴散角α2一般為5o～7o出口管的直徑Dz按與其相聯的除霧器要求的氣速確定

壓損計算除塵效率計算透過率4氣態污染物控制技術4.1氣態污染物的生成及控制4.1.1氣態污染物的生成機理主要大氣污染物(如CO、SO2、NOx、煙塵)來源於燃料燃燒；化學反應、蒸發和昇華、洩漏等也產生氣態污染物。燃煤產生的污染物量最多。

CO由不完全燃燒產生；

SO2由燃料中硫分氧化生成；NOx由燃料中的氮氧化生成（燃料型氮氧化物），空氣中的氮氧化生成（高溫下生成的熱力型氮氧化物，低溫火焰中由於含碳自由基存在而生成的暫態氮氧化物）。4.1.2燃煤減少污染物的措施減少SO2污染：燃料脫硫、燃燒過程中固硫、煙氣脫硫。減少NOx污染：低氮燃燒技術應用、煙氣脫硝。－傳統低NOx燃燒技術⑴低氧燃燒：可降低NOx，同時降低排煙熱損失；但CO、HC、碳黑產生量增加。⑵降低助燃空氣預熱溫度：燃燒空氣由27oC預熱到315oC，NO排放量增加3倍。⑶煙氣迴圈燃燒：降低氧濃度和燃燒區溫度－主要減少熱力型NOx。⑷兩段燃燒技術：第一段，氧氣不足，煙氣溫度低，NOx生成量很小；第二段，二次空氣，使CO、HC完全燃燒，但煙氣溫度低，NOx生成量不高。

－先進的低NOx燃燒技術⑴爐膛內整體空氣分級的低NOx直流燃燒器：爐壁設置助燃空氣（OFA，燃盡風）噴嘴，類似於兩段燃燒技術。⑵空氣分級的低NOx旋流燃燒器：一次火焰區，富燃料燃燒，含氮組分析出但難以轉化；二次火焰區，燃盡CO、HC等。⑶空氣/燃料分級的低NOx燃燒器：空氣和燃料均分級送入爐膛，一次火焰區下游形成低氧還原區，還原已生成的NOx4.2吸收法淨化技術

利用氣體混合物中各組分在一定液體中溶解度的不同而分離氣體混合物的操作稱為吸收。在空氣污染控制工程中，這種方法已廣泛應用於含SO2、NOx、HF、H2S及其他氣態污染物的廢氣淨化上，成為控制氣態污染物排放的重要技術之一。4.2.1吸收過程分類吸收過程通常分為物理吸收和化學吸收兩大類。物理吸收：主要是溶解，吸收過程中沒有或僅有弱化學反應，吸收質在溶液中呈游離或弱結合狀態，過程可逆，熱效應不明顯。化學吸收：過程存在化學反應，一般有較強的熱效應。如果發生的化學反應是不可逆的，則不能解吸。化學吸收過程的吸收速率和淨化效率都明顯高於物理吸收。4.2.2吸收與解吸：吸收的逆過程為解吸。物理吸收過程中，總有解吸存在解吸。通過解吸回收吸收質並恢復吸收劑的吸收能力（再生）。降低溫度、提高壓強，有利於吸收；反之，有利於解吸。4.2.3擴散與菲克定律在靜止或滯流流體中，分子的無規則熱運動，導致物質從濃度較高的區域向濃度較低的區域遷移，即擴散。兩處的濃度差即為擴散的推動力。擴散過程可用菲克定律表達：4.2.4氣液相平衡與亨利定律混合氣體與吸收劑充分接觸，當吸收過程和解吸過程的傳質速率相等時，氣液兩相就達到了動態平衡。平衡時氣相中的組分分壓稱為平衡分壓，液相吸收劑（溶劑）所溶解組分的濃度稱為平衡溶解度，簡稱溶解度。氣液平衡過程可用亨利定律表達：式中Pi*——溶液表面吸收質i的氣相平衡分壓（Pa）；

xi——平衡狀態下，吸收質i的液相摩爾分率；

Ei——亨利係數（Pa）式中：M0——吸收劑的摩爾品質（kg/kmol）；

ρ——吸收劑密度（kg/m3）

Hi——吸收劑i的溶解度係數[kmol/(m3·Pa)

亨利定律的另一種表達形式為式中，Ci——液相吸收質的濃度（kmol/m3）

此外，亨利定律還有其他的表達方式，在使用資料時一定要注意其量綱和運算式的一致。4.2.5物理吸收吸收傳質速率方程⑴氣相分傳質速率方程NA=ky(yA-yAi)NA=kg(pA-pAi)式中pA、pAi——吸收質A在氣相主體、相介面上的平衡分壓，Pa；

yA、yAi——吸收質A在氣相主體、相介面上的摩爾分率；

ky——以yA-yAi為推動力的氣相分吸收係數，kmol/(m2·s)；

kg——以pA-pAi為推動力的氣相分吸收係數，kmol/(m2·s·Pa)；kg=DAg/Zg

DAg——吸收質A在氣相中的擴散係數，kmol/(m2·s·Pa)；

Zg——氣膜厚度，m。⑵液相分傳質速率方程NA=kx(xAi-xA)NA=kl(cAi-cA)式中xA、xAi——吸收質A在液相主體、相介面上的摩爾分率；

cAi、cA——吸收質A在液相主體、相介面上的摩爾濃度，

kmol/m3；

kx——以xA-xAi為推動力的氣相分吸收係數，kmol/(m2·s)；

kl——以cAi-cA為推動力的氣相分吸收係數，m/s；kl=DAl/Zl

DAl——吸收質A在液相中的擴散係數，m2/s；

Zg——液膜厚度，m。⑶總傳質速率方程氣相總傳質速率方程NA=KAg(pA-pA*)Ny=Ky(yA-yA*)

液相分傳質速率方程NA=Kx(xA*-

xA

)

NA=kAl(cA*-

cA

)式中KAg

——以pA-pA*為推動力的氣相總吸收係數，

kmol/(m2·s·Pa)；

Ky

——以yA-yA*為推動力的氣相總吸收係數，kmol/(m2·s)；

y*——與液相中吸收質濃度相平衡的氣相虛擬濃度；

pA*——與液相中吸收質濃度相平衡的氣相虛擬分壓,Pa；

KAl——以cA

*-cA為推動力的液相總吸收係數，m/s；

Kx——以xA

*-xA為推動力的液相總吸收係數，kmol/(m2·s)；

xA*——與氣相中吸收質濃度相平衡的液相虛擬濃度；

pA*——與氣相中吸收質濃度相平衡的液相中吸收質的摩爾濃度，kmol/m3。吸收係數吸收推動力表示方式不同，速率方程中吸收係數形式也不同。氣/液相總吸收係數與氣、相分吸收係數的關係分別為：物理吸收操作線方程圖/式中:G—單位時間通過塔內任一截面單位面積的混合氣體流量，kmol/(m2·s)；

L—單位時間通過塔內任一截面單位面積的混合氣體流量，kmol/(m2·s)；

y—任一截面上混合氣體中吸收質的摩爾分率；

x—任一截面上吸收液中吸收質的摩爾分率；

GB—單位時間通過塔內任一截面單位面積的惰性氣體流量，kmol/(m2·s)；

LS—單位時間通過塔內任一截面單位面積的吸收劑流量，kmol/(m2·s)；

Y—混合氣體中吸收質與惰性氣體的摩爾比；

X—吸收液中吸收質與惰性氣體的摩爾比。物理吸收化學吸收4.2.5化學平衡吸收過程中，如果吸收質與吸收劑發生反應，則兩者之間必然同時滿足相平衡和化學平衡關係：

氣相液相化學平衡

相平衡根據化學平衡關係式中，[A]、[B]、[M]、[N]——各組分的濃度；

a、b、m、n——各組分的化學計量數；

γA、γB、γM、γN——各組分的活度係數。令則

由於存在化學反應，使液相中的一部分A組分轉變為產物，導致A組分在液相的濃度較物理吸收低，從而降低了其氣相分壓，也就是說提高了吸收淨化效果。從熱力學角度看,化學吸收提高了吸收容量。4.2.6吸收速率

單位接觸表面積的氣液間化學吸收速率：N=βkl(cAi-cAl)式中：kl—未發生化學反應時液相傳質分係數，亦即物理吸收的液相吸收分係數，m/h；β—由於化學反應使吸收速率增強的係數，簡稱增強係數；

cAi—氣液介面未反應的溶質濃度，kmol/m3；

cAl—液相未反應的溶質濃度，kmol/m3

。4.2.7吸收設備4.3吸附法淨化技術4.3.1吸附淨化原理和分類吸附是常用的氣態污染物淨化方法，其特點是能處理很低濃度的廢氣，淨化後的污染物濃度可降到很低的水準。吸附常用於淨化有機和部分無機氣態污染物,尤其是處理高毒害性廢氣的重要方法和室內空氣淨化的主要方法。物理吸附物理吸附法淨化是讓廢氣與吸附劑接觸，氣態污染物由氣相轉入固相內表面，主要是範德瓦爾力起作用；吸附的逆過程是脫附。吸附劑飽和後，脫附再生，吸附劑迴圈使用，污染物可回收利用或進一步無害化處理。化學吸附

廢氣與吸附劑接觸，氣態污染物由氣相轉入固相內表面，併發生化學反應並釋放較多的吸附熱，化學鍵起作用。吸附過程不可逆，難脫附，脫附析出的已不是原物質。化學吸附效果更好，吸附質被吸附得更加牢固。所以，對高毒性污染物，可採用化學吸附。4.3.2吸附平衡

氣固兩相長時間接觸，吸附與脫附達到動態平衡在一定的溫度下，吸附量與吸附質平衡分壓之間的關係曲線被稱為等溫吸附線。吸附等溫線方程⑴弗羅德裏希（Freundlich）方程（I型等溫線中壓部分）式中XT—吸附質品質與吸附劑品質之比值，無量綱，單位吸附劑在吸附平衡時的飽和吸附量，m3/kg或kg/kg；

P—吸附質在氣相中的分壓，pa；

K,n—經驗常數，與吸附劑、吸附質種類及吸附溫度有關，對於一定的吸附物質，僅與平衡時的分壓和溫度有關，由實驗確定，通常n≥1。⑵朗格繆爾（Langmuir）方程（I型等溫線）⑶BET方程（I、II、III型等溫線，多分子層吸附）4.3.3吸附劑對吸附劑的基本要求：內表面積大；具有選擇性吸附作用；高機械強度、化學和熱穩定性；吸附容量大；良好的再生性能；來源廣泛，價格低廉。吸附劑結構：吸附劑是具有豐富微孔的物質，有巨大的內表面積（活性炭比表面積可達1000m2/g以上)。孔的尺度不同，其吸附特性也不同：

大孔孔半徑

r

=

0.1～1.0μm主要吸附液體分子；中孔孔半徑r

=

0.001～0.1μm主要吸附蒸氣分子；小孔孔半徑r

＜

0.002μm主要吸附氣體分子。吸附劑的性質：比表面積：單位品質（或體積）吸附劑所具有的表面積；飽和吸附量：達到吸附平衡後，單位品質吸附劑所能吸附的吸附質（污染物）的品質。吸附劑的種類吸附劑的種類很多，如活性炭、活性氧化鋁、多種分子篩等。最常用的吸附劑是活性炭。活性炭因其形狀、原料和製備工藝不同，性能各異。常用活性炭有顆粒狀、粉狀、纖維狀等。近年來出現了多種定形制品，如將活性炭粉加入聚氨酯中製成含活性炭泡沫塑料，與纖維材料一同製成織物、非織造布等。纖維活性炭由於孔結構：以中小孔為主，孔道形狀簡單。所以，吸附和脫附性能均較顆粒狀活性炭更好，而且便於加工成形，應用更為方便，近年來發展較快。吸附劑常用水蒸氣脫附，大型裝置可採用變壓、變溫或二者聯合操作。4.3.4吸附器吸附器種類和結構吸附器形式有固定床、移動床、流化床等。固定床簡單、可靠，在氣體淨化中用得最多。吸附過程由吸附－再生（包括脫附、乾燥和冷卻）迴圈構成，固定床不能連續操作，必須至少有2

套裝置交替運作。回轉床吸附器是移動床的一種，可連續操作，近年來應用逐漸增多。空氣淨化器由於需要除去的污染物量很少，吸附器有效作用時間很長，不必頻繁再生。用纖維活性炭按需要疊置成單元吸附組件，裝卸方便，可定期更換，集中處理。吸附裝置大為簡化。臥式立式經驗估算物料衡演算法式中Vg—廢氣流量（m3/s）；

t—有效吸附時間（s）；

C1—進氣濃度（kg/m3）；

C2—出氣濃度（kg/m3）；

mc—吸附劑品質（kg）；

A1—床層動活性（kg吸附質/kg吸附劑），取靜活性的75%～

80%作為動活性計算值；

A2—脫附殘留量（kg吸附質/kg吸附劑）；

4.4燃燒法淨化技術4.4.1燃燒法的特點氣態污染物中，少數無機物（如CO）和大部分有機物是可燃的。焚燒淨化就是利用熱氧化作用將廢氣中的可燃有害成分轉化為無害物或易於進一步處理的物質。焚燒法的優點是：淨化效率高，設備不復雜，如果汙染物濃度高還可以回收熱能。難以回收或回收價值不大的污染物，用焚燒法淨化較為適宜。採用焚燒法應仔細分析廢氣成分，確定焚燒反應的中間和最終產物不是污染物，若廢氣中的污染物含硫、氯等元素，焚燒後含有二氧化硫、氮氧化物、氯化氫等污染物，還需要二次處理。對於處於爆炸範圍內的廢氣的焚燒淨化處理要特別注意安全，防止發生回火、爆炸等事故。4.4.2燃燒法的機理燃燒過程和著火溫度

燃燒過程包括可燃組分與氧化劑的混合、著火、燃燒及焰後反應等過程。可燃組分與氧化劑接觸後開始緩慢的氧化反應，此時放出的熱量不多，隨著反應的進行，以及點火高溫火焰的熱傳遞，溫度不斷升高，到某一溫度後開始燃燒，這個溫度稱為著火溫度。著火溫度是在某一條件下開始正常燃燒的最低溫度，也有人定義著火溫度為在化學反應中產生的發熱速率開始超過系統熱損失速率時的最低溫度。到達著火溫度後，燃燒反應急劇加快，溫度猛增，反應物濃度不斷下降，這就是燃燒階段，但此時溫度高，放熱反應平衡向左移動，燃燒反應可能不完全，反應後期，系統溫度降低，平衡右移，剩餘可燃物同自由基和氧氣結合而使反應趨於完全。爆炸濃度極限在一定範圍內的氧和可燃組分混合物被點著後，在有控制的條件下就形成火焰，維持燃燒；而在一個有限的空間內無控制的迅速發展則會形成爆炸。

爆炸濃度極限一般指空氣中可燃組分的相對濃度的上限燃燒（或爆炸）濃度範圍及下限燃燒（或爆炸）濃度範圍。當空氣中可燃組分的含量低於爆炸下限時，由於發熱量不足，達不到著火溫度，不能維持燃燒，更不會爆炸。當空氣中可燃組分的濃度高於爆炸上限時，由於氧氣不足，也不能引起燃燒和爆炸。爆炸濃度極限範圍與空氣或其他含氧氣體可燃組分有關，還與試驗的混合氣體溫度、壓力、流速、流向及設備形狀尺寸等有關。例如，小直徑管道內的燃燒會因管道壁的熄火效應而迅速冷卻，不易發生。

火焰傳播理論混合氣體的燃燒，是在某一點引燃後，經過火焰傳播引起的。火焰傳播是一個複雜的物理、化學過程，其理論主要有兩類：熱傳播理論和自由基連鎖反應理論。熱傳播理論（又稱熱損失理論）認為，火焰是由燃燒放出的熱量傳遞給火焰周圍的混合氣體，使之也達到著火溫度而燃燒並傳播的。燃燒放出的熱量不夠，或者傳熱太快，不能使周圍的混合氣體達到著火溫度，因而火焰不能傳播，燃燒便不能繼續進行。自由基連鎖反應理論認為，在火焰中存在大量活性很強的自由基（如H*、OH*、C2*、CH3*、CH*），這些具有不飽和價的自由原子或原子團，極易與別的分子或自由基發生連鎖化學反應，使氧化作用進行得很迅速。4.4.3燃燒裝置燃燒過程的分類按燃燒過程是否使用催化劑，可分為催化燃燒和非催化燃燒兩類。

－催化燃燒是一種催化氧化反應，其反應溫度較低，產生的氮氧化物少，但要求廢氣中不可燃的固體顆粒物含量少，並不含硫、砷等有害元素。

－非催化燃燒設備簡單，反應溫度高，但可能產生氮氧化物等二次污染。非催化燃燒又可分為直接燃燒和熱力燃燒兩種。

(1)直接燃燒直接燃燒又稱為直接火焰燃燒，當廢氣中可燃物濃度較高，無需補充輔助燃料，燃燒產生的熱量足以維持燃燒過程連續進行，可採用直接燃燒。(2)熱力燃燒如果廢氣中可燃物含量較少，燃燒產生的熱量不足以維持燃燒過程繼續進行，就必須添加附加燃料，這種燃燒方式稱為熱力燃燒。

熱力燃燒中，輔助燃料首先與部分廢氣混合並燃燒，產生高溫氣體，然後大部分廢氣與高溫氣體混合，可燃污染物在高溫下與氧反應，轉化成非污染物後排放。為使廢氣中污染物充分氧化轉化，達到理想的淨化效果，除過量的氧以外，還需要足夠的反應溫度（Temperature）、停留時間（Time）以及廢氣與氧的湍流（Turbulence），這後三個條件也稱為“3T”條件。“3T”條件是相互關聯的，改善其中一個條件可以使其他兩個條件的要求降低。通常最經濟的做法是改善湍流條件，減少燃燒器尺寸和降低燃燒溫度，以降低成本。無論何種燃燒方式，都要特別注意安全，輸氣管要防止回火和爆炸。4.5氣體催化淨化

4.5.1催化作用改變反應歷程，降低活化能提高反應速率（阿累尼烏斯方程）顯著特徵對於正逆反應的影響相同，不改變化學平衡選擇性4.5.2催化劑加速化學反應，而本身的化學組成在反應前後保持不變組成：活性組分＋助催化劑＋載體⑴主活性物質：能單獨對化學反應在起催化作用，因而可作為催化劑單獨使用。用於氣體淨化的主要是金屬和金屬鹽。⑵助催化劑：本身沒有什麼催化作用，但它的少量加入能明顯提高主活性物質的催化性能。⑶載體：用以承載主活性物質和助催化劑，基本作用在於提供大的比表面積，節省活性物質，改善催化劑的傳熱、抗熱衝擊和機械衝擊等性能。要求有一定機械強度、磨損強度，熱穩定性、導熱性好的多孔惰性材料作載體。載體材料：氧化鋁、鐵礬土、石棉、陶土、活性炭、金屬等。形狀：網狀、球狀、柱狀、蜂窩狀（阻力小，比表面積大，填放方便）。催化劑的性能－催化活性：W－產品品質WR－催化劑品質t－反應時間

催化劑只有在一定的溫度（活性溫度）範圍內具有活性，溫度太低，活性不明顯，溫度太高，催化劑會受到損壞。－選擇性：－穩定性：熱穩定性、機械穩定性和化學穩定性表示方法：壽命老化：活性組分的流失、燒結、積炭結焦、機械粉碎等中毒：對大多數催化劑，毒物有HCN、CO、H2S、S、As、PbB

=×100%目的產物摩爾數反應物摩爾數4.5.3應用

催化氧化可用於烴類等有機廢氣催化氧還原可用於氮氧化物，也可用於二氧化硫催化床層計算床層體積：4.6生物法淨化

生物淨化是將污染物由氣相轉入液相，再經生化降解為非污染物。近年來較多用於有機污染物淨化，尤其是生物脫臭。4.6.1生物法淨化的原理及特點生物淨化的原理：氣態污染物的相轉移及生化降解。生物淨化法的特點：工藝流程簡單，運轉經濟、安全，環境友好（接近自然物質迴圈，條件溫和，無二次污染）；但負荷強度較低，過程較難控制。4.6.2生物淨化器種類

主要有有生物洗滌器、生物滴濾器和生物篩檢程式3種。生物洗滌器（圖c)：與噴淋塔類似,吸收單元與降解單元分設。適合於生物降解較緩慢的污染物。生物滴濾器（圖b)：內裝填料，填料表面掛上生物膜。生物篩檢程式（圖a)：以大量存在微生物的物料（如植物桔梗、熟化的垃圾、土壤）作濾層,適當設加濕裝置。a.b.c.

室內污染控制技術5.1

室內空氣環境的特點

污染物濃度高

室內空氣來源於室外，流通量有限，且室內的污染源直接向室內空氣中排放污染物。所以室內空氣中的污染物濃度往往明顯高於室外，甚至於高出若干倍。人體暴露時間長

隨著社會的發展，人們每天在室內逗留的時間越來越長。現代城市中人在室內活動時間已經占全天的80％～90％，甚至更長；即使在農村，人每天在室內的時間也不少於50％。

顆粒物中小顆粒所占比例較大有機污染物和微生物的重要性更大建築、設備和人員等的影響很大

建築和通風空調設備等本來是改善室內環境的，但設計、建造的缺陷或運轉管理的不足，反而會使室內空氣環境惡化。有限空間內嚴重超員、不良的生活習慣（如吸煙）和患傳染性疾病等都會影響室內空氣環境。

5.2

室內空氣污染物及污染源5.2.1主要污染物：

⑴顆粒態污染物——固態、液態（少數）。粒徑分佈範圍寬，形狀不規則，成分複雜。

⑵氣態污染物——主要有二氧化硫、二氧化氮、一氧化碳、揮發性有機污染物（VOCs，VolantileOrganicCompounds）等。室內空氣有機物污染很重要。目前引起普遍關注的主要是苯的衍生物（甲苯、二甲苯等）、醛、醇、酮、酯等，其中甲醛最為常見，危害性較大。建築材料和土壤中還有可能存在微量放射性質，如氡。

⑶微生物——細菌、蟎蟲等。空氣中的微生物其形態屬於顆粒物（一般附著於顆粒物表面，很少單獨存在），但其環境效應屬生物性。5.2.2主要污染源：

⑴建築及裝修材料：裝飾和傢俱使用的人造板、塗料、黏合劑，含放射性物質的石料等；地層（岩石、土壤）也可能含有放射性氣體氡。

⑵日用化學品：芳香劑、消毒劑、驅蟲劑等。

⑶燃料燃燒：產生不完全燃燒產物（如CO）、氮氧化物：烹飪中產生的油煙，成分複雜，有致突變作用。

⑷人體：消耗氧，排出、少量有機氣體、微生物、體屑等。

⑸電器：某些辦公設備（如影印機）可能釋放臭氧。

⑹通風空調設備：設計有缺陷、管理不好的通風空調系統中的風管、空氣篩檢程式、表面換熱器、空氣處理用迴圈水等會積塵、滋生微生物，成為污染源。設計、製作和運轉不佳的電除塵器、負離子發生器等也會產生臭氧。

⑺外環境。5.3

室內環境空氣相關法規室內空氣品質標準(GB/T18883-2002)；民用建築工程室內環境污染控制規範(GB18580～18588,GB6566-2001)；室內裝飾裝修材料有害物限量(GB50325-2001)；室內環境空氣品質監測技術規範（HJ/T167-2004）；其他相關標準、規範和檢測方法：

⑴《民用建築工程室內環境污染控制規範》（GB503325）；

⑵《室內空氣中可吸入顆粒物衛生標準》（GB/T17095）；

⑶各種污染物的監測方法；

⑷通風與空調工程施工驗收規範(GB50243-2002)；

⑸電子資訊產品污染控制管理辦法。5.4

室內空氣污染控制及室內空氣品質改善5.4.1

減少污染物的產生和散發

⑴材料和物品：無污染、低污染物料；

⑵污染物的有效排除：局部排氣（如排油煙機），通風換氣；

⑶合理地建築佈局：是保證有效自然通風的關鍵。5.4.2

通風及空氣調節

⑴自然通風：最實用、經濟、有效的措施。

⑵機械通風和空氣調節：自然通風由於受到作用壓頭的限制，換氣量和氣流分配可能達不到預定要求，就要採用機械通風。必要的新風量（部分情況下用換氣次數）、合理的氣流組織和必要的空氣淨化措施。空調主要是控制室內空氣的物理條件，如果與空氣淨化裝置結合，就能同時控制化學和生物條件。制訂並認真執行運轉規程（尤其是定是檢查、清洗、更換材料）。過渡季儘量利用室外空氣進行通風換氣。5.4.3空氣淨化顆粒污染物淨化室內空氣長時間直接接觸，空氣品質至關重要。空氣淨化方法很多，由於室內空氣淨化的技術要求較高（淨化效率高、無二次汙染、阻力低、體積小、操作簡便、安全可靠），實際應的技術主要是靜電沉積和過濾。

⑴靜電沉積：通常稱為電除塵。特點是效率高、阻力低、結構緊湊。室內空氣淨化器常用板－線式（圖2.1）和蜂窩－針式（圖2.2a及b）單區或雙區結構（圖2.1b），陽極電暈放電（產生臭氧少）。這也是當前油煙淨化的主流技術。

⑵過濾：特點是效率高、穩定可靠，但濾料多為一次性使用。常用濾料有織物、紙、微孔膜等。為了增大單位空間中容納更多的過濾面積，濾層佈置成折疊式，並製成單元構件，便於拆裝。氣態污染物淨化常規氣態污染物淨化技術吸附、吸收和催化轉化等。由於室內空氣淨化的特點和要求，目前採用的技術主要是吸附，催化轉化技術的應用處於研發中。吸附的特點是平衡濃度極低，所以可處理低污染物濃度的空氣，淨化率很高，適合於室內空氣淨化。吸附劑是關鍵。最常用的吸附劑是活性碳。纖維活性炭吸附性能優良，並可製成各種形狀的元件，特別適合於室內空氣淨化，是當前空氣淨化器的首選淨化材料。空氣淨化裝置空氣淨化器有集中式、分置式2類。集中式可與空調系統結合，分置式可單獨使用。

空氣中適量的負離子對健康有益。但目前對負離子與健康的關系在機理上認識還不夠（尤其是定量的），負離子發生器的技術要求和性能認證條件也不成熟。現有負離子發生器一般是通過放電產生負離子，控制放電過程的副產物（如臭氧）是必須重視的問題。5大氣污染防治工程實踐2007年7月上海

5．1大氣污染控制工程的設計原則

5.1.1淨化系統設計的基本程式廢氣淨化系統的設計過程可分為基礎調查階段、技術設計階段和總結並提供成果階段，以及後續工作。基礎調查在接受設計任務後，應首先編制設計工作計畫，確定設計內容和技術要求、技術關鍵、進度安排、人員配備、要求工藝和土建等方面提供的資料、向工藝和其他工種提出的要求與提供的資料等。在此基礎上首先進行基礎調查。

⑴工藝調查需要瞭解與設計專案有關的基本工藝流程和佈局、產品的和類和數量、生產週期和班次、生產工藝對室內外空氣環境和治理設施的要求。

⑵污染源調查根據設計需要，瞭解產生污染物的工藝環節和設備的種類和分佈情況，掌握污染物種類、發生量、發生規律、排氣溫度和速度、除主要污染物外的其他成分，掌握產生污染物的工藝設備的運轉規律和操作要求。在缺乏資料的情況下，可與工藝方面協作，進行必要的試驗或物料平衡計算。

⑶背景情況調查要根據專案的規模和對環境的影響程度，確定調查內容和範圍。對大型專案，需要收集所在地區的氣象和地形資料、規劃佈局(近期和遠期)、大氣環境品質(現狀和預測)及廠區佈局。

⑷技術經濟條件調查需調查與設計有關的法規，如大氣品質標準、污染物排放標準、排汙收費標準、相關的衛生和安全標準等；瞭解所在地區對大氣環境品質是否有特定要求。調查與設計專案相關的適用技術，可供使用的設備、原材料和能源情況（種類、規格和價格等），施工技術水準及使用單位運轉管理水準等。還需瞭解污染物綜合治理和利用的條件或污染物的出路。

技術設計在完成基礎調查後，進行技術設計。根據工程的重要性、工程量的大小和複雜性，可採用二階段設計(擴大初步設計和施工圖)，或三階段設計(初步設計、技術設計和施工圖)方式進行。設計工作主要包括污染源控制方案的確定和污染物計算，廢氣淨化方案的選定，淨化設備的選型(或設計)計算，技術經濟分析，設備、管道佈置和計算，設計圖繪製，工程概(預)算及設計檔編制。

⑴污染源控制方案的確定這項工作是設計的第一個重要環節，對污染控制系統的合理性、有效性和經濟性起決定性作用。污染源控制方案的確定特別要注意與工藝密切配備，協同進行，才能選出最佳控制方案。對複雜的專案，要從工藝和污染控制兩方面進行專題研究和設計。對有污染物散發的設備，要重點進行集氣罩的設計和計算。最後要得出廢氣量、污染物和其他重要組分的含量、廢氣的溫度和壓強等參數。⑵淨化方案的選定應根據廢氣的流量、成分和性質，設備和原材料條件，綜合治理(是否有可作吸收劑、吸附劑或反應物的廢液、廢渣等)和利用途徑，擬訂淨化方案，並作技術、經濟分析。如果採用新的淨化方法和工藝，還需要進行必要的試驗。

⑶設備選型或設計淨化設備應根據廢氣的數量、成分、性質和淨化設備的規格、性能選用。如果沒有淨化設備的產品或圖紙可供採用，則需進行設計。通過設備選型，確定淨化設備的型號、規格和數量；或通過設計，確定設備構造、尺寸、材料和加工工藝。這項工作的指導原則是，在最經濟、合理的條件下，保證污染物排放量達到有關標準規定的要求，或保證污染物排放後其影響範圍內的大氣品質符合要求。因此，設計計算時要將淨化設備和排放設備（煙囪或排氣筒）聯繫起來進行。如果以大氣品質作為設計考核標準，則需要進行污染物排放後的擴散計算。⑷淨化系統的設計和計算這—部分工作包括設備和管道佈置、系統阻力計算、風機選用、排氣筒(或煙囪)的計算或校核、輔助設施(如淨化系統附屬的供水、供氣管道和設備)設計。在進行設備和管道佈置時，要與工藝和其他工種(特別是土建)密切配合，互相協調。設計進到此，就可以向其他工種提出技術要求和提供技術資料。向土建(建築和結構)應提的要求和資料主要有：設備和管道的名稱、位置、尺寸、重量，所需淨空，支承件的位置，門和孔口的尺寸、位置和預埋件等。如果需要機房，則應提出機房位置、平面和剖面尺寸、起重設備的規格、安全要求(如防火、防爆、防腐蝕等)、隔聲要求等。向給排水和水污染控制方面應提的要求主要有：用水設備名稱、數量、位置，供水的水質、水量和水壓；排放廢水的設備名稱、數量、位置、廢水的水質、水量和淨化要求(如果回用)等。向電氣方面應提的要求有：用電設備的名稱、位置、供電電壓、電流、同時運轉情況，控制要求等。如果淨化系統需要供應燃油、燃氣、壓縮空氣等，應提出需要供應能源的設備名稱、位置，所需能源的品種、規格、用量等。5.2大氣污染控制工程系統設計5.2.1排氣罩的種類及特徵封閉罩：這種集氣罩將污染源包圍，並自罩內排氣，既將污染物帶走，又保證罩內負壓，可防止污染物外逸。這種集氣罩能以較小的排氣量將污染物控制在罩內，是最經濟而有效的罩型，應儘量採用。圍擋罩的封閉程度越高，排氣量可越小。但不宜完全密閉，否則沒有氣流流動，不能將罩內污染物排走。排氣櫃：根據工藝需要，開設較大面積的操作口，通過吸入氣流控制污染物外逸。【罩面風速法設計】外部集氣罩：由於工藝原因，在污染源附近設排氣罩，依靠吸入氣流實現污染物收集。由於吸入氣流與污染氣流方向往往不一致，一般需要較大排氣量才能有效控制污染氣流，且易受橫向氣流干擾。【控制風速法設計】接受式外部集氣罩：朝污染氣流方向設置罩口，污染氣流借助自身的流動能量進入罩口。吹吸式集氣罩：如果罩口與污染源距離大，單靠吸氣不能有效控制污染物，可用吹吸氣流配合控制。5.2.2排氣罩設計

⑴封閉罩要求：盡可能封閉；罩內保持一定負壓，防止污染物外逸；吸氣點避開物料集中部位和飛濺區域；不應妨礙操作和檢修。排氣量計算：－按開口風速計算

Q=F0v0

－按經驗式計算

⑵外部罩要求：儘量靠近污染源；避免污染氣流經過呼吸區；不應妨礙操作和檢修。排氣量計算：

【參考：郭、阮《大氣污染控制工程》190頁，表11－2】5.2.3淨化系統設計系統劃分原則－

－

排氣系統的劃分，必須考慮排氣的性質。例如，排高沸點液體的蒸氣或水蒸氣，不能與排粉塵合為同一系統；排可燃氣體、粉塵或油霧，不能與排熱煙氣合為同一系統。其次要考慮同時運轉的可能性，不同時使用的設備，分系統設置，可以保證運轉的靈活性，減少能耗。

－除塵系統規模不宜過大，管道力求簡單，吸塵點不宜過多。若吸氣點較多，最好用集合管，以利各支管的阻力平衡。集合管內氣體流速不宜超過3m/s，集合管內部設排灰裝置。管路系統的佈置管道佈置合理與否，直接影響到系統建造和運轉的經濟性和可靠性。所以應根據現場情況(建築物、其他設備或管線)、工藝要求和輸送氣體的性質，確定管道走向和輔助部件位置(如閥門、阻火器、泄壓口、檢查口、清掃口、卸灰口、放液口、監測口)等。其主要原則是：

①管道儘量順直，不影響生產和交通，避免與建築物、其他設備和管線發生矛盾，少佔有效空間，並且要便於安裝和維修。

②管道應避免斷面和方向的突變(如突擴、突縮、急轉彎)，減少合流氣流的衝突，以降低氣流壓損，避免積塵或磨損。

③輸送含塵氣體的管道，應儘量避免橫管。如果要進行水準方向較長距離的輸送，可將管道佈置成若干段傾斜管(與水平面的夾角要在45°~60°)，或在橫管上連續設排灰鬥。

④輸送含高凝結點蒸氣、水蒸氣或霧滴的廢氣，橫管應保持不小於0.005的坡度，以便排液。排液方向最好與氣流方向一致，並在容易積液的地方(如管道末端、彎頭等)設放液口。

⑤管道沿建築物設置，或與其他管線平行設置，應保持必要的安裝、檢修距離，及有關規範規定的距離。設計計算方法

①斷面積f計算：根據氣體流量Vg和選定的管內氣速vg，按下式計算管道斷面積：F=Vg/vg②壓損計算沿程（摩擦）壓損按下式計算（可查圖表）：局部壓損可按下式計算計算步驟

①確定管道佈局，繪製系統軸測圖，在圖上標注各管段氣量、長度及局部管件種類；

②根據技術和經濟要求，確定管內氣體流速，並計算管徑。

③按定型化要求選定管徑，重新核算管內氣速；

④計算沿程壓損；

⑤計算局部壓損；

⑥計算最不利管路總壓損：最不利管路指系統中壓損最大的一條管路。總壓損是所有串聯管段、管件及設備的壓損之和，以此作為選擇風機的依據。

⑦如果系統中各支管需要進行壓損平衡，則要分別計算各支路的壓損。若並聯支路間壓損相差10％以上，必須調整管徑，再進行復核。5.2.4風機的選型和應用風機的種類與特性常用風機有離心式和軸流式兩類淨化系統中最常用的是離心風機。為了適應不同的工作條件，風機設計時選用不同的材料和構造，形成多種類型的風機，如排塵風機、耐高溫風機、防腐蝕風機等。風機的主要特性參數：流量、壓頭、效率、所需功率及雜訊級等。某一風機的這些特性參數都與葉輪轉速有關。通常將流量與壓頭、流量與功率、流量與效率之間的關係，用曲線表示，稱為風機特性曲線。風機在系統中的工作狀態風機在系統中工作狀態，不但與風機本身的特性有關，還與系統的阻力特性有關。系統的阻力特性，是指氣體通過整個系統產生的壓降與流量之間的關係。一般情況下，壓降與流量的平方成正比。這一關係標注在座標圖上，即為系統阻力特性曲線。將系統阻力特性曲線與風機特性曲線畫在同一圖中，兩根曲線的交點，即為風機在系統中工作狀態點(圖9中的A點)。風機選用原則

①根據系統的工作條件，用相應類型的風機，如排塵、防腐、防爆風機等。

②風機的流量與壓頭必須滿足系統的實際需要，並保留適當的富餘量。風機在系統中的工作狀態，應儘量接近最高效率點。

③當單颱風機的流量或壓頭不能滿足需要時，可將風機並聯(增加流量)或串聯(增加壓頭)使用。但必須注意，聯合工作的風機應是相同型號規格，否則運轉狀態會很差。

④根據風機所需轉速和電動機轉速，選用不同的傳動方式。二者轉速相符，可用直接傳動（小型風機）或聯軸器傳動（大型風機）；二者轉速不相符，一般用皮帶傳動。

⑤根據管道佈置情況，選用相應的出風口位置。風機的安裝風機應正確安裝。風機出口端管道不應緊靠出口反向彎轉，因為氣流反向急轉（後圖），造成的壓降很大。為了減少雜訊和振動的傳遞，風機與管道之間要有軟接頭（用帆布、橡皮、軟塑膠等），在機座與基礎之間加減振裝置，如彈簧、橡膠等減振器。風機的使用：離心風機應關閉閥門啟動，待轉速正常時，再逐漸打開閥門。大型風機的驅動電機，應按設置程式啟動。均為防止超載。風機的調節：風機在系統中的運轉狀態若不符合要求，在一定範圍內可通過調節轉速來改變。調速方法有

①改變電機與風機皮帶輪相對直徑，以改變傳動比；

②電機調速（如變頻調速）。5.2.5煙氣冷卻

為了適應除塵、氣態污染物淨化設備的要求（如袋式除塵器濾料耐熱限制、控制煙塵比電阻、保證吸收和吸附效果），高溫煙氣需冷卻。常用的煙氣冷卻方式的特點、適用條件等匯總於下表中。5.2.6煙囪/排氣筒高度的計算排放量控制法計算在《制訂地方大氣污染物排放標淮的技術原則和方法》（GB3840-83）中，污染物排放量按P值法控制，用正態分佈擴散模式計算高架點源並分別給出了二氧化硫、其他有害氣體和顆粒物的允許排放量計算式。在允許排放量已確定的條件下，可按上述計