大气污染控制工程知识点归纳期末复习总结

第一章概论

1、大气污染：大气污染通常系指由于人类活动或自然过程引起某些物质进入大气中，呈现出

足够的浓度，达到足够的时间，并因此危害了人体的舒适、健康和福利或环境的现象。

2、大气污染源的分类：大气污染按范围来分：（1）局部地区污染；（2）地区性污染；（3）广

域污染；（4）全球性污染

3、大气污染物：

＞气溶胶状污染物：指沉降速度可以忽略的小固体粒子、液体粒子或固液混合粒子。

分类：飘尘、可吸入颗粒物、PM,0（＜10nm）；降尘（＞10nm）TSP（＜100|im的颗粒）＞

气态状污染物：1234为一次污染物，56为二次污染物。

•次污染物是指直接从污染源排到大气中的原始污染物质

二次污染物是指有一次污染物与大气中己有组分或几种一次污染物之间经过一系列化学或

光化学反应生成的与一次污染物性质不同的新污染物质。毒性更强。

（1）co.co2：主要来源：燃料燃烧和机动车车排气。

危害：①CO与血红蛋白结合危害人体；

②C02排量多会使空气中。2量降低，其浓度的增加，能产生“温室效应

（2）NOx、NO、N02:来源：①由燃料燃烧产生的NOx约占83%；

②硝酸生产、硝化过程、炸药生产及金属表面处理等过程。危害：①对动植物体有

强的腐蚀性；②光化学烟雾的主要成分。

（3）硫氧化物：来源：①化石燃料燃烧；②有色金属冶炼；③民用燃烧炉灶。

危害：①产生酸雨；②产生硫酸烟雾；③腐蚀生物的机体。

（4）大气中的挥发性有机化合物VOCs：是光化学氧化剂臭氧和过氧乙酰硝酸酯（PAN）的主要

贡献者，也是温室效应的贡献者之一。

来源：①燃料燃烧和机动车排气；②石油炼制和有机化工生产。

（5）硫酸烟雾：大气中的$0?等硫氧化物，在有水雾、含有重金属的悬浮颗粒物或氮氧化物存

在时，发生一系列化学或光化学反应而生成的硫酸雾或硫酸盐气溶胶。其引起的刺激作用和生

理反应等危害，要比S0?气体大的多。

（6）光化学烟雾：在阳光照射下，大气中的氮氧化物NOx、碳氢化合物HC（又称烧）和氧化

剂（主要成分有臭氧03、过氟乙酰硝酸酯PAN、酮类和醛类等）之间发生♦系列光化学反应而生

成的蓝色烟雾。其刺激性和危害要比一次污染物严重得多。

4、大气污染的影响

大气污染物侵入人体途径：

①表面接触；②食入含有大气污染物的食物和水；③吸入被污染的空气。

危害：①人体健康危害。②对植物的危害：叶萎缩、枯烂、吸入到果实中；③对金属制品、油

漆、涂料、建筑、古物等的危害（重庆、长江大桥的桥梁）；④对能见度影响；⑤局部气候的

影响；⑥对臭氧层的破坏

2.6”,pP

能见度dp---颗粒密度kg/m\颗粒直径口m；

K——散射率，即受颗粒作用的波阵面积与颗粒面积之比值；

P——视线方向上的颗粒深度，mg/m3o

5、主要污染物的影响

（1）二氧化硫S02

A、形成硫酸烟雾

B、进入大气层后，氧化为硫酸（H2S04）在云中形成酸雨

C、形成悬浮颗粒物

（2）悬浮颗粒物TSP（如：粉尘、烟雾、PM]»）

A、随呼吸进入肺，可沉积于肺，引起呼吸系统的疾病。

B、沉积在绿色植物叶面，干扰植物吸收阳光和二氧化碳与放出氧气和水分的过程，从而影

响植物的健康和生长。

C、表面可以吸附空气中的各种有害气体及其他污染物，作为载体。

（3）氮氧化物NOx

A、刺激人的眼、鼻、喉和肺，会迅速破坏肺细胞。

B、在空中形成硝酸小滴，产生酸雨。

C、在有水雾、硫氧化物存在时，发生•系列化学或光化学反应，生成硫酸烟雾。

D、与碳氢化合物和光化学氧化剂混合时，在光照下发生光化学反应生成危害更加严重的光

化学烟雾。

（4）一氧化碳CO

A、极易与血液中运载氧的血红蛋白结合，结合速度比氧气快200多倍，因此，在极低浓度

时就能使人或动物遭到缺氧性伤害。轻者眩晕头疼，重者脑细胞受到永久性损伤，甚至窒息死

亡。

例：受污染空气中C0浓度为100X10-6,如果吸入人体肺中的C0全被血液吸，试估算人体血

液中COHb（CO与血红蛋白结合生成碳氧血红蛋白，血红蛋白对C0的亲和力大约为对氧的亲和

力的210倍）的饱和度。

解：设人体肺部气体中氧的含量与环境空气中氧含量相同，即为21%,取M=210,

则馨=归您=210x100x5=0I

OJibpOi21x102

式中Pc。、「。2—吸入气体中co利。2的分压；

册—玩赖常数，取210.

即血液中COHb与0211b之比为1:10,则血液中COHb的饱和度为：

COHb0.1n10/

Pen=-------------=-----=9.1%

COHb+02Hb1+0.1

（5）挥发性有机化合物VOCs

是光化学氧化剂臭氧和过氧乙酰硝酸酯（PAN）的主要贡献者，也是温室效应的贡献者之

O

（6）有机化合物

特别是多环芳炷（PAHs）,大多数有致癌作用。

（7）光化学氧化物

伤害眼睛和呼吸系统，加重哮喘类过敏症。

6、大气污染物综合防治

含义：实质上就是为了达到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、经济合理性、区域适应性和实施可能性等进行最优化选择和评价，从而得出最优的控制

技术方案和工程措施。

措施：（1）全面规划、合理布局；（2）严格环境管理；（3）合理利用能源；（4）控制大

气污染物的排放；（5）提倡清洁生产；（6）绿化造林；（7）安装废气净化装置

7、环境空气质量标准

一级标准：为了保护自然生态和人群健康，在长期接触情况下，不发生任何危害性影响的空

气质量要求。

二级标准：为了保护人群健康和城市、乡村的动植物在长期和短时间接触情况下，不发生伤

害的空气质量要求。

三级标准：为了保护人群不发生急性、慢性中毒和城市一般动、植物（敏感者除外）正常生

产的空气质量要求。

还有大气污染物排放标准、大气污染控制技术标准、大气污染警报标准。

8、空气污染指数API

污染物的分指数，可由其实测浓度C&值按照分段线性方程计算。对于第k种污

c-c

Ak…kl一/

5j

染物的第j个转折点（Cm,）的分指数值A,/和相应浓度值C.j,可由表1-7确定。

第k梢翎购网勰顾蜥树t监溅他＜q*时，则其分指数为

”,♦第k种污染j转折点的平均污染分指数

命第k种污染J+1转折点的平均的污染分指数

#rh.，给I,附后处的*三加4、始将

Cg第j转折点上k种污染浓度限值（对应Ik））C5j+1转折点上k种污染浓度限值

（对应Kj.）污染指数的计算结果只保留整数，小数点后的数值全部进位

污染分指数都计算出后，取最大者为该区域或城市的空气污染指数API,则该种污染物即为

该区域或城市空气中的首要污染物。APIV50时，则不报告首要污染物。

例：实测PM”浓度值a=0.215

则

空气污染指数日均值

=0.215-0.150Z_1«＞）＞1QQ=1325©0.350-0.150'

APIPM.o

第二章燃烧与大气污染500.050

1000.150

1、影响燃烧过程的主要因素：（1）燃烧过程及燃烧产物。多数

2000.350

化石燃料完全燃烧的产物是二氧化碳和水蒸汽。然而不完全燃烧

3000.420

过程将产生黑烟、一氧化碳和其他部分氧化产物等大气污染物；

（2）燃料完全燃烧的条件是适量的空气、足够的温度、必要的燃

烧时间、燃料与空气的充分混合。

2、发热量：单位景燃料完全燃烧产生的热量。即反应物开始状态和反应物终了状态相同情况下

（常温298K,101325Pa）的热量变化值，称为燃料的发热量，单位是KJ/Kg（固体、液体）。KJ/m3

（气体）。发热量有高位、低位之分。

高位：包括燃料燃烧生成物中水蒸汽的汽化潜热，Qh

低位：指燃料燃烧生成物中水蒸汽仍以气态存在时，完全燃烧释放的热量。QI

3、燃烧产生的污染物

硫僦化物SOx：随温度变化不大，主要是煤中S。

粉尘：随燃烧温度而变化（增高、降低均有变化）。

CO及HC化合物：随燃烧温度而变化（增高、降低均有变化）。

NOx：随燃烧温度而变化（增高、降低均有变化）。

4、理论空气量：单位量燃料按燃烧反应方程式完全燃烧所需的空气量称为理论空气量。建立燃

烧化学方程式时，假定：

（1）空气仅由N2和02组成，其体积比为79.1-0.9=3.78：

（2）燃料中的固态氮可用于燃烧；

（3）燃料中的硫被氧化成S02；

（4）计算理论空气量时忽略NOX的生成量；

（5）燃料的化学时为CxHySzOw,其中下标X、y^z、w分别代表C、H、S、。的原子数。完全

燃烧的化学反应方程式：

c/sq,+J+专+z-+3.7"+己+z-理论空气量：一皿+粗。+成0+3.7

《隽+。勺M+Q

《=22.4x4.7《X+*+z—号）/（12x+1.（W+32z+16w）（m：7kg）

例：计算辛烷C8H18在理论空气量条件下燃烧是的燃料/空气质量比，并确定燃料产物气体的组

成。

解：辛烷在理论空气量下燃烧，可表示为

。8孔8+125（0+3.78M）——8CQ+9%,+47.25"燃料/空气的质量比为：

［性］=--------1T------=—=0.0662

［处J,12.5（32+3.78x28）1723

气体的组成通常以摩尔分数表示：

加产8/（8+9+47.25）=12.5%

47

ytM=9/64.25=14.0%y"=-25/64.25=73.5%

5、空气过剩系数a：实际空气量启与理论空气量VaO之比为空气过剩系数a

儿。通常a>l

6、空燃比（AF）

定义：单位质量燃料燃烧所需的空气质量，它可巾燃烧方程直接求得。

7、理论空气量的经验计算公式

例：重油燃料成分分析结果如下（质量分数）：C：88.3%；H：9.5%；S：1.6%；其他没用试

确定燃烧1kg重油所需要的理论空气量。

解：以1kg重油燃烧为基础，则：重油成分物质的量/mol理论需氧量/mol

质量/g73.5873.58

8839523.75

950.50.5

16所以理论需氧量为(73.58+23.75+0.5)mol/kg=97.83mol/kg(重油)

理论空气量为97.83X4.78=467.63mol/kg

即467.63X22.S000=10.47m*/kg

8、理论烟气体积：在理论空气量下，燃料完全燃烧所生成的烟气体积称为理论烟气体积。以

Vfg°表示，烟气成分主要是C02、S02、N2和水蒸气。

干烟气：除水蒸气以外的成分称为干烟气；

湿烟气：包括水蒸气在内的烟气。

Vf/=V于烟气+V水黑气

9、烟气体积和密度的校正

燃烧产生的烟气其T、P总高于标态（273K、latm）故需换算成标态。大多数烟气可视为理

想气体，故可应用理想气体方程。设观测状态下（Ts、Ps下）：烟气的体积为Vs,密度为pSo

标态下（TN、PN下）：烟气的体积为VN.密度为pNo标态下体积为：u标态下密度为：

10、过剩空气较正

因为实际燃烧过程是有过剩空气的，所以燃烧过程中的实际烟气体积应为理论烟气体积与过

剩空气量之和。十”。+¥T）

°实际空气量I.

空气过剩系数为

理比工L里m——过剩空气中的过剩物质的量

设燃烧是完全燃烧过剩空气中的靠只以Q形式存在‘燃烧产物用下标P表示'

PN=Ps.

0+（14-+（1+/«'）3.78A%—>CO.p+Ou+N'p

假设空气只有02、N2,分别为20.9%,79.1%,则实际需氧量=0.264N加

理论需氧量=实际需氧量一过剩氯量=0.264N2P-03>所以（燃烧完全时）《=1+国

0.264%

若燃烧不完全会产生CO,须校正。即从测得的过剩氧中减去C0氧化为C0,所需的此时c_

々一1*0.264板_2尸_0.5C0p）

各组分的量均为奥氏分析仪所测得的百分数。

例:C02=10%,02=4%、C0=l%,那么N2=85%,则：

1±________

.=1.-竺立一=1』8

0.264x85-（4-0.5x1）

11、污染物排放量的计算：

例：已知某电厂烟气温度为473K,压力等于96.93kPa,湿烟气量如二10400n?/min,

含水汽6.25%（体积分数）。奥萨特仪分析结果是：C02Q0.7%,02=8.2%,不含CO。污染物排

放的质量流量是22.7kg/min»

求：1.污染物排放的质量流量（以t/d表示）；

2.污染物在烟气中的浓度；

3.燃烧时的空气过剩系数；

4.校正至空气过剩系数a=1.4时污染物在烟气中的浓度。

解：1.质量流量换算：22.7虫-X迎里x纱x-1=32.7"d

minhdlOOOtg

22.7xlO'p=-

J

在干烟气中的浓度：9750mg/ni=23282/wg/w

2.干烟气量：qj=1040Q<（1-0.0625）w3/min=9750//min

PN232&2*嗤静〉<盖〃引冰=4217.。〃引"

PN-P丁人^

换算成标态：

3.空气过剩系数（同上）

4.根据近似推算校正：如=名笠

P实1.4

12、燃烧时降低S03及其酸雾生成量的方法：

（1）降低炉膛中的空气过剩系数；

（2）不要用Fe、V等金属作受热面；

（3）及时清理受热面的燃料灰；

（4）炉月重.内温度越高越好。

第三章污染气象学基础知识

1、影响大气污染的主要气象要素

气象要素（因子）：表示大气状态的物理量和物理现象。

主要有：气温、气压、气湿、风向、风速、云况、能见度、降水、蒸发、日照时数、太

阳辐射、地面辐射、大气辐射等。

（1）气温：指距地面1.5m高处百叶箱中的空气温度。（2）气压

（3）气湿：表示空气中水汽含量的多少。

例：已知大气压力p=101325Pa.气温t=28°C,相对湿度。=70%,确定空气的含湿量、

水汽体积分数。

则空气含湿量d=0.622」p=0.7x37465

=0.016攵g/&g（干空气）

PTv'101325-0.7x37465

解：查表得t=28°C时饱和水汽压p"=3746.5Pa,

0.7x37465

工程含湿量&>=0.804-=0.8040.02l4tg/〃C（干空气）

P一仙101325-0.7x37465

水汽体积分数a=虹=一%—=.。・7x37465="把=259%

p0.804+41013250.804+0.0214

（4）风向和风速：风从东方来称东风；风往北吹称南风。若用F表示风力等级，则风速u

（km/h）为：g3.02

（5）云：形成的基本条件：水蒸汽和使水蒸汽达到饱和凝结的环境。

国外云量与我国云量间的关系，国外云量XI.25=我国云量。

总云量：指所有云遮蔽天空的成数，不论云的层次和高度。

（6）能见度：在当时的天气条件下，视力正常的人能够从天空背景中看到或辨认出目标物的

最大距离（m,Km）。表示大气清洁、透明的程度。雾、水汽、烟尘等，可使能见度降低。

2、气温的垂直变化

干绝热直减率Yd：

干空气块绝热上升或下降单位高度（通常取100m）时，温度降低或升高的数值。

根据计算，得到相约为0.98°C/100m,近似1°C/100m.

负号“一”表示气块在干绝热上升过程中温度随高度的升高而降低，若不计高度、纬度影响，

取g=9.81m/s2,CP=1004.8J/（Kg-K）则Yd=O.98K/100m=lK/100m（,表示干空气在作干绝热上

升（或下降）运动时，每升高（或下降）100m,温度降低（或升高）1笆。

3、温度层结类型

（1）温度随高度的增加而降低（ZTit,）,且勿为正常分布层结，或递减层结。

（2）温度梯度等于或近似于1°C/lOOni,即y=%,称中性层结。

（3）温度不随高度变化，/=0称为等温层结。

（4）温度随高度增加而升高（ZTitTi）,/<0称为逆温层结。

4、大气的稳定度：污染物在大气中的扩散与大气稳定度有密切关系。

（1）大气稳定度：是指在垂直方向上大气的稳定程度，即是否易于发生对流。

（2）分类：如果一空气块受到外力的作用，产生了上升或者下降的运动，当外力消除后，可

能发生三种情况：①气块减速并有返回原来高度的趋势，此时大气是稳定的。②气块加速上升

或下降，此时大气是不稳定的。③气块停留在外力消失时所处的位置，或者做等速运动，这时大

气是中性的。

（3）判别：时，气块的加速度与其位移方向相同，大气不稳定；

卜7d时，相反，大气稳定；/=兀/时，大气是中性的。

5、逆温：温度随高度的增加而增加。某一高度上的逆温层像一个盖子一样阻碍着气流的垂

直运动，所以也叫阻挡层。由于污染的空气不能穿过逆温层，而只能在其下面积聚或扩散，所

以可•能造成严重污染。逆温的最危险状况是逆温层正好处于烟囱排放口。

形成逆温的过程多种多样，最主要有以下儿种：①辐射逆温（较常见）；②下沉逆温；③平

流逆温；④湍流逆温；5.封面逆温。

6、辐射逆温

由于地面强烈辐射冷却而形成的逆温。在晴朗无云、风速不大的夜间，地面辐射冷却很快，

贴近地面的气层冷却最快，较高的气层冷却较慢，因而形成了自地面开始逐渐向上发展的逆温

层，即辐射逆温。［以冬季最强］

7、五种典型烟流和大气稳定度

（1）波浪型r>o,r>rd很不稳定

⑵锥型：r>o,r=rd中性或稳定弋夕、

（3）扇型：rVo,r〈rd稳定

（4）屋脊型：大气处于向逆温过渡。在排

出口上方：r>o,r>rd不稳定;在排出下方；I'''A

rVo,rVrd,大气处于稳定状态。H

（5）熏烟型：大气逆温向不稳定过渡时，排*

出口上方：r<o,r<rd,大气处于稳定状态；卜

8、大气的运动和风.1.T%：

水平气压梯度力是引起大气运动的产------

直接动力。八

海陆风：白天，巾于太阳辐射，陆地升温«|/刖

比海洋快，低空大气由海洋流向陆地，升气形成海R；、；府空师赢应圆厂商雨也上的上

流和海洋上的下降气流形成了局地环流。在I-

夜晚，陆地降温比海洋快，同理形成相反的环

流。

山谷风：白天，太阳先照射到山坡上，使山坡比谷地温度高，形成了由谷地吹向山坡的谷风，

高空形成了反谷风。同山坡上的上升气流和谷地上的下降气流形成了局地环流。在夜间，山坡

比谷地冷却得快，同理形成相反的环流。

城市热岛环流：产生城乡温度差异的主要原因是：①城市人口密集、工业集中，使得能耗水

平高；②城市的覆盖物热容量大，白天吸收太阳辐射热，夜间放热缓慢，使低层空气冷却变缓；

③城市上空笼罩着•层烟雾和二氧化碳，使地面有效辐射减弱。

第四章大气扩散浓度估算

1、有效源高

烟囱的有效高度H（烟轴高度，它由烟囱几何高度Hs和烟流（最大）抬升高度AH组成，即

H=Hs+AH），要得到H,只要求出AH即可。AH：烟囱顶层距烟轴的距离，随x而变化的。

<1）烟气抬升：烟气从烟囱排出，有风时，大致有四个阶段:a）喷出阶段；b）浮升阶段；0瓦解

阶段；d）变平阶段：

（2）烟云抬升的原因有两个：①是烟囱出口处的烟流具有一初始动量（使它们继续垂直上升）；

②是因烟流温度高于环境温度产生的静浮力。

这两种动力引起的烟气浮力运动称烟云抬升，烟云抬升有利丁•降低地面的污染物浓度。

（3）影响烟云抬升的因素：影响烟云抬升的因素很多，这里只考虑几种重要因素：

1）烟气本身的因素：a）烟气出口速度（Vs）：决定了烟起初始动力的大小；b）热排放率（0«）-

烟囱口排出热量的速率。Q越高烟云抬升的浮力就越大，大多数烟云抬升模式认

为AH8以，其中a=ssl,常取a为馅。c）烟囱几何高度（看法不一）有人认为有影响：

有人认为无影响。

2）环境大气因素：a）烟囱出口高度处风速越大，抬升高度愈低；b）大气稳定度：不稳时，抬

升较高；中性时，抬升稍高；稳定时，抬升低。c）大气湍流的影响：大气湍流越强，抬升高度

愈低。

3）下垫面等因素的影响。

我国国家标准中规定的公式

例：某城市火电厂的烟囱高100m,出口内径5m.出口烟气流速12.7m/s,温度14城C,

流量250m*/So烟囱出口处平均风速4m/s,大气温度20°C,当地气压978.4hPa,确定烟气抬升高

度及有效源高。

解：烟气热释放率QH=0.35化0乂=0.35X97&4X250X史蛙9&/=2487*W7-140*'273

查表得系数（0/22100伏水,城区）%=1.303%=1/3,〃2=2/3,求得烟气抬升高

23

度：\H=u"=1.303x24875""x100x4-板=204.9w

有效源高：H=(100+204.9)w=3049w

3、高斯扩散模式的基本形式

a.x轴沿平均风向水平延伸，

b.y轴在水平面上垂直于X轴，

c.Z轴垂直xy平面向上延伸

四点假定：

（1）烟羽的扩散在水平和垂直方向都是正态分布；

（2）在扩散的整个空间风速是均匀的、稳定的；

（3）污染源排放是连续的、均匀的；

（4）污染物在扩散过程中是质量守恒的。

4、高架连续点源扩散模式

（1）地面浓度模式：我们时常关心的是地面污染物浓度。

<2)地面轴线浓度模式：

p(x,0,0)=-exH

7vu(yra：

（3）地面最大浓度模式:

p«出现位置：/

7tuH~e(r、，

a2——距原点x处烟流中的污染物在z向分布的标准差，m；

例：某污染源S02排放率为80g/s.有效源高为60nl.烟囱出口处平均风速为6m/s°在当时的气象

条件下，正下风方向500m处的q,=35.3m,<j.=18.1m,试求正下风方向500处的S02地面浓度。

及在这条件下，当时天气是阴天，试计算下风向X=500m、>=50m处的S02的地面浓度和地面最大

浓度。

解1.p=-expf-史]=----------------------------expf_-虹y]=0.0273mg/那

wq：I2b；J4x6x35.3x18.1(2x18.12J

2.阴天稳定度为D级，查表得x=500m时，oy=35.3m,<y_=18.Im

Q(50Q50,0,60)=-ex|p-^

"y2ayJ[2b；)

(斑。过80

"x6x35.3x18.ieX\2x35.3丁“

出现位置：64包方灵今Z.今

3.地面最大浓度：

查表校正(98.6-/,)/(>—87.9)=(47.0-424)/(424—41.9)n%=88.9

a=•冬=--------------------2-X80-=4.14x10'mg/m

7ru#ea..3.14x6x602x2.718388.9

第五章除尘技术基础

1、粉尘粒径(1)斯托克斯直径久，在同一流体中与颗粒的密度相同和沉降速度相等的圆球直

径。

(2)空气动力学当量直径d.,在空气中与颗粒的沉降速度相等的单位密度的圆球直径。

2、粒径分布

(1)个数分布：以粒子的个数所占的比例来表示；

分级号粒径范围颗粒个数个数频率间隔上限粒径个数筛下累积频率粒径间隔个数频率密度

1)个数频率：为第i间隔的颗粒个数n与颗粒总个数之比(或百分比)，即：

”丈£E

2)个数筛下累积频率：为小丁•第i间隔上限粒径的所有颗粒个数与颗粒总个数之比。

Xn

/=O

3)个数频率密度

p(d)=dF/dd函数,即单位粒径间的频率

(2)质量分布：攻粒子质量表示。

质量频率质量筛下累积频率质量频率洛度。

4、粉尘的物理性质

粉尘的物理性质包括：粉尘密度、安息角与滑动角、比表面积、含水率、润湿性、荷电性和

导电性、粘附性及自燃性和爆炸性。

(1)粉尘的密度

1)真密度：不包括粉尘颗粒之间和颗粒内部的空隙，而指粉尘自身所占的真实体积，称之为真

密度0以心表示0

2)堆积密度：若包括粉尘颗粒之间和颗粒内部的空隙，而指粉尘堆积所占的体积称之为堆积

密度。以所表示。

3)粉尘颗粒之间和颗粒内部的空隙的体积与堆积体积之比，称之为空隙率。Pb=a_c)Pp

(2)粉尘的安息角和滑动角

1)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

角称为粉尘安息角或堆积角。一般为350-550。

2)粉尘滑动角：指自然堆放在光滑平板的粉尘，随平板做倾斜运动时，粉尘开始发生滑动时

平板的倾斜角，也称为静安息角。一般为400-550。

影响粉尘安息角和滑动角的因素主要有：粉尘粒径、粉尘含水率、颗粒形状、颗粒表面光滑

度及粉尘粘性等。一

(3)粉尘的比表面积：单位体积(或质量)粉尘所具有表面积。$仞=呈==一

如果以粉尘质量表示比表面积，单位(crvZ/g)，则为：P7Ppd*

(4)粉尘的含水率：粉尘中一般有一定的水分，一般包括自由水、结合水、化学结晶水等。

粉尘含水率，影响到粉尘的导电性、粘附性、流动性等・

(5)粉尘的润湿性：粉尘颗粒与液体接触后能否相互附着或附器难易程度的性质称为粉尘

的润湿性。=写

润湿速度：用液体对试管中粉尘的润湿速度来表示侬20

(6)粉尘的荷电性和导电性

1)荷电性：粉尘粒子能捕获电离辐射、高压放电或高温产生的离子或电子而荷甩，亦能在

相互碰撞或与壁面碰撞过程中荷电。_J_

2)导电性：粉尘的导电性用比电阻来表示底》8单位：Qcm

V通过粉尘层的电压，V；J：通过粉尘层的电流密度，A/cm20:粉尘层的厚度，cm。

(7)粉尘的粘附性粉尘颗粒附着在固体表面上，或都颗粒彼此相互附着的现象称为粘附。

粘附力：克服附着现象所需要的力(垂直作用于颗粒重心上)，亦称为附着强度。粉尘颗粒

之间粘附力包括：分子力(范德华力)、毛细力和静电力(库仑力)。

根据断裂强度大小分为四类：不粘性粉尘、微粘性粉尘、中等粘性粉尘和强粘性粉尘。

(8)粉尘的自燃性和爆炸性

粉尘自燃是指粉尘在常温存放过程中自燃发热，此热量经长时间的积累，达到该粉尘的燃点

而引起燃烧的现象。主要原因是自然发热，而其放热速度较低，使热量不断积累所致。引起粉

尘发热的原因有：氧化热、分解热、聚合热、发酢热等。

可燃物在剧烈氧化作用，在瞬间产生大量的热量和燃烧产物，在空间造成很高的温度和压力，

引起爆炸。引起爆炸条件：可燃物与空气或氧构成的可燃混合物达到一定浓度；存在能量足够

的火源。

流体阻力

例：试确定一个球形颗粒在静止的干空气中运动时的阻力，已知：

(1)",=100Jm.u=1.0m/s,T=293K,p=101325Pa：

'2)Pm,u=0.Im/s.T=373K,p=101325Pa„

解：(1)干空气黏度〃=1.81xlO'Pt7-5,密度p=1.20%g/冰,则雷诺数:

R也~=666>]0处于湍流过渡区，得阻力系数：

P

1QC

3理=湖’代入

燮=5.937^5-*zytj

=2.81x105

第六章除尘装置

分割粒径：分级效率nd=50%时颗粒的直径，以de表示。它是除尘装置除尘效率的简明表示，

除尘装置的分割直径愈小，装置的除尘性能愈好。

气布比：又称表面过滤速度，是单位时间处理含尘气体的体积与滤布面积之比。

机械除尘器

机械力除尘器通常指利用质量力(重力、惯性力和离心力等)的作用使颗粒物与气流分离的

装置，包括重力沉降室、惯性除尘器和旋风除尘器。

重力沉降室除尘原理

利用含尘气体中的颗粒受重力作用而自然沉降的原理。含尘气流进入沉降室后，引流动截面

积扩大，流速迅速下降，气流为层流，尘粒在重力作用下缓慢向灰斗沉降。

层流模式重力沉降室的计算

(1)沉降时间计算

尘粒的沉降速度为vt,沉降室的长、宽、高分别为L、W、H,要使沉降速度为Vt的尘粒在沉

降室全部去除，气流在沉降室内的停留时间t(错误！未找到引用源。)应大于或等于尘粒从

顶部沉降到灰斗的时间(错误！未找到引用源。),即错误！未找到引用源。

(2)斯托克斯公式求沉降速度扎=竺道

18//

(3)沉降室长度：L=^~

重力沉降室实际性能：只能作为气体的初级净化，除去最大和最重的颗粒，沉降室的除尘效

率约为40-70%；仅用于分离dp>50nm的尘粒。优点：结构简单、投资少、易维护管理、压损小。

缺点：占地面积大、除尘效率低。

惯性除尘器

惯性除尘器除尘机理

为了改善沉降室的除尘效果，往往在沉降室内设置各种形式的档板，使含尘气流冲击在挡板

上，气流方向发生急剧转变，借助尘粒的惯性力作用，使粉尘粒与气流分离。

惯性除尘器的应用：惯性除尘器的除尘效率，与气流速度越大、气流方向转变角度越大、转

变次数越多、其净化效率愈高，压力损失愈大。一般适合于净化密度大和粒径大的金属或矿物

性粉尘除尘.对于粘性较强或纤维性粉尘一般不适合。

惯性除尘一般效率不高，因此，一般只适合于多级除尘中的第一级除尘。捕集粒径一般在

10-20Mm以上的粗尘。压力损失•般为100-1000pao

旋风除尘器

机理：是利用旋转气流产生的离心力使尘粒从气流中分离的，用来分离粒径大于5-10pm以

上的的颗粒物。

旋风除尘器特点：结构简单、占地面积小，投资低，操作维修方便，压力损失中等，动力消

耗不大，可用于各种材料制造，能用于高温、高压及腐蚀性气体，并可回收千颗粒物。

优点：效率80%左右，捕集〈5Pm颗粒的效率不高，一般作预除尘用。影响效率的因素

1、工作条件

（1）进口速度：V=12—25m/s0

（2）除尘器的结构尺寸（比例尺寸、筒体直径等）

（3）分离器的气密性漏风率：0%、5%,15%

H：90%、50%、0要求保证旋风器的严密性。

2、二次效应

在较小粒径区间，理论上逸出的粒子由于聚集或被较大粒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，理论上应沉降进入灰斗的尘粒，由于碰撞作用，气体的扩散作用、反弹作

用等，随净化后的气流•起排走，实际效率低于理论效率。

控制二次效应有效方法是通过环状雾化器增加旋风器内壁的湿度，控制二次效应。

电除尘器

机理：电除尘器是含尘气体在通过高压电场进行电离的过程中，使尘粒荷电，并在电场力的

作用下使尘粒沉积在集尘极上，使尘粒子从含尘气体中分离出来的装置。

电除尘与一切机械方法的区别在于分离力直接作用在尘粒子上，使粒子与气体分离的力，而

不是作用在整个粉尘气体上。

电除尘的性能特点

1、分离的作用力直接施之于粒子本身；

2、能耗最低，气流阻力最小;处理1000m7h的气体,耗电0.2-0.4度,△P=200-500Pa»

3、能回收宽范围粒子（ipm以上的）

4、除尘效率高，一般在95-99%o处理气量大10-10m7h.

5、实用范围广，可在高温和强腐蚀性工况下工作。

电除尘的性能缺点

除尘器的主要缺点是设备庞大，消耗钢材多，初投资大，要求安装和运行管理技术较高，故

目前我国电除尘的应用还不太普遍。

电除尘的工作原理

两电极间加一电压。一对电极的电位差必须大得使放电极周围产生电晕（常常加直流），高

电压使含尘气体通过这对电极之间时，形成气体离子（正离子、负离子）这些负离子迅速向集

尘极运动，并且由于同粒子相撞而把电荷转移给粉尘荷电，然后与粒子上的电荷互相作用的电

场就使它们向收尘电极漂移，并沉积在集尘电极上，形成灰尘层。当集尘电极表面粉尘沉集到

一定厚度后，用机械振打等方法将沉集的粉尘层清除掉落入灰斗中。

电除尘过程：（1）气体电离；（2）粉尘荷电；（3）粉尘沉集；（4）清灰。

电晕放电

在电晕中产生离子的主要机制是由于气体中的自由电子从电场中获得能量，和气体分子激烈

碰撞，是电子脱离气体分子，结果产生带阳电荷的气体离子并增加了自由电子，这种现象称为

电离。

影响电晕特性的因素

1、电极的形状、电极间距离；2、粉尘的浓度、粒度、比电阻：3、气体组成的影响；4、温度

和压力的影响。

增加电压一电流特性方法

改变电荷载体的有效迁移率，从而改变电压一电流特性。

1、温度，场强不变，减小气体密度；

2、气体密度，场强不变，提高温度；

3、温度，气体密度不变，增大场强。

粉尘荷电

电除尘过程的基本要求就是：相同条件下荷电速度快，荷电量大。

粒子荷电种类

1、离子在电场力作用下作定向运动，并与粒子碰撞而使粒子荷电，称为电场荷电；

2、气体吸附电子而成为负气体离子，由离子的扩散而使粒子荷电，称为扩散荷电；

3、场电荷和扩散电荷的综合作用。

影响荷电时间的因素

1、电流影响；电晕电流增加则荷电时间变短；

2、不规则电场影响；由于是经整流的不平滑变电压（未达稳定）故在部分周期内荷电间断，粉

尘上的电荷过剩，增长了荷电时间，降低了除尘效率。

影响粉尘捕集的理论因素

1、有效驱进速度

2、粉尘粒径dp

3、气流速度v,0.5-2.5m/s；板式电除尘器的气流速度为1.0T.5m/s

湿式除尘器

湿式除尘是利用洗涤液来捕集粉尘，利用粉尘与液滴的碰撞及其它作用来使气体净化的

方法

特点（优点）：1、不仅可以除去粉尘，还可净化气体；2、效率较高，可去除的粉尘粒径较小；

3、体积小，占地面积小；4、能处理高温、高湿的气流。

缺点：1、有泥渣；2、防冻设备（冬天）；3、易腐蚀设备；4、动力消耗大。湿式除尘机理

湿式除尘机理涉及各种机理中的一种或几种。主要是惯性碰撞、扩散效应、粘附、扩散漂移

和热漂移、凝聚等作用。

1、惯性碰撞

惯性碰撞是湿式除尘的一个主要机理。现讨论尘粒、液滴和气流性质对碰撞的影响问题，为

简化起见，现考虑下述模型：含尘气流在运动过程中同液滴相遇，在液滴前xd处气流开始改变

方向，绕过液滴运动，而惯性较大的尘粒有继续保持其原来直线运动的趋势。尘粒运动主要受

两个力支配，即其本身的惯性力以及周围气体对它的阻力。

2、扩散效应、粘附、扩散漂移和热漂移

若气流中含有饱和蒸汽，当其与较冷液滴接触时，饱和蒸汽会在较冷的液滴表面上凝结，形

成一个向液滴运动的附加气流，这就是所谓的热漂移和扩散漂移，这种气流促使较小尘粒向液

滴移动，并沉积在液滴表面而被捕集。

3、热泳

在气体介质中，如果有温度梯度存在，微粒就会受到由热侧指向冷侧的力的作用，这种力是

粒子热侧和冷侧之间的分子碰撞差异而产生的结果。热区介质分子运动剧烈，单位时间碰撞微

粒的次数较多，而冷区介质分子碰撞微粒次数较少，两侧分子碰撞次数和能量传递的差异，就

会使微粒产生由高温区向低温区的运动。这一现象称为热泳或温差泳。

4、凝聚作用

排烟中常含有水蒸汽、气态有机物等。随着温度降低，这些凝结成分就会被吸附在粉尘表面，

使尘粒彼此凝聚成较大的二次粒子，易于被液滴捕集。

5、静电

文丘里除尘器：（可除去1Pm以下的尘粒）由收缩管、喉管、扩散管组成。水从喉管周边均

匀分布的若干小孔进入，在被通过这里的高速含尘气流撞击成雾状液滴，气体中的尘粒与液滴

凝聚成较大颗粒随气流进入旋风器和气体分离。在旋风分离器中，含尘的水滴与气流分离。

袋式除尘

是利用棉、毛或人造纤维等加工的滤布捕集尘粒的过程。

袋式除尘器特点：1、除尘效率高；2、适应性强；3、操作弹性大；4、结构简单。缺点：1、受

滤布的耐温、耐腐等操作性能的限制；2、不适于粘结性强及吸湿性强的尘粒。袋式除尘的原理

除尘过程

当含尘气流穿过滤袋时，粉尘便捕集在滤袋上，净化后的气体从出口排除。经过一段时间，

启开空气反吹系统，粉尘被反吹气流吹入灰斗。

除尘机理

1、筛过作用：当粉尘粒径大于滤布孔隙或沉积在滤布上的尘粒间孔隙时，粉尘即被截留下来。

2、惯性碰撞：当含尘气流接近滤布纤维时，气流将绕过纤维，而尘粒由于惯性作用继续直线前

进，撞击到纤维上即会被捕集。

3、扩散和静电作用：小丁微米的尘粒，在气体分子的掩击下脱离流线，象气体分子一样作布朗

运动，如果在运动过程中和纤维接触，即可从气流中分离出来，这种现象称为扩散作用。

4、重力沉降：当缓慢运动的含尘气体进入除尘器后，粒径和密度大的尘粒，可能因重力

作用自然沉降下来。《大气污染控制工程》试题库

一、选择题（每小题4个选项中，只有1项符合答案要求，错选、多选，该题不给分）

1.以下对地球大气层结构的论述中，错误的是（）.

A.对流层的厚度随地球纬度的增加而降低。

B.暖层空气处于高度的电离状态，故存在着大量的离了和电子。

C.平流层的气温儿乎不随高度变化。

D.中间层的气温随高度的增加而增加，该层空气不会产生强烈的对流运动。

2.目前，我国排放大气污染物最多的是o□

A.工业生产。

B.化石燃料的燃烧。

C.交通运输。

D.生态环境破坏。

3.烟囱上部大气是不稳定的大气、而下部是稳定的大气时，烟羽的形状呈o»

A.平展型。

B.波浪型（翻卷型）。

C.漫烟型（熏蒸型）。

D.爬升型（屋脊型）。

4.尘粒的自由沉降速度与o的成反比。

A.尘粒的密度。

B.气体的密度。

C.尘粒的粒径。

D.气体的粘度。

5.处理一定流量的气体，采用o净化时，耗用的能量为最小。

A.重力除尘装置。

B.惯性除尘装置。

C.离心力除尘装置。

D.洗涤式除尘装置。

6.电除尘装置发生电晕闭塞现象的主要原因是o"

A.烟尘的电阻率小于1002・C，〃。

B.烟尘的电阻率大于10””•cm

C.烟气温度太高或者太低。

D.烟气含尘浓度太高。

7.在以下关于德易希方程式的论述中，错误的是o.

A德易希方程式概括了分级除尘效率与集尘板面积、气体流量和粉尘驱进速度之间的关系。

B.当粒子的粒径相同且驱进速度也相同时,德易希方程式可•作为除尘总效率的近似估算指

C.当粒子的粒径相同且驱进速度不超过气流速度的10—20%时，德易希方程式可作为除尘总

效率的近似估算式。

D.德易希方程式说明100%的分级除尘效率是不可能的。

8.直接应用斯托克斯公式计算含尘气流阻力的前提是()□

A颗粒雷诺数RepW/,颗粒直径大于气体分子平均自由程。

B./</?与<500,颗粒直径大于气体分子平均自由程。

C.SOOV2OXIO'.颗粒直径大于气体分子平均自由程。

D.颗粒雷诺数R-pWL颗粒直径小于气体分于平均自由程。

9.在以下有关填料塔的论述中，错误的是o□

A.产生“塔壁效应”的主要原因是塔径与填料尺寸的比值太小。

B.填料塔是一种具有固定相界面的吸收设备。

C.当烟气中含有悬浮颗粒物时，填料塔中的填料容易堵塞。

D.填料塔运行时的空塔气速一定要小于液泛气速。

10.在以下有关气体吸附穿透曲线的论述中，错误的是()O

A.穿透曲线表示吸附床处理气体虽与出口气体中污染物浓度之间的函数关系。

B.穿透曲线的形状取决于固定吸附床的操作条件。

C.穿透曲线表示吸附床床层厚度与出口气体中污染物浓度之间的函数关系。

D.穿透曲线斜率的大小可以反映吸附过程速率的快慢。

11.在以下石灰或石灰石湿式洗涤法烟气脱硫的化学反应式中，o是对吸收过程不利的反应。

A.-Ca(07/)2+SO2—>CaSO3--

CciCJO?-4-SO；-+-——Al20—>CJctSO^.—H?O+CO2

A

CaSO3•§HQ-4-SO2+§HQ—>C4Hs。9

2.CaSCh•—4-3Hq+Q—>26SQ•2HQ

12.对于高温、高湿烟气的烟尘治理i：艺，在选择设备时拟采用o为宜。

A.旋风除尘器。

B.袋式除尘器。

C.静电除尘器。

D.湿式除尘器。

13.在以下关于除尘器电呆电场中的粒子荷电机理的论述中，错误的是（）。

A.直径dp>0.5pmm子以电场荷电为主。

B.直径dpV0.2〃m的粒于以扩散荷电为主。

C.电场荷电过程的粒子荷电量与电晕电场的温度成正比。

D.扩散荷电过程的粒子荷电量与电晕电场的温度成正比。

14.用甲烷C&作还原剂时，选择性非催化还原NOx的化学反应式中，（）式为副反应。

A-C%+4AQT2《O+4M7+CO2B-CHj+ZQ—ZHzO+COz

C-CH,+4N0A2H2O+2N2+CO2D,CH,+2N0,->N2+CO2+2H2O

15.根据气液两相间物质传递过程的双膜理论，以下论述中（）是错误的。

A.即使气液两相主体呈湍流时，气膜和液膜仍呈层流。

B.气液两相主体不存在浓度梯度，被吸收组分在气液两相主体的扩散阻力可以忽略不计。

C.在气膜和液膜中，没有吸收组分的积累。

D.气液两相主体达到平衡时，相界而处才没有任何传质阻力。

16.目前我国主要大气污染物是（）o

A.二氧化硫、降尘和总悬浮微粒。

B.氮氧化物、降尘和总悬浮微粒。

C.一氧化碳、降尘和总悬浮微粒。

D...氧化硫、氮氧化物和总悬浮微粒。

17.以下对地球大气对流层的论述中，错误的是o.

A.一般情况下，温度随高度的增加而递减。

B.云雾雨雪等主要天气现象都发生在这一层.

C.受地面状况和人为活动影响最为显著.

D.水汽和尘埃的含量较少。

18.烟囱上部大气存在着逆温层、下部的大气为不稳定时，烟羽的形状呈

A.平展型。

B.波浪型（翻卷型）。

C.漫烟型（熏蒸型）。

D.上升型（屋脊型）。

19.尘粒的自由沉降速度与o的平方成正比。

A.尘粒的密度。

B.气体的密度。

C.尘粒的粒径。

D.气体的粘度。

20.处理一定流量的气体，o占用的空间体积最小。

A.重力除尘装置。

B.惯性除尘装置。

C.离心力除尘装置。

D.洗涤式除尘装置。

21.讯除尘装置发生反电晕现象的主要原因是o.

A.烟尘的电阻率小于1（2。-emo

B.烟尘的电阻率大于10nQ-emo

C.烟尘的电阻率在IO。一10”。-cm之间。

D.烟气温度太I曷。

22.空气动力学当量直径小于或等于o微米的尘粒，在大气中可以长时间飘浮而不易沉降下

来，被称

为“可吸入颗粒物”。

A.0.1.

B.Io

C.10‘

D.100o

23.在旋风除尘器的内、外涡旋交界圆柱面上，气流的o最大。

A.切向速度。

B.径向速度。

C.轴向速度。

D.粉尘浓度。

24.填料塔、湍球塔和筛板塔是最常用的气态污染物吸收净化设备，空塔气速是影响它们正常

运行的技术指标。设它们的空塔气速分别为V】、V2和V3,则在设备选择或设计时，三者之间的

关系应为（）.

A.Vl