大氣污染控制技術與技能實訓PPT第4版高職全套教學課件

大氣污染控制技術與技能實訓第四版

第1章

大氣污染及其綜合防治

本章概括性地介紹大氣與大氣污染的基本知識、大氣污染源和大氣污染物的概念、大氣環(huán)境質(zhì)量控制標準、大氣污染綜合防治等內(nèi)容。學習時應注意掌握大氣與大氣污染的基本概念，了解大氣污染的分類及危害，現(xiàn)存的主要大氣環(huán)境問題，掌握造成大氣污染的污染源種類和污染物類別，了解和掌握大氣污染控制的法律法規(guī)和標準，明確學好大氣污染控制技術課程的意義和目的。學習指南：1.1大氣與大氣污染1.1.1大氣和空氣

按照國際標準化組織（ISO）對大氣和空氣的定義：大氣是指環(huán)繞地球的全部空氣的總和；環(huán)境空氣是指人類、植物Z、動物和建筑物暴露于其中的室外空氣。1.1.2大氣的組成及大氣圈的垂直結構1.大氣的組成

自然狀態(tài)下，大氣是由多種混合氣體、水汽和雜質(zhì)組成。除去水汽和雜質(zhì)的空氣稱為干潔空氣。干潔空氣的主要成分為78.08%的氮，20.94%的氧，0.93%的氬。這三種氣體占總量的99.96%，其它各項氣體含量計不到0.1%，這些微量氣體包括氖、氦、氪、氙等稀有氣體，在近地層大氣中上述氣體的含量幾乎可認為是不變化的。1.1大氣與大氣污染2.大氣圈及其垂直結構大氣圈各層名稱距離地面高度性質(zhì)特點區(qū)域表述對流層地表至12-18km大氣對流強烈、天氣復雜、溫度隨高度遞減有積雨云存在，天氣復雜多變平流層對流層的頂部直到高于海平面50-55km大氣水平流動、氣溫隨高度的增加而上升利于飛機高空飛行，無線電探空氣球；中間有一層臭氧層，吸收紫外線中間層平流層之上，到高于海平面85km氣溫隨高度的增加而下降的很快流星、反射無線電波暖層中間層頂部到高出海面800km氣溫隨高度的增加而上升的很快，氣體高度電離出現(xiàn)極光、神州7號到達區(qū)域散逸層暖層頂以上的大氣大氣極稀薄，氣體分子向宇宙逃逸宇宙火箭、航天飛機、人造衛(wèi)星、極光1.1大氣與大氣污染3.氣象要素氣壓氣濕云1.1大氣與大氣污染1.1.3大氣污染及分類

大氣污染：由于人類活動或自然然過程，使得排放到大氣中的物質(zhì)的濃度及持續(xù)時間超過了一定尺度下大氣環(huán)境所能允許的極限，達到有害程度，以致破壞生態(tài)系統(tǒng)和人類正常生存和發(fā)展的條件，對人、動植物以及設備、物質(zhì)等方面直接或間接地造成危害的現(xiàn)象稱為大氣污染。根據(jù)大氣污染原因和大氣污染物的組成，把大氣污染分為四大類：煤煙型污染

石油型污染

混合型污染

特殊型污染根據(jù)大氣污染的范圍也可將大氣污染分為四類：局部地區(qū)大氣污染

區(qū)域性大氣污染

廣域性大氣污染

全球性大氣污染1.1.4大氣污染的危害1.1大氣與大氣污染1.對人體健康的影響和危害大氣污染對人體健康的危害主要表現(xiàn)為：(1)引起急性中毒，直至死亡(2)使慢性疾病惡化(3)引起身體機能障礙(4)引起癌癥(5)引起其他癥狀對植物的影響和傷害3．大氣污染物對器物和材料的危害4.對大氣能見度的影響5.對氣候的影響1.1大氣與大氣污染大氣污染物對植物的危害可以有多種形式，如直接傷害、間接傷害、慢性和潛在傷害等。大氣污染物對器物的危害有兩類：

一是大氣污染物沾污器物表面；

二是器物被沾污后，污染物與器物發(fā)生化學作用，使器物變質(zhì)或腐蝕。

大氣污染最常見的后果之一是大氣能見度降低。一般說來，對大氣能見度或清晰度有影響力的污染物應是氣溶膠粒子和能通過大氣反應生成氣溶膠粒子的氣體或有色氣體。

能見度有潛在影響的污染物有：①總懸浮顆粒物（TSP）②SO2和其他氣態(tài)含硫化合物

③NO和NO2

大氣污染對氣候產(chǎn)生大規(guī)模影響，是已被證實的全球性環(huán)境問題，其結果是極為嚴重的。1.1.5我國大氣污染的特點1.1大氣與大氣污染

我國是大氣污染比較嚴重的國家之一。我國大氣污染的特點主要是由能源結構決定的，屬于煤煙型污染。1.1.6大氣污染問題臭氧層被破壞酸雨溫室效應①臭氧層破壞使大量紫外線光輻射到地面，危害人體健康。②臭氧減少會使白內(nèi)障發(fā)病率增高，并對人體免疫系統(tǒng)功能產(chǎn)生抑制作用。③紫外光輻射增大，也會對動、植物產(chǎn)生影響，危及生態(tài)平衡。大氣的定義和組成是什么？大氣污染的定義是什么？大氣污染有哪些分類方法？大氣污染的危害有哪些？我國的大氣污染有什么特點？簡述全球性大氣污染的三大問題？習題1.11.1大氣與大氣污染1.2大氣污染源和大氣污染物1.2.1大氣污染源及分類

大氣污染源是指向大氣排放足以對環(huán)境產(chǎn)生有害影響物質(zhì)的生產(chǎn)過程、設備、物體或場所等。1.按污染源存在的形式劃分2.按污染源排放的方式劃分3.按污染源排放的時間劃分4.按污染源產(chǎn)生的類型劃分固定污染源移動污染源高架源面源線源連續(xù)源間歇源瞬時源工業(yè)污染源生活污染源交通污染源1.2大氣污染源和大氣污染物1.2.2大氣污染物概念及其分類來源1.大氣污染物的定義

大氣污染物：由于人類活動或自然過程排入大氣的，濃度超過一定標準時對人或環(huán)境產(chǎn)生有害影響的物質(zhì)稱為大氣污染物。污染物一次污染物二次污染物污染物一次污染物二次污染物含硫化合物SO2、H2SSO3、H2SO4、MSO4有機化合物C1～C10有機化合物醛、酮、過氧乙酰硝酸酯、O3含氮化合物NO、NH3NO2、HNO3、MNO3碳的化合物COCO2無鹵素化合物HF、HCl

注：MSO4

、MNO3分別為硫酸鹽和硝酸鹽2.大氣污染物的分類1.2大氣污染源和大氣污染物1.2.2大氣污染物概念及其分類來源（1）．顆粒污染物煙飛灰(flyash)霧黑煙(smoke)粉塵(dust)（2）.氣態(tài)污染物氣態(tài)污染物是指以氣體狀態(tài)分散在排放氣體中的各種污染物。1.2大氣污染源和大氣污染物1.2.3污染物排放量的確定1.物料平衡法

根據(jù)物質(zhì)不滅定律，在生產(chǎn)過程中，投入的物料量等于產(chǎn)品所含這種物料的量與這種物料流失量的總和。如果物料的流失量全部由煙囪排出或由排水排出，則污染物排放量就等于物料的流失量，可由下式計算。Q=∑G2=∑G-∑G1

如果物料的流失量的一部分由煙囪或排水排放，其他部分進入渣中，則排放量應由物料流失量乘以修正系數(shù)得到，即Q=α∑G2

燃煤工業(yè)鍋爐產(chǎn)生的SO2排放量的計算公式為Q=BS×80%×2×(1-η)1.2大氣污染源和大氣污染物燃煤工業(yè)鍋爐產(chǎn)生的煙塵排放量估算公式為2.經(jīng)驗計算法

根據(jù)產(chǎn)生的過程中，單位產(chǎn)品的經(jīng)驗排污系數(shù)求得污染物排放量的計算方法稱為經(jīng)驗計算法。計算公式為Ｑ＝ＫＷ3.實測法

實測法是通過對某個污染源現(xiàn)場測定，得到污染物的排放濃度和流量（煙氣），然后計算出排放量。計算公式為

Ｑ＝ＣＬ

習題1.21.2大氣污染源和大氣污染物大氣污染源的劃分方法及內(nèi)容是什么？大氣污染物的定義是什么？簡述大氣污染物的種類？簡述確定污染物排放量的方法。1.3大氣環(huán)境質(zhì)量控制標準1.3.1環(huán)境空氣質(zhì)量標準

環(huán)境空氣質(zhì)量標準是以保障人體健康和一定的生態(tài)環(huán)境為目標，而對大氣環(huán)境中各種污染物的允許含量所作的限制規(guī)定。它是最基本的大氣環(huán)境標準，是進行大氣環(huán)境科學管理，制定大氣污染防治規(guī)劃和大氣污染物排放標準的依據(jù)，是環(huán)境管理部門的執(zhí)法依據(jù)。該標準根據(jù)對空氣質(zhì)量要求的不同，將環(huán)境空氣質(zhì)量分為三級：一級標準

二級標準

三級標準一類區(qū)為自然保護區(qū)、風景名勝區(qū)和其他需要特殊保護的地區(qū)。二區(qū)為城鎮(zhèn)規(guī)劃中確定的居住區(qū)、商業(yè)交通居民混合區(qū)、文化區(qū)、一般工業(yè)區(qū)和農(nóng)村地區(qū)。三類區(qū)為特定工業(yè)區(qū)。1.3大氣環(huán)境質(zhì)量控制標準1.3.2大氣污染物排放標準

大氣污染物排放標準是為實現(xiàn)環(huán)境空氣質(zhì)量標準，對污染源排入大氣的污染物允許含量的限制規(guī)定。它是控制大氣污染源的污染物排放量和選擇設計凈化裝置的重要依據(jù)，也是環(huán)境管理部門的執(zhí)法依據(jù)。大氣污染物排放標準可分為國家標準、地方標準和行業(yè)標準。

制定大氣污染物排放標準應遵循的原則是，以環(huán)境空氣質(zhì)量標準為依據(jù)，綜合考慮控制技術的可行性和經(jīng)濟合理性以及地區(qū)的差異性，并盡量做到簡明易行。

最佳適用技術是指現(xiàn)階段控制效果最好、經(jīng)濟合理的實用控制技術。1.3大氣環(huán)境質(zhì)量控制標準1.3.3大氣污染控制技術標準根據(jù)大氣污染物排放標準，可以制定大氣污染控制技術標準排氣筒高度標準及工業(yè)企業(yè)設計衛(wèi)生標準凈化裝置選用標準燃料和原材料使用標準1.3大氣環(huán)境質(zhì)量控制標準1.3.4空氣質(zhì)量指數(shù)及報告

空氣污染指數(shù)的計算方法：每個空氣污染指數(shù)API都對應相應的污染物濃度。見下表：空氣污染指數(shù)

污染物濃度（mg/m3）

API

PM10

（日均值）

SO2

（日均值）

NO2

（日均值）

CO（小時均值）

O3

（小時均值）

50

0.050

0.050

0.080

5

0.120

100

0.150

0.150

0.120

10

0.200

200

0.350

0.800

0.280

60

0.400

300

0.420

1.600

0.565

90

0.800

400

0.500

2.100

0.750

120

1.000

500

0.600

2.620

0.940

150

1.200

表1-5空氣污染指數(shù)分級濃度限值1.3大氣環(huán)境質(zhì)量控制標準1.3.4空氣質(zhì)量指數(shù)及報告

表1-6空氣污染指數(shù)分級標準1.3大氣環(huán)境質(zhì)量控制標準1.3.4空氣質(zhì)量指數(shù)及報告

假定某地區(qū)的PM10日均值為0.215mg/m3，SO2日均值為0.105mg/m3，NO2日均值為0.040mg/m3，則其污染指數(shù)的計算如下：

按照表1-5，PM10實測濃度0.215mg/m3介于0.150mg/m3和0.250mg/m3之間，按照此濃度范圍內(nèi)污染指數(shù)與污染物的線性關系進行計算，即此處濃度限值C小=0.150mg/m3，C大=0.250mg/m3，而相應的分指數(shù)值I小=100，I大=150，則PM10的污染分指數(shù)為：

這樣，PM10的分指數(shù)I=133；其它污染物的分指數(shù)分別為I=78（SO2），I=50（NO2）。取污染指數(shù)最大者報告該地區(qū)的空氣污染指數(shù)：

首要污染物為可吸入顆粒物（PM10），

查表1-6知該地區(qū)空氣質(zhì)量級別三級，屬輕微污染。例1：I＝（（150－100）/（250－150））×(215－150)+100＝133API=max（133,78,50）=133習題1.31.3大氣環(huán)境質(zhì)量控制標準1.大氣環(huán)境質(zhì)量標準分為哪幾類？2.某地某天空氣中二氧化硫的平均濃度為0.10mg/m3，總懸浮顆粒物的平均濃度為0.25mg/m3，符合環(huán)境空氣質(zhì)量標準的幾級標準？3.假定某地區(qū)的PM10日均值為0.265mg/m3，SO2日均值為0.320mg/m3，NO2日均值為0.110mg/m3，計算其空氣質(zhì)量指數(shù)及首要污染物。1.4大氣污染綜合防治1.4.1大氣污染控制技術的相關法規(guī)1.大氣污染防治方面的法律、法規(guī)及部門規(guī)章主要有：（1）《中華人民共和國環(huán)境保護法》由中華人民共和國2014年底9號文于2014年4月24日發(fā)布，自2015年1月1日公布之日施行。（2）《中華人民共和國大氣污染防治法》由中華人民共和國第九屆全國人民代表大會常務委員會第十六次會議于2015年8月29日第二次修訂，修訂后的《中華人民共和國大氣污染防治法》自2018年10月26日起施行。（3）《國務院關于大氣污染防治行動計劃》（國發(fā)[2013]37號）（2013年9月10日發(fā)布并實施）。（4）《國家先進污染防治技術目錄（大氣污染防治領域）》（2018年版）（2019年1月2日，生態(tài)環(huán)境部發(fā)布并實施）。（5）《重點行業(yè)揮發(fā)性有機物綜合治理方案》（2019年6月26日，生態(tài)環(huán)境部發(fā)布并實施）。（6）《工業(yè)爐窯大氣污染綜合治理方案》（2019年7月1日，生態(tài)環(huán)境部、國家發(fā)改委、工業(yè)和信息化部、財政部發(fā)布并實施）。（7）《2020年揮發(fā)性有機物治理攻堅方案》（2020年6月23日，生態(tài)環(huán)境部發(fā)布并實施發(fā)布）。（8）《中國應對氣候變化的政策與行動》（2008年10月30日，國務院發(fā)布并實施）。1.4大氣污染綜合防治1.4.1大氣污染控制技術的相關法規(guī)2.《環(huán)境保護法》和《大氣污染防治法》有關大氣污染控制技術和設施方面的內(nèi)容摘要《環(huán)境保護法》第22條：企業(yè)事業(yè)單位和其他生產(chǎn)經(jīng)營者，在污染物排放符合法定要求的基礎上，進一步減少污染物排放的，人民政府應當依法采取財政、稅收、價格、政府采購等方面的政策和措施予以鼓勵和支持。第40條：企業(yè)應當優(yōu)先使用清潔能源，采用資源利用率高、污染物排放量少的工藝、設備以及廢棄物綜合利用技術和污染物無害化處理技術，減少污染物的產(chǎn)生。第42條：排放污染物的企業(yè)事業(yè)單位和其他生產(chǎn)經(jīng)營者，應當采取措施，防治在生產(chǎn)建設或其他活動中產(chǎn)生的廢氣、廢水、廢渣、醫(yī)療廢物、粉塵、惡臭氣體、放射性物質(zhì)以及噪聲、振動、光輻射、電磁輻射等對環(huán)境的污染和危害?！洞髿馕廴痉乐畏ā返?條：國家鼓勵和支持大氣污染防治科學技術研究，開展對大氣污染來源及其變化趨勢的分析，推廣先進適用的大氣污染防治技術和裝備，促進科技成果轉化，發(fā)揮科學技術在大氣污染防治中的支撐作用。第27條：國家對嚴重污染大氣環(huán)境的工藝、設備和產(chǎn)品實行淘汰制度。國務院經(jīng)濟綜合主管部門會同國務院有關部門確定嚴重污染大氣環(huán)境的工藝、設備和產(chǎn)品淘汰期限，并納入國家綜合性產(chǎn)業(yè)政策目錄。第49條：工業(yè)生產(chǎn)、垃圾填埋或者其他活動產(chǎn)生的可燃性氣體應當回收利用，不具備回收利用條件的，應當進行污染防治處理。

第79條：向大氣排放持久性有機污染物的企業(yè)事業(yè)單位和其他生產(chǎn)經(jīng)營者以及廢棄物焚燒設施的運營單位，應當按照國家有關規(guī)定，采取有利于減少持久性有機污染物排放的技術方法和工藝，配備有效的凈化裝置，實現(xiàn)達標排放。1.4大氣污染綜合防治1.4.1大氣污染控制技術的相關法規(guī)1.4大氣污染綜合防治1.4.2大氣污染綜合防治的意義

大氣污染綜合防治的基本點是防與治的綜合。這種綜合是立足于環(huán)境問題的區(qū)域性、系統(tǒng)性和整體性之上的。大氣污染作為環(huán)境污染問題的一個重要方面，也只有將其納入?yún)^(qū)域環(huán)境綜合防治之中，才能真正獲得解決。

所謂大氣污染綜合防治，實質(zhì)上就是為了達到區(qū)域環(huán)境空氣質(zhì)量控制目標，對多種大氣污染控制方案的技術可行性、經(jīng)濟合理性、區(qū)域適應性和實施可能性等進行最優(yōu)化選擇和評價，從而得出最優(yōu)的技術方案和工程措施。1.4大氣污染綜合防治1.4.3大氣污染綜合防治措施1.嚴格的環(huán)境管理(1)在制定國民經(jīng)濟計劃時，要把保護環(huán)境與自然資源作為不可缺少的內(nèi)容之一。實行全面規(guī)劃，合理布局；(2)在進行基本建設時，同時注意防治污染與公害，切實貫徹環(huán)境保護設施與主體工程同時設計、同時施工、同時投產(chǎn)，即“三同時”原則；(3)在老企業(yè)的整頓和改造中，把治理污染作為限期解決的問題之一，分期分批切實加以解決；(4)對企業(yè)的管理，不僅要求提高產(chǎn)品數(shù)量與質(zhì)量，還必須要求控制和減少污染。2．以環(huán)境為中心，實行綜合防治

大氣污染控制技術是綜合性很強的技術，要考慮到自然環(huán)境和社會環(huán)境的各方面因素。隨著經(jīng)濟的高度發(fā)展，孤立地考慮每個廠的污染治理或各污染源的點源治理措施，已遠遠不夠，同時也是不經(jīng)濟的，而必須在建設前進行全面的環(huán)境規(guī)劃，采取區(qū)域性綜合防治措施，建立環(huán)境影響評價制度。1.4大氣污染綜合防治1.4.3大氣污染綜合防治措施3．控制大氣污染的技術政策（1）推行清潔生產(chǎn)①改革工藝，優(yōu)先采用無污染或少污染工藝是防止環(huán)境污染的根本途徑。②嚴格工藝操作，選配合適的原料，不但能保證產(chǎn)品的質(zhì)量，而且有利于減輕污染或?qū)ξ廴疚锏奶幚怼＂酆侠砝媚茉?，改革能源構成，提高清潔能源和?yōu)質(zhì)能源的比例，加強農(nóng)村能源和電氣化建設；改進燃燒設備，提高能源利用率，節(jié)約能源；推廣少污染的煤炭開采技術和清潔煤技術；積極開發(fā)利用新能源和可再生能源，如水電、核能、太陽能、風能、地熱等。。④建立綜合性工業(yè)基地，開展綜合利用和“三廢”資源化，減少污染物排放總量。1.4大氣污染綜合防治1.4.3大氣污染綜合防治措施3．控制大氣污染的技術政策（2）實行末端治理①在充分考慮環(huán)境規(guī)劃、合理布局、綜合防治、改革工藝、改革燃料原料及大氣和綠地的自凈能力的情況下，若廢氣排放濃度或環(huán)境中污染物濃度仍達不到環(huán)境標準時，則必須安裝廢氣凈化裝置運用科學的技術方法對廢氣進行治理，以達到達標排放。②開發(fā)各種廢氣凈化裝置，提高污染物的去除效率。③實行集中治理，減少無組織排放。④按照“以廢治廢”的原則，實行污染物的綜合利用。（3）貫徹《火電廠SO2控制技術政策》等各種技術政策。1.4大氣污染綜合防治1.4.3大氣污染綜合防治措施4．控制大氣污染的經(jīng)濟政策（2）對治理污染從經(jīng)濟上給以優(yōu)待，如銀行可以低息長期貸款，對綜合利用產(chǎn)品實行減免稅。（3）貫徹“誰污染誰治理”的原則,并把排污收費與法律制裁的制度加以具體化.在法律上一般表現(xiàn)為如下種方式:排污收費,賠償損失及罰款和追究刑事責任.（4）逐步提高排污收費,使排污費高于治理費,以經(jīng)濟杠桿鼓勵企業(yè)建立環(huán)保設施。（5）逐步推進主要污染物總量控制的政策，以防止環(huán)境質(zhì)量進一步惡化，并爭取逐步得到改善（6）綠化造林，不僅能美化環(huán)境，調(diào)節(jié)大氣溫度、濕度，調(diào)節(jié)城市小氣候，保持水土，防風固沙，而且

在保護環(huán)境和凈化大氣方面也能起到顯著的作用。（7）加強環(huán)境科學研究，建立健全環(huán)境監(jiān)測機構，提高監(jiān)測水平，是搞好環(huán)境管理和污染治理的重要手

段。積極發(fā)展環(huán)境教育，包括大專院校的專門教育，中、小學生的普及環(huán)境教育，在職干部和工人的輪訓，是搞好環(huán)境保護的基礎。（1）逐年增加環(huán)境保護投資。習題1.41.3大氣環(huán)境質(zhì)量控制標準1.大氣污染綜合防治的意義是什么？2.大氣污染綜合防治措施有哪些？通過查閱有關資料，寫一份近幾年當?shù)卮髿馕廴緺顩r的情況報告。第2章大氣污染控制技術基礎

本章主要介紹大氣污染物的基本性質(zhì)、大氣污染物的來源和產(chǎn)生機理。通過學習和掌握大氣污染物的基本性質(zhì)了解其來源和分類，熟悉和掌握各種燃料的種類及特性、燃料的燃燒條件對污染物產(chǎn)生的影響，了解清潔燃燒技術的基本知識。熟悉不同行業(yè)單位產(chǎn)生的大氣污染物情況學習指南：2.1大氣污染物的性質(zhì)大氣污染物是指由于人類活動或自然轉讓過程，排放到大氣中的對人或環(huán)境產(chǎn)生不利影響的物質(zhì)。自然過程產(chǎn)生的大氣污染物主要有：火山噴發(fā)排出的火山灰顆粒、二氧化硫(SO2)、硫化氫(H2S)、煤礦和油田自然逸出的煤氣和天然氣、腐爛的動植物排出的有害氣體等。在大氣污染中，顆粒污染物按照其來源和物理性質(zhì)，主要可以分為：

粉塵煙塵揚塵油煙（簡稱“三塵一煙”）。2.1.1顆粒污染物的性質(zhì)2.1大氣污染物的性質(zhì)粉塵系指懸浮于氣體介質(zhì)中的微小固體粒子，受重力作用能發(fā)生沉降，但在某一段時間內(nèi)也能保持懸浮狀態(tài)。粉塵的來源主要有以下幾個方面

①固體物料的機械粉碎和研磨，例如選礦、耐火材料車間的礦石破碎過程和各種研磨加工過程；②粉狀物料的混合、篩分、包裝及運輸，例如水泥、面粉等的生產(chǎn)和運輸過程；③物質(zhì)的燃燒，例如煤燃燒時產(chǎn)生的煙塵④物質(zhì)被加熱時產(chǎn)生的蒸汽在空氣中的氧化和凝結，例如礦石燒結、金屬冶煉等過程產(chǎn)生的鋅蒸汽，在空氣中冷卻時會凝結，氧化成氧化鋅固體顆粒。粉塵粒子的粒徑范圍一般為1～200μm左右。1.粉塵的性質(zhì)2.1大氣污染物的性質(zhì)1.粉塵的粒徑和粒徑分布2.粉塵的密度3.粉塵的安息角4.粉塵的比表面積5.粉塵的潤濕性6.粉塵的黏附性7.粉塵的荷電性8.粉塵的比電阻9.粉塵的自燃性和爆炸性2.1大氣污染物的性質(zhì)

煙塵一般含硫、氮、碳的氧化物等有毒氣體和不完全燃燒的炭粒，而且還有許多稠環(huán)碳氫化合物，其中有的是強致癌物質(zhì)，如苯并芘、苯并蒽等。

揚塵又分為一次揚塵和二次揚塵：一次揚塵是指在處理散狀物料時，由于誘導空氣的流動，將粉塵從處理物料中帶出，污染局部地帶；二次揚塵是指由于室內(nèi)空氣流、室內(nèi)通風造成的流動空氣及設備運動部件轉動生成的氣流，把沉落在設備、地坪、及建筑構筑物上的粉塵再次揚起。2.1大氣污染物的性質(zhì)

有關部門從居民家庭收集的經(jīng)常煎炸食物的油煙樣品進行分析，共測出220多種化學物質(zhì)，其中主要有:在烹調(diào)油煙中還發(fā)現(xiàn)揮發(fā)性亞硝胺等已知突變致癌物。醛酮烴脂肪酸醇芳香族化合物酯內(nèi)酯雜環(huán)化合物PM2.5是指大氣中直徑小于或等于2.5μm的顆粒物，也稱為可入肺顆粒物。霧霾是霧和霾的統(tǒng)稱。霾也稱灰霾，它能使大氣渾濁、視野模糊并導致能見度惡化，如果水平能見度小于10000m時，將這種非水成物組成的氣溶膠系統(tǒng)造成的視程障礙稱為霾或灰霾。2.1大氣污染物的性質(zhì)SO2NOx可吸入顆粒物霧霾2.1大氣污染物的性質(zhì)2.1.2氣態(tài)污染物的性質(zhì)表2—1大氣中主要氣態(tài)污染物的來源、發(fā)生量、背景濃度和主要反應2.1大氣污染物的性質(zhì)2.1.2氣態(tài)污染物的性質(zhì)1.硫氧化物2.氮氧化物3.碳氧化物4.碳氫化合物5.酸霧6.光化學煙霧7.鹵化物8.汽車尾氣1.大氣中的主要污染物有哪些？2.大氣中的主要顆粒污染物有哪些？各有什么特性？3.粉塵的主要性質(zhì)有哪些？4.大氣中的主要氣態(tài)污染物有哪些？各有什么危害？

2.1大氣污染物的性質(zhì)習題2.1大氣中的污染物來源廣泛，主要來源于燃料燃燒、工業(yè)生產(chǎn)過程、交通運輸過程和生活過程。2.2大氣污染物的來源和產(chǎn)生機理2.2.1燃料與燃料燃燒

(1)固體燃料煤炭的分類

煤炭的組成

(2)液體燃料(3)氣體燃料

類別代號數(shù)碼特征無煙煤WY010203變質(zhì)程度最深，含碳量高達90%~98%，含硫量低，發(fā)熱量較高，燃燒后污染輕。光澤度強，硬度高，揮發(fā)分很少，燃燒時火焰短，貯存時不會自燃貧煤PM11變質(zhì)程度深，作為動力和民用燃料，它的性質(zhì)介于無煙煤和煙煤之間，揮發(fā)分較低的貧煤，在燃燒性能方面接近無煙煤貧瘦煤PS12介于貧煤和瘦煤之間瘦煤SM1314加熱時產(chǎn)生的膠質(zhì)體少且軟化溫度高，可用做煉焦配煤焦煤JM152425加熱時產(chǎn)生的膠質(zhì)體較多且熱穩(wěn)定性好，單煤煉焦可得到強度好、塊大、裂紋少的優(yōu)質(zhì)焦炭肥煤FM162636變質(zhì)程度中等，加熱時產(chǎn)生大量的膠質(zhì)體，軟化溫度低，固化溫度高。單獨煉焦時可以獲得熔融良好的焦塊，一般作煉焦配煤的主要成分氣肥煤QF46介于肥煤和氣煤之間氣煤QM34434445有較多的揮發(fā)分和焦油，膠質(zhì)體受熱易分解，可單獨煉焦，也可作為煉制冶金焦的配煤。是城市焦化煤氣廠的好原料弱黏煤RN2232變質(zhì)程度較低，加熱時產(chǎn)生較少膠質(zhì)體，焦炭呈小塊且易碎，主要用作機車、電廠燃料及氣化原料不黏煤BN2131變質(zhì)程度較低且在成煤初期氧化程度較高，比熱量比一般煤要高，一般用作動力或民用燃料長焰煤CY4142是最年輕的煤，不含原生腐蝕酸，質(zhì)地松散。一般作動力、氣化及民用燃料，也可作為低溫干餾煉油的原料褐煤HM5152多呈褐色，含有原生腐蝕酸，水分和灰分都較高，發(fā)熱量較低。在空氣中易風化碎裂，多用作動力和民用燃料，也可以用作化工原料制取磺化煤等表2-2中國煤炭分類簡表注：1.在焦煤和肥煤之間又分為1/3焦煤，代號是1/3JM，數(shù)碼為35。2.氣煤和弱黏煤之間又分為1/2中黏煤，代號是1/2ZN，數(shù)碼為23，332.2大氣污染物的來源和產(chǎn)生機理

燃燒及燃燒產(chǎn)物

燃料完全燃燒的條件燃燒產(chǎn)生的主要污染物空氣燃燒溫度時間燃料與空氣的混合硫氧化物的形成機制氮氧化物的形成機制顆粒污染物的形成機制2.2大氣污染物的來源和產(chǎn)生機理

(1).洗選煤技術(2).煤炭的轉化(3).型煤固硫

燃燒設備是指為使燃料著火燃燒并將其化學能轉化為熱能釋放出來的設備。(1)爐排爐①手燒爐是層燃爐中最簡單的一種。②機燃爐是采用機械爐排進行燃燒的鍋爐。a．鏈條爐b.往復爐c.振動爐排爐d．拋煤機爐排爐(2)煤粉爐(3)旋風燃燒爐(4)流化床鍋爐2.2.2部分工業(yè)生產(chǎn)廢氣簡介化學工業(yè)廢氣污染按污染物性質(zhì)可分為三大類：第一類為含無機污染物的廢氣；第二類為含有機污染物的廢氣；第三類為既含無機污染物又含有機污染物的廢氣電力工業(yè)廢氣鋼鐵工業(yè)廢氣污染主要來源

：①原料、燃料的運輸、裝卸及加工等過程產(chǎn)生大量的含塵廢氣

第二類為含有機污染物的廢氣；②鋼鐵廠的各種窯爐在生產(chǎn)的過程中將產(chǎn)生大量的含塵及有害氣體的廢氣；③生產(chǎn)工藝過程化學反應排放的廢氣，如冶煉、燒焦、化工產(chǎn)品和鋼材酸洗過程中產(chǎn)生的廢氣。建材工業(yè)廢氣主要分為以下三類：①高溫氣體②鍋爐煙氣③常溫含塵煙氣2.2大氣污染物的來源和產(chǎn)生機理2.2.3交通與汽車尾氣

交通污染一方面是交通工具，如汽車、火車、飛機、船舶等，其本身在運行過程中產(chǎn)生污染物，對大氣造成污染。另一方面交通工具運行動力需要大量的能源，今世界所生產(chǎn)的全部能源中，20％以上用于交通運輸，而且這些能源在較低的效率下運作，污染相當可觀。2.2大氣污染物的來源和產(chǎn)生機理⑴車輛保有量高速增長，城市道路負荷持續(xù)增加、許多重要道路車流已趨于飽和，發(fā)生交通擁堵的頻率和持續(xù)的時間明顯增加。

⑵車輛運行速度降低，加速、減速、怠速頻繁，運行工況惡化。⑶許多機動車往往在富燃料狀態(tài)下運行。⑷城市非機動車負荷大，影響了機動車運行狀況。⑸公共交通的主導地位尚未完全確立，城市運輸效率低下。2.2大氣污染物的來源和產(chǎn)生機理

⑴氮氧化物超標現(xiàn)象嚴重⑵

機動車的尾氣排放直接導致了城市中各種污染物濃度的增加⑶城市顆粒物污染不容忽視⑷城市潛藏著發(fā)生光化學煙霧的危險2.2大氣污染物的來源和產(chǎn)生機理2.2.4服務行業(yè)餐飲與生活油煙油煙的形成可分為三個階段：油加熱到50～100℃時，油面有輕微熱氣上升，所含低沸點分量和水分首先汽化。油的溫度上升到100～270℃時，較高沸點的分量開始汽化，油泡較密，形成肉眼見的油煙，主要是直徑約10-3cm以上的小油液滴組成的。油的溫度大于270℃后，高沸點的食用油分量開始汽化，并形成大量“青煙”，主要是由直徑10-7～10-3cm不為肉眼所見的微油滴所組成。此時，再往油中加入食品，食品中所含水分急劇汽化膨脹，其中部分冷凝成霧和油煙一起形成可見的油煙。2.2大氣污染物的來源和產(chǎn)生機理1.大氣污染物的主要來源有哪些？2.常用的燃料都有哪些？3.煤炭是如何分類的？簡述煤炭的組成。4.燃料的完全燃燒和不完全燃燒的區(qū)別在哪里？燃料完全燃燒的條件是什么？5.簡述燃燒過程中污染物的生成機制。6.潔凈燃燒技術都包含了哪些技術？7.工業(yè)生產(chǎn)過程會向大氣中排放哪些污染物？舉例說明幾個產(chǎn)生大氣污染物的過程。8.交通過程排放了哪些大氣污染物？由機動車輛造成的污染有什么特點？9.生活油煙是如何形成的？習題2.22.2大氣污染物的來源和產(chǎn)生機理2.3大氣污染控制設備的性能指標2.3.1.廢氣處理量廢氣處理量是衡量廢氣治理設備處理能力的指標，是指單位時間內(nèi)廢氣治理設備處理各種廢氣的體積流量，一般用廢氣治理設備的進出口氣體流量的平均值來表示廢氣治理設備的氣體處理量。式中：Q1—廢氣治理設備入口氣體在標準狀態(tài)下的體積流量，m3/s或m3/h；Q2—廢氣治理設備出口氣體在標準狀態(tài)下的體積流量，m3/s或m3/h；Q—廢氣治理設備處理氣體在標準狀態(tài)下的體積流量，m3/s或m3/h；2.3大氣污染控制設備的性能指標2.3.2.凈化效率

廢氣治理設備的總效率是指在同一時間內(nèi)廢氣治理設備捕集的粉塵質(zhì)量占進入廢氣治理設備的粉塵質(zhì)量的百分數(shù)，用η表示根據(jù)凈化效率的定義，凈化效率表示式為：（重量法）（濃度法）2.3大氣污染控制設備的性能指標

通過率是指在同一時間內(nèi)，穿過廢氣治理設備的粒子質(zhì)量與進入的粒子質(zhì)量的比，一般用P(%)表示。

當兩臺廢氣治理設備串聯(lián)使用時，1和2分別表示第一級和第二級廢氣治理設備的凈化效率，則除塵系統(tǒng)的總效率為2.3大氣污染控制設備的性能指標

總效率表示廢氣治理設備的總體效果或平均效果，凈化裝置對不同粒徑的粉塵具有不同的作用效果，為反映這一特性，我們引入分級凈化效率的概念。分級效率ηdi表示廢氣治理設備對不同粒徑粉塵或粒徑范圍粉塵的凈化效果。0～55～1010～2020～40>40質(zhì)量分數(shù)/%廢氣治理設備進口2010152035廢氣治理設備出口78147.40.602.3大氣污染控制設備的性能指標粉塵的粒徑分級凈化效率表2.3大氣污染控制設備的性能指標2.3.3壓力損失含塵氣體經(jīng)過廢氣治理設備后會產(chǎn)生壓力降，被稱為廢氣治理設備的壓力損失,單位是Pa。壓力損失的大小除了與設備的結構形式有關之外，主要與流速有關。兩者之間的關系為：式中：ΔP—廢氣治理設備的壓力損失，Pa；ξ—凈化裝置的阻力系數(shù)；ρ—氣體的密度，kg/m3；ui—裝置進口氣體流速，m/s。

Δ2.3.4林格曼黑度和排放濃度2.3大氣污染控制設備的性能指標

煙氣林格曼黑度（濃度）是評價排放煙塵濃度的一項重要指標。林格曼黑度就是用視覺方法對煙氣黑度進行評價的一種方法。常用的測定裝置有：林格曼煙氣濃度圖測煙望遠鏡光電測煙儀2.3大氣污染控制設備的性能指標（1）林格曼煙塵濃度表的使用方法（2）使用林格曼圖表時的注意事項

①不要面向太陽②煙氣出口處的背景上不應有高大的樹木和建筑物③觀察者位置應與煙氣流向成直角④煙塵濃度表應保持清潔，弄臟或褪色時，應更換。（3）林格曼黑度和煙塵濃度對比表2.3大氣污染控制設備的性能指標級數(shù)煙氣特點黑色小塊占總面積%煙塵量（g/m3）0全白001微黑20%0.252灰40%0.703深灰60%1.204灰黑80%2.305全黑100%4.0~5.0（4）林格曼煙氣黑度圖法測定的實際技能實訓——請參閱本教材第7章相關內(nèi)容。

2.3大氣污染控制設備的性能指標（1）最高允許排放濃度：指處理設施后排氣筒中污染物任何1小時濃度平均值不得超過的限值；或指無處理設施排氣筒中污染物任何1小時濃度平均值不得超過的限值。一般用mg/m3表示。（2）最高允許排放速率排放系數(shù)：指一定高度的排氣筒任何1小時排放污染物的質(zhì)量不得超過的限值。一般用mg/m3表示。（3）排放速率：單位時間內(nèi)向大氣中排放污染物的量；Kg/h。

1．有一兩級除塵系統(tǒng)，第一級為旋風除塵器，第二級為電除塵器，用于處理起始含塵濃度為15g／m3。游離二氧化硅含量8％以上的粉塵。已知旋風除塵器的效率為80％，若達到國家規(guī)定的排放標準，選用的電除塵器的效率至少應是多少?2.3大氣污染控制設備的性能指標習題2.3

2.用旋風除塵器處理鍋爐煙氣，測得除塵器進口煙氣溫度450K，體積流量為10800m3/h，含塵濃9.0g/m3，靜壓強為450Pa（真空度）；除塵器出口氣體流量為12000m3/h，含塵濃度為500mg/m3。已知該除塵器的入口面積為0.25m2，阻力系數(shù)為5.0。⑴該除塵器的漏風率是多少？⑵計算該除塵器的除塵效率。⑶計算運行時的壓力損失。⑷是否達到國家二級排放標準，如果沒達到‘采用袋式除塵器進行二次除塵凈化，袋式除塵器的效率至少是多少？2.3大氣污染控制設備的性能指標

3.用兩級除塵系統(tǒng)處理含粉塵的氣體。已知含塵氣體流量為3.0m3/s，工藝設備的產(chǎn)塵量為22.5g/s，各級除塵器的除塵效率分別為70%和96%。

⑴計算該除塵系統(tǒng)總除塵效率和粉塵排放量，粉塵排放濃度是否達標？⑵若僅使用第一級除塵，粉塵排放濃度是否達標？2.3大氣污染控制設備的性能指標4.利用計算機辦公軟件學會自制簡易的林格曼煙塵濃度表，實訓學會林格曼煙塵濃度表的使用方法及注意事項。2.4煙氣量的計算2.4.1理論空氣量燃料燃燒所需要的氧，一般是從空氣中獲得的；單位量燃料按燃燒反應方程式完全燃燒所需要的空氣量稱為理論空氣量，它由燃料的組成決定，可根據(jù)燃燒方程式計算求得。建立燃燒化學方程式時，通常假定：1.空氣組成20.9%O2和79.1%N2，兩者體積比為：N2/O2=3.782.燃料中固定氧可用于燃燒3.燃料中硫主要被氧化為SO24.不考慮NOX的生成5.燃料中的N在燃燒時轉化為N26.燃料的化學方程式為CxHySzOw2.4煙氣量的計算燃燒方程式：

理論空氣量:2.4煙氣量的計算2.4.2空氣過剩系數(shù)一般把超過理論空氣量而多供給的空氣量稱為過?？諝饬?，并把實際空氣量與理論空氣量之比定義為空氣過剩系數(shù)ɑ，即

通常ɑ>1，α值的大小取決于燃料種類、燃燒裝置形式及燃燒條件等因素。表2-6給出了不同燃料和爐型的空氣過剩系數(shù)。2.4煙氣量的計算2.4.3空燃比空燃比（AF）定義為單位質(zhì)量燃料燃燒所需要的空氣質(zhì)量，它由燃燒方程式直接求得。例如，甲烷在理想空氣量下的完全燃燒：CH4＋2O2＋7.56N2→CO2＋7.56N2空燃比：AF=2×32＋7.56×28/1×16=17.22.4煙氣量的計算2.4.4煙氣體積計算１.理論煙氣體積在理論空氣量下，燃料完全燃燒所生成的煙氣體積稱為理論煙氣體積。以Vfg0表示，煙氣成分主要是CO2、SO2、N2和水蒸氣。干煙氣：除水蒸氣以外的成分稱為干煙氣；濕煙氣：包括水蒸氣在內(nèi)的煙氣。Vfg0=V干煙氣+V水蒸氣V理論水蒸氣=V燃料中氫燃燒后的水蒸氣+V燃料中所含的水蒸氣

+V由供給理論空氣量帶入的水蒸氣2.煙氣體積和密度的校正

燃燒產(chǎn)生的煙氣其T、P總高于標態(tài)（273K、1atm）故需換算成標態(tài)。大多數(shù)煙氣可視為理氣，故可應用理氣方程。設觀測狀態(tài)下（Ts、Ps下）：煙氣的體積為Vs，密度為ρs。標態(tài)下（Tn、Pn下）：煙氣的體積為Vn，密度為ρn。標態(tài)下體積為：標態(tài)下密度為：應指出，美國、日本和國際全球監(jiān)測系統(tǒng)網(wǎng)的標準態(tài)是298K、1atm在作數(shù)據(jù)比較時應注意。3.過?？諝廨^正因為實際燃燒過程是有過?？諝獾?，所以燃燒過程中的實際煙氣體積應為理論煙氣體積與過?？諝饬恐?。用奧氏煙氣分析儀測定煙氣中的CO2、O2和CO的含量，可以確定燃燒設備在運行中煙氣成分和空氣過剩系數(shù)?？諝膺^剩系數(shù)為α=

a-----過?？諝庵蠴2的過剩數(shù)設燃燒是完全燃燒，過?？諝庵械难踔灰設2形式存在，燃燒產(chǎn)物用下標P表示，若燃燒是完全的，過剩空氣中的O僅能夠以的o2形式存在，假定燃燒產(chǎn)物以下標p表示：假設空氣只有O2、N2,分別為21%、79%，則空氣中總氧量為理論需氧量：0.266N2P-O2P所以（燃燒完全時）

若燃燒不完全會產(chǎn)生CO，須校正。即從測得的過剩氧中減去CO氧化為CO2所需的O2

此時各組分的量均為奧氏分析儀所測得的百分數(shù)。2.4煙氣量的計算2.4.5污染物排放量的計算例2-5

對例2--3給定的重油，若燃料中硫轉化為SOX（其中SO2占97%），試計算空氣過剩系數(shù)α=1.20時煙氣中SO2及SO3的體積分數(shù)，并計算此時干煙氣中CO2的含量，以體積百分比表示。解：由例2-3可知，理論空氣量條件下煙氣組成（mol）為：CO2：73.58H2O：47.5+0.278SOX：0.5NX：理論煙氣量：73.58+0.5+(47.5+0.278)+()=491.7mol/kg重油即489.45=11.01m3/kg重油空氣過剩系數(shù)a=1.2時，實際煙氣量為：

11.01+10.44*0.2m3/kg（重油）=13.10m3/kg（重油）其中10.44為理論空氣量，即1Kg重油完全燃燒所需理論空氣量。煙氣中SO2的體積為

煙氣中SO3的體積為

所以，煙氣中SO2、、SO3的濃度分別為：

當α=1.2時，干煙氣量為：CO2體積為：所以干煙氣中CO2的含量（以體積計）為：

2.4煙氣量的計算2.4.6發(fā)熱量燃燒過程是放熱反應，釋放的能量（光和熱）產(chǎn)生于化學鍵的重新排列。單位燃料完全燃燒時發(fā)生的熱量變化，即在反應物開始狀態(tài)和反應產(chǎn)物終了狀態(tài)相同的情況的熱量變化，稱為燃料的發(fā)熱量，單位是kJ/kg（固體燃料、液體燃料）或kJ/m3（氣體燃料）高位發(fā)熱量（QH）指的是燃料完全燃燒，并當燃燒產(chǎn)物中的水蒸氣（包括燃料中所含水分生成的水蒸氣和燃料中氫燃燒生成的水蒸氣）凝結為水時的反應熱。低位發(fā)熱量（QL）是指燃燒產(chǎn)物中的水蒸氣仍以氣態(tài)存在時完全燃燒過程所釋放的熱量。2.4煙氣量的計算2.4.7燃料燃燒產(chǎn)生的主要污染物燃料的燃燒過程伴隨分解和其他的氧化、聚合等過程。燃燒煙氣主要由懸浮的少量顆粒物、燃燒產(chǎn)物、未燃燒和部分燃燒的燃料、氧化劑以及惰性氣體（主要是N2）等組成。燃燒可能釋放出的污染物有硫的氧化物、氮的氧化物、一氧化碳、二氧化碳、金屬及其重金屬鹽類、酮、醛和稠環(huán)碳氫化合物等。習題2.42.4煙氣量的計算

1.計算甲烷的理論空燃比(用質(zhì)量比表示)；計算H和C的理論空燃比；以H和C的分子個數(shù)比為自變量，寫出燃料的理論空燃比的計算方程(假定燃料只含有C、H兩種元素)2.已知重油的元素分析結果如下:C:85.5%,H:11.3%,O:2.0%,N:0.2%,S:1.0%，試計算:(1)燃油1kg所需的理論空氣量和產(chǎn)生的理論煙氣量。(2)干煙氣中SO2的濃度和CO2的最大濃度。(3)當空氣過剩系數(shù)為10%時，所需的空氣量和產(chǎn)生的煙氣量。2.4煙氣量的計算3.燃料油的元素質(zhì)量組成為:C86%；H14%。在干空氣條件下燃燒，煙氣分析結果(干煙氣)為:O21.5%；CO600X10-6(體積分數(shù))。試計算燃燒過程的空氣過剩系數(shù)。4.某企業(yè)需新建天然氣燃氣鍋爐共計2臺，(其中:蒸汽量相當于2t/h鍋爐1臺、蒸汽量相當于1t/h鍋爐1臺),鍋爐日運行12小時，每年工作300天，日前需申請新建天然氣鍋爐二氧化硫和氮氧化物總量控制指標，請參照本節(jié)例2-6計算擬新增大氣排放總量:SO2=噸/年?NOx=SO2=噸/年?2.5煙囪高度的計算

煙囪不單是一排氣裝置，也是控制空氣污染、保護環(huán)境的重要設備。煙囪高度、出口直徑、噴出速度等工藝參數(shù)應滿足減少對地面污染的需要。增加煙囪高度可以減輕污染源對局部地區(qū)的污染，大體上C地面∝1/H2，但超過一定高度后再增加高度，對地面濃度的影響甚微，而煙囪的造價卻隨高度增加而急劇增大（煙囪的造價∝H2），所以并不是煙囪愈高愈好。設計煙囪高度的基本原則是既要保證排放物造成的地面最大濃度或地面絕對最大濃度不超過國家大氣質(zhì)量標準，又應做到投資最省。一、煙囪高度計算煙囪高度的計算分為：①精確計算法；②簡化計算法。煙囪高度一般按錐型擴散正態(tài)分布模式導出的簡化公式計算，據(jù)對地面濃度要求不同，有兩種計算法方法：（一）保證地面最大濃度不超過允許濃度的計算方法；（二）保證地面絕對最大濃度不超過允許濃度的計算方法。2.5煙囪高度的計算1.按地面最大濃度的計算方法以地面最大濃度不超過規(guī)定為依據(jù)，保證地面最大濃度不超過《環(huán)境空氣質(zhì)量標準》規(guī)定的法定限值來確定煙囪的高度。設國家大氣環(huán)境質(zhì)量標準中規(guī)定的污染物濃度為c0，該區(qū)的背景濃度為cb，在設計煙囪高度下，排放污染物所產(chǎn)生的地面最大濃度為則煙囪的最低高度可表示為：

2.5煙囪高度的計算2.按地面絕對最大濃度計算2.5煙囪高度的計算3.根據(jù)點源煙塵允許排放率設計（P值法）P值法是為防止空氣污染，限制污染物的排放量而提出的一種控制理論。它規(guī)定每一個污染源的污染物排放量必須小于允許排放量，否則這個污染源是不合格的。其計算公式如下：

式中：q---允許排放量，t/h；

P---允許排放指標，t/(h·m2)，按所在行政區(qū)及功能區(qū)查表；按上述模式可求出有效源高H，再計算煙囪抬升高度，便可確定出煙囪的實際高度2.5煙囪高度的計算

二、煙囪設計中的若干問題

1、上述煙囪高度計算公式皆是在煙流擴散范圍內(nèi)溫度層結相同的條件下，按錐形煙流的高斯模式導出的。對于設計的高煙囪（大于200m），若所在地區(qū)上部逆溫出現(xiàn)頻率較高時，則應按上部逆溫的擴散模式校核地面污染物濃度。對于設計的中小型煙囪，當輻射逆溫很強時，則應按漫煙型擴散模式校核地面污染物濃度。2、煙流抬升高度對煙囪高度的計算結果影響很大，所以應選用抬升公式的應用條件與設計條件相近的抬升公式。否則，可能產(chǎn)生較大的誤差。3、關于氣象參數(shù)的取值方法有兩種，一種是取多年的平均值，另一種是取保證頻率值。4、為防止煙流因受周圍建筑物的影響而產(chǎn)生的煙流下洗現(xiàn)象(如圖2-10所示)，煙囪高度不得低于它所附屬的建筑物高度的1.5~2.5倍，對于排放生產(chǎn)性粉塵的煙囪，其高度自地面算起不得小于15m，排氣口高度應比生產(chǎn)主廠房最高點高出3m以上；為防止煙囪本身對煙流產(chǎn)生的下洗現(xiàn)象，煙囪出口煙氣流速不得低于該高度處平均風速的1.5倍。5.為了利于煙氣抬升，煙囪出口煙氣流速不宜過低，一般宜在20~30m/s，當設計的幾個煙囪相距較近時，應采用集合(多管)煙囪，以便增大拾升高度；煙氣溫度不宜過高，排煙溫度一般在100℃以上。2.5煙囪高度的計算三、廠址的選擇1.廠址選擇中對背景濃度的考慮進行廠址選擇時，首先要對當?shù)乇尘皾舛冗M行調(diào)查。背景濃度又稱本底濃度，是該地區(qū)已有的污染物濃度水平。在背景濃度已超過《環(huán)境空氣質(zhì)量標準》規(guī)定濃度限值的地區(qū)，就不宜再建新廠。有時背景濃度雖然沒有超過環(huán)境空氣質(zhì)量標準，但再加上擬建廠造成的污染物濃度后，若超過環(huán)境空氣質(zhì)量標準，短時間內(nèi)又無法克服的，也不宜建廠。除此而外，在進行廠址的選擇時，還要考慮長期平均濃度的分布。2.廠址選擇中對氣象條件的考慮從防止大氣污染的角度考慮，廠址應選在大氣擴散稀釋能力強，排放的污染物被輸送到城市或居民區(qū)可能性最小的地方。2.5煙囪高度的計算氣候資料是指氣象資料的常年統(tǒng)計形式。（1）對風向和風速的考慮為了一目了然，常把風資料畫成風玫瑰圖。圖2-11是風向玫瑰圖，即在8個或16個方位上給出風向（風速）的相對頻率或絕對值，用線的長短表示，連接各端點即成。風玫瑰圖可按多年（5-10年或更長）的年平均值畫出；也可按某月或某季的多年平均值畫出。山區(qū)地形復雜，風向、風速隨地形和高度有很大變化，可做出不同測點和不同高度的風玫瑰圖。靜風（風速<1.0m/s）或微風（風速為1～2m/s）情況大氣通風條件差，容易引起高濃度污染，尤其是長時間靜風會使污染物大量積累，引起嚴重污染。因此，在空氣污染分析中不僅應統(tǒng)計靜風頻率，有條件還要統(tǒng)計靜風持續(xù)時間。污染物危害的程度和受污染的時間及濃度有關，所以居住區(qū)、作物生長區(qū)都希望能設在受污染時間短、污染濃度低的位置，因而確定工廠和居民區(qū)的相對位置時要考慮風向、風速兩個因素。污染系數(shù)表示風向、風速綜合作用對空氣污染物擴散影響程度。其表達式為：

污染系數(shù)=

2.5煙囪高度的計算（2）對大氣穩(wěn)定度的考慮由于一般污染物擴散是在距地面幾米高范圍內(nèi)進行的，所以離地面幾百米范圍內(nèi)的大氣穩(wěn)定度對污染物的擴散稀釋過程有重要影響，選廠址必須注意收集逆溫層的強度、厚度、出現(xiàn)頻率和持續(xù)時間等資料，要特別注意逆溫同時出現(xiàn)靜風或微風的情況。大型工廠：若排煙有效煙囪高度能突破經(jīng)常出現(xiàn)的逆溫層高度而在逆溫層以上擴散，對防止污染有利，若逆溫層出現(xiàn)在煙囪有效高度上部，往往易造成污染。中小工廠：距地面200~300米以下的逆溫層對中、小型工廠是不利的條件，高層逆溫對幾公里范圍內(nèi)的擴散影響不大。其它氣象資料：如降雨、云、霧等。（3）混合層厚度的確定混合層高度是影響混合物鉛直擴散的重要參數(shù)。由于溫度層結的晝夜變化，混合層高度也隨時間變化?；旌蠈痈叨瓤煽醋鳉鈮K作干絕熱上升運動的上限高度。（即：干絕熱遞減率上限高度?；旌蠈佑?，則污染物垂直擴散的范圍越大。）具體指出污染物在鉛直方向的擴散范圍。受太陽輻射的影響，午后混合層高度最大，在溫度—高度圖上，從上午最大地面溫度作干絕熱線，與早晨溫度探空曲線的交點高度為午后混合層高度，即最大混合層高度。見下頁圖示。

大范圍內(nèi)的平均污染濃度，可以認為與混合層高度和混合層內(nèi)的平均風速的乘積成反比。通常定義Dū為通風系數(shù)。Dū－單位時間內(nèi)通過與平均風向垂直的單位寬度混合層的空氣層。通風系數(shù)越大，污染濃度越小。2.5煙囪高度的計算2.5煙囪高度的計算三、廠址的選擇3.廠址選擇中對地形的考慮山谷較深，走向與盛行風向交角為45°~135°時，谷風風速經(jīng)常很小，不利于擴散稀釋，若煙囪有效高度又不能超過經(jīng)常出現(xiàn)靜風及小風的高度時，則不宜建廠。排煙高度不可能在下坡風厚度及背風坡湍流區(qū)高度時，在這種地區(qū)不宜建廠。四周山坡上有居民區(qū)及農(nóng)田，排煙有效高度又不能超過其高度時，不宜建廠。四周地形很深的谷地不宜建廠。煙流雖能越過山頭，仍會在背風面造成污染，因此居民區(qū)不宜設在背風面的污染區(qū)。在海陸風較穩(wěn)定的大型水域或與山地交界的地區(qū)不宜建廠。必須建廠時，應該使廠區(qū)與生活區(qū)的連線與海岸平行，以減少海陸風造成的污染。由于地形對空氣污染的影響是非常復雜的，這里給出的幾條只是最基本的考慮，對具體情況必須做具體分析。在地形復雜的地方建廠，一般應進行專門的氣象觀測和現(xiàn)場擴散實驗，或者進行風洞模擬實驗，以便對當?shù)氐臄U散稀釋條件做出準確的評價，確定必要的對策或防護距離。習題2.52.5煙囪高度的計算1.某市遠郊農(nóng)村平原開闊地上已建成一火力發(fā)電廠。該電廠的煙囪高度120m，考慮到當時當?shù)氐臍庀笏斐傻臒煔馓叨?，煙囪的有效高度H=307m。根據(jù)我國1991年頒布的制定地方大氣污染排放標準的技術方法(GB/T13201-91)所規(guī)定的該發(fā)電廠地區(qū)的SO2容許排放指標P=21t/(m2.h)。試問從該電廠煙囪排放SO2，的最大容許量為多少?2.處于某市東部遠郊平原地區(qū)的某燃煤電廠,煙囪有效高度為137m,當?shù)禺敃r的SO2允許排放控制系數(shù)P=34t/(m2.h)，試間該電廠SO2容許排放量為多少:若該電廠增加一組發(fā)電機組，新增的發(fā)電機組燃煤鍋爐SO2排放量為0.6t/h，則新建排煙煙肉的有效高度應為多少?3.煙肉高度的計算方法有哪幾種?它們各自的特點是什么?4.從大氣環(huán)境的角度出發(fā),廠址的選擇應考慮哪些方面的問題?第3章顆粒污染物控制技術與設備本章主要介紹顆粒污染物的控制方法與控制設備。通過學習，重點掌握各類除塵器的工作原理、結構性能、適用條件及運行維護。培養(yǎng)處理各種含塵氣體的技能及解決廢氣凈化工藝過程中易出現(xiàn)問題的能力。學習指南：除塵器按其除塵機理和結構，可分為如下四大類：1.機械式除塵器2.濕式除塵器3.過濾式除塵器4.靜電除塵器除了應用以上原理外還可以利用聲波、磁力、泳力、冷凝、蒸發(fā)、凝聚等來去除粉塵和凈化氣體。3.1機械式除塵器（1）水平氣流沉降室

水平氣流沉降室其基本結構如圖含塵氣流進入重力沉降室后，由于突然擴大了過流面積，流速迅速下降，此時氣流處于層流狀態(tài)，其中較大的塵粒在重力的作用下沉降于灰斗中，氣體沿水平方向繼續(xù)前進，從而達到除塵目的。如果要使塵粒在沉降除塵器內(nèi)從氣流中分離出來，必須在通過沉降除塵器的時間內(nèi)，從進入沉降除塵器時的位置，降落到沉降除塵器的底部。粉塵重力沉降原理3.1.1重力沉降室1.重力沉降室的原理3.1機械式除塵器（2）

垂直氣流沉降室垂直氣流沉降室是一種風選器，可除去沉降速度大于氣流上升速度的粉塵。圖為幾種常見垂直氣流沉降室。（a）擴散式（b）擋板式常見的重力沉降室有單層和多層兩種類型2.重力沉降室結構形式及尺寸（1）重力沉降室結構形式重力沉降室結構形式多層重力除塵器（2）重力沉降室結構尺寸3.1機械式除塵器首先根據(jù)需要確定該沉降室應能100%捕集的最小塵粒的粒徑，并根據(jù)粉塵的密度計算出該塵粒的的沉降速度us，再選取沉降室內(nèi)氣流速度u，根據(jù)現(xiàn)場情況確定沉降室高度（或?qū)挾龋?，然后按公式計算沉降室長度L和寬度B（或高度H）。3.重力沉降室的設計步驟4.重力沉降室設計注意事項（2）沉降室的長寬高尺寸要適宜，若沉降室過高，其上部的塵粒沉降到底部時間較長，煙塵往往未降到底部就被煙氣帶走。（1）沉降室內(nèi)煙氣流速宜取0.4-1.0m/s。（3）沉降室內(nèi)可合理設置擋板或隔板（采用水平隔板降低沉降室高度形成多層沉降室），有利于提高除塵效率，為了防止沉積在沉降室底部的塵粒再次被氣流帶走，沉降室也可加設底部水封池或噴霧等措施，以提高除塵效果。（4）沉降室一般只能捕集大于40-50μm的塵粒，而且除塵效率較低。3.1機械式除塵器1.慣性除塵器的原理3.1.2慣性除塵器慣性除塵器是利用慣性力的作用，使含塵氣體與擋板撞擊或者急劇改變氣流方向，借助塵粒本身的慣性使其與氣流分離的裝置。慣性除塵器工作原理示意圖當含塵氣流進入裝置后，遇到檔板B1時，氣流改變方向，但較大的粒子由于慣性力作用會保持原有的運動方向，最終撞在擋板上沉入灰斗。隨氣流一起運動的粒徑比較小的粒子，遇到擋板B2后會發(fā)生旋轉，靠離心力作用，更細小的粒子被去除，凈化后氣流從頂部排出。因此慣性除塵器的除塵是慣性力、離心力和重力共同作用的結果。3.1機械式除塵器1.旋風除塵器的工作過程與原理3.1.3旋風除塵器旋風除塵器是利用氣流在旋轉運動中產(chǎn)生的離心力來清除氣流中塵粒的設備。旋風除塵器除塵原理示意圖旋風除塵器由進氣管、筒體、錐體、灰斗和排氣管組成。進氣管與筒體相切，筒體頂部中央安裝排氣管，筒體下部是錐體，錐體下部是集塵室。向下的外旋流和向上的內(nèi)旋流的旋轉方向是相同的。外旋流轉變?yōu)閮?nèi)旋流的區(qū)域稱為回流區(qū)，部分氣流進入除塵器后直接進內(nèi)旋流，未經(jīng)除塵直接隨內(nèi)旋流排出除塵器，這部分氣流稱為上旋流。氣流作旋轉運動時，塵粒在離心力的作用下向外壁移動，到達外壁的粉塵在下旋氣流和重力的共同作用下沿壁面落入集塵室而被去除。1、排氣管

2、上旋流

3、筒體4、外旋流

5、內(nèi)旋流

6、錐體

7、灰斗3.1機械式除塵器2.旋風除塵器性能及影響因素影響旋風除塵器性能的主要因素（3）筒體及錐體長度（5）入口速度（4）排氣口尺寸（6）除塵器底部的嚴密性（1）筒體直徑（2）入口形式（7）粉塵的性質(zhì)（8）旋風除塵器尺寸比例變化的影響3.1機械式除塵器3.旋風除塵器的結構形式（1）回流式旋風除塵器在回流式旋風除塵器內(nèi)，含塵氣流由一端進入旋轉運動把塵粒分離，凈化后的氣流又旋轉返回至和進氣口相同端排出。它有筒式、旁路式和擴散式等幾種型式。

1）筒式旋風除塵器

2）旁路式旋風除塵器3）擴散式旋風除塵器3.1機械式除塵器（2）直流式旋風除塵器直流式旋風除塵器的基本特點是：含塵氣流由除塵器一端進入作旋轉運動，把塵粒從氣流中分離出來。凈化后的氣體則繼續(xù)旋轉，并由除塵器的另一端排出。這類除塵器內(nèi)沒有上升的內(nèi)旋氣流，減少了返混和二次飛揚，除塵阻力損失較小，但效率有所下降。切流直流式旋風除塵器3.1機械式除塵器（3）多管旋風除塵器多管放風除塵器是由若干個結構和尺寸相同的小型旋風除塵器（又叫旋風子）組合在一個殼體內(nèi)并聯(lián)使用的除塵設備。由于多管旋風除塵器是由多個旋風子組成，因此，處理風量大。而且由于旋風子的直徑較小，除塵效率較高。能夠有效的捕集5-10μm的粉塵。切流直流式旋風除塵器3.1機械式除塵器旋風除塵器的結構形式很多，在選用旋風除塵器時，常根據(jù)工藝提供或收集到的設計資料來確定其型號和規(guī)格，一般常用計算方法和經(jīng)驗法。4.旋風除塵器設計的選型（1）其基本步驟如下

1）根據(jù)含塵濃度、粒度分布、密度等煙氣特征、除塵要求、允許的阻力和制造條件等因素全面分析，合理地選擇旋風除塵器的型式。

2）根據(jù)使用時允許的壓力降確定進口氣速ui。若沒有氣速與壓降的數(shù)據(jù)，則根據(jù)允許的壓力降公式(3—12)計算進口氣速。

3）確定旋風除塵器的進口截面積Ａ，入口寬度Ｂ和入口高度Ｈ進口截面積Ａ可由下式計算：式中：A——進口截面積，m2；B——入口寬度，m；H——入口高度，m；Q——旋風除塵器處理的煙氣量，m3/s。3.1機械式除塵器4）確定型號由進口截面積A、入口寬度B和高度H確定出筒體直徑，由筒體直徑D確定規(guī)格型號。幾種旋風除塵器的主要尺寸比例參見表項目XLP/AXLP/BXLT/AXLT入口寬度b入口高度h筒體直徑D排出管直徑dpp筒體長度L錐體長度H排塵口直徑d1(A/3)1/2(3A)1/2上3.85b下0.7D0.6D上1.35D下1.00D上0.5D下1.0D0.296D(A/2)1/2(2A)1/23.33b—0.6D1.7D2.3D0.43D(A/2.5)1/2(2.5A)1/23.85b—0.6D2.26D2.0D0.3D(A/1.75)1/2(1.75A)1/24.9b—0.58D1.6D1.3D0.145D壓力損失/Pa12m/s①15m/s18m/s700(600)②1100(940)1400(1260)500(420)890(700)③1450(1150)④860(770)13500(600)1950(1150)440(490)670(770)990(1110)3.1機械式除塵器（2）旋風除塵器選型要求1）旋風除塵器適用于凈化密度和粒徑大于5μm的塵粒，對細微塵粒，其除塵效率較低，但高效旋風除塵器對細微塵粒也有一定的凈化效果。2）一般用于凈化非纖維性粉塵及溫度在400℃以下的非腐蝕性的氣體。3）旋風除電器對入口粉塵濃度變化的適應性強，可處理高含塵濃度的氣體。4）旋風除塵器不適宜用于粘結性強的粉塵，當處理相對濕度較高的含塵氣體時注意避免因結露而造成的粘結。5）設計或運用時必須采用氣密性好的卸灰裝置或其它防正旋風除塵器底部漏風的措施，以防底部漏風，效率下降。6）由于風量波動對旋風除塵器除塵效率和壓力損失影響較大，故旋風除塵器不宜用于氣量波動大的情況。7）當旋風除塵器內(nèi)的旋轉氣速較高時，應注意加耐磨襯，防止磨損。

8）性能相同的旋風除塵器一般不宜兩級串聯(lián)使用。

9）在并聯(lián)使用旋風除塵器時，要盡可能使每臺除塵器的處理氣量相3.1機械式除塵器3.1.4常用機械式除塵器的性能參數(shù)機械式除塵器的性能參數(shù)除塵器類型最大煙氣處理量（m3/h）可除去最小粒徑（μm）除塵效率（%）壓力損失（Pa）最高煙氣溫度（℃）重力沉降室根據(jù)實際情況決定最大處理量4080-9050-130550-850慣性除塵器1275001090750-1500<400旋風除塵器850001050-60250-1500350-550旋流除塵器30000290<2000<250串聯(lián)旋風除塵器170000590750-1500300-5503.1機械式除塵器3.1.5機械式除塵器的運行維護管理穩(wěn)定運行參數(shù)防止漏風機械式除塵器的運行維護12避免除塵器堵塞和積灰4防止關鍵部位磨損的技術措施3漏風的原因除塵器進、出口法蘭處的連接間使用不當引起的漏風除塵器的本體磨損嚴重引起的漏風機械除塵器卸灰裝置引起的漏風1）防止排灰口堵塞2）防止過多的氣體倒流入排灰口3）應經(jīng)常檢杳除塵器有無磨損而漏氣的現(xiàn)象，以便及時采取措施4）盡量避免焊縫和接頭5）在粉塵沖擊部位使用可以更換的抗磨板，或增加耐磨層6）前面曾經(jīng)提到粉塵負荷和磨損速度有關3.1機械式除塵器習題1.41.填空題（1）分級效率等于100%時，除塵器能100%除去塵粒的最小粒徑是（）。（2）提高重力沉降室的捕集效率可以采?。ǎⅲǎ?、（）等措施。（3）旋風除塵器由（）、（）、（）、（）組成。（4）在相同的轉速下，筒體的直徑越小，塵粒受到的離心力越大，除塵效率（）。2.簡答題（1）重力沉降室有何特點？適應條件是什么？（2）畫圖并說明慣性除塵器的除塵機理及適應條件。（3）簡述旋風除塵器的工作過程與原理。（4）影響旋風除塵器效率的因素有那些？3.計算題擬采用重力沉降室除去常壓爐氣中的球形塵粒。降塵室的寬和長分別為2m和6m,氣體處理量為1m3/s(標)，爐氣溫度為427℃，相應的密度ρ=0.5kg/m3，粘度μ=3.4×10-5Pa.s，固體密度ρS=400kg/m3,操作條件下，規(guī)定氣體速度不大于0.5m/s，試求：（1）重力沉降室的總高度H，m；（2）理論上能完全分離下來的最小顆粒尺寸；（3）粒徑為40μm的顆粒的回收百分率；（4）欲使粒徑為10μm的顆粒完全分離下來，需在重力沉降室內(nèi)設置幾層水平隔板？3.1機械式除塵器3.2過濾式除塵器過濾式除塵器是使含塵氣體通過過濾材料或濾層，將粉塵分離和捕集的裝置。一類是利用纖維編織物為濾