大氣污染控制工程課件

1大氣污染控制工程

2

大氣污染定義及其分類

大氣污染的影響

大氣污染防治法規(guī)與標(biāo)準(zhǔn)體系

中國的大氣污染綜合防治

學(xué)習(xí)要求

明確大氣污染控制工程的學(xué)習(xí)對象、內(nèi)容和目的

了解大氣的組成，掌握大氣污染物的概念，以及主要大氣污染物了解大氣污染控制方面的法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)體系建立大氣污染綜合防治的概念內(nèi)容簡介第一章緒論3一、大氣污染及其分類1.

大氣圈及大氣組成45沒有受污染影響的大氣由三部分組成：干燥清潔的空氣、水汽和懸浮微粒。干燥清潔空氣主要成分是氮、氧、氬、二氧化碳等。62.大氣污染的定義AirPollutionmaybedefinedasanyatmosphericconditioninwhichsubstancesarepresentatconcentrationshighenoughabovetheirnormalambientlevelstoproduceameasurableeffectonman,animals,vegetation,ormaterials.大氣污染指由于人類活動或自然過程引起某些物質(zhì)介入大氣中，呈現(xiàn)出足夠的濃度，達(dá)到了足夠的時(shí)間，并因此而危害了人體的舒適、健康和福利或危害了環(huán)境。

73.空氣污染系統(tǒng)（AirPollutionSystems）

8

Emissionsources

Sourcecontrol

Atmosphere

Receptors

Receptors

HumansAnimalsPlantsMaterialsresponseAutomaticcontrolLegislativeaction

EmissionsourcesAtmosphere

Receptors

pollutantsmixedandchemicaltransformation

大氣污染與受體之間的關(guān)系9按照大氣污染的范圍來分，大致可分為四類：(1)局限于小范圍的大氣污染；(2)涉及一個(gè)地區(qū)的大氣污染；(3)涉及更廣泛地區(qū)的廣域污染；(4)必須從全球范圍考慮的國際性污染。10大氣污染的研究內(nèi)容

SourcesofairpollutantsControlmethodsAtmosphericbehaviorofairpollutantsEffectsofairpollutantsLegislativeandregulatorymeasures114.排放源:TransportationElectricpowergenerationIndustrialprocessesIndustrialanddomesticfuelburningRefuseburningEtc.12SourcesofairpollutioninAsiaaremany:powergeneration,industry,traffic,homecooking,andbiomassburningSource:DavidStreets.EnergyUse,Emissions,andAirPollutioninAsia135.一次大氣污染物:SourcesofPrimaryAirPollutantsPollutantSourcesCarbonmonoxideIncompleteburningoffossilfuels,TobaccosmokeHydrocarbonsIncompleteburningoffossilfuels,TobaccoburningParticulatesChemicals,Burningfossilfuels,Farmingoperations,Industrialwastes,BuildingdemolitionSulfurdioxideBurningfossilfuels,SmeltingoreNitrogencompoundsBurningfossilfuels14Particulates(1)粉塵(dust)：1-200um(2)煙(fume)：0.01-1um左右(3)飛灰(flyash)：(4)黑煙(smoke)：(5)霧(fog)：156.光化學(xué)煙霧:Secondaryairpollutantsarecompoundsthatresultsfromtheinteractionofvariousprimaryairpollutants.Photochemicalsmogisamixtureofpollutantsresultingfromtheinteractionofnitrogenoxidesandhydrocarbonswithultravioletlight.Thetwomostdestructivecomponentsofphotochemicalsmogareozone(O3)andPAN(過氧乙酰硝酸酯).16光化學(xué)煙霧形成過程17光化學(xué)煙霧實(shí)例187.酸沉降:AcidDepositionistheaccumulationofpotentialacid-formingparticlesonasurface.Acidsresultfromnaturalcausesandfromhumanactivities.Theacid-formingreactantsareclassifiedaswetordry.19Moleculesfromnaturalsources,powerplants,andinternalcombustionenginesreacttoproducethechemicalsthatarethesourceofaciddeposition20酸雨的危害水的低pH值使得魚的骨骼畸形生長，最終導(dǎo)致死亡引起樹木的大量不正常死亡嚴(yán)重腐蝕建筑物21中國酸雨的分布變化全球平均氣溫的變化大氣中二氧化碳含量的變化全球變暖產(chǎn)生的影響TheIPCC(IntergovernmentalpanelonClimateChange)hasreachedseveralimportantconclusions:Thereisastrongcorrelationbetweentheincreaseintemperatureandtheamountofgreenhousegasespresentintheatmosphere.Humanactivitygreatlyincreasestheamountsofthesegreenhousegases.9.臭氧層破壞:Ozoneabsorbsultravioletlightandissplitintoanoxygenmoleculeandanoxygenatom:Oxygenmoleculeisalsosplitbyultravioletlighttoformoxygenatoms:Recombinationofoxygenatomsandoxygenmoleculesallowozonetobeformedagainandtobeavailabletoabsorbmoreultravioletlight:Thisseriesofreactionsresultsintheabsorptionof99%oftheultravioletlightenergycomingfromthesun.Chlorofluorocarbons(CFCs)arestronglyimplicatedintheozonereductionintheupatmosphere.Thesereactionsbothdestroyozone.1979－1986年TOMS測得的總臭氧全球平均值注：Dobson單位－將0°C，標(biāo)準(zhǔn)海平面壓力下，10－5m厚的臭氧

定義為一個(gè)Dobson單位1979－1986年總臭氧緯向平均值的趨勢10.室內(nèi)空氣污染吸煙的危害11.中國城市的大氣污染概況1999年全國重點(diǎn)城市主要大氣污染物分布二、大氣污染的影響1.對人體健康的影響CO對人體健康的影響CO（10-6）對人體健康的影響5－10對呼吸道患者有影響30人滯留8h，視力及神經(jīng)機(jī)能出現(xiàn)障礙40人滯留8h，出現(xiàn)氣喘1201h接觸，中毒，血液中CO—Hb>10%2502h接觸，頭疼，血液中CO—Hb=40%5002h接觸，劇烈心痛，眼花，虛脫300030min即死亡NO2對人體健康的影響NO2（10-6）對人體健康的影響1聞到臭味5聞到強(qiáng)臭味10—1510min眼、鼻受到刺激501min內(nèi)人呼吸困難803min感到胸痛、惡心100—150在30—60min內(nèi)死亡250很快死亡臭氧對人體健康的影響注：部分人群接觸臭氧后肺功能下降突發(fā)性嚴(yán)重大氣污染事故1952年12月倫敦?zé)熿F事件中死亡人數(shù)與大氣中煙塵和二氧化硫濃度的相關(guān)性2.對植物的傷害注：二氧化氮濃度和暴露時(shí)間與植物死亡、葉器官損傷和新陳代謝或生長影響之間的關(guān)系Source：Springer-VerlagandProf.D.C.MacLean3.對器物和材料的影響注：平均二氧化硫濃度和不同暴露時(shí)間與低碳鋼的腐蝕之間的關(guān)系（1963－1964年9月，在芝加哥的七個(gè)地點(diǎn)進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)）Source：AirandWasteManagementAssociation4.對大氣能見度的影響對大氣能見度或清晰度有影響的污染物，一般應(yīng)是氣溶膠粒子、能通過大氣反應(yīng)生成氣溶膠粒子的氣體或有色氣體，包括：總懸浮顆粒物（TSP）SO2和其它氣態(tài)含硫化合物，在大氣中以較大反應(yīng)速率生成硫酸鹽和硫酸氣溶膠粒子NO和NO2，在大氣中反應(yīng)生成硝酸鹽和硝酸氣溶膠粒子光化學(xué)煙霧，反應(yīng)生成亞微米的氣溶膠粒子1995年8月29日修改后的大氣污染防治法，在控制大氣污染，改善大氣環(huán)境質(zhì)量方面起到了積極的作用：強(qiáng)化了酸雨和二氧化硫污染控制推動了煤炭的清潔利用加快了淘汰嚴(yán)重污染大氣的落后工藝和設(shè)備的步伐開始停止生產(chǎn)和使用含鉛汽油法規(guī)實(shí)施后，一些地區(qū)依法強(qiáng)化環(huán)境管理，大氣環(huán)境質(zhì)量確實(shí)得到了改善2.大氣環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)體系GB3095－1996 環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)GB16297－1996 大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)GWPB3－1999 鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)GB4915－1996 水泥廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)GB9078－1996 工業(yè)爐窯大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)GB16171－1996 煉焦?fàn)t大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)GB13223－1996 火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)GB14554－93 惡臭污染物排放標(biāo)準(zhǔn)GWPB1－1999

輕型汽車污染物排放標(biāo)準(zhǔn)

GB14761.2－93 車用汽油機(jī)排氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)GB14761.5－93 汽油車怠速污染物排放標(biāo)準(zhǔn)GB14761.6－93 柴油車自由加速煙度排放標(biāo)準(zhǔn)GB14761.7－93 汽車柴油機(jī)全負(fù)荷煙度排放標(biāo)準(zhǔn)GB14621－93 摩托車排氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)GWPB5－2000 飲食業(yè)油煙排放標(biāo)準(zhǔn)GB5468－91 鍋爐煙塵測試方法GB11642－89 輕型汽車排氣污染物測試方法GB/T14762－93 車用汽油機(jī)排氣污染物試驗(yàn)方法GB/T14763－93 汽油車燃油蒸發(fā)污染物的測量 收集法GB11340－89 汽車曲軸箱排放物測量方法GB/T3845－93 汽油車排氣污染物的測量 怠速法GB/T3846－93 柴油車自由加速煙度的測量 濾紙煙度法GB3847－83 汽油柴油機(jī)全負(fù)荷煙度測量法GB/T5466－93 摩托車排氣污染物的測量

怠速法GB/T14622－93 摩托車排氣污染物的測量

工況法

3.中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)

環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)

Ambientairqualitystandard

GB3095－1996

(代替GB3095－82)

國家環(huán)境保護(hù)局1996-01-18批準(zhǔn) 1996-10-01實(shí)施主題內(nèi)容與適用范圍

本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了環(huán)境空氣質(zhì)量功能區(qū)劃分、標(biāo)準(zhǔn)分級、污染物項(xiàng)目、取值時(shí)間及濃度限值，采樣與分析方法及數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)的有效性規(guī)定。 本標(biāo)準(zhǔn)適用于全國范圍的環(huán)境空氣質(zhì)量評價(jià)。

環(huán)境空氣質(zhì)量功能區(qū)的分類和標(biāo)準(zhǔn)分級環(huán)境空氣質(zhì)量功能區(qū)分類一類區(qū)為自然保護(hù)區(qū)、風(fēng)景名勝區(qū)和其它需要特殊保護(hù)的地區(qū)。二類區(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)。環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)分級（環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)分為三級）一類區(qū)執(zhí)行一級標(biāo)準(zhǔn)二類區(qū)執(zhí)行二級標(biāo)準(zhǔn)三類區(qū)執(zhí)行三級標(biāo)準(zhǔn)各項(xiàng)污染物的濃度限值注：①適用于城市地區(qū)；②適用于牧業(yè)區(qū)和以牧業(yè)為主的半農(nóng)半牧區(qū)，蠶桑區(qū)；③適用于農(nóng)業(yè)和林業(yè)區(qū)?？諝馕廴局笖?shù)分級標(biāo)準(zhǔn)(試行) 2000年4月27日發(fā)布來源：北京市環(huán)境保護(hù)局主頁（）空氣污染指數(shù)分級濃度限值計(jì)算公式：當(dāng)?shù)趉種污染物濃度為時(shí)，其分指數(shù)為注：各變量含義參看教材所謂大氣污染的綜合防治，實(shí)質(zhì)上就是對多種大氣污染控制技術(shù)方案的技術(shù)可行性、經(jīng)濟(jì)合理性、實(shí)施可能性和區(qū)域適應(yīng)性等作最優(yōu)化選擇和評價(jià)，從而得出最優(yōu)的控制技術(shù)方案和工程措施，達(dá)到整個(gè)區(qū)域的大氣環(huán)境質(zhì)量控制目標(biāo)。四、中國的大氣污染綜合防治1.能源利用情況注：中國正在不斷提高能源使用的效率，但還未達(dá)到美國的水平（1980-1995年數(shù)據(jù)）2.主要污染物排放注：近年來GDP持續(xù)增長，主要污染物排放卻有所下降來源：中國統(tǒng)計(jì)年鑒，中國環(huán)境狀況公報(bào)3.控制大氣污染的技術(shù)措施清潔生產(chǎn)：清潔的生產(chǎn)過程和清潔的產(chǎn)品可持續(xù)發(fā)展的能源戰(zhàn)略改善能源供應(yīng)結(jié)構(gòu)和布局，提高清潔能源和優(yōu)質(zhì)能源比例提高能源利用效率和節(jié)約能源推廣少污染的煤炭開采技術(shù)和清潔煤技術(shù)積極開發(fā)利用新能源和可再生能源建立綜合性工業(yè)基地：各企業(yè)間相互利用原材料和廢棄物，減少污染物排放總量4.控制污染的經(jīng)濟(jì)政策必要的環(huán)境保護(hù)投資環(huán)保投資占國民生產(chǎn)總值（GPD）的比例，發(fā)展中國家為0.5－1％，發(fā)達(dá)國家為1－2％我國目前比例為0.7－0.8％，希望能達(dá)到1.5％實(shí)行“污染者和使用者支付原則”，可采用的經(jīng)濟(jì)手段：建立市場（排污許可證制度等）稅收手段（污染稅、資源稅等）收費(fèi)制度（排污費(fèi)等）財(cái)政手段（生態(tài)環(huán)境基金等）責(zé)任制度（賠償損失和罰款等）第一節(jié)燃料的性質(zhì)1.

燃料的分類

按獲得方法分

按物態(tài)分

天然燃料人工燃料固體燃料木柴、煤、油頁巖

木炭、焦炭、煤粉等

液體燃料

石油

汽油、煤油、柴油、重油

氣體燃料

天然氣

高爐煤氣、發(fā)生爐煤氣、焦?fàn)t煤氣

2.

燃料的化學(xué)組成典型氣體、液體和固體燃料的化學(xué)組成成分2.

燃料的化學(xué)組成典型氣體、液體和固體燃料的化學(xué)組成成分（續(xù)）一個(gè)秘密！C/H

3.

燃料組成對燃燒的影響碳：可燃元素。1kg純碳完全燃燒時(shí)，放出7850kcal的熱量。當(dāng)不完全燃燒生成CO時(shí)，放出2214kcal的熱量。純碳起燃溫度很高，燃燒緩慢，火焰也短。煤中的碳不是單質(zhì)狀態(tài)存在，而是與氫、氮、硫等組成有機(jī)化合物。煤形成的地質(zhì)年代越長，其揮發(fā)性成分含量越少，而含碳量則相對增加。例如，無煙煤含碳量約90-98%，一般煤的含碳量約50-95%。氫：是燃料中發(fā)熱量最高的元素。固體燃料中氫的含量為2-10%，以碳?xì)浠衔锏男问酱嬖冢?kg氫完全燃燒時(shí)能放出28780kcal的熱量。

3.

燃料組成對燃燒的影響氧：氧在燃料中與碳和氫生成化合物，降低了燃料的發(fā)熱量氮：燃料中含氮量很少，一般為0.5-1.5%硫：以三種形態(tài)存在：有機(jī)硫、硫化鐵硫和硫酸鹽硫。硫燃燒生成產(chǎn)物為SO2和SO3，其中SO2占95%以上。3.

燃料組成對燃燒的影響水分：水分的存在使燃料中可燃成分相對地減少。煤中水分由表面水分（外部水分）和吸附水分（內(nèi)部水分）組成。外部水分可以靠自然干燥方法除去。內(nèi)部水分要放在干燥箱中加熱到102-105

C，保持2h后才能除掉?；曳郑菏侨剂现胁豢扇嫉V物質(zhì)，為燃料中有害成分。4.煤的分類和組成

煤的基本分類褐煤最低品味的煤，形成年代最短，熱值較低煙煤形成年代較褐煤長，碳含量75-90％。成焦性較強(qiáng)，適宜工業(yè)一般應(yīng)用無煙煤煤化時(shí)間最長，含碳量最高（高于93％），成焦性差,發(fā)熱量大4.煤的分類和組成

煤的詳細(xì)分類4.煤的分類和組成

煤的成分分析工業(yè)分析（

proximateanalysis）測定煤中水分、揮發(fā)分、灰分和固定碳。估測硫含量和熱量，是評價(jià)工業(yè)用煤的主要指標(biāo)。元素分析（ultimateanalysis）用化學(xué)分析的方法測定去掉外部水分的煤中主要組分碳、氫、氮、硫和氧的含量。4.煤的分類和組成煤的工業(yè)分析水分：一定重量13mm以下粒度的煤樣，在干燥箱內(nèi)318-323K溫度下干燥8小時(shí)，取出冷卻，稱重

外部水分將失去外部水分的煤樣保持在375-380K下，約2h后，稱重

內(nèi)部水分揮發(fā)分：失去水分的試樣密封在坩堝內(nèi)，放在1200K的馬弗爐中加熱7分鐘，放入干燥箱中冷卻至常溫再稱重4.煤的分類和組成煤的工業(yè)分析（續(xù)）固定碳失去水分和揮發(fā)分后的剩余部分（焦炭）放在800

20

C的環(huán)境中灼燒到重量不在變化時(shí)，取出冷卻。焦炭所失去的重量為固定碳灰分：從煤中扣除水分、灰分以及灰發(fā)分后剩余的部分為固定碳4.煤的分類和組成煤中灰分的組成（有可利用價(jià)值?。┪覈禾康钠骄曳趾繛?5％灰分的存在降低了煤的熱值，也增加了煙塵污染和出渣量4.煤的分類和組成煤的元素分析碳和氫：通過燃燒后分析尾氣中CO2和H2O的生成量測定氮：在催化劑作用下使煤中的氮轉(zhuǎn)化為氨，堿液吸收，滴定硫：與氧化鎂和無水硫酸鈉混合物反應(yīng)，SSO42-，滴定4.煤的分類和組成煤中硫的形態(tài)5.其他燃料

石油液體燃料的主要來源鏈烷烴、環(huán)烷烴和芳香烴等多種化合物組成的混合物主要含碳和氫，還有少量硫、氮和氧氫含量增加時(shí)，比重減少，發(fā)熱量增加天然氣典型的氣體燃料一般組成為甲烷85％、乙烷10％、丙烷3％6.燃料組成的表示方法:CxHySzOwNvSample:C:77.2%,H:5.2%,N:1.2%,S:2.6%,O:5.9%andash:7.9%byweight.Determinethenormalizedmolarcomposition.ElementWt%mol/100gmol/molC77.2

12=6.43

6.43=1.00H5.20

1=5.20

6.43=0.808N1.20

14=0.0857

6.43=0.013S2.60

32=0.0812

6.43=0.013O5.90

16=0.369

6.43=0.057ash7.9

6.43=1.23g/molCThenormalizedmolarcomposition:CH0.808N0.013S0.013O0.057

燃料的最重要的兩個(gè)屬性熱值決定燃料的消耗量雜質(zhì)污染物產(chǎn)生的來源1.影響燃燒過程的主要因素燃料完全燃燒的條件（3T+E）3T?????空氣條件：提供充足的空氣；但是空氣量過大，會降低爐溫，增加熱損失溫度條件（Temperature）：達(dá)到燃料的著火溫度時(shí)間條件（Time）：燃料在高溫區(qū)停留時(shí)間應(yīng)超過燃料燃燒所需時(shí)間燃料與空氣的混合條件（Turbulence）：燃料與氧充分混合1.影響燃燒過程的主要因素燃?xì)獗群突旌铣潭葘θ紵a(chǎn)物的影響2.燃料燃燒的理論空氣量建立燃燒方程式的假定：空氣組成

20.9%O2和79.1%N2，兩者體積比為：N2/O2=3.78燃料中固定氧可用于燃燒燃料中硫主要被氧化為SO2不考慮NOX的生成燃料中的N在燃燒時(shí)轉(zhuǎn)化為N2燃料的化學(xué)方程式為CxHySzOw2.燃料燃燒的理論空氣量燃燒方程式：燃料重量

=12x+1.008y+32z+16w理論空氣量：煤

4-7m3/kg，液體燃料10-11m3/kg

2.燃料燃燒的理論空氣量空氣過剩系數(shù)實(shí)際空氣量與理論空氣量之比。以

表示，通常>1部分爐型的空氣過剩系數(shù)3.燃燒過程中產(chǎn)生的污染物燃燒可能釋放的污染物：CO2、CO、SOx、NOx、CH、煙、飛灰、金屬及其氧化物等溫度對燃燒產(chǎn)物的絕對量和相對量都有影響燃料種類和燃燒方式對燃燒產(chǎn)物也有影響3.燃燒過程中產(chǎn)生的污染物燃燒產(chǎn)物與溫度的關(guān)系：3.燃燒過程中產(chǎn)生的污染物燃料種類對燃燒產(chǎn)物的影響（以1000MW電站為例）：3.燃燒過程中產(chǎn)生的污染物典型固態(tài)燃料的燃燒產(chǎn)物：3.燃燒過程中產(chǎn)生的污染物典型液態(tài)燃料的燃燒產(chǎn)物：3.燃燒過程中產(chǎn)生的污染物典型氣態(tài)燃料的燃燒產(chǎn)物：4.熱化學(xué)關(guān)系式發(fā)熱量：單位燃料完全燃燒時(shí)，所放出的熱量，即在反應(yīng)物開始狀態(tài)和反應(yīng)產(chǎn)物終了狀態(tài)相同下的熱量變化（kJ/kgorkcal/kg）高位發(fā)熱量：包括燃料生成物中水蒸氣的汽化潛熱低位發(fā)熱量：燃燒產(chǎn)物中的水蒸氣仍以氣態(tài)存在時(shí)，完全燃燒過程所釋放的熱量工業(yè)中用到的是高位發(fā)熱量還是地位發(fā)熱量？4.熱化學(xué)關(guān)系式燃燒設(shè)備的熱損失排煙熱損失不完全燃燒熱損失散熱損失在充分混合的條件下，熱損失在理論空氣量條件下最低不充分混合時(shí)，熱損失最小值出現(xiàn)在空氣過剩一側(cè)。4.熱化學(xué)關(guān)系式燃燒熱損失與空燃比的關(guān)系5煙氣體積及污染物排放量計(jì)算1.硫的氧化機(jī)理(走馬看花)H2S的氧化1.硫的氧化機(jī)理CS2和COS的氧化1.硫的氧化機(jī)理元素S的氧化1.硫的氧化機(jī)理有機(jī)硫化物的氧化

2.SO2和SO3之間的轉(zhuǎn)化

反應(yīng)方程式SO2+O+M

SO3+M（1）SO3+O

SO2+O2

（2）SO3+H

SO2+OH（3）SO3+M

SO2+O+M（4）

在熾熱反應(yīng)區(qū)

，[O]

濃度很高，反應(yīng)（1）和（2）起支配作用

2.SO2和SO3之間的轉(zhuǎn)化SO3生成速率

當(dāng)d[SO3]/dt=0時(shí)，SO3濃度達(dá)到最大在富氧條件下，[O]濃度低得多，SO3的去除反應(yīng)主要為反應(yīng)（3），SO3的最大濃度：2.SO2和SO3之間的轉(zhuǎn)化燃燒后煙氣中的水蒸氣可能與SO3結(jié)合生成H2SO4，轉(zhuǎn)化率:轉(zhuǎn)化率與溫度密切相關(guān)H2SO4濃度越高，酸露點(diǎn)越高煙氣露點(diǎn)升高極易引起管道和空氣凈化設(shè)施的腐蝕2.SO2和SO3之間的轉(zhuǎn)化1.碳粒子的生成火焰的結(jié)構(gòu)Premixedflame:gasfuelandairaremixedbeforecombustion（bursenburner,meekerburner)diffusionflame:fuelandairseparatelyenterthecombustionzone,andmixbeforethereaction(inmostpracticalsystem),different

(0-

)oversites.1.碳粒子的生成火焰的結(jié)構(gòu)（續(xù)）Laminarflame:Re<2200,dominatedbymoleculardiffusionandconductionturbulentflame:Re>2200,significantturbulence,butmoleculardiffusionstillinplayLaminar transition developedturbulent heightJetvelocity1.碳粒子的生成石油焦和煤胞的生成燃料油滴在被充分氧化之前，與熾熱壁面接觸，發(fā)生液相裂化和高溫分解，出現(xiàn)結(jié)焦多組分重殘油的燃燒后期會生成煤胞，難以燃燒。焦粒生成反應(yīng)的順序：烷烴烯烴帶支鏈芳烴凝聚環(huán)系瀝青半園體瀝青瀝青焦焦炭

2.燃煤煙塵的形成煙塵：固體燃料燃燒產(chǎn)生的顆粒物，包括：黑煙：未燃盡的碳粒飛灰：不可燃礦物質(zhì)微粒煤粉燃燒過程碳表面的燃燒產(chǎn)物為CO，它擴(kuò)散離開表面并與O2反應(yīng)灰層碳層外擴(kuò)散2.燃煤煙塵的形成煤粉燃燒過程理論上碳與氧的摩爾比近1.0時(shí)最易形成黑煙在預(yù)混火焰中，C/O大約為0.5時(shí)最易形成黑煙出現(xiàn)黑煙的燃料順序?yàn)椋簾o煙煤焦炭褐煤低揮發(fā)分煙煤高灰發(fā)分煙煤碳粒子燃盡的時(shí)間與粒子的初始直徑、表面溫度、氧氣濃度等有關(guān)2.燃煤煙塵的形成燃燒碳層中成分和溫度分析2.燃煤煙塵的形成黑煙形成的化學(xué)過程2.燃煤煙塵的形成高灰分燃料的擴(kuò)散燃燒2.燃煤煙塵的形成灰分中含有Hg、As、Se、Pb、Cu、Zn等污染元素2.燃煤煙塵的形成飛灰的形成過程2.燃煤煙塵的形成影響煙煤煙氣中飛灰排放特征的因素煤質(zhì)燃燒方式煙氣流速爐排和爐膛的熱負(fù)荷鍋爐運(yùn)行負(fù)荷鍋爐結(jié)構(gòu)2.燃煤煙塵的形成影響煙煤煙氣中飛灰排放特征的因素——煤質(zhì)2.燃煤煙塵的形成燃煤顆粒大小對飛灰含量的影響2.燃煤煙塵的形成影響煙煤煙氣中飛灰排放特征的因素——燃燒方式2.燃煤煙塵的形成幾種燃燒方式的煙塵百分比2.燃煤煙塵的形成幾種燃燒方式的煙塵顆粒概況火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)本標(biāo)準(zhǔn)將火電廠按年限劃分為以下三個(gè)時(shí)段：Ⅰ時(shí)段－1992年8月1日之前建成投產(chǎn)或初步設(shè)計(jì)已通過審查批準(zhǔn)的新、擴(kuò)、改建火電廠；Ⅱ時(shí)段－1992年8月1日起至1996年12月31日期間環(huán)境影響報(bào)告書通過審查批準(zhǔn)的新、擴(kuò)、改建火電廠，包括1992年8月1日之前環(huán)境影響報(bào)告書通過審查批準(zhǔn)、初步設(shè)計(jì)待審查批準(zhǔn)的新、擴(kuò)、改建火電廠；Ⅲ時(shí)段－1997年1月1日起環(huán)境影響報(bào)告書待審查批準(zhǔn)的新、擴(kuò)、改建火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)分類煙塵最高允許排放濃度在縣及縣以上城鎮(zhèn)規(guī)劃區(qū)內(nèi)的火電廠鍋爐200在縣規(guī)劃區(qū)以外地區(qū)的火電廠鍋爐500第時(shí)段的在縣及縣以上城鎮(zhèn)規(guī)劃區(qū)內(nèi)、1997年1月1日后還有10年及以上剩余壽命的火電廠鍋爐600表3第Ⅲ時(shí)段的火電廠鍋爐最高允許煙塵排放濃度火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)表6第Ⅲ時(shí)段火電廠各煙囪SO2最高允許排放濃度燃料收到基硫分（％）≤1.0>1.0最高允許排放濃度（mg/m3）21001200鍋爐額定蒸發(fā)量（1）煤粉鍋爐

液態(tài)排渣固態(tài)排渣≥1000t/h1000650表7第Ⅲ時(shí)段的火電廠鍋爐氮氧化物最高允許排放濃度（mg/m3）2.燃煤煙塵的形成影響煙煤煙氣中飛灰排放特征的因素——熱負(fù)荷討論一下沙塵暴來源？1.有機(jī)污染物的形成比較活潑的碳?xì)浠衔锟赡苁钱a(chǎn)生光化學(xué)煙霧的直接原因碳?xì)浠衔锏漠a(chǎn)生量與燃料組成密切相關(guān)2.CO的形成CO是所有大氣污染物中量最大、分布最廣的一種CO的全球排放量為200t/a燃料中的碳都先形成CO，然后進(jìn)一步氧化在火焰溫度下有足夠的氧并且停留時(shí)間足夠長，可以降低CO含量。CO的形成和破壞都由動力學(xué)控制，反應(yīng)路線：

RHRRCHORCOCO2.CO的形成3.Hg的形成與排放Hg對人的腎和神經(jīng)系統(tǒng)有危害煤碳燃燒是Hg的一大來源煤中Hg的析出率與燃燒條件有關(guān)燃燒溫度>90oC時(shí)，析出率>90％還原性氣氛的析出率低于氧化性氣氛Hg排放控制是燃煤污染控制的新課題之一4.NOx的形成NOx的形成機(jī)理燃料型NOx：燃料中的固定氮生成的NOx熱力型NOx：高溫下N2與O2反應(yīng)生成的NOx瞬時(shí)NOx：低溫火焰下由于含碳自由基的存在生成的NOx4.NOx的形成4.NOx的形成5.二惡英的形成機(jī)理5.二惡英的形成機(jī)理5.二惡英的形成機(jī)理5.二惡英的形成機(jī)理3從頭合成機(jī)理：在不高的溫度下(250~450℃)，經(jīng)過一些過渡金屬離子的催化作用可以生成二噁英。該機(jī)理認(rèn)為銅容易在表面上發(fā)生氯化反應(yīng)產(chǎn)生一些CuCl2及Cu2OCl2等中間物種。這些物種是從頭合成過程中的活性相。碳、氫、氧和氯等元素經(jīng)過從頭合成過程后，生成二噁英、氯苯、多氯苯和氯酚等化合物。大氣擴(kuò)散源受體大氣擴(kuò)散酸雨越境轉(zhuǎn)移（日本、南朝鮮……）

大氣科學(xué)大氣物理、化學(xué)……大氣氣象學(xué)……污染氣象學(xué)……氣象條件對污物的稀釋、擴(kuò)散作用污染物對氣象的影響

第一節(jié)大氣圈結(jié)構(gòu)及氣象要素大氣圈垂直結(jié)構(gòu)大氣圈垂直結(jié)構(gòu)Ozonelayer大氣圈垂直結(jié)構(gòu)對流層（～10km左右）集中了大氣質(zhì)量的3/4和全部的水蒸氣，主要天氣現(xiàn)象都發(fā)生在這一層溫度隨高度的增加而降低，每升高100m平均降溫0.650C強(qiáng)烈對流作用溫度和濕度的水平分布不均大氣邊界層－對流層下層1～2km，地面阻滯和摩擦作用明顯自由大氣－大氣邊界層以上，地面摩擦可以忽略

近地層－地面上50～100m，熱量和動量的常通量層大氣圈垂直結(jié)構(gòu)平流層（對流層頂～50-55km）同溫層－對流層頂35-40km，氣溫-550C左右同溫層以上，氣溫隨高度增加而增加集中了大部分臭氧沒有對流運(yùn)動，污染物停留時(shí)間很長中間層（平流層頂～85km）氣溫隨高度升高而迅速降低對流運(yùn)動強(qiáng)烈大氣圈垂直結(jié)構(gòu)暖層（中間層頂～800km）氣溫隨高度升高而增高氣體分子高度電離－電離層散逸層（暖層以上）氣溫很高，空氣稀薄空氣粒子可以擺脫地球引力而散逸大氣壓力總是隨高度的升高而降低均質(zhì)大氣層－80～85km以下，成分基本不變大氣氣壓場分布大氣水汽分布主要?dú)庀笠?．氣溫

天氣預(yù)報(bào)中：1.5m高、百葉箱內(nèi)氣溫。

主要?dú)庀笠?．氣壓單位：mb（毫巴）

大氣的壓強(qiáng)1atm＝101326Pa＝1013.26mb=760mmHg

靜力學(xué)方程:

主要?dú)庀笠?．氣濕絕對濕度－1m3濕空氣中含有的水汽質(zhì)量相對濕度－空氣的絕對濕度與同溫度下飽和濕度的百分比含濕量－濕空氣中1kg干空氣包含的水汽質(zhì)量水汽體積分?jǐn)?shù)－水汽在濕空氣中所占的體積分?jǐn)?shù)露點(diǎn)－同氣壓下空氣達(dá)到飽和狀態(tài)時(shí)的溫度主要?dú)庀笠?．氣濕

主要?dú)庀笠?/p>

4．風(fēng)向和風(fēng)速

水平方向的空氣運(yùn)動叫做風(fēng)（垂直方向－升降氣流）風(fēng)的來向叫風(fēng)向（16個(gè)方位圓周等分）

風(fēng)速：單位時(shí)間內(nèi)空氣在水平方向上運(yùn)動距離（2或10min平均）

(km/h)F－風(fēng)力級（0～12級）

主要?dú)庀笠?/p>

4．風(fēng)向和風(fēng)速風(fēng)玫瑰圖

主要?dú)庀笠?．云

大氣中水汽的凝結(jié)現(xiàn)象叫做云（使氣溫隨高度變化?。?/p>

云量:天空被云遮蔽的成數(shù)（我國10分，國外8分）

云高:云底距地面底高度

低云（2000m以下）中云（2000-6000m）高云（6000m以上）

云狀:卷云（線）,積云（塊）,層云（面),雨層云(無定形）

云

高云（6000m以上）中云（2000-6000m）低云（2000米以下）氣溫的垂直變化氣溫直減率

（大氣）干空氣絕熱繪制溫度遞減率－

干絕熱直減率

（空氣團(tuán)）一般滿足，大氣絕熱過程，系統(tǒng)與周圍環(huán)境無熱交換

空氣塊膨脹（做功）耗內(nèi)能T定性空氣塊壓縮（外氣對它做功）T內(nèi)能（由壓力變化引起）氣溫直減率定量：熱力學(xué)第一定律

（第一定律＋狀態(tài)方程）

其中

氣溫直減率氣塊：

環(huán)境：

（大氣）（氣塊）

（高度）對氣團(tuán)：

流體準(zhǔn)靜力學(xué)條件：，由

代入上式可得：氣溫直減率代入上式得：－泊松方程（空氣

）由定義：（）位溫:各高度均把壓力換算為1000mb時(shí)的溫度（絕熱）實(shí)際中，TiT相差<10K，則氣溫的垂直分布（溫度層結(jié)）

氣溫的垂直分布－溫度層結(jié)

>0，正常分布層結(jié)

＝，

中性層結(jié)（絕熱直減率）

＝0，

等溫層結(jié)

<0，逆溫層結(jié)

大氣穩(wěn)定度及其判據(jù)定義：大氣在垂直方向上穩(wěn)定的程度；反映其是否容易對流

定性描述：

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(wěn)定氣塊加速上升或下降，不穩(wěn)定氣塊停在外力去掉處，中性不穩(wěn)定條件下有利于擴(kuò)散大氣穩(wěn)定度及其判據(jù)定量判斷

氣塊：

環(huán)境：（單位體積塊）加速度，將代入上式得：

氣塊：

環(huán)境：高度

（一般均滿足絕熱條件）大氣穩(wěn)定度及其判據(jù)

則有判據(jù)：

混合層

>0,a>0不穩(wěn)定

<0,a<0穩(wěn)定

中性層

＝0，a=0中性

穩(wěn)定層

<0，a<0逆溫，非常穩(wěn)定

逆溫逆溫不利于擴(kuò)散輻射：1.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

太陽

地球

：短波

地球

大氣層：長波

大氣吸收長波強(qiáng)逆溫輻射逆溫的生消過程逆溫2.下沉逆溫（多在高空大氣中，高壓控制壓內(nèi)）

很厚的氣層下沉

壓縮變扁

頂部增溫比底部多逆溫3.平流逆溫暖空氣平流到冷地面上而下部降溫而形成4.湍流逆溫下層湍流混合達(dá)上層出現(xiàn)過度逆溫

逆溫5.鋒面逆溫

冷、暖氣團(tuán)相遇冷暖間逆溫

暖氣上爬，形成鋒面煙流型與大氣穩(wěn)定度的關(guān)系

波浪型（不穩(wěn)）錐型（中性or弱穩(wěn)）扇型（逆溫）爬升型（下穩(wěn)，上不穩(wěn)）漫煙型（上逆、下不穩(wěn)）

第三節(jié)大氣的運(yùn)動和風(fēng)引起大氣運(yùn)動的作用力

直接作用力

重力水平氣壓梯度力（垂直上與重力基本平衡）間接作用力地轉(zhuǎn)偏向力（相對運(yùn)動：方向改變）慣性偏向力（大氣曲線運(yùn)動：很?。┠Σ亮Γń?～2km內(nèi)明顯）

大氣邊界層中風(fēng)隨高度變化

Ekman螺旋線（北半球下視，地偏力指向運(yùn)動右方，故順時(shí)針；南半球則相反）

高度增高，風(fēng)速增大，方向逐漸接近地轉(zhuǎn)風(fēng)。

近地層風(fēng)速廓線模式

平均風(fēng)速隨高度變化中性層結(jié)：對數(shù)律，粗糙度和摩擦速度近地層風(fēng)速廓線模式

平均風(fēng)速隨高度變化非中性層結(jié)：

指數(shù)律，穩(wěn)定度參數(shù)地方性風(fēng)場

1．海陸風(fēng)

地方性風(fēng)場

2．山谷風(fēng)

第一節(jié)湍流擴(kuò)散的基本理論擴(kuò)散的要素風(fēng)：平流輸送為主，風(fēng)大則湍流大湍流：擴(kuò)散比分子擴(kuò)散快105～106倍湍流的基本概念

湍流——大氣的無規(guī)則運(yùn)動

風(fēng)速的脈動風(fēng)向的擺動起因與兩種形式

熱力：溫度垂直分布不均（不穩(wěn)定）機(jī)械：垂直方向風(fēng)速分布不均勻及地面粗糙度湍流擴(kuò)散理論主要闡述湍流與煙流傳播及湍流與物質(zhì)濃度衰減的關(guān)系1.梯度輸送理論類比于分子擴(kuò)散，污染物的擴(kuò)散速率與負(fù)濃度梯度成正比2.湍流統(tǒng)計(jì)理論泰勒－>圖4-1，正態(tài)分布薩頓使用模式高斯模式

3.相似理論第二節(jié)高斯擴(kuò)散模式高斯模式的有關(guān)假定坐標(biāo)系右手坐標(biāo)，y為橫風(fēng)向，z為垂直向四點(diǎn)假設(shè)

a．污染物濃度在y、z風(fēng)向上分布為正態(tài)分布b．全部高度風(fēng)速均勻穩(wěn)定c．源強(qiáng)是連續(xù)均勻穩(wěn)定的d．?dāng)U散中污染物是守恒的（不考慮轉(zhuǎn)化）

高斯擴(kuò)散模式高斯擴(kuò)散模式的坐標(biāo)系無界空間連續(xù)點(diǎn)源擴(kuò)散模式由正態(tài)分布假定，得下風(fēng)向任一點(diǎn)的濃度分布方差的表達(dá)式由假定d－>源強(qiáng)積分式（單位時(shí)間物料守恒）

未知數(shù)：濃度c，待定函數(shù)A（x），待定系數(shù)a，b（）積分，可以解出四個(gè)未知數(shù)：得到高斯模式高斯煙流的形態(tài)高斯煙流的濃度分布高斯煙流中心線上的濃度分布高架連續(xù)點(diǎn)源擴(kuò)散模式鏡像全反射---->像源法實(shí)源：像源：

實(shí)源的貢獻(xiàn)

像源的貢獻(xiàn)

實(shí)際濃度高架連續(xù)點(diǎn)源擴(kuò)散模式地面濃度模式：取z＝0代入上式，得地面軸線濃度模式：再取y=0代入上式上式，增大，則、增大，第一項(xiàng)減小，第二項(xiàng)增大，必然在某x處有最大值地面最大濃度模式：

考慮地面軸線濃度模式

高架連續(xù)點(diǎn)源擴(kuò)散模式

地面源高斯模式（令H＝0）：相當(dāng)于無限源的2倍（鏡像垂直于地面，源強(qiáng)加倍）地面最大濃度模式（續(xù)）：設(shè)（實(shí)際中成立）由此求得煙氣抬升高度的計(jì)算抬升高度計(jì)算式

（1）

Holland公式：適用于中性大氣條件（穩(wěn)定時(shí)減小，不穩(wěn)時(shí)增加10－20％）

Holland公式比較保守，特別在煙囪高、熱釋放率比較強(qiáng)的情況下煙氣抬升高度的計(jì)算抬升高度計(jì)算式（續(xù)）（2）Briggs公式：適用不穩(wěn)定及中性大氣條件

煙氣抬升高度的計(jì)算抬升高度計(jì)算式（續(xù)）（3）我國“制訂地方排放標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)方法”(GB/T13201-91)中的公式

擴(kuò)散參數(shù)的確定P－G曲線法P－G曲線Pasquill常規(guī)氣象資料估算Giffard制成圖表方法要點(diǎn)

大氣分成A－F共六個(gè)穩(wěn)定度等級

（云、日照、風(fēng)速……）

曲線（六條）（對應(yīng)A、B……F穩(wěn)定度級）

擴(kuò)散參數(shù)的確定－P－G曲線法P－G曲線的應(yīng)用根據(jù)常規(guī)資料確定穩(wěn)定度級別擴(kuò)散參數(shù)的確定－P－G曲線法P－G曲線的應(yīng)用利用擴(kuò)散曲線確定和擴(kuò)散參數(shù)的確定－P－G曲線法P－G曲線的應(yīng)用地面最大濃度估算由和

由曲線（圖4-5）反查出由曲線（圖4-4）查

由式（4-10）求出

擴(kuò)散參數(shù)的確定－中國國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的方法穩(wěn)定度分類方法改進(jìn)的P－T法

太陽高度角

－>（式4-29，地理緯度，時(shí)角）

云高

輻射等級穩(wěn)定度云量（加地面風(fēng)速）

封閉型擴(kuò)散模式計(jì)算簡化：1.當(dāng)

（尚未到封閉階段）

（煙流半寬度）

查P－G曲線

－>4-9式計(jì)算

地面軸線濃度2.當(dāng)，z向濃度混合均勻，z分布函數(shù)為3.

－>內(nèi)插（假定變化為線性），按z值插值熏煙型擴(kuò)散模式假設(shè)：

D換成hf（垂向均勻分布）；Q

只包括進(jìn)入混合層部分，

則仍可用上面公式

熏煙型擴(kuò)散模式

逆溫層消失到煙流上邊緣，即

逆溫消失到，熏煙過程不復(fù)存在

逆溫層消失到煙囪的有效高度處第五節(jié)城市及山區(qū)擴(kuò)散模式城市大氣擴(kuò)散模式1.線源擴(kuò)散模式無限長線源風(fēng)向和線源不垂直時(shí)

（交角>45o）

有限長線源城市大氣擴(kuò)散模式2.面源擴(kuò)散模式大氣排放規(guī)范里規(guī)定條件：煙囪高40m；單個(gè)排放量<0.04t/h

簡化為點(diǎn)源的面源模式

箱模式：假定污染物濃度在混合層內(nèi)均勻分布（劃分為更小的面源單元）城市大氣擴(kuò)散模式2.面源擴(kuò)散模式（續(xù)）簡化為點(diǎn)源的面源擴(kuò)散模式（續(xù)）形心上風(fēng)向距x0處有一虛擬點(diǎn)源，其煙流在形心處寬度正好與正方形寬度相等

煙流寬度：中心線到濃度為中心處距離的兩倍

（正態(tài)分布：）

確定、之后即可按點(diǎn)源計(jì)算面源濃度城市大氣擴(kuò)散模式2.面源擴(kuò)散模式（續(xù)）窄煙流模式某點(diǎn)的污染物濃度主要取決于上風(fēng)向面單元的源強(qiáng)，上風(fēng)向兩側(cè)單元對其影響很小某點(diǎn)的污染物濃度主要由它所在的面單元的源強(qiáng)決定城市空氣質(zhì)量模式的發(fā)展第二代模式

EulerianGridModels

:UAM,RADM,REMSAD,ROM/asmdnerl/modeling.htm城市空氣質(zhì)量模式的發(fā)展第三代模式（Models-3）－OneAtmosphere的概念A(yù)irToxicsOzoneAcidRainVisibility

PM2.5WaterQuality.OHNOx+VOC+OH

+hv--->O3SOx[orNOx]+NH3+OH

--->(NH4)2SO4[orNH4NO3]SO2+OH--->H2SO4NO2+OH--->HNO3VOC+OH--->OrgainicPM

OH<--->AirToxics(POM,PAH,Hg(II),etc.)

FinePM(Nitrate,Sulfate,OrganicPM)

NOx+SOx+OH(LakeAcidification,Eutrophication)OneAtmosphereOneAtmosphere第三代模式（Models－3）/asmdnerl/models3/山區(qū)擴(kuò)散模式山區(qū)流場由于受到復(fù)雜地形的熱力和動力因子影響，流場均勻和定常的假定難以成立對風(fēng)向穩(wěn)定、研究尺度不大、地形較為開闊及起伏不大的地區(qū)，濃度基本上遵循正態(tài)分布規(guī)律，只是擴(kuò)散參數(shù)比平原地區(qū)大很多EPT模式高斯模式，只對有效源高進(jìn)行修正NOAA和EPA模式NOAA－以高斯模式為基礎(chǔ)，對有效源高進(jìn)行修正EPA－與NOAA相似，只是對所有穩(wěn)定度級別都進(jìn)行了地形高度修正

封閉山谷中的擴(kuò)散模式距離污染源一段距離處，橫向均勻分布第六節(jié)煙囪高度的設(shè)計(jì)煙囪高度的計(jì)算要求：（1）達(dá)到稀釋擴(kuò)散的作用（2）造價(jià)最低，

造價(jià)正比于H2（3）地面濃度不超標(biāo)

按地面最大濃度計(jì)算

在0.5～1.0之間取

－標(biāo)準(zhǔn)濃度

－本低濃度煙囪高度的計(jì)算按地面絕對最大濃度計(jì)算1．

（代入2．（危險(xiǎn)風(fēng)速））此時(shí)代入下式可得（4-10）出現(xiàn)極大值煙囪高度的計(jì)算按一定保證率的計(jì)算法取上述兩種情況之間一定保證率下的平均風(fēng)速和擴(kuò)散參數(shù)P值法國標(biāo)GB/T13201-91第一節(jié)顆粒的粒徑及粒徑分布顆粒的粒徑顯微鏡法定向直徑dF（Feret直徑）：各顆粒在投影圖中同一方向上的最大投影長度定向面積等分直徑dM（Martin直徑）：各顆粒在投影圖中同一方向?qū)㈩w粒投影面積二等分的線段長度投影面積直徑dA（Heywood直徑）：與顆粒投影面積相等的圓的直徑

Heywood測定分析表明，同一顆粒的dF>dA>dM顆粒的直徑顯微鏡法觀測粒徑直徑的三種方法a-定向直徑b-定向面積等分直徑c-投影面積直徑顆粒的直徑篩分法篩分直徑：顆粒能夠通過的最小方篩孔的寬度篩孔的大小用目表示－每英寸長度上篩孔的個(gè)數(shù)光散射法等體積直徑dV：與顆粒體積相等的球體的直徑沉降法斯托克斯（Stokes）直徑ds：同一流體中與顆粒密度相同、沉降速度相等的球體直徑空氣動力學(xué)當(dāng)量直徑da：在空氣中與顆粒沉降速度相等的單位密度（1g/cm3）的球體的直徑斯托克斯直徑和空氣動力學(xué)當(dāng)量直徑與顆粒的空氣動力學(xué)行為密切相關(guān)，是除塵技術(shù)中應(yīng)用最多的兩種直徑顆粒的直徑粒徑的測定結(jié)果與顆粒的形狀有關(guān)通常用圓球度表示顆粒形狀與球形不一致的程度圓球度：與顆粒體積相等的球體的表面積和顆粒的表面積之比Φs（Φs<1）正立方體Φs＝0.806，圓柱體Φs＝2.62（l/d）2/3/(1+2l/d)顆粒的直徑某些顆粒的圓球度（自然界中的顆粒不是絕對的球形！?。┝椒植剂椒植贾覆煌椒秶鷥?nèi)顆粒的個(gè)數(shù)（或質(zhì)量或表面積）所占的比例粒數(shù)分布:每一間隔內(nèi)的顆粒個(gè)數(shù)粒數(shù)頻率：第i個(gè)間隔中的顆粒個(gè)數(shù)ni與顆粒總數(shù)Σni之比粒徑分布粒數(shù)篩下累積頻率：小于第i個(gè)間隔上限粒徑的所有顆粒個(gè)數(shù)與顆?？倐€(gè)數(shù)之比粒徑分布粒數(shù)頻率密度粒徑分布粒數(shù)分布的測定及計(jì)算粒徑分布粒數(shù)眾徑－頻度p最大時(shí)對應(yīng)的粒徑，此時(shí)粒數(shù)中位徑（NMD）－篩下累積頻率F=0.5時(shí)對應(yīng)的粒徑粒徑分布質(zhì)量分布類似于數(shù)量分布，也有質(zhì)量頻率、質(zhì)量篩下累積頻率、質(zhì)量頻率密度等在所有顆粒具有相同密度、顆粒質(zhì)量與粒徑立方成正比的假設(shè)下，粒數(shù)分布與質(zhì)量分布可以相互換算同樣的，也有質(zhì)量眾徑和質(zhì)量中位徑（MMD）平均粒徑前面定義的眾徑和中位徑是常用的平均粒徑之一長度平均直徑表面積平均直徑體積平均直徑體積－表面積平均直徑平均粒徑（續(xù)）幾何平均直徑對于頻率密度分布曲線對稱的分布，眾徑、中位徑和算術(shù)平均直徑相等頻率密度非對稱的分布，單分散氣溶膠，；否則，粒徑分布函數(shù)用一些半經(jīng)驗(yàn)函數(shù)描述一定種類氣溶膠的粒徑分布正態(tài)分布頻率密度篩下累積頻率標(biāo)準(zhǔn)差粒徑分布函數(shù)正態(tài)分布（續(xù)）正態(tài)分布是最簡單的分布函數(shù)（1）（2）累計(jì)頻率曲線在正態(tài)概率坐標(biāo)紙上為一條直線，其斜率取決于（3）正態(tài)分布函數(shù)很少用于描述氣溶膠的粒徑分布，因?yàn)榇蠖鄶?shù)氣溶膠的頻度曲線向大顆粒方向偏移粒徑分布函數(shù)正態(tài)分布的累積頻率分布曲線粒徑分布函數(shù)對數(shù)正態(tài)分布以lndp代替dp得到的正態(tài)分布的頻度曲線粒徑分布函數(shù)對數(shù)正態(tài)分布（續(xù)）對數(shù)正態(tài)分布在對數(shù)概率坐標(biāo)紙上為一直線，斜率決定于平均粒徑的換算關(guān)系粒徑分布函數(shù)對數(shù)正態(tài)分布（續(xù)）可用、MMD和NMD計(jì)算出各種平均直徑粒徑分布函數(shù)對數(shù)正態(tài)分布的累積頻率分布曲線粒徑分布函數(shù)羅辛－拉姆勒分布（Rosin－Rammler）

若設(shè)得到一般多選用質(zhì)量中位徑或粒徑分布函數(shù)羅辛－拉姆勒分布（Rosin－Rammler）判斷是否符合R－R分布應(yīng)為一條直線R－R的適用范圍較廣，特別對破碎、研磨、篩分過程產(chǎn)生的較細(xì)粉塵更為適用分布指數(shù)n>1時(shí)，近似于對數(shù)正態(tài)分布；n>3時(shí)，更適合于正態(tài)分布粉塵的安息角與滑動角?。?！安息角：粉塵從漏斗連續(xù)落下自然堆積形成的圓錐體母線與地面的夾角滑動角：自然堆積在光滑平板上的粉塵隨平板做傾斜運(yùn)動時(shí)粉塵開始發(fā)生滑動的平板傾角安息角與滑動角是評價(jià)粉塵流動特性的重要指標(biāo)安息角和滑動角的影響因素：粉塵粒徑、含水率、顆粒形狀、顆粒表面光滑程度、粉塵粘性粉塵的比表面積單位體積粉塵所具有的表面積以質(zhì)量表示的比表面積以堆積體積表示的比表面積粉塵的含水率粉塵中的水分包括附在顆粒表面和包含在凹坑和細(xì)孔中的自由水分以及顆粒內(nèi)部的結(jié)合水分含水率－水分質(zhì)量與粉塵總質(zhì)量之比含水率影響粉塵的導(dǎo)電性、粘附性、流動性等物理特性吸濕現(xiàn)象平衡含水率粉塵的潤濕性潤濕性－粉塵顆粒與液體接觸后能夠互相附著或附著的難易程度的性質(zhì)潤濕性與粉塵的種類、粒徑、形狀、生成條件、組分、溫度、含水率、表面粗糙度及荷電性有關(guān)，還與粉塵和液體的表面張力及塵粒與液體之間的粘附力和接觸方式有關(guān)。粉塵的潤濕性隨壓力增大而增大，隨溫度升高而下降潤濕速度－潤濕性是選擇濕式除塵器的主要依據(jù)粉塵的荷電性和導(dǎo)電性粉塵的荷電性天然粉塵和工業(yè)粉塵幾乎都帶有一定的電荷荷電因素－電離輻射、高壓放電、高溫產(chǎn)生的離子或電子被捕獲、顆粒間或顆粒與壁面間摩擦等天然粉塵和人工粉塵的荷電量一般為最大荷電量的1/10荷電量隨溫度增高、表面積增大及含水率減小而增加，且與化學(xué)組成有關(guān)粉塵的荷電性和導(dǎo)電性粉塵的導(dǎo)電性比電阻導(dǎo)電機(jī)制：高溫（200oC以上），粉塵本體內(nèi)部的電子和離子—容積比電阻低溫（100oC以下），粉塵表面吸附的水分或其他化學(xué)物質(zhì)－表面積比電阻中間溫度，同時(shí)起作用比電阻對電除塵器運(yùn)行有很大影響，最適宜范圍104～1010粉塵的導(dǎo)電性和荷電性典型溫度－比電阻曲線粉塵的導(dǎo)電性和荷電性溫度和相對濕度對粉塵比電阻的影響

較為干燥的粉塵的比電阻在3000F（420K）左右達(dá)到最大值粉塵的粘附性粘附和自粘現(xiàn)象粘附力－克服附著現(xiàn)象所需要的力粘附力：分子力（范德華力）、毛細(xì)力、靜電力（庫侖力）斷裂強(qiáng)度－表征粉塵自粘性的指標(biāo)，等于粉塵斷裂所需的力除以其斷裂的接觸面積分類：不粘性、微粘性、中等粘性、強(qiáng)粘性粒徑、形狀、表面粗糙度、潤濕性、荷電量均影響粘附性粉塵的自燃性和爆炸性粉塵的自燃性自燃自然發(fā)熱的原因——氧化熱、分解熱、聚合熱、發(fā)酵熱影響因素：粉塵的結(jié)構(gòu)和物化特性、粉塵的存在狀態(tài)和環(huán)境存放過程中自然發(fā)熱熱量積累達(dá)到燃點(diǎn)燃燒2010年02月25日河北秦皇島粉塵爆炸事故

致19人死49人傷中國淀粉行業(yè)著名企業(yè)河北省秦皇島驪驊淀粉股份有限公司淀粉4號車間2月24日16時(shí)發(fā)生爆炸事故。圖為25日事故現(xiàn)場粉塵的爆炸性粉塵發(fā)生爆炸必備的條件：可燃物與空氣或氧氣構(gòu)成的可燃混合物達(dá)到一定的濃度最低可燃物濃度－爆炸濃度下限爆炸濃度上限存在能量足夠的火源第三節(jié)凈化裝置的性能評價(jià)凈化裝置性能的指標(biāo)技術(shù)指標(biāo)處理氣體流量凈化效率壓力損失經(jīng)濟(jì)指標(biāo)設(shè)備費(fèi)運(yùn)行費(fèi)占地面積凈化裝置技術(shù)性能的表示方法處理氣體流量漏風(fēng)率壓力損失√總凈化效率的表示方法總凈化效率通過率分級除塵效率分割粒徑－除塵效率為50％的粒徑√√√分級效率與總效率的關(guān)系由總效率求分級效率由分級效率求總效率√√√√流體阻力流體阻力＝形狀阻力＋摩擦阻力阻力的方向和速度向量方向相反

√√流體阻力流體阻力與雷諾數(shù)的函數(shù)關(guān)系

流體阻力顆粒尺寸與氣體平均自由程接近時(shí)，顆粒發(fā)生滑動——坎寧漢修正阻力導(dǎo)致的減速運(yùn)動根據(jù)牛頓第三定律若僅考慮Stokes區(qū)域積分得速度由u0減速到u所遷移的距離若引入坎寧漢修正系數(shù)C停止距離－馳豫時(shí)間或松弛時(shí)間重力沉降力平衡關(guān)系Stokes顆粒的重力沉降末端速度（忽略浮力影響）湍流過渡區(qū)牛頓區(qū)Stokes直徑空氣動力學(xué)直徑√離心沉降力平衡關(guān)系Stokes顆粒的末端沉降速度靜電沉降力平衡關(guān)系靜電沉降的末端速度習(xí)慣上成為驅(qū)進(jìn)速度，用表示，對于Stokes粒子：√慣性沉降顆粒接近靶時(shí)的運(yùn)動情況慣性碰撞慣性碰撞的捕集效率取決于三個(gè)因素氣流速度在靶周圍的分布，用ReD衡量顆粒運(yùn)動軌跡，用Stokes數(shù)描述顆粒對捕集體的附著，通常假定為100％慣性碰撞慣性碰撞分級效率與的關(guān)系攔截直接攔截發(fā)生在顆粒距捕集體dp/2的距離內(nèi)攔截效率用直接攔截比R表示對于慣性大的顆粒對于慣性小的顆粒擴(kuò)散沉降擴(kuò)散系數(shù)和均方根位移布朗擴(kuò)散作用對于小粒子的捕集影響較大顆粒的擴(kuò)散類似于氣體分子的擴(kuò)散對于粒徑約等于或大于氣體分子平均自由程的顆粒對于粒徑大于分子但小于氣體平均自由程的顆粒顆粒的均方根位移（時(shí)間t秒鐘）擴(kuò)散沉降標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下布朗擴(kuò)散平均位移與重力沉降的比較擴(kuò)散沉降效率擴(kuò)散沉降效率取決于皮克萊數(shù)Pe和雷諾數(shù)Re粘性流單個(gè)圓柱體的效率勢流單個(gè)圓柱體效率孤立球形捕集體從理論上講，

是可能的擴(kuò)散沉降效率慣性碰撞、直接攔截和布朗擴(kuò)散的比較除塵裝置從氣體中除去或收集固態(tài)或液態(tài)粒子的設(shè)備稱為除塵裝置

濕式除塵裝置

干式除塵裝置

按分離原理分類：重力除塵裝置（機(jī)械式除塵裝置）

慣性力除塵裝置（機(jī)械式除塵裝置）離心力除塵裝置（機(jī)械式除塵裝置）洗滌式除塵裝置過濾式除塵裝置電除塵裝置聲波除塵裝置

第一節(jié)機(jī)械除塵器機(jī)械除塵器通常指利用質(zhì)量力（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：重力沉降室慣性除塵器旋風(fēng)除塵器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

氣流進(jìn)入重力沉降室后，流動截面積擴(kuò)大，流速降低，較重顆粒在重力作用下緩慢向灰斗沉降

層流式和湍流式兩種

層流式重力沉降室假定沉降室內(nèi)氣流為柱塞流；顆粒均勻分布于煙氣中忽略氣體浮力，粒子僅受重力和阻力的作用縱剖面示意圖層流式重力沉降室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(nèi)的停留時(shí)間在t時(shí)間內(nèi)粒子的沉降距離該粒子的除塵效率√√層流式重力沉降室對于stokes粒子，重力沉降室能100%捕集的最小粒子的dmin=?

由于沉降室內(nèi)的氣流擾動和返混的影響，工程上一般用分級效率公式的一半作為實(shí)際分級效率

√層流式重力沉降室提高沉降室效率的主要途徑降低沉降室內(nèi)氣流速度增加沉降室長度降低沉降室高度沉降室內(nèi)的氣流速度一般為0.3～2.0m/s不同粉塵的最高允許氣流速度層流式重力沉降室多層沉降室：使沉降高度減少為原來的1/（n+1），其中n為水平隔板層數(shù)

考慮清灰的問題，一般隔板數(shù)在3以下多層沉降室1.錐形閥；2.清灰孔；3.隔板√湍流式重力沉降室湍流模式1－假定沉降室中氣流處于湍流狀態(tài)，垂直于氣流方向的每個(gè)斷面上粒子完全混合寬度為W、高度為H和長度為dx的捕集元，假定氣體流過dx距離的時(shí)間內(nèi)，邊界層dy內(nèi)粒徑為dp的粒子都將沉降而除去湍流式重力沉降室粒子在微元內(nèi)的停留時(shí)間被去除的分?jǐn)?shù)對上式積分得邊界條件：得因此，其分級除塵效率√湍流式重力沉降室湍流模式2－完全混合模式，即沉降室內(nèi)未捕集顆粒完全混合單位時(shí)間排出：（為除塵器內(nèi)粒子濃度，均一）單位時(shí)間捕集：總分級效率湍流式重力沉降室三種模式的分級效率均可用歸一化對Stokes顆粒，分級效率與dp成正比重力沉降室重力沉降室的優(yōu)點(diǎn)結(jié)構(gòu)簡單投資少壓力損失?。ㄒ话銥?0-100Pa）維修管理容易缺點(diǎn)體積大效率低僅作為高效除塵器的預(yù)除塵裝置，除去較大和較重的粒子慣性除塵器機(jī)理沉降室內(nèi)設(shè)置各種形式的擋板，含塵氣流沖擊在擋板上，氣流方向發(fā)生急劇轉(zhuǎn)變，借助塵粒本身的慣性力作用，使其與氣流分離

慣性除塵器結(jié)構(gòu)形式?jīng)_擊式－氣流沖擊擋板捕集較粗粒子沖擊式慣性除塵裝置a單級型b多級型反轉(zhuǎn)式－改變氣流方向捕集較細(xì)粒子反轉(zhuǎn)式慣性除塵裝置a彎管型

b百葉窗型

c多層隔板型旋風(fēng)除塵器氣流與塵粒的運(yùn)動旋風(fēng)除塵器內(nèi)氣流與塵粒的運(yùn)動（續(xù)）切向速度決定氣流質(zhì)點(diǎn)離心力大小，顆粒在離心力作用下逐漸移向外壁到達(dá)外壁的塵粒在氣流和重力共同作用下沿壁面落入灰斗上渦旋－氣流從除塵器頂部向下高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，一部分氣流帶著細(xì)小的塵粒沿筒壁旋轉(zhuǎn)向上，到達(dá)頂部后，再沿排出管外壁旋轉(zhuǎn)向下，最后從排出管排出旋風(fēng)除塵器旋風(fēng)除塵器內(nèi)氣流的切向速度和壓力分布

旋風(fēng)除塵器切向速度外渦旋的切向速度分布：反比于旋轉(zhuǎn)半徑的n次方此處n

1，稱為渦流指數(shù)

內(nèi)渦旋的切向速度正比于半徑

內(nèi)外渦旋的界面上氣流切向速度最大

交界圓柱面直徑

d0=(0.6-1.0)de,de

為排氣管直徑

旋風(fēng)除塵器徑向速度

假定外渦旋氣流均勻地經(jīng)過交界圓柱面進(jìn)入內(nèi)渦旋平均徑向速度

r0和h0分別為交界圓柱面的半徑和高度，m

軸向速度外渦旋的軸向速度向下內(nèi)渦旋的軸向速度向上在內(nèi)渦旋，軸向速度向上逐漸增大，在排出管底部達(dá)到最大值

旋風(fēng)除塵器旋風(fēng)除塵器的壓力損