大氣污染控制技術(shù)

（第三、四章大綱不做要求，故沒有制作課件）參考文獻《大氣污染控制工程》郝吉明等編，高等教育出版社《大氣污染控制工程》林肇信等編，高等教育出版社《大氣污染控制工程》季學(xué)李等編，同濟大學(xué)出版社《空氣污染氣象學(xué)教程》蔣維楣等編，氣象出版社《空氣污染氣象學(xué)原理及應(yīng)用》李宗愷等編，氣象出版社《大氣環(huán)境化學(xué)》康永鑾等編，中山大學(xué)出版社第一章概論本章內(nèi)容大氣污染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第一節(jié)大氣污染及其分類1、大氣組成大氣干潔空氣水蒸氣雜質(zhì)N278.08％O220.95％Ar0.93％CO20.03％0.01～4％1)地面~90km范圍內(nèi)組成基本保持不變；2)平均分子量293）密度1.29kg/m32、大氣污染 如果大氣中的物質(zhì)達到一定濃度，并持續(xù)足夠的時間，以致對公眾健康、動物、植物、材料、大氣特性或環(huán)境美學(xué)產(chǎn)生可測量的不利影響，這就是大氣污染。

第一節(jié)大氣污染及其分類3、大氣污染的研究內(nèi)容Sourcesofairpollutants（污染源）PollutionControlTechnology（污染控制技術(shù)）Atmosphericbehaviorofairpollutants（污染物氣象學(xué)）Effectsofairpollutants（污染物的影響）Legislativeandregulatorymeasures（污染法規(guī)和控制措施）第一節(jié)大氣污染及其分類4、排放源人為源交通火電工業(yè)生產(chǎn)做飯、取暖垃圾焚燒其他自然源火山森林火災(zāi)土壤和巖石的風(fēng)化海嘯其他第一節(jié)大氣污染及其分類5、一次大氣污染物直接以原始形態(tài)排放入大氣中并達到足夠的排放量從而造成健康威脅的污染物

SourcesofPrimaryAirPollutantsPollutantSourcesCarbonmonoxideCarbondioxideIncompleteburningoffossilfuels,TobaccosmokeHydrocarbonsIncompleteburningoffossilfuels,TobaccoburningParticulatesChemicals,Burningfossilfuels,Farmingoperations,Industrialwastes,BuildingdemolitionSulfurdioxideBurningfossilfuels,SmeltingoreNitrogencompoundsBurningfossilfuels第一節(jié)大氣污染及其分類6、光化學(xué)煙霧二次大氣污染物指大氣中的一次污染物通過化學(xué)反應(yīng)生成的化學(xué)物質(zhì)光化學(xué)煙霧是大氣中氮氧化物和碳?xì)浠衔镌谧贤饩€照射下反應(yīng)生成的多種污染物的混合物光化學(xué)煙霧最具危害的兩種物質(zhì)是臭氧(O3)和過氧乙酰硝酸酯(peroxyacetylnitrates,PAN)

第一節(jié)大氣污染及其分類7、細(xì)微顆粒物污染總懸浮顆粒物TSP：空氣動力學(xué)當(dāng)量直徑da≤100μmPM10:空氣動力學(xué)當(dāng)量直徑da≤10μmPM2.5:空氣動力學(xué)當(dāng)量直徑da≤2.5μm 細(xì)顆粒物對人體健康和大氣環(huán)境質(zhì)量造成的危害要遠比粗顆粒物大細(xì)顆粒物本身可能是有毒、有害物質(zhì)細(xì)顆粒物易成為其它污染物的運載體和反應(yīng)體細(xì)顆粒物污染可導(dǎo)致低能見度顯著降低

第一節(jié)大氣污染及其分類細(xì)粒子的組成——二次粒子污染細(xì)顆粒物污染可導(dǎo)致低能見度顯著降低

第一節(jié)大氣污染及其分類8、霾（灰霾）

霾天氣是大氣中懸浮的大量微小塵粒使空氣混濁，能見度降低到10km以下的天氣現(xiàn)象，易出現(xiàn)在逆溫、靜風(fēng)、相對濕度較大等氣象條件下。輕度霾：空氣相對濕度小于等于80%，能見度大于5公里且小于10公里；中度霾：空氣相對濕度小于等于80%，能見度大于2公里且小于等于5公里；重度霾：空氣相對濕度小于等于80%，且能見度小于等于2公里。第一節(jié)大氣污染及其分類9、酸沉降

酸沉降是指某一平面上具有致酸潛勢的物質(zhì)的積累致酸物質(zhì)是自然和人為活動的過程中產(chǎn)生的致酸物質(zhì)按存在形態(tài)分為干和濕兩種 自然源、電廠以及內(nèi)燃機等排放出的污染物在大氣中發(fā)生化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生導(dǎo)致酸沉降的化學(xué)物質(zhì)第一節(jié)大氣污染及其分類中國酸雨的分布變化主要位于長江以南

第一節(jié)大氣污染及其分類我國酸雨的化學(xué)特征(硫酸型）

SO42-NO3-Ca2+NH4+第一節(jié)大氣污染及其分類10、全球變暖和氣候變化主要溫室氣體名稱貢獻率(％)CO257CFCS25CH412N2O6第一節(jié)大氣污染及其分類在過去的100年間，地球的平均溫度增加了0.3～0.6℃，海平面高度增加了10～25cm氣溫和海平面高度仍會持續(xù)上升。眾多模型的模擬結(jié)果表明，到2010年氣溫將增加1～3.5℃，海平面上升15～95cm氣溫升高和大氣中溫室氣體的濃度具有很強的相關(guān)性人類活動極大地增加了大氣中溫室氣體的含量第一節(jié)大氣污染及其分類11、臭氧層破壞臭氧分子吸收紫外線分解為一個氧氣分子和一個氧原子氧氣分子可以吸收紫外線分解為兩個氧原子氧氣分子和氧原子也可以合并生成臭氧分子，以便吸收更多的紫外線上述反應(yīng)過程吸收了99％的來自于太陽的紫外線第一節(jié)大氣污染及其分類氟氯烴（CFCs）很大程度上導(dǎo)致了平流層臭氧的減少這兩個反應(yīng)都造成了臭氧的減少第一節(jié)大氣污染及其分類12、室內(nèi)空氣污染第一節(jié)大氣污染及其分類吸煙的危害第一節(jié)大氣污染及其分類13、我國城市大氣污染概況TSPSO2NOx1999年全國重點城市主要大氣污染物分布第一節(jié)大氣污染及其分類2002年中國城市空氣質(zhì)量狀況不同空氣質(zhì)量狀況下的人口比例全國城市空氣質(zhì)量分級比例第一節(jié)大氣污染及其分類不同規(guī)模城市空氣污染程度（2002年）空氣質(zhì)量達標(biāo) SO2超標(biāo) 顆粒物超標(biāo)第一節(jié)大氣污染及其分類經(jīng)濟水平和污染狀況的綜合比較AnnualTSPconcentration(μg/m3)TSPconcentrationsinselectedcitiesin1995andnationalGNPpercapita

第一節(jié)大氣污染及其分類第二節(jié)大氣污染的影響1、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CO對人體健康的影響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聞到強臭味10～1510min眼、鼻受到刺激50

1min內(nèi)人呼吸困難803min感到胸痛、惡心100～150在30～60min內(nèi)死亡250很快死亡第二節(jié)大氣污染的影響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第二節(jié)大氣污染的影響2、對植物的傷害注：二氧化氮濃度和暴露時間與植物死亡、葉器官損傷和新陳代謝或生長影響之間的關(guān)系

暴露時間，h

0.1

0.1

1.0

10

100

1000

NO2濃度，ppm

NO2濃度，mg/m3

暴露時間，d

第二節(jié)大氣污染的影響3、對器物和材料的影響注：平均二氧化硫濃度和不同暴露時間與低碳鋼的腐蝕之間的關(guān)系（1963－1964年9月，在芝加哥的七個地點進行的實驗）MeanSO2concentration，ppmWeightlossper100gpanel，g第二節(jié)大氣污染的影響4、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：TSPSOx，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NOx，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第二節(jié)大氣污染的影響能見度與大氣中顆粒物濃度的關(guān)系

應(yīng)用最廣的估算能見度的方程是Koschmeider方程：

LV為能見度范圍，即一般人剛剛可以將暗色物體（例如山或高樓）從天空的背景上分辨出來的距離。此方程是估算方程，基于大氣顆粒物為一般組成的情況。思考題：如果大氣中顆粒物的濃度增加1μg/m3，能見度水平下降的百分比為多少？假定原能見度為20km。如果原來的能見度范圍為200km，下降的比例又為多少？第二節(jié)大氣污染的影響能見度與自然景觀美國大煙霧山國家公園（北卡羅萊納州）照片第二節(jié)大氣污染的影響第三節(jié)大氣污染防治法規(guī)與標(biāo)準(zhǔn)體系1、中華人民共和國大氣污染防治法1987年9月5日，第六屆全國人大常委會第22次會議通過，1988年6月1日起執(zhí)行1995年8月29日，第八屆全國人大常委會第15次會議對該法進行了修訂2000年4月29日，第九屆全國人民代表大會常務(wù)委員會第15次會議通過修訂2014年12月23日，修訂草案提交全國人民代表大會常務(wù)委員會審議強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)備的步伐開始生產(chǎn)和使用無鉛汽油法規(guī)實施后，一些地區(qū)依法強化環(huán)境管理，大氣環(huán)境質(zhì)量確實得到了改善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：第三節(jié)大氣污染防治法規(guī)與標(biāo)準(zhǔn)體系強化了大氣污染形勢仍然十分嚴(yán)峻，大多數(shù)城市還處于比較嚴(yán)重的污染程度；缺少推動煤炭清潔利用的法律措施，燃煤污染仍然沒有得到有效遏制；大中城市機動車排氣污染正在迅速增加；大多數(shù)城市揚塵污染突出；大氣污染物排放總量居高不下，缺少有效的法律措施；現(xiàn)行法律的法律責(zé)任部分內(nèi)容偏少，力度不夠。但未能有效地遏制大氣環(huán)境質(zhì)量的惡化：第三節(jié)大氣污染防治法規(guī)與標(biāo)準(zhǔn)體系面對現(xiàn)實，對我國以煤為主的能源結(jié)構(gòu)短期難以改變的現(xiàn)狀以及經(jīng)濟條件給予了充分考慮；針對要害，主要是針對燃煤、機動車、揚塵等造成的大氣污染；抓住重點，主要是抓住重點城市、重點區(qū)域；在禁止超標(biāo)排放、按排污量收費，以及總量控制和排污許可證方面取得了重大突破；強化法律責(zé)任，加強執(zhí)法監(jiān)督。2000年第二次修訂的指導(dǎo)思想：第三節(jié)大氣污染防治法規(guī)與標(biāo)準(zhǔn)體系總體思想：聯(lián)防聯(lián)控、源頭治理、強調(diào)科技治霾聯(lián)防聯(lián)控，避免“各自為戰(zhàn)”總量控制，源頭治理，力爭“霧開霾散”科技治霾，要“爬坡過坎”2014年第三次修訂草案的亮點：第三節(jié)大氣污染防治法規(guī)與標(biāo)準(zhǔn)體系2、大氣環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)體系第三節(jié)大氣污染防治法規(guī)與標(biāo)準(zhǔn)體系環(huán)保部環(huán)境保護標(biāo)準(zhǔn)/hjbhbz/第三節(jié)大氣污染防治法規(guī)與標(biāo)準(zhǔn)體系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

GB3095－2012

(代替GB3095－1996)

環(huán)保部2012-02-29批準(zhǔn)

2016-10-01實施主題內(nèi)容與適用范圍本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了環(huán)境空氣功能區(qū)分類、標(biāo)準(zhǔn)分級、污染物項目、平均時間及濃度限值、監(jiān)測方法、數(shù)據(jù)統(tǒng)計的有效性規(guī)定及實施與監(jiān)督等內(nèi)容。本標(biāo)準(zhǔn)適用于全國范圍的環(huán)境空氣質(zhì)量評價與管理。第三節(jié)大氣污染防治法規(guī)與標(biāo)準(zhǔn)體系環(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)為自然保護區(qū)、風(fēng)景名勝區(qū)和其他需要特殊保護的區(qū)域。二類區(qū)為居住區(qū)、商業(yè)交通居民混合區(qū)、文化區(qū)、工業(yè)區(qū)和農(nóng)村地區(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)分為二級）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)第三節(jié)大氣污染防治法規(guī)與標(biāo)準(zhǔn)體系環(huán)境空氣污染物基本項目濃度限值注：一類區(qū)適用一級濃度限值。二類區(qū)適用二級濃度限值。第三節(jié)大氣污染防治法規(guī)與標(biāo)準(zhǔn)體系空氣質(zhì)量指數(shù)（AOI）級別第三節(jié)大氣污染防治法規(guī)與標(biāo)準(zhǔn)體系空氣質(zhì)量分指數(shù)及對應(yīng)的污染物項目濃度限值第三節(jié)大氣污染防治法規(guī)與標(biāo)準(zhǔn)體系空氣質(zhì)量分指數(shù)計算污染物P空氣質(zhì)量分指數(shù)計算公式為第三節(jié)大氣污染防治法規(guī)與標(biāo)準(zhǔn)體系空氣質(zhì)量指數(shù)計算空氣質(zhì)量指數(shù)計算公式為第三節(jié)大氣污染防治法規(guī)與標(biāo)準(zhǔn)體系首要污染物：AQI大于50時，IAQI最大的污染物為首要污染物。若IAQI最大的污染物為兩項或兩項以上時，并列為首要污染物。超標(biāo)污染物：IAQI大于100的污染物。第四節(jié)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)計年鑒，中國環(huán)境狀況公報第四節(jié)中國的大氣污染綜合防治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第四節(jié)中國的大氣污染綜合防治4、控制污染的經(jīng)濟政策必要的環(huán)境保護投資環(huán)保投資占國民生產(chǎn)總值（GNP）的比例，發(fā)展中國家為0.5%～1％，發(fā)達國家為1%～2％我國目前比例為0.7%～0.8％，希望能達到1.5％第四節(jié)中國的大氣污染綜合防治4、控制污染的經(jīng)濟政策實行“污染者和使用者支付原則”，可采用的經(jīng)濟手段：建立市場（排污許可證制度等）稅收手段（污染稅、資源稅等）收費制度（排污費等）財政手段（生態(tài)環(huán)境基金等）責(zé)任制度（賠償損失和罰款等）第四節(jié)中國的大氣污染綜合防治作業(yè)P12：

1-1、1-7補充題：某市某日主要環(huán)境空氣污染物的監(jiān)測數(shù)據(jù)如下（日平均值）：SO2：45μg/m3，PM2.5：219μg/m3，PM10：365μg/m3，NO2：86μg/m3。試計算該市當(dāng)日環(huán)境空氣質(zhì)量指數(shù)AQI和質(zhì)量等級，并給出首要污染物和超標(biāo)污染物。第四節(jié)中國的大氣污染綜合防治第二章燃燒與大氣污染本章內(nèi)容燃料的性質(zhì)燃料的燃燒過程煙氣體積計算燃燒過程中硫氧化物形成顆粒污染物的形成其他污染物的形成第一節(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)組成典型氣體的化學(xué)組成成分第一節(jié)燃料的性質(zhì)2、燃料的化學(xué)組成典型氣體和液體燃料的化學(xué)組成成分第一節(jié)燃料的性質(zhì)典型固體燃料的化學(xué)組成成分第一節(jié)燃料的性質(zhì)3、燃料組成對燃燒的影響碳：可燃元素。1kg純碳完全燃燒時，放出32860kJ的熱量。當(dāng)不完全燃燒生成CO時，放出9268kJ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%。第一節(jié)燃料的性質(zhì)3、燃料組成對燃燒的影響氫：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氫完全燃燒時能放出120500kJ的熱量。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%。第一節(jié)燃料的性質(zhì)硫：以三種形態(tài)存在：有機硫、硫化鐵硫和硫酸鹽硫。前兩種能放出熱量，稱之為揮發(fā)硫。硫燃燒生成產(chǎn)物為SO2和SO3，其中SO2占95%以上。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102~105C，保持2h后才能除掉。灰分：是燃料中不可燃礦物質(zhì)，為燃料中有害成分。第一節(jié)燃料的性質(zhì)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，適宜工業(yè)一般應(yīng)用。無煙煤：煤化時間最長，含碳量最高（高于93％），成焦性差,發(fā)熱量大。第一節(jié)燃料的性質(zhì)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。估測硫含量和熱值，是評價工業(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。第一節(jié)燃料的性質(zhì)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8h，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)部水分第一節(jié)燃料的性質(zhì)煤的工業(yè)分析揮發(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7min，放入干燥箱中冷卻至常溫再稱重固定碳：失去水分和揮發(fā)分后的剩余部分（焦炭）放在80020C的環(huán)境中灼燒到重量不再變化時，取出冷卻。焦炭所失去的重量為固定碳第一節(jié)燃料的性質(zhì)煤的工業(yè)分析灰分：

從煤中扣除水分、灰分以及揮發(fā)分后剩余的部分為固定碳煤中灰分的組成：我國煤炭的平均灰分含量為25％灰分的存在降低了煤的熱值，也增加了煙塵污染和出渣量第一節(jié)燃料的性質(zhì)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-，滴定第一節(jié)燃料的性質(zhì)煤中硫的形態(tài)第一節(jié)燃料的性質(zhì)煤成分的表示方法 要確切說明煤的特性，必須同時指明百分比的基準(zhǔn)，常用的基準(zhǔn)有以下四種：收到基：鍋爐爐前使用的燃料，包括全部灰分和水分

空氣干燥基：以去掉外部水分的燃料作為100%的成分，即在實驗室內(nèi)進行燃料分析時的試樣成分第一節(jié)燃料的性質(zhì)煤成分的表示方法

干燥基：以去掉全部水分的燃料作為100%的成分，干燥基更能反映出灰分的多少干燥無灰基：以去掉水分和灰分的燃料作為100%的成分第一節(jié)燃料的性質(zhì)煤的成分的表示方法及其組成的相互關(guān)系第一節(jié)燃料的性質(zhì)不同基準(zhǔn)之間的換算公式第一節(jié)燃料的性質(zhì)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，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％第一節(jié)燃料的性質(zhì)非常規(guī)燃料城市固體廢棄物商業(yè)和工業(yè)固體廢棄物農(nóng)產(chǎn)物和農(nóng)村廢物水生植物和水生廢物污泥處理廠廢物可燃性工業(yè)和采礦廢物天然存在的含碳和含碳?xì)涞馁Y源合成燃料

非常規(guī)燃料通常需要專門技術(shù)轉(zhuǎn)化為易于利用的形式 城市固體廢物用作燃料必須考慮其大氣污染問題第一節(jié)燃料的性質(zhì)第二節(jié)燃料的燃燒過程1、影響燃燒過程的主要因素燃燒過程及燃燒產(chǎn)物

完全燃燒：CO2、H2O不完全燃燒：CO2、H2O&CO、黑煙及其他部分氧化產(chǎn)物如果燃料中含有S和N，則會生成SO2和NO空氣中的部分N可能被氧化成NO－熱力型NOx第二節(jié)燃料的燃燒過程1、影響燃燒過程的主要因素燃料完全燃燒的條件（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）：達到燃料的著火溫度時間條件（Time）：燃料在高溫區(qū)停留時間應(yīng)超過燃料燃燒所需時間燃料與空氣的混合條件（Turbulence）：燃料與氧充分混合典型燃料的著火溫度第二節(jié)燃料的燃燒過程燃燒火焰溫度與燃料混合比的關(guān)系（以CH4為例）第二節(jié)燃料的燃燒過程燃?xì)獗群突旌铣潭葘θ紵a(chǎn)物的影響第二節(jié)燃料的燃燒過程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在燃燒時轉(zhuǎn)化為N2燃料的化學(xué)式為CxHySzOw第二節(jié)燃料的燃燒過程二、燃料的燃燒過程燃燒方程式：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

例題：第二節(jié)燃料的燃燒過程空氣過剩系數(shù)實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)第二節(jié)燃料的燃燒過程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)物也有影響第二節(jié)燃料的燃燒過程燃燒產(chǎn)物與溫度的關(guān)系第二節(jié)燃料的燃燒過程燃料種類對燃燒產(chǎn)物的影響（以1000MW電站為例）第二節(jié)燃料的燃燒過程4、熱化學(xué)關(guān)系式發(fā)熱量：單位燃料完全燃燒時，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：包括燃燒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，完全燃燒過程所釋放的熱量第二節(jié)燃料的燃燒過程燃燒設(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，熱損失最小值出現(xiàn)在空氣過剩一側(cè)第二節(jié)燃料的燃燒過程燃燒熱損失與空燃比的關(guān)系第二節(jié)燃料的燃燒過程第三節(jié)煙氣體積及污染物排放量計算1、煙氣體積計算理論煙氣體積 CO2、SO2、N2和H2O 干煙氣、標(biāo)準(zhǔn)干煙氣、濕煙氣煙氣體積和密度的校正 轉(zhuǎn)化為標(biāo)態(tài)下（273K、1atm）的體積和密度

注意：美、日和全球監(jiān)測系統(tǒng)網(wǎng)的標(biāo)態(tài)為298K、1atm。過剩空氣校正實際空氣量=（1+）（O2+3.78N2）完全燃燒：與理論空氣量相比多（O2+3.78N2）此時煙氣中，O2的量為O2P=O2，N2的量為N2P=3.78（1+）N2空氣中O2=（20.9/79.1）N2=0.264N2，即進入燃燒系統(tǒng)的空氣總氧量為0.264N2P第三節(jié)煙氣體積及污染物排放量計算過?？諝庑Ｕ碚撔柩趿?0.264N2P-O2P，空氣過剩系數(shù)=1+O2P/（0.264N2P-O2P）假如燃燒過程中產(chǎn)生CO，過剩氧量必須加以校正：O2P-0.5COP=1+（O2P-0.5COP）/[0.264N2P-（O2P-0.5COP）]以上組分的量均可由煙氣分析儀測定。第三節(jié)煙氣體積及污染物排放量計算2、污染物排放量計算P47例題第三節(jié)煙氣體積及污染物排放量計算第四節(jié)燃燒過程中硫氧化物的形成1、硫的氧化機理有機硫的分解溫度較低無機硫的分解速度較慢含硫燃料燃燒的特征是火焰呈藍色，由于反應(yīng)：在所有的情況下，它都作為一種重要的反應(yīng)中間體H2S的氧化第四節(jié)燃燒過程中硫氧化物的形成CS2和COS的氧化第四節(jié)燃燒過程中硫氧化物的形成元素S的氧化第四節(jié)燃燒過程中硫氧化物的形成有機硫化物的氧化第四節(jié)燃燒過程中硫氧化物的形成2、SO2和SO3之間的轉(zhuǎn)化反應(yīng)方程式在熾熱反應(yīng)區(qū)，[O]濃度很高，反應(yīng)（1）和（2）起支配作用SO2+O+MSO3+M（1）SO3+OSO2+O2

（2）SO3+HSO2+OH（3）SO3+MSO2+O+M（4）第四節(jié)燃燒過程中硫氧化物的形成SO3生成速率

當(dāng)d[SO3]/dt=0時，SO3濃度達到最大在富燃料條件下，[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：第四節(jié)燃燒過程中硫氧化物的形成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，酸露點越高煙氣露點升高極易引起管道和空氣凈化設(shè)施的腐蝕煙氣露點（SO2+SO3+H2O）公式：：露點溫度：煙氣水蒸氣體積％：煙氣SO3體積％第四節(jié)燃燒過程中硫氧化物的形成SO3的轉(zhuǎn)化率/%第四節(jié)燃燒過程中硫氧化物的形成第四節(jié)燃燒過程中硫氧化物的形成第五節(jié)燃燒過程中顆粒物的形成1、碳粒子的生成積炭的生成燃料的分子結(jié)構(gòu)是影響積炭的主導(dǎo)因素積炭的生成與火焰的結(jié)構(gòu)有關(guān)提高氧氣量可以防止積炭生成壓力越低則積炭的生成趨勢越小核化過程：氣相脫氫反應(yīng)并產(chǎn)生凝聚相固體碳核表面上發(fā)生非均質(zhì)反應(yīng)較為緩慢的聚團和凝聚過程火焰的結(jié)構(gòu)預(yù)混火焰：氣體燃料和空氣在燃燒前充分混合（bursenburner,meekerburner）擴散火焰：燃料和空氣分別進入燃燒區(qū)，混合然后發(fā)生反應(yīng)（實際中應(yīng)用最多），不同的區(qū)域有不同的

(0～)值層流火焰：Re<2200，分子擴散和傳導(dǎo)是控制過程湍流火焰：Re>2200，強烈的湍流作用，但分子擴散仍然起作用第五節(jié)燃燒過程中顆粒物的形成火焰的結(jié)構(gòu)Laminar TransitionDevelopedTurbulent

heightJetvelocity第五節(jié)燃燒過程中顆粒物的形成石油焦和煤胞的生成燃料油霧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第五節(jié)燃燒過程中顆粒物的形成煙塵：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，它擴散離開表面并與O2反應(yīng)灰層碳層外擴散第五節(jié)燃燒過程中顆粒物的形成煤粉燃燒過程理論上碳與氧的摩爾比近1.0時最易形成黑煙在預(yù)混火焰中，C/O大約為0.5時最易形成黑煙易燃燒又少出現(xiàn)黑煙的燃料順序為： 無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間與粒子的初始直徑、表面溫度、氧氣濃度等有關(guān)第五節(jié)燃燒過程中顆粒物的形成燃燒碳層中成分和溫度分布第五節(jié)燃燒過程中顆粒物的形成黑煙形成的化學(xué)過程第五節(jié)燃燒過程中顆粒物的形成高灰分燃料的擴散燃燒第五節(jié)燃燒過程中顆粒物的形成灰分中含有Hg、As、Se、Pb、Cu、Zn等污染元素第五節(jié)燃燒過程中顆粒物的形成飛灰的形成過程第五節(jié)燃燒過程中顆粒物的形成影響燃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)荷鍋爐運行負(fù)荷鍋爐結(jié)構(gòu)第五節(jié)燃燒過程中顆粒物的形成影響燃煤煙氣中飛灰排放特征的因素——煤質(zhì)第五節(jié)燃燒過程中顆粒物的形成燃煤顆粒大小對飛灰含量的影響第五節(jié)燃燒過程中顆粒物的形成影響煙煤煙氣中飛灰排放特征的因素——燃燒方式第五節(jié)燃燒過程中顆粒物的形成影響煙煤煙氣中飛灰排放特征的因素——燃燒方式第五節(jié)燃燒過程中顆粒物的形成影響煙煤煙氣中飛灰排放特征的因素——燃燒方式第五節(jié)燃燒過程中顆粒物的形成影響煙煤煙氣中飛灰排放特征的因素——燃燒方式第五節(jié)燃燒過程中顆粒物的形成幾種燃燒方式的煙塵百分比第五節(jié)燃燒過程中顆粒物的形成幾種燃燒方式的煙塵顆粒概況第五節(jié)燃燒過程中顆粒物的形成影響燃煤煙氣中飛灰排放特征的因素——運行負(fù)荷第五節(jié)燃燒過程中顆粒物的形成第六節(jié)燃燒過程中其他污染物的形成1、燃燒過程中其他污染物的形成形成歷程鏈烴分子氧化脫氫形成乙烯和乙炔延長乙炔的鏈形成各種不飽和基不飽和基進一步脫氫形成聚乙炔不飽和基通過環(huán)化反應(yīng)形成C6－C2型芳香族化合物C6－C2基逐步合成為多環(huán)有機物比較活潑的碳?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)燃料中高分子碳?xì)浠衔餄舛扰cPOM排放水平具有相關(guān)性燃料與空氣的充分混合可降低有機物的含量，但不利于NOx的控制同時減少CH和NOx的排放需要仔細(xì)控制混合的型式、溫度水平和整個系統(tǒng)的停留時間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200×106t/a燃料中的碳都先形成CO，然后進一步氧化在火焰溫度下有足夠的氧并且停留時間足夠長，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：第六節(jié)燃燒過程中其他污染物的形成第六節(jié)燃燒過程中其他污染物的形成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>900oC時，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第六節(jié)燃燒過程中其他污染物的形成4、NOx的形成燃料型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NOx：低溫火焰下由于含碳自由基的存在生成的NOx第六節(jié)燃燒過程中其他污染物的形成第六節(jié)燃燒過程中其他污染物的形成第六節(jié)燃燒過程中其他污染物的形成5、二惡英的形成機理第六節(jié)燃燒過程中其他污染物的形成第六節(jié)燃燒過程中其他污染物的形成第六節(jié)燃燒過程中其他污染物的形成第六節(jié)燃燒過程中其他污染物的形成燃燒條件的影響PCDD/PCDF,ng/Sm3第六節(jié)燃燒過程中其他污染物的形成顆粒物的影響CDD/CDFEmitted/RefuseFed(μmol/t)UncontrolledAsh/RefuseFed(kg/t)DataafterBartonetal,1990第六節(jié)燃燒過程中其他污染物的形成第五章顆粒污染物控制技術(shù)基礎(chǔ)本章內(nèi)容粉塵的粒徑及粒徑分布粉塵的物理性質(zhì)凈化裝置的性能顆粒捕集理論基礎(chǔ)第一節(jié)粉塵的粒徑及粒徑分布一顆粒的粒徑1顆粒的直徑（1）顯微鏡法定向直徑dF（Feret直徑）定向面積等分直徑dM（Martin直徑）投影面積直徑dA（Heywood直徑）第一節(jié)粉塵的粒徑及粒徑分布定向直徑dF（Feret直徑）：各顆粒在投影圖中同一方向上的最大投影長度。第一節(jié)粉塵的粒徑及粒徑分布定向面積等分直徑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。第一節(jié)粉塵的粒徑及粒徑分布投影面積直徑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第一節(jié)粉塵的粒徑及粒徑分布1顆粒的直徑（2）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數(shù)（3）光散射法等體積直徑dV：與顆粒體積相等的球體的直徑第一節(jié)粉塵的粒徑及粒徑分布1顆粒的直徑（4）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。第一節(jié)粉塵的粒徑及粒徑分布2粒徑的測定粒徑的測定結(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)第一節(jié)粉塵的粒徑及粒徑分布2粒徑的測定某些顆粒的圓球度第一節(jié)粉塵的粒徑及粒徑分布二粒徑的分布粒徑分布：粒徑分布指不同粒徑范圍內(nèi)顆粒的個數(shù)（或質(zhì)量或表面積）所占的比例個數(shù)分布質(zhì)量分布表面積分布第一節(jié)粉塵的粒徑及粒徑分布二粒徑的分布1個數(shù)分布：每一間隔內(nèi)的顆粒個數(shù)（1）個數(shù)頻率（2）個數(shù)篩下累積頻率（3）個數(shù)頻率密度（4）個數(shù)分布的測定與計算第一節(jié)粉塵的粒徑及粒徑分布個數(shù)頻率：第i個間隔中的顆粒個數(shù)ni與顆粒總數(shù)Σni之比第一節(jié)粉塵的粒徑及粒徑分布個數(shù)篩下累積頻率：小于第i個間隔上限粒徑的所有顆粒個數(shù)與顆?？倐€數(shù)之比第一節(jié)粉塵的粒徑及粒徑分布個數(shù)頻率密度:簡稱個數(shù)頻度第一節(jié)粉塵的粒徑及粒徑分布個數(shù)眾徑dd:頻度p最大時對應(yīng)的粒徑，此時個數(shù)中位粒徑（NMD）:累積頻率F=0.5時對應(yīng)的粒徑d50第一節(jié)粉塵的粒徑及粒徑分布個數(shù)分布的測定與計算第一節(jié)粉塵的粒徑及粒徑分布類似于數(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)量中位直徑（MMD）二粒徑的分布2質(zhì)量分布第一節(jié)粉塵的粒徑及粒徑分布三平均粒徑1眾徑dd2中位直徑d503長度平均粒徑4表面積平均粒徑5體積平均粒徑6表面積－體積平均粒徑7幾何平均粒徑討論：第一節(jié)粉塵的粒徑及粒徑分布長度平均粒徑第一節(jié)粉塵的粒徑及粒徑分布表面積平均粒徑第一節(jié)粉塵的粒徑及粒徑分布體積平均粒徑第一節(jié)粉塵的粒徑及粒徑分布表面積－體積平均粒徑第一節(jié)粉塵的粒徑及粒徑分布幾何平均粒徑第一節(jié)粉塵的粒徑及粒徑分布討論對于頻率密度分布曲線對稱的分布，眾徑dd、中位徑d50

和算術(shù)平均直徑頻率密度非對稱的分布，單分散氣溶膠，；否則，第一節(jié)粉塵的粒徑及粒徑分布四粒徑分布函數(shù)1正態(tài)分布（1）頻率密度（2）篩下累積頻率（3）標(biāo)準(zhǔn)差（4）說明（5）正態(tài)分布的累積頻率分布曲線第一節(jié)粉塵的粒徑及粒徑分布頻率密度第一節(jié)粉塵的粒徑及粒徑分布篩下累積頻率第一節(jié)粉塵的粒徑及粒徑分布標(biāo)準(zhǔn)差第一節(jié)粉塵的粒徑及粒徑分布正態(tài)分布是最簡單的分布函數(shù)

累計頻率曲線在正態(tài)概率坐標(biāo)紙上為一條直線，其斜率取決于σ正態(tài)分布函數(shù)很少用于描述粉塵的粒徑分布，因為大多數(shù)粉塵的頻度曲線向大顆粒方向偏移第一節(jié)粉塵的粒徑及粒徑分布正態(tài)分布的累積頻率分布曲線第一節(jié)粉塵的粒徑及粒徑分布四粒徑分布函數(shù)2對數(shù)正態(tài)分布（1）以lndp代替dp得到的正態(tài)分布的頻度曲線第一節(jié)粉塵的粒徑及粒徑分布（2）對數(shù)正態(tài)分布在對數(shù)概率坐標(biāo)紙上為一直線，斜率決定于第一節(jié)粉塵的粒徑及粒徑分布（3）平均粒徑的換算關(guān)系第一節(jié)粉塵的粒徑及粒徑分布（4）可用、MMD和NMD計算出各種平均直徑第一節(jié)粉塵的粒徑及粒徑分布（5）對數(shù)正態(tài)分布的累積頻率分布曲線第一節(jié)粉塵的粒徑及粒徑分布四粒徑分布函數(shù)3羅辛－拉姆勒分布（Rosin－Rammler）若設(shè)得到第一節(jié)粉塵的粒徑及粒徑分布四粒徑分布函數(shù)3羅辛－拉姆勒分布（Rosin－Rammler）一般多選用質(zhì)量中位徑或第一節(jié)粉塵的粒徑及粒徑分布四粒徑分布函數(shù)3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，近似于對數(shù)正態(tài)分布；n>3時，更適合于正態(tài)分布第二節(jié)粉塵的物理性質(zhì)一粉塵的密度單位體積粉塵的質(zhì)量，kg/m3或g/cm3粉塵體積不包括顆粒內(nèi)部和之間的縫隙－真密度用堆積體積計算——堆積密度空隙率——粉塵顆粒間和內(nèi)部空隙的體積與堆積總體積之比第二節(jié)粉塵的物理性質(zhì)二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動時粉塵開始發(fā)生滑動的平板傾角安息角與滑動角是評價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、粉塵粘性第二節(jié)粉塵的物理性質(zhì)三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第二節(jié)粉塵的物理性質(zhì)四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)象平衡含水率第二節(jié)粉塵的物理性質(zhì)五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)。第二節(jié)粉塵的物理性質(zhì)五粉塵的潤濕性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)第二節(jié)粉塵的物理性質(zhì)六荷電性和導(dǎo)電性1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、產(chǎn)生過程中荷電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)第二節(jié)粉塵的物理性質(zhì)六荷電性和導(dǎo)電性2粉塵的導(dǎo)電性（1）比電阻（2）導(dǎo)電機制：高溫（200oC以上），粉塵本體內(nèi)部的電子和離子—體積比電阻低溫（100oC以下），粉塵表面吸附的水分或其他化學(xué)物質(zhì)－表面比電阻中間溫度，同時起作用（3）比電阻對電除塵器運行有很大影響，最適宜范圍104～1010第二節(jié)粉塵的物理性質(zhì)（4）典型溫度－比電阻曲線第二節(jié)粉塵的物理性質(zhì)七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、強粘性粒徑、形狀、表面粗糙度、潤濕性、荷電量均影響粘附性第二節(jié)粉塵的物理性質(zhì)八粉塵的自燃性和爆炸性1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)熱熱量積累達到燃點燃燒第二節(jié)粉塵的物理性質(zhì)八粉塵的自燃性和爆炸性2粉塵的爆炸性自粉塵發(fā)生爆炸必備的條件：（1）可燃物與空氣或氧氣構(gòu)成的可燃混合物達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（2）存在能量足夠的火源第三節(jié)凈化裝置的性能評價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)濟指標(biāo)設(shè)備費運行費占地面積第三節(jié)凈化裝置的性能一凈化裝置技術(shù)性能的表示方法1處理氣體流量漏風(fēng)率2壓力損失第三節(jié)凈化裝置的性能二凈化效率的表示方法1總凈化效率2通過率3分級除塵效率分割粒徑dc－除塵效率為50％的粒徑第三節(jié)凈化裝置的性能二凈化效率的表示方法4分級效率與總效率的關(guān)系（1）由總效率求分級效率第三節(jié)凈化裝置的性能二凈化效率的表示方法4分級效率與總效率的關(guān)系（2）由分級效率求總效率第三節(jié)凈化裝置的性能二凈化效率的表示方法5多級串聯(lián)的總凈化效率總分級通過率總分級效率總除塵效率第四節(jié)顆粒捕集的理論基礎(chǔ)對顆粒施加外力使顆粒相對氣流產(chǎn)生一定位移并從氣流中分離顆粒捕集過程中需要考慮的作用力：外力、流體阻力、顆粒間相互作用力外力：重力、離心力、慣性力、靜電力、磁力、熱力、泳力等顆粒間相互作用力：顆粒濃度不高時可以忽略第四節(jié)顆粒捕集的理論基礎(chǔ)一流體阻力流體阻力＝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的大小第四節(jié)顆粒捕集的理論基礎(chǔ)一流體阻力第四節(jié)顆粒捕集的理論基礎(chǔ)一流體阻力流體阻力與雷諾數(shù)的函數(shù)關(guān)系第四節(jié)顆粒捕集的理論基礎(chǔ)一流體阻力顆粒尺寸與氣體平均自由程接近時，顆粒發(fā)生滑動——坎寧漢修正第四節(jié)顆粒捕集的理論基礎(chǔ)二阻力導(dǎo)致的減速運動根據(jù)牛頓第二定律若僅考慮Stokes區(qū)域馳豫時間或松弛時間第四節(jié)顆粒捕集的理論基礎(chǔ)二阻力導(dǎo)致的減速運動積分得速度由u0減速到u所遷移的距離若引入坎寧漢修正系數(shù)C停止距離第四節(jié)顆粒捕集的理論基礎(chǔ)三重力沉降力平衡關(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)第四節(jié)顆粒捕集的理論基礎(chǔ)三重力沉降牛頓區(qū)Stokes直徑空氣動力學(xué)直徑第四節(jié)顆粒捕集的理論基礎(chǔ)四離心沉降力平衡關(guān)系Stokes顆粒的末端沉降速度第四節(jié)顆粒捕集的理論基礎(chǔ)五靜電沉降力平衡關(guān)系靜電沉降的末端速度習(xí)慣上稱為驅(qū)進速度，用w表示，對于Stokes粒子：第四節(jié)顆粒捕集的理論基礎(chǔ)六慣性沉降顆粒接近靶時的運動情況第四節(jié)顆粒捕集的理論基礎(chǔ)六慣性沉降1慣性碰撞慣性碰撞的捕集效率取決于三個因素（1）氣流速度在靶周圍的分布，用ReD衡量（2）顆粒運動軌跡，用Stokes數(shù)描述（3）顆粒對捕集體的附著，通常假定為100％第四節(jié)顆粒捕集的理論基礎(chǔ)六慣性沉降2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第四節(jié)顆粒捕集的理論基礎(chǔ)六慣性沉降2攔截對于慣性小的顆粒第四節(jié)顆粒捕集的理論基礎(chǔ)七擴散沉降1擴散沉降布朗擴散作用對于小粒子的捕集影響較大顆粒的擴散類似于氣體分子的擴散對于粒徑約等于或大于氣體分子平均自由程的顆粒第四節(jié)顆粒捕集的理論基礎(chǔ)七擴散沉降1擴散沉降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（時間t秒鐘）第四節(jié)顆粒捕集的理論基礎(chǔ)七擴散沉降2擴散沉降效率擴散沉降效率取決于皮克萊數(shù)Pe和雷諾數(shù)ReD粘性流單個圓柱體的效率第四節(jié)顆粒捕集的理論基礎(chǔ)七擴散沉降2擴散沉降效率勢流單個圓柱體效率孤立球形捕集體從理論上講，是可能的第六章除塵裝置本章內(nèi)容機械除塵器電除塵器濕式除塵器過濾式除塵器除塵器的選擇與發(fā)展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

干式除塵裝置第六章除塵裝置按分離原理分類：重力除塵裝置（機械式除塵裝置）

慣性力除塵裝置（機械式除塵裝置）離心力除塵裝置（機械式除塵裝置）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

第六章除塵裝置第一節(jié)機械除塵器機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)除塵器第一節(jié)機械除塵器一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入重力沉降室后，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斗沉降層流式和湍流式兩種

第一節(jié)機械除塵器一重力沉降室1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第一節(jié)機械除塵器1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)的停留時間在t時間內(nèi)粒子的沉降距離第一節(jié)機械除塵器1層流式重力沉降室該粒子的除塵效率第一節(jié)機械除塵器1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=?第一節(jié)機械除塵器1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=?minp36=QdgWLmrminp36=QdgWLmr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際分級效率第一節(jié)機械除塵器1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第一節(jié)機械除塵器1層流式重力沉降室沉降室內(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第一節(jié)機械除塵器1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以下第一節(jié)機械除塵器多層沉降室1.錐形閥；2.清灰孔；3.隔板第一節(jié)機械除塵器2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斷面上粒子完全混合第一節(jié)機械除塵器2湍流式重力沉降室寬度為W、高度為H和長度為dx的捕集元，假定氣體流過dx距離的時間內(nèi)，邊界層dy內(nèi)粒徑為dp的粒子都將沉降而除去粒子在微元內(nèi)的停留時間被去除的分?jǐn)?shù)第一節(jié)機械除塵器2湍流式重力沉降室對上式積分得邊界條件：因此，其分級除塵效率得第一節(jié)機械除塵器2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間排出：(為除塵器內(nèi)粒子濃度，均一)單位時間捕集：總分級效率重力沉降室歸一化的分級率曲線a層流－無混合b湍流－垂直混合c湍流－完全混合第一節(jié)機械除塵器3歸一化處理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成正比第一節(jié)機械除塵器4重力沉降室優(yōu)缺點優(yōu)點結(jié)構(gòu)簡單投資少壓力損失小（一般為50～100Pa）維修管理容易缺點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第一節(jié)機械除塵器二慣性除塵器1機理沉降室內(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，使其與氣流分離第一節(jié)機械除塵器2結(jié)構(gòu)型式?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多級型第一節(jié)機械除塵器反轉(zhuǎn)式－改變氣流方向捕集較細(xì)粒子2結(jié)構(gòu)型式反轉(zhuǎn)式慣性除塵裝置a彎管型

b百葉窗型

c多層隔板型第一節(jié)機械除塵器3應(yīng)用一般凈化密度和粒徑較大的金屬或礦物性粉塵凈化效率不高，一般只用于多級除塵中的一級除塵，捕集10～20μm以上的粗顆粒壓力損失100～1000Pa第一節(jié)機械除塵器三旋風(fēng)除塵器1旋風(fēng)除塵器內(nèi)氣流與塵粒的運動普通旋風(fēng)除塵器是由進氣管、筒體、錐體和排氣管等組成氣流沿外壁由上向下旋轉(zhuǎn)運動：外渦旋少量氣體沿徑向運動到中心區(qū)域旋轉(zhuǎn)氣流在錐體底部轉(zhuǎn)而向上沿軸心旋轉(zhuǎn)：內(nèi)渦旋氣流運動包括切向、軸向和徑向：切向速度、軸向速度和徑向速度第一節(jié)機械除塵器1旋風(fēng)除塵器內(nèi)氣流與塵粒的運動切向速度決定氣流質(zhì)點離心力大小，顆粒在離心力作用下逐漸移向外壁到達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，一部分氣流帶著細(xì)小的塵粒沿筒壁旋轉(zhuǎn)向上，到達頂部后，再沿排出管外壁旋轉(zhuǎn)向下，最后從排出管排出第一節(jié)機械除塵器1旋風(fēng)除塵器內(nèi)氣流與塵粒的運動旋風(fēng)除塵器內(nèi)氣流的切向速度和壓力分布第一節(jié)機械除塵器1旋風(fēng)除塵器內(nèi)氣流與塵粒的運動切向速度外渦旋的切向速度分布：

此處n1，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

為排氣管直徑第一節(jié)機械除塵器1旋風(fēng)除塵器內(nèi)氣流與塵粒的運動徑向速度假定外渦旋氣流均勻地經(jīng)過交界圓柱面進入內(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第一節(jié)機械除塵器1旋風(fēng)除塵器內(nèi)氣流與塵粒的運動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，在排出管底部達到最大值第一節(jié)機械除塵器2旋風(fēng)除塵器的壓力損失：局部阻力系數(shù)A：旋風(fēng)除塵器進口面積局部阻力系數(shù)旋風(fēng)除塵器型式XLTXLT?AXLP?AXLP?Bξ5.36.58.05.8第一節(jié)機械除塵器2旋風(fēng)除塵器的壓力損失相對尺寸對壓力損失影響較大，除塵器結(jié)構(gòu)型式相同時，幾何相似放大或縮小，壓力損失基本不變含塵濃度增高，壓力降明顯下降操作運行中可以接受的壓力損失一般低于2kPa第一節(jié)機械除塵器3旋風(fēng)除塵器的除塵效率計算分割直徑是確定除塵效率的基礎(chǔ)在交界面上，離心力FC，向心運動氣流作用于塵粒上的阻力FD

若FC>FD，顆粒移向外壁若FC<FD，顆粒進入內(nèi)渦旋當(dāng)FC=FD時，有50%的可能進入外渦旋，既除塵效率為50%

第一節(jié)機械除塵器3旋風(fēng)除塵器的除塵效率對于球形Stokes粒子分割粒徑dc確定后，雷思一利希特模式計算其它粒子的分級效率另一種經(jīng)驗公式第一節(jié)機械除塵器4影響旋風(fēng)除塵器效率的因素二次效應(yīng)－被捕集粒子的重新進入氣流在較小粒徑區(qū)間內(nèi)，理應(yīng)逸出的粒子由于聚集或被較大塵粒撞向壁面而脫離氣流獲得捕集，實際效率高于理論效率在較大粒徑區(qū)間，粒子被反彈回氣流或沉積的塵粒被重新吹起，實際效率低于理論效率通過環(huán)狀霧化器將水噴淋在旋風(fēng)除塵器內(nèi)壁上，能有效地控制二次效應(yīng)臨界入口速度第一節(jié)機械除塵器4影響旋風(fēng)除塵器效率的因素比例尺寸在相同的切向速度下，筒體直徑愈小，離心力愈大，除塵效率愈高；筒體直徑過小，粒子容易逃逸，效率下降。錐體適當(dāng)加長，對提高除塵效率有利。排出管直徑愈小分割直徑愈小，即除塵效率愈高；直徑太小，壓力降增加，一般取排出管直徑de=(0.4～0.65)D。特征長度(naturallength)——亞歷山大公式旋風(fēng)除塵器排出管以下部分的長度應(yīng)當(dāng)接近或等于l，筒體和錐體的總高度以不大于5倍的筒體直徑為宜。第一節(jié)機械除塵器4影響旋風(fēng)除塵器效率的因素比例尺寸對性能的影響比例變化性能趨向投資趨向壓力損失效率增大旋風(fēng)除塵器直徑降低降低提高加長筒體稍有降低提高提高增大入口面積（流量不變）降低降低——增大入口面積（速度不變）提高降低降低加長錐體稍有降低提高提高增大錐體的排出孔稍有降低提高或降低——減小錐體的排出孔稍有提高提高或降低——加長排出管伸入器內(nèi)的長度提高提高或降低提高增大排氣管管徑降低降低提高

鎖氣器(a)雙翻板式(b)回轉(zhuǎn)式第一節(jié)機械除塵器4影響旋風(fēng)除塵器效率的因素除塵器下部的嚴(yán)密性在不漏風(fēng)的情況下進行正常排灰第一節(jié)機械除塵器4影響旋風(fēng)除塵器效率的因素?zé)焿m的物理性質(zhì)氣體的密度和粘度、塵粒的大小和比重、煙氣含塵濃度第一節(jié)機械除塵器4影響旋風(fēng)除塵器效率的因素操作變量提高煙氣入口流速，旋風(fēng)除塵器分割直徑變小，除塵器性能改善入口流速過大，已沉積的粒子有可能再次被吹起，重新卷入氣流中，除塵效率下降效率最高時的入口速度a.直入切向進入式b.蝸殼切向進入式c.軸向進入式第一節(jié)機械除塵器5結(jié)構(gòu)型式進氣方式分切向進入式軸向進入式第一節(jié)機械除塵器5結(jié)構(gòu)型式氣流組織分回流式直流式平旋式旋流式回流式多管旋風(fēng)除塵器第一節(jié)機械除塵器5結(jié)構(gòu)型式多管旋風(fēng)除塵器由多個相同構(gòu)造形狀和尺寸的小型旋風(fēng)除塵器(又叫旋風(fēng)子)組合在一個殼體內(nèi)并聯(lián)使用的除塵器組常見的多管除塵器有回流式和直流式兩種第一節(jié)機械除塵器6旋風(fēng)除塵器的設(shè)計選擇除塵器的型式根據(jù)含塵濃度、粒度分布、密度等煙氣特征，及除塵要求、允許的阻力和制造條件等因素根據(jù)允許的壓力降確定進口氣速，或取為12～25m/s確定入口截面A，入口寬度b和高度h第一節(jié)機械除塵器6旋風(fēng)除塵器的設(shè)計確定各部分幾何尺寸尺寸名稱XLP/AXLP/BXLT/AXLT入口寬度，b入口高度，h筒體直徑，D上3.85b下0.7D3.33b（b=0.3D）3.85b4.9b排出筒直徑，de上0.6D下0.6D0.6D0.6D0.58D筒體長度，L上1.35D下1.0D1.7D2.26D1.6D錐體長度，H上0.50D下1.00D2.3D2.0D1.3D灰口直徑，d10.296D0.43D0.3D0.145D進口速度為右值時的壓力損失12m/s700（600）5000（420）860（770）440（490）15m/s1100（940）890（700）1350（1210）670（770）18m/s1400（1260）1450（1150）1950（1740）990（1110）第一節(jié)機械除塵器6旋風(fēng)除塵器的設(shè)計也可選擇其它的結(jié)構(gòu)，但應(yīng)遵循以下原則為防止粒子短路漏到出口管，h≤s，其中s為排氣管插入深度；為避免過高的壓力損失，b≤(D－de)/2；為保持渦流的終端在錐體內(nèi)部，（H+L）≥3D；為利于粉塵易于滑動，錐角＝7o～8o；為獲得最大的除塵效率，de/D≈0.4～0.5，（H+L）/de≈8～10；s/de≈1.旋風(fēng)除塵器對于

dp<5μm的粒子效率低，必須借助外力（電場力等）捕集更小的粒子;使塵粒荷電并在電場力的作用下沉積在集塵極上;與其他除塵器的根本區(qū)別在于，分離力直接作用在粒子上，而不是作用在整個氣流上;具有耗能小、氣流阻力小的特點。第二節(jié)電除塵器第二節(jié)電除塵器電除塵器的主要優(yōu)點壓力損失小，一般為200～500Pa處理煙氣量大，可達105～106m3/h能耗低，大約0.2～0.4kWh/1000m3對細(xì)粉塵有很高的捕集效率，可高于99％可在高溫或強腐蝕性氣體下操作第二節(jié)電除塵器三個基本過程懸浮粒子荷電——高壓直流電暈帶電粒子在電場內(nèi)遷移和捕集——延續(xù)的電暈電場（單區(qū)電除塵器）或光滑的不放電的電極之間的純靜電場（雙區(qū)電除塵器）捕集物從集塵表面上清除——振打除去接地電極上的粉塵層并使其落入灰斗一、電除塵器的工作原理第二節(jié)電除塵器一、電除塵器的工作原理第二節(jié)電除塵器一、電除塵器的工作原理第二節(jié)電除塵器單區(qū)和雙區(qū)電除塵器雙區(qū)電除塵器單區(qū)電除塵器第二節(jié)電除塵器二、電暈放電1、電暈放電機理金屬絲放出的電子迅速向正極移動，與氣體分子撞擊使之離子化氣體分子離子化的過程又產(chǎn)生大量電子——雪崩過程遠離金屬絲，電場強度降低，氣體離子化過程結(jié)束，電子被氣體分子捕獲氣體離子化區(qū)域——電暈區(qū)自由電子和氣體負(fù)離子是粒子荷電的電荷來源第二節(jié)電除塵器二、電暈放電第二節(jié)電除塵器二、電暈放電2、起始電暈電壓——開始產(chǎn)生電暈電流所施加的電壓管式電除塵器內(nèi)任一點的電場強度起始電暈電壓與煙氣性質(zhì)和電極形狀、幾何尺寸等因素有關(guān)，起始電暈所需要電場強度（皮克經(jīng)驗公式）——空氣的相對密度m——導(dǎo)線光滑修正系數(shù)，無因次，0.5<m<1.0在r=a時（電暈電極表面上），起始電暈電壓第二節(jié)電除塵器二、電暈放電

正、負(fù)電暈極在空氣中的電暈電流一電壓曲線

電暈區(qū)范圍逐漸擴大致使極間空氣全部電離——電場擊穿；相應(yīng)的電壓——擊穿電壓在相同電壓下通常負(fù)電暈電極產(chǎn)生較高的電暈電流，且擊穿電壓也高得多工業(yè)氣體凈化傾向于采用穩(wěn)定性強，操作電壓和電流高的負(fù)電暈極；空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)采用正電暈極，好處在于其產(chǎn)生臭氧和氮氧化物的量低。第二節(jié)電除塵器二、電暈放電3、影響電暈特性的因素電極的形狀、電極間距離氣體組成、壓力、溫度不同氣體對電子的親合力、遷移率不同氣體溫度和壓力的不同影響電子平均自由程和加速電子及能產(chǎn)生碰撞電離所需要的電壓氣流中要捕集的粉塵的濃度、粒度、比電阻以及在電暈極和集塵極上的沉積電壓的波形第二節(jié)電除塵器三、粒子荷電兩種機理電場荷電或碰撞荷電——離子在靜電力作用下做定向運動，與粒子碰撞而使粒子荷電擴散荷電——離子的擴散現(xiàn)象而導(dǎo)致的粒子荷電過程；依賴于離子的熱能，而不是依賴于電場粒子的主要荷電過程取決于粒徑大于0.5m的微粒，以電場荷電為主小于0.15m的微粒，以擴散荷電為主介于之間的粒子，需要同時考慮這兩種過程。第二節(jié)電除塵器粒子荷電電荷累積粒子場強增加沒有氣體分子能夠到達粒子表面，電荷飽和三、粒子荷電1、電場荷電第二節(jié)電除塵器三、粒子荷電粒子獲得的飽和電荷

影響電場荷電的因素

粒徑dp和介電常數(shù)ε電場強度E0和離子密度N0

一般粒子的荷電時間僅為0.1s，一般可以認(rèn)為粒子進入除塵器后立刻達到了飽和電荷1、電場荷電第二節(jié)電除塵器與電場電荷過程相反，不存在擴散荷電的最大極限值荷電量取決于離子熱運動的動能、粒子大小和荷電時間擴散荷電理論方程三、粒子荷電2、擴散荷電第二節(jié)電除塵器處于中間范圍

（0.15～0.5μm）的粒子，需同時考慮電場荷電和擴散荷電根據(jù)Robinson的研究，簡單地將電場荷電和擴散荷電的電荷相加，可近似地表示兩種過程綜合作用時的荷電量，與實驗值基本一致三、粒子荷電3、電場荷電和擴散荷電的綜合作用第二節(jié)電除塵器沉積在集塵極表面的高比電阻粒子導(dǎo)致在低電壓下發(fā)生火花放電或在集塵