1、污染物的稀釋法控制,大氣污染氣象學(xué)大氣濃度估算模式,第十四章,主要的氣象要素 大氣熱力過程 大氣運(yùn)動和風(fēng),1 大氣污染氣象學(xué),1.1 主要的氣象要素,與大氣污染關(guān)系密切的氣象要素主要有： 氣溫、氣壓、空氣濕度（氣濕）、風(fēng)（風(fēng)向、風(fēng)速）、云況、能見度、降水、蒸發(fā)、日照時數(shù)、太陽輻射、 地面輻射、大氣輻射等。,1、氣溫（或K） 表示大氣溫度高低的物理量。氣象上講的氣溫是指距離地面1.5m高處的百葉窗中觀測到的空氣溫度。 2、氣壓（Pa） 任一點的氣壓值等于該地單位面積上的大氣柱重量.氣壓總是隨高度的增加而降低的。據(jù)實測近地層高度每升高100米，氣壓平均降低約12.4毫巴（1mb=100Pa)，在高

2、層小于此值。 國際上規(guī)定：0 、緯度45的海平面上的氣壓為1個大氣壓。 3、氣濕 絕對濕度、相對溫度、含濕量、水汽體積分?jǐn)?shù)、露點,4、風(fēng)向和風(fēng)速 氣象上把水平方向上的空氣運(yùn)動稱為風(fēng)。 風(fēng)向指風(fēng)的來向。 風(fēng)速指單位時間內(nèi)空氣在水平方向上運(yùn)動的距離 （m/s） 什么是風(fēng)？空氣的流動就形成風(fēng)。水平(horizontal)方向的空氣運(yùn)動稱為風(fēng)。 風(fēng)的形成：風(fēng)主要由于氣壓的水平分布不均勻而引起的，而氣壓的水平分布不均是由溫度分布不均造成。,風(fēng)的形成除熱力原因外，還有動力原因，自然界的風(fēng)是由于這兩種原因綜合作用的結(jié)果，但只要有溫差存在，空氣就不會停止運(yùn)動。,風(fēng)的度量（風(fēng)向和風(fēng)速） 風(fēng)是矢量，有方向和大小，

3、即風(fēng)向和風(fēng)速。 風(fēng)向(風(fēng)的來向)：可用8個方位或16方位表示(地面風(fēng)),見圖2-2；也可用角度表示(高空風(fēng)):以北為零點，沿順時針方向旋轉(zhuǎn)正北為360(或0) ;正東90;正南180;正西270。,風(fēng)的性質(zhì)： 隨時在變化：如我國季風(fēng)（北京附近冬天東北風(fēng)）； 隨高度變化：在一定范圍內(nèi)，風(fēng)隨高度的增大而增大。地面有建筑物，樹木的影響。 隨地理位置而變：山區(qū)會產(chǎn)生山風(fēng)、谷風(fēng)、海風(fēng)，海區(qū)有海陸風(fēng)（如上海、大連等）。,5、云 云：是發(fā)生在高空的水汽凝結(jié)現(xiàn)象。 形成的基本條件：水蒸汽和使水蒸汽達(dá)到飽和凝結(jié)的環(huán)境。 云量：指云遮蔽天空的成數(shù)。在我國，將天空分為10等份，有幾分天空被云遮蓋，云量就是幾。如：云

4、占天空的1/10，云量記為1；在云層中有少量空隙（空隙總量不到天空的1/20）記為10；當(dāng)天空無云或云量不到1/20時，云量為0。 國外，將天空分為8等份。國外云量1.25=我國云量。 總云量：指所有云遮蔽天空的成數(shù)，不論云的層次和高度。 低云量：低云的云掩蓋天空的成數(shù)。 云量的記錄：一般總云量/低云量的形式記錄，如10/7。 云狀：多種多樣，1932年國際云學(xué)委員會出版的國際云圖將云狀分為四族十屬。 云高：指云底距地面的垂直距離，以米為單位。測定方法：激光測云儀、弧光測云儀等，目力測定法,6、能見度：在當(dāng)時的天氣條件下，視力正常的人能夠從天空背景中看到或辨認(rèn)出目標(biāo)物的最大距離，單位：m，Km

5、。 能見度的大小反應(yīng)了大氣的混濁現(xiàn)象，反映出大氣中雜質(zhì)的多少。大氣中的霧、水汽、煙塵等，可使能見度降低。 7、太陽高度角 太陽高度角為太陽光線與地平線間的夾角，是影響太陽輻射強(qiáng)弱的最主要的因子之一。ho即太陽高度角，它隨時間而變化。 8、降水 降水是指大氣中降落至地面的液態(tài)或固態(tài)水的通稱。如雨、雪等。降水是清除大氣污染物的重要機(jī)制之一。,1.2 大氣運(yùn)動和風(fēng),引起大氣運(yùn)動的作用力 水平氣壓梯度力 地轉(zhuǎn)偏向力 慣性離心力 摩擦力,大氣邊界層中風(fēng)隨高度的變化 風(fēng)速隨高度增加而增大 風(fēng)向與等壓線的夾角隨高度增加而減小 愛克曼螺線,地面風(fēng)的方向,高空風(fēng)的方向,近地層中的風(fēng)速廓線模式 風(fēng)速廓線：平均風(fēng)速

6、隨高度的變化曲線 對數(shù)率風(fēng)速廓線模式： 指數(shù)率風(fēng)速廓線模式：,地方性風(fēng)場 海陸風(fēng) 山谷風(fēng) 城市熱島效應(yīng),山谷風(fēng),海陸風(fēng),城市熱島效應(yīng),1.3 大氣的熱力過程,太陽、大氣和地面的熱交換 在近地層： 大氣溫度隨地表溫度的升高而增高（自下而上地被加熱）；隨地表溫度的降低而降低（自下而上地被冷卻）。,短波長波 太陽地面大氣,氣溫的垂直變化 大氣絕熱過程：大氣中的某一空氣塊作垂直升降運(yùn)動時與周圍空氣不發(fā)生熱量交換。 泊松方程：,干絕熱直減率 干絕熱直減率：干空氣絕熱上升或下降單位高度（100m）時，溫度上升或下降的數(shù)值。根據(jù)計算，得到d約為0.98/100m，近似1/100m。 （K/100m） 一個質(zhì)

7、量恒定的空氣塊，從地面絕熱上升時，將因周圍氣壓的減小而膨脹，一部分內(nèi)能用于反抗外壓力膨脹，而做了功，因而它的溫度將逐漸下降； 反之，當(dāng)一個質(zhì)量恒定的空氣塊從高空絕熱下降時，由于外界氣壓逐漸增大，外壓力對氣塊做壓縮功，并轉(zhuǎn)化為它的內(nèi)能，因而它的溫度將逐漸上升。 這種性質(zhì)可用干絕熱直減率表示。,i空氣塊 d干空氣,位溫 一干空氣塊絕熱上升到標(biāo)準(zhǔn)氣壓（1000hPa）處所具有的溫度。用表示。,溫度層結(jié) 氣溫沿鉛直高度的變化，稱溫度層結(jié)或?qū)咏Y(jié)。氣溫隨高度變化快慢這一特征可用氣溫垂直遞減率來表示。氣溫垂直遞減率的數(shù)學(xué)定義式為, - dT/dz；它系指單位(通常取100m) 高差氣溫變化速率的負(fù)值。如果氣

8、溫隨高度增高而降低，為正值，如果氣溫隨高度增高而增高，為負(fù)值。,大氣中的氣溫層結(jié)有四種典型情況 氣溫隨高度的增加而遞減， d ，稱為正常分布層結(jié)，或遞減層結(jié)； 氣溫隨高度的增加而增加， 0 ，稱為氣溫逆轉(zhuǎn)，簡稱逆溫； 氣溫隨鉛直高度的變化等于或近似等于干絕熱直減率，= d稱為中性層結(jié)； 氣溫隨鉛直高度增加是不變的，= 0 ，稱為等溫層結(jié)。,1正常分布層結(jié)（或遞減層結(jié)） 2中性層結(jié) 3等溫層結(jié) 4逆溫,大氣穩(wěn)定度的概念 垂直方向上大氣的穩(wěn)定程度，即是否容易發(fā)生對流。 一空氣塊受外力作用，產(chǎn)生上升或下降運(yùn)動時，當(dāng)外力去除后： 氣塊減速并有返回原來高度的趨勢（穩(wěn)定） 氣塊加速上升或下降（不穩(wěn)定） 既

9、不上升也不下降，保持原有運(yùn)動狀態(tài)（中性）,如果一空氣塊受到外部作用，獲得了向上或向下的初始運(yùn)動速度后，可能發(fā)生三種情況： 氣塊加速上升或下降，稱這種大氣是不穩(wěn)定的； 氣塊逐漸減速并有返回原來高度的趨勢，稱這種大氣是穩(wěn)定的； 氣塊做等速直線運(yùn)動，稱這種大氣是中性的。,當(dāng)-d0，氣塊加速運(yùn)動，大氣不穩(wěn)定； 當(dāng)-d0，氣塊減速運(yùn)動，大氣穩(wěn)定； 當(dāng)-d=0，大氣為中性。 對于和d的物理意義應(yīng)具有較確切認(rèn)識，d是以質(zhì)量衡定的一塊空氣團(tuán)為對象在干絕熱條件下沿垂直上升而導(dǎo)出的氣溫垂直遞減率，是一個由氣態(tài)方程給定的確定值。則是氣溫的環(huán)境層結(jié), 是在太陽、地球的熱量幅射和其他氣象因素作用下形成的實際環(huán)境狀況。,

10、大氣穩(wěn)定度的判定 氣塊加速運(yùn)動，大氣是不穩(wěn)定的； 氣塊減速運(yùn)動，大氣是穩(wěn)定的； 大氣是中性的。,煙流形狀與大氣穩(wěn)定度的關(guān)系 波浪型: 煙流呈波浪型，污染物擴(kuò)散良好，全層大氣不穩(wěn)定； 錐型：煙流呈圓錐型，發(fā)持在中性條件下； 扇型：煙流在垂直方向擴(kuò)散很小，在水平方向擴(kuò)展成扇形，逆溫層結(jié)； 爬升型（屋脊型）：煙流的下部為穩(wěn)定狀態(tài)，上部為不穩(wěn)定狀態(tài)，在低層有逆溫存在； 漫煙型（熏煙型）：煙流的上部為穩(wěn)定狀態(tài)，下部為不穩(wěn)定狀態(tài)，由輻射逆溫引起。,溫度層結(jié)與煙流形狀,波浪型,錐型,扇 型,熏煙型,爬升型,溫度層結(jié)與煙流形狀,1、什么是湍流？ 除在水平方向運(yùn)動外，還會由上、下、左、右方向的亂運(yùn)動，風(fēng)的這種特

11、性和擺動稱為大氣湍流。（有點象分子的熱運(yùn)動） 2、湍流與擴(kuò)散的關(guān)系 把湍流想象成是由許多湍渦形成的，湍渦的不規(guī)則運(yùn)動與分子運(yùn)動極為相似。不同的是，分子的運(yùn)動以分子為單位，湍流以湍渦為單位，湍渦運(yùn)動速度比分子運(yùn)動速度大的多，比分子擴(kuò)散快105106倍。沒有湍流運(yùn)動，污染物的擴(kuò)散就成了問題。這是因為無湍流時，污染物單靠分子擴(kuò)散，擴(kuò)散速度很?。挥型牧鲿r，由于其靠湍流擴(kuò)散，運(yùn)動的方向和大小都極不規(guī)則，使流場各部分間強(qiáng)烈混合，混合加快了擴(kuò)散速度。若只有風(fēng)無湍流，從煙囪中排出的廢氣像一條“煙管”一樣幾乎保持著同樣粗細(xì)，吹向下方，很少擴(kuò)散。,大氣湍流,3、湍流的形成： 近地層大氣湍流有兩種：熱力湍流、機(jī)械湍

12、流。 熱力湍流：主要由于大氣的鉛直穩(wěn)定度而引起，大氣的鉛直穩(wěn)定度是由于氣溫的垂直分布決定的。 機(jī)械湍流：有動力因子產(chǎn)生，由于大氣垂直方向上的風(fēng)速梯度不同和地面粗糙度不同而產(chǎn)生。 歸納而言：風(fēng)速越大，湍流越強(qiáng)，污染物擴(kuò)散速度越快，污染物濃度越低。風(fēng)、湍流是決定污染物在大氣中稀釋擴(kuò)散的最直接因素。,逆溫,輻射逆溫 下沉逆溫 平流逆溫 湍流逆溫 鋒面逆溫,按成因分為,輻射逆溫的生成過程,下沉逆溫的生成過程,湍流逆溫的生成過程,鋒面逆溫的生成過程,大氣穩(wěn)定度的確定方法 根據(jù)常規(guī)氣象資料確定穩(wěn)定度的級別。 A強(qiáng)不穩(wěn)定 B不穩(wěn)定 C弱不穩(wěn)定 D中性 E較穩(wěn)定 F強(qiáng)穩(wěn)定,大氣穩(wěn)定度的確定方法 中國國家標(biāo)準(zhǔn)中

13、規(guī)定的公式 1、計算太陽高度角； 2、根據(jù)太陽高度角與云量確定太陽輻射等級； 3、根據(jù)太陽輻射等級與地面風(fēng)速確定大氣穩(wěn)定度。,太陽高度角，（）； 當(dāng)?shù)氐乩砭暥?，（）?當(dāng)?shù)氐乩斫?jīng)度，（）； 進(jìn)行觀測的北京時間，h； 太陽傾角，（）。 一年中的日期序數(shù)，0，1，2，3，365。,煙氣：由煙囪排出的煙氣，在其本身所具有的動力和浮力作用下，先上升一定的高度后，然后才在大氣湍流的作用下再進(jìn)行擴(kuò)散。 動力：排煙速度 浮力：煙氣溫度（煙氣溫度大于環(huán)境溫度） 有效煙囪高度：煙氣所達(dá)到的高度，H H=Hs+H H：有效煙囪高度 Hs: 煙囪幾何高度 H：煙囪抬升高度,煙氣抬升高度,煙氣抬升過程,噴出階段依靠煙

14、流本身的初始動量向上噴射 浮升階段由于煙流的熱力作用（煙空）， 促使煙流在浮力作用下上升 瓦解階段上升一定高度后，煙流與空氣充分混 合，喪失浮力和動力作用隨風(fēng)飄動， 流波動很大 變平階段煙流變平，在大氣湍流的作用下，向 上下左右擴(kuò)散，煙羽越來越大（截面 積）,影響煙氣抬升的因素 煙流自身的動力性質(zhì)和熱力性質(zhì)。（由工廠決定） 動力性質(zhì)：煙氣出口速度，vs趆大，動量趆大,H趆大； 熱力性質(zhì)：煙氣出口溫度，Ts趆大， （煙空）趆大, 浮力趆大,H趆大； 當(dāng)?shù)氐臍庀髼l件和下墊面條件。（由當(dāng)?shù)丨h(huán)境決） 煙囪出口處的平均風(fēng)速，u趆大，H趆小； 大氣湍流強(qiáng)度，湍流趆強(qiáng)，H趆小。,霍蘭德（Holland）公式

15、： 式中： 煙氣出口速度，m/s； 煙囪出口內(nèi)徑，m； 煙囪出口平均風(fēng)速，m/s； 煙囪出口處的煙氣溫度，K； 環(huán)境大氣溫度，K； 煙氣的熱釋放率，kW。,煙氣抬升高度的計算,中國國家標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的公式： 1、當(dāng)QH2100kW和（TsTa）35K時： 式中：n1,n2,n3系數(shù)，按表格查??； Pa大氣壓力，hPa，取鄰近氣象站年平均； Qv實際排煙量，m3/s。,中國國家標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的公式： 2、當(dāng)1700kWQH2100kW時： H2按1中的H計算。,中國國家標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的公式： 3、當(dāng)QH1700kW或（TsTa）35K時： 4、當(dāng)10m處的年平均風(fēng)速小于或等于1.5m/s時：,2 大氣擴(kuò)散濃

16、度估算模式,湍流擴(kuò)散的基本理論 高斯擴(kuò)散模式 特殊氣象條件下的擴(kuò)散模式 污染物濃度的估算 煙囪高度的設(shè)計,湍流擴(kuò)散的基本理論,大氣湍流 大氣的無規(guī)則運(yùn)動稱為大氣湍流。 （風(fēng)速脈動、風(fēng)向改變） 大氣湍流的分類（按成因） 熱力湍流：由于垂直方向上溫度分布不均勻引起。 （大氣穩(wěn)定度） 機(jī)械湍流：由于垂直方向上風(fēng)速分布不均勻引起。 （風(fēng)速梯度、地面粗糙度）,湍流擴(kuò)散理論 梯度輸送理論：假定大氣湍流引起的某物質(zhì)的擴(kuò)散類似于分子擴(kuò)散，并可用分子擴(kuò)散方程描述。 （類比于菲克擴(kuò)散理論及傅立葉的固體中的熱傳導(dǎo)規(guī)律） 湍流統(tǒng)計理論： 泰勒（G.I.Tayler）:應(yīng)用統(tǒng)計學(xué)方法研究湍流擴(kuò)散問題，提出著名的泰勒公式

17、 薩頓（O.G.Sutton）：提出污染物在大氣中擴(kuò)散的實用公式 高斯（Gaussian）：應(yīng)用湍流擴(kuò)散統(tǒng)計理論提出下態(tài)分布假設(shè)下的擴(kuò)散模式。（高斯模式）,由湍流引起的擴(kuò)散,高斯擴(kuò)散模式,高斯模式的有關(guān)假定 坐標(biāo)系 原點：污染物排放點或排放點在地面的投影點。 x軸：平均風(fēng)向方向。 y軸：在水平方向上垂直于x軸，正向在x軸的左。 z軸：垂直于水平面xoy，向上為正向。,高斯擴(kuò)散模式的坐標(biāo)系,高斯模式的有關(guān)假定 六點假設(shè) 1、污染物濃度在y、z軸上的分布符合高斯（正態(tài)分） 2、在全部空間中風(fēng)速是均勻的、穩(wěn)定的； 3、源強(qiáng)是連續(xù)均勻的； 4、在擴(kuò)散過程中污染物質(zhì)的質(zhì)量是守恒的； 5、在x方向平流作用

18、遠(yuǎn)大于擴(kuò)散作用，以平流作用為； 6、地面足夠平坦（鏡面）。,無界空間連續(xù)點源擴(kuò)散模式 根據(jù)假設(shè)，對于下風(fēng)向任一點（x,y,z）的污染物平均濃度分布函數(shù)： 其中：,無界空間連續(xù)點源擴(kuò)散模式 式中： 任一點處污染物的濃度，mg/m3； 源強(qiáng)，g/s； 平均風(fēng)速，m/s； 污染物在y、z方向分布的標(biāo)準(zhǔn)差，m。,高斯擴(kuò)散模式,高架連續(xù)點源擴(kuò)散模式 式中：H有效源高度，m。,高架連續(xù)點源擴(kuò)散模式,地面軸線最大濃度模式 當(dāng)時：,地面連續(xù)點源擴(kuò)散模式 地面連續(xù)點源造成的污染物濃度恰好是無界空間連續(xù)點源所造成的濃度的兩倍。,顆粒物的擴(kuò)散模式 粒徑小于15m的顆粒物，其地面濃度可按氣體擴(kuò)散模式計算。,顆粒物的擴(kuò)

19、散模式 粒徑大于15m的顆粒物，其地面濃度可按傾斜煙流模式計算：,顆粒物的擴(kuò)散模式 式中： 顆粒的地面反射系數(shù)； 顆粒的重力沉降速度，m/s； 顆粒直徑，m； 顆粒密度，kg/m3； 空氣粘度，Pa.s； 重力加速度， m/s2。,擴(kuò)散參數(shù)的確定 PG擴(kuò)散曲線法： 下風(fēng)距離x 查圖得到y(tǒng) 、z。 大氣穩(wěn)定度 中國國家標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的公式： 下風(fēng)距離x a1、r1 查表得到 計算y 、z 大氣穩(wěn)定度 r1、r2,特殊氣象條件下的擴(kuò)散模式,封閉型擴(kuò)散模式,封閉型擴(kuò)散模式 地面軸線濃度計算： 式中： L逆溫層底距地面的高度，即混合層高度，m； n煙流在兩界面之間的反射次數(shù)。,封閉型擴(kuò)散模式 實際應(yīng)用中的

20、計算方法： 定義 為煙流垂直擴(kuò)散高度達(dá)到逆溫層底時的水平距離。 1、,2、 3、 取X=XD和X=2XD兩點的濃度進(jìn)行對數(shù)內(nèi)插計算。,熏煙型擴(kuò)散模式,熏煙型擴(kuò)散模式 式中： 逆溫層消失的高度，m； 熏煙條件下y方向的擴(kuò)散參數(shù)，m；,熏煙型擴(kuò)散模式 煙流的一半向下混合，另一半仍留在上面的穩(wěn)定大氣中； 煙流全部受到逆溫層的抑制向下擴(kuò)散，地面熏煙濃度達(dá)到最大值：,煙囪高度的設(shè)計,用擴(kuò)散模式進(jìn)行精確計算,取一個假定的 煙囪高度Hs,根據(jù)氣象條件、污染源條 件計算下風(fēng)向濃度分布,對照相應(yīng)的標(biāo) 準(zhǔn)看是否達(dá)標(biāo),根據(jù)煙氣抬升 公式計算H,取一個更小的 煙囪高度Hs,取一個更大的 煙囪高度Hs,是,否,最終取得

21、的Hs應(yīng)在滿足地面濃度達(dá)標(biāo)的前提下又同時是其中的最小值。,以最大地面軸線濃度為依據(jù)進(jìn)行簡便計算,以最大地面軸線濃度為依據(jù)進(jìn)行簡便計算 可根據(jù)污染源條件獲得； 可參考前面的知識進(jìn)行選取和計算； 為年平均風(fēng)速； 為危險風(fēng)速，即使地面濃度達(dá)到最大值的風(fēng)速； 為允許排放濃度，由下式確定：,該污染源可占的污染權(quán)重； 地形因子，平原1.0、丘陵0.7、山區(qū)0.5； 污染物的當(dāng)?shù)貥?biāo)準(zhǔn)； 污染物的本底濃度。,煙囪出口內(nèi)徑的設(shè)計 煙囪設(shè)計的經(jīng)驗法則 從經(jīng)濟(jì)和環(huán)保兩方面考慮，選擇一個適當(dāng)?shù)腍s； 地面濃度和煙囪高度成反比，最大地面濃度出現(xiàn)在下風(fēng) 向（510）H的地方； Hs應(yīng)為周圍建筑的2.5倍，以避免下洗現(xiàn)象的

22、影響； 煙氣出口速度與平均風(fēng)速的比值應(yīng)大于2.5倍，以避免 下沉影響，一般煙氣出口速度宜在2030m/s；,第五章電除塵器,電除塵器的工作原理 電暈放電 粒子荷電 荷電粒子的運(yùn)動和捕集 被捕集的粉塵的清除 電除塵器的結(jié)構(gòu) 粉塵的比電阻 電除塵器的選擇和設(shè)計,電除塵器的選擇和設(shè)計,電除塵器的主要優(yōu)點 壓力損失小，一般為200500Pa； 處理氣量大，可達(dá)105106m3/h； 能耗低，大約0.20.4Wh/1000m3； 對細(xì)粉塵有很高的捕集效率，可高達(dá)99%； 可在高溫或強(qiáng)腐蝕性氣體下操作。,電除塵器的工作原理,氣體電離（生成大量自由電子和正離子） 粒子荷電（自由電子和正離子與粉塵相撞） 粒子

23、沉積（帶電粒子在電場中的遷移和捕集） 粒子清除（捕集粉塵的清除）,電除塵器的的分類 按集塵極型式不同 管式板式 按粒子荷電和放電空間布置不同 一段式二段式 按氣流流動方向不同 臥式立式 按清灰方式不同 干式濕式,電除塵器的工作原理,電暈放電,電暈放電機(jī)理,電暈放電,管式電除塵器內(nèi)任一點的電場強(qiáng)度,r距電暈線中心的距離； r0電暈線半徑； re管式電除塵器的半徑； V 施加于電暈線和集塵電極之間的電壓。,電暈放電,起始電暈所需的電場強(qiáng)度,空氣相對密度； m導(dǎo)線光滑修正系數(shù)，無因次0.5m1.0。,T0=298K P0=1.0atm,電暈放電,起始電暈電壓,起始電暈電壓可通過調(diào)整電極的幾何尺寸來實

24、現(xiàn)，電暈線趆細(xì)，起始電暈電壓趆小。,電暈放電,正、負(fù)電暈極在空氣中的電暈電流電壓曲線,電暈放電,影響電暈特性的因素 電極的形狀 電極間的距離 氣體組成 氣體的溫度、壓力 粉塵的濃度、粒度、比電阻 電壓的波形,電暈放電,電壓波形對電暈特征的影響,粒子荷電,粒子荷電的類型 電場荷電 擴(kuò)散荷電 電場荷電 荷電量的計算：,p粒子相對介電常數(shù)； 0粒子在真空中的介電常數(shù)，8.851012F/m； E0電場強(qiáng)度，V/m。,粒子荷電,影響電場荷電的因素 粒徑大小 粒子特性 介電常數(shù) 電場強(qiáng)度 電暈電場 離子密度,粒子荷電,擴(kuò)散荷電 擴(kuò)散荷電的理論方程：,k玻爾茲曼常數(shù)， 1.381023J/K ； T氣體溫

25、度，K； N0離子密度，個/m3; e電子電量，為1.61019C； u氣體離子的平均熱運(yùn)動速度，m/s。,粒子荷電,電場荷電和擴(kuò)散荷電的綜合作用,典型條件下粒子的荷電量,荷電粒子的運(yùn)動和捕集,驅(qū)進(jìn)速度 荷電粒子在電場力的作用下，向集塵極運(yùn)動時，電場力與空氣阻力很快達(dá)到平衡，并向集塵極作等速運(yùn)動，此時粒子的驅(qū)進(jìn)速度為： 一般電除塵器中，電暈電場強(qiáng)度E0和集塵區(qū)電場強(qiáng)度Ep是近似相等的。,荷電粒子的運(yùn)動和捕集,驅(qū)進(jìn)速度與粒徑和場強(qiáng)的關(guān)系,荷電粒子的運(yùn)動和捕集,捕集效率方程式推導(dǎo)示意圖,荷電粒子的運(yùn)動和捕集,粒子的捕集效率德意希公式 德意希公式 修正的德意希公式,荷電粒子的運(yùn)動和捕集,有效驅(qū)進(jìn)速度

26、,被捕集的粉塵的清除,清灰方式 濕式電除塵器 用水沖洗集塵極板，在其表面形成一層水膜，粉塵落入水膜后隨水膜流下。 優(yōu)點：清灰的同時凈化部分有害氣體（SO2、HF等） 干式電除塵器 機(jī)械振打 電磁振打 影響振打強(qiáng)度的因素：除塵器的容量、極板安裝方式、振打方向、粉塵性質(zhì)、煙氣溫度等。,撓臂錘型振打裝置,電除塵器的結(jié)構(gòu),電暈電極 電暈電極的型式 圓形線 星形線 鋸齒線 芒刺線 對電暈線的一般要求： 起暈電壓低、電暈電流大、機(jī)械強(qiáng)度高、能維持準(zhǔn)確的極距、易清灰等。,電除塵器的結(jié)構(gòu),常用的電暈極形狀 a圓形線b星形線c鋸齒線,電除塵器的結(jié)構(gòu),常用的電暈極形狀 d芒刺線,電除塵器的結(jié)構(gòu),重錘懸吊式電暈電極

27、示意圖,電除塵器的結(jié)構(gòu),管框繃線式電暈電極示意圖,電除塵器的結(jié)構(gòu),集塵極 對集塵極的基本要求： 振打的粉塵二次揚(yáng)起少； 單位集塵面積消耗金屬量低； 極板高度較大時，應(yīng)有一定的鋼性，不易變形； 振打時易于清灰，造價低。 高壓供電設(shè)備 提供高場強(qiáng)和電暈電流。 通常高壓供電設(shè)備的輸出峰值電壓為70100kV；電流為1002000mA。,電除塵器的結(jié)構(gòu),氣流分布板 氣流分布板的作用：減少渦流，保證氣流均勻分布。 對氣流分布的具體要求： 任何一點的流速不得超過該斷面平均流速的40%； 任何一個測定斷面上，85%以上的測點的流速與流速不得相差25%。,電除塵器的結(jié)構(gòu),氣流分布不均勻時，電除塵器通過率的校正

28、系數(shù),粉塵的比電阻,粉塵的導(dǎo)電性 高比電阻粉塵對電除塵器性能的影響 導(dǎo)致電除塵器效率下降 克服高比電阻影響方法 保持電極表面盡可能的清潔； 采用較好的供電系統(tǒng)； 煙氣調(diào)質(zhì)；,粉塵的比電阻,煙氣濕度和溫度對粉塵比電阻的影響 a飛灰b水泥窯粉塵,粉塵的比電阻,粉塵比電阻對除塵器伏安特性的影響,粉塵的比電阻,飛灰比電阻對有效驅(qū)進(jìn)速度的影響,粉塵的比電阻,燃煤飛灰比電阻對場強(qiáng)分布的影響,電除塵器的選擇和設(shè)計,集塵表面積的確定 長度比的確定 1.01.5 氣流速度的確定 （1.52.0）m/s 氣體的含塵濃度 當(dāng)含塵濃度大于30g/m3時，宜加設(shè)預(yù)凈化設(shè)備,電除塵器的選擇和設(shè)計,電除塵器的選擇和設(shè)計,第

29、六章過濾式除塵器,袋式除塵器的工作原理 袋式除塵器的壓力損失 袋式除塵器的濾料 袋式除塵器的清灰 袋式除塵器的選擇、設(shè)計和應(yīng)用 顆粒層除塵器,袋式除塵器的特點,高效。對于微米、亞微米級的粉塵效率極高。 不受粉塵比電阻影響。 運(yùn)行穩(wěn)定。對不同流量及濃度的粉塵適應(yīng)性強(qiáng)。 問題： 普通布袋不耐高溫，特殊濾袋耐高溫但成本較高。 不適于處理粘性含塵氣體。 不適于處理吸濕性氣體。,顆粒層除塵器的特點,耐高溫、耐腐蝕、耐磨損。 不受粉塵比電阻影響。 濾料低廉易得，維護(hù)費用較低。 問題： 對細(xì)粉塵效率低。 阻力損失大。 過濾氣速不宜過高。,袋式除塵器的濾塵過程,機(jī)械振動袋式除塵器,一階段：清潔濾布 二階段：粉塵初層 三階段：清灰,袋式除塵器的工作原理,篩分效應(yīng) 碰撞效應(yīng) 粘附效應(yīng) 擴(kuò)散效應(yīng) 靜電效應(yīng) 重力沉降,袋式除塵器的濾塵原理,袋式除塵器的工作原理,袋式除塵器的分級效率曲線,袋式除塵器的性能,過濾速度 過濾面積,vf過濾速度，m/min； Af有效濾布的總面積；m2。,袋式除塵器的除塵效率,C2顆粒物的出口濃度，g/m3； C1顆粒物入口濃度， g/m3 ； Pn無量綱常數(shù)； CR脫落濃度（常數(shù)）， g/m3 ； v表面過濾速度，