《大气污染控制工程》复习.doc.pdf

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1、大气污染控制工程 第一章概论 第一节 ?大伟占大伟污蟲 1. 大气的组成：干洁空气、水蒸气和各种杂质。 2. 大气污染：系指由于人类活动或自然过程使得某些物质进入大气中，呈现出足 够的浓度，达到了足够的时间，并因此而危害了人体的舒适、健康和福利, 或 危害了生态环境。 3. 按照大气污染范围分为：局部地区污染、地区性污染、广域污染、全球性污染。 4. 全球性大气污染问题包括温室效应、臭氧层破坏和酸雨等三大问题。 5. 温室效应：大气中的二氧化碳和其他微量气体，可以使太阳短波辐射几乎无衰 减地通过，但却可以吸收地表的长波辐射，由此引起全球气温升高的现象, 称 为“温室效应”。 第二节：大气污染物

2、及其来源 1. 大气污染物的种类很多，按其存在状态可概括为两类：气溶胶状态污染物, 气体 状态污染物。P4 2. 气溶胶：系指沉降速度可以忽略的小固体粒子、液体粒子或它们在气体介质 中的悬浮体系。P4 3. 气溶胶状态污染物 粉尘：指悬浮于气体介质中的小固体颗粒，受重力作用能发生沉降，但在一段 时间内能保持悬浮状态。 烟：烟一般指由冶金过程形成的固体颗粒的气溶胶。飞灰：指随燃料燃烧产生 的烟气排出的分散的较细的灰分。黑烟：由燃烧产牛的能见气溶胶。 霾（灰霾） ：大气中悬浮的大量微小尘粒使空气浑浊，能见度降低到10km以 下 的天气现彖。 雾：气体中液滴悬浮体的总称。 4. 总悬浮颗粒物（TSP

3、）：指能悬浮在空气中，空气动力学当量直径错误! 未找 到 引用源。100错误 ! 未找到引用源。的颗粒物。P5 5. 可吸入颗粒物（PMIO）：指悬浮在空气中，空气动力学当量直径错误! 未找到引 用源。10错误! 未找到引用源。的颗粒物。P5 6?气体状态污染物：硫氧化物、氮氧化物、碳氧化物、有机化合物、硫酸烟雾、光 化学烟雾 7. 对于气体污染物，有可分为次污染物和二次污染物。P5 8. 一次污染物：是指直接从污染源排到大气屮的原始污染物质。P5 9. 二次污染物：是指由一次污染物与大气中已有组分或几种一次污染物之间经过 一系列化学或光化学反应而生成的与一次污染物性质不同的新污染物质。 P6

4、 10. 硫酸烟雾：硫酸烟雾系大气中的SO2等硫氧化物，在有水雾、含有重金屈的悬 浮颗粒或氮氧化物存在时，发生一系列化学或光化学反应而生成的硫酸雾或硫 酸盐气溶胶。硫酸烟雾引起的刺激作用和牛理反应等危害，要比SO2气 体大得 多。P7 11. 光化学烟雾：光化学烟雾是在阳光照射下，大气中的氮氧化物、碳氢化合物和 氧化剂之间发生一系列光化学反应而生成的蓝色烟雾。其主要成分有臭氧、过 氧乙酰硝酸酯、酮类和醛类等。光化学烟雾的刺激性和危害要比一次污染物强 烈得多。P7 12. 大气污染物的来源可分为自然污染源和人为污染源两类。P7 13. 人为污染源有各种分类方法。按污染源的空间分布可分为：点遞、直

5、涯、线涯。 P7 14. 人为源：生活污染源、工业污染源、交通运输污染源 15. 对主要大气污染物的分类统计：燃料燃烧、工业生产、交通运输 16. 大气污染的影响： 大气污染物侵入人体的主要三条途径：表面接触、食入含污染物的食物和水、吸 入被污染的空气 1?对人体健康的影响：颗粒物、硫氧化物、一氧化碳、氮氧化物、光化学氧化剂、 有机化合物 2. 对植物的伤害 3 ?对器物和材料的影响 4 ?对大气能见度和气候的影响 第四节：大气污染综合防治 1. 大气污染综合防治：实质上就是为了达到区域环境空气质量控制目标，对多种 人气污染控制方案的技术可行性、经济合理性、区域适应性和实施可能性等进 行最优化

6、选择和评价，从而得出最优的控制技术方案和工程措施。P19 2. 大气污染综合防治措施：P19 （1）全面规划、合理布局 影响环境空气质量的因素很多，因此，为了控制城市和工业区的大气污染， 必须在进行区域性经济和社会发展规划的同时，做好全面环境规划，采取区域 性综合防治措施。 （2）严格环境管理 从环境管理的概念可知，环境管理是对环境污染源和污染物的管理，通过 对污染物的排放、传输承受三个环节的调控达到改善环境的n的。 （3）控制大气污染的技术措施 实施清洁生产 实施可持续发展的能源战略 建立综合性工业基地 （4）控制污染的经济政策 保证必要的环境保护投资，并随着经济的发展逐年增加 实行“污染者

7、和使用者支付原则” （5）控制污染的产业政策 1鼓励类 2限制类 3淘汰类 （5） 绿化造林 绿化造林是区域生态环境中不可缺少的重要组成部分，绿化造林不仅能美化 化境，调节空气温湿度或城市小气候，保持水土，防治风沙，而且在净化空气（吸 收二氧化碳、有害气体、颗粒物、杀菌）和降低噪声方面皆会起到显著作用。 （6）安装废气净化装置 安装废气净化装置，是控制环境空气质量的基础，也是实行环境规划与管理 等项综合防治措施的前提。 第五节：环境空气质量控制标准 一、环境空气质量控制标准的种类和作用P22 1. 环境空气质量标准（环境） 2. 大气污染物排放标准（工业污染源） 3. 大气污染控制技术标准 4

8、. 警报标准（工业企业设计卫生标准）：车间 二、环境空气质量标准中：P23 大气污染物综合排放标准规定：任何一个排气筒必须同时遵守最高允许排放浓度 （任何1小时浓度平均值）和最高允许排放速率（任何1小时排放污染物的质量） 两项超标，超过其中任何一项均为超标排放。P24 大气污染物综合排放标准中，按照综合排放标准与行业性排放标准不交叉执行的 原则，仍继续执行行业性标准（优先使用行业标准）。P25 五、空气污染指数及报告： 1 ?目前计入空气污染指数（API）的项目定为：可吸入颗粒物（PM10 ）、二氧 化 硫（SO?）、二氧化氮（NO?）、一氧化碳（CO）和臭氧（。3）。P25 2?污染指数的计

9、算结果只保留整数，小数点后的数值全部进位。P27 （例：污染指数的计算结果为100.1,则API值为101【进位】） 3. 各种污染物的污染分指数都计算出以后，取最大者为该区域或城市的空气污染 指数API,则该种污染物即为该区域或城市空气中的首要污染物。APK50 时，则不报 告首要污染物。P27 污染物的分指数，可由其实测浓度G值按照分段线性方程计算。对于第k种污染物的第j 个转折点（ck，-,ikj）的分指数值ik .和相应浓度值可由表-7确定。 当第k种污染物浓度为Ck j 硫酸盐硫（MeSO4）有机硫 （CxHySz ）和元素硫。P31 7. 人们一般把硫分为硫化铁硫、有机硫、硫酸盐硫

10、，前两种能燃烧放出热量称为挥 发硫，硫酸盐硫不参加燃烧，是灰分的一部分。 8. 煤的成分表示方法屮常用的基准有：收到基、空气干燥基、干燥基和干燥无灰基。 P33 第二节：燃料燃烧过程 燃烧：指可燃混合物的快速氧化过程，并伴随能量的释放，同吋使燃料的组成元 素转化为相应的氧化物。 2. 燃料完全燃烧的条件为：空气条件、温度条件、时间条件和燃料与空气的混合条 件。P37-39 3. 燃烧过程的“三T”条件为：温度、时间和湍流度。P39 4. 计算：燃料燃烧的理论空气量P39 理论空气量(VgO)：单位量燃料按燃烧反应方程式完全燃烧所需的空气量称为理 论空气量。 建立燃烧化学方程式吋，假定： (1)

11、空气仅由N2和02组成, 其体积比为79.1/20.9=3.78； (2)燃料中的固态氧可用于燃烧； (3)燃料中的硫被氧化成SO2； (4)计算理论空气量时忽略NOX的生成量； (5)燃料的化学时为CxHySzOw,其中下标x、y、z、w分别代表C、H、S、0 的原子 数。 完全燃烧的化学反应方程式： / ? / 、 / C H S,0 + x + + z Oy +3.78 x + + z - N、 xCO + H-,0 zSO + 3.78 x + + z 2 厂I 4 2丿 2 - 2 I 2 理论空气量： / = 22.4x4.78 x + + z /(12x + 1.008y+ 32

12、z + 16w) I 4 2丿 = 107.1fx + + z- /(12x + l?008y + 32z + 16w) 5. 空气肛剩緊数错顒 ! 未找到引用源。：实际空气量Va与理论空气量VaO之比定 空气过剩系数a,即错误 ! 未找到引用源。，通常al。P41 6. 空燃比(AF)：单位质量燃料燃烧所需的空气质量，它可由燃烧方程直接求得。P42 ( 空燃比为无量纲 ) 7. 发热量：单位燃料完全燃烧时发牛的热量变化，即在反应物开始状态和反应产物 终了状态相同的情况下( 通常为298K和latm)的热量变化，称为燃料的发热量，单 位是kJ/kg ( 固体、液体燃料 ) 或kJ/m3 ( 气

13、体燃料 )。燃料的 发执量有：低位发执量 和高位发执量P44 8. 燃莉设备的热损失7(1)排烟热贏失(2)不完全燃烧热损失(3)炉体散热损失 第三节：烟气体积及污染物排放量计算P46-P49 1. 理论烟气体积：在理论空气量下，燃料完全燃烧所生成的烟气体积称为 理论烟气体积，以表示。烟气成分主要是C02、SO2、N2和水蒸气。P46 理论烟气体积：等于干烟气体积和水蒸气体积之和。P46 干烟气：除水蒸气以外的成分称为干烟气；湿烟气：包括水蒸气在内的烟气。 V% 二V干烟气+V水蒸气； V理论水蒸气二V燃料中氢燃烧后的水蒸气+V燃料中水+V理论空气量带入的 实际烟气体积vfg Vfg = Vf

14、g + (a-l)Va 2. 烟气体积和密度的校正 燃烧产生的烟气其T、P总高于标态(273K、latm)故需换算成标态。人多 数烟气可视为理想气体，故可应用理想气体方程。设观测状态下（Ts、Ps下）： 烟气 的体积为Vs,密度为PS。标态下（TN、PN下）：烟气的体积为VN,密度 为P No 标态下体积为： 3. 过剩空气较正 因为实际燃烧过程是有过剩空气的，所以燃烧过程中的实际烟气体积应为理论 烟气体积与过剩空气量之和。 用奥氏烟气分析仪测定烟气中的C02、02和co的含量，可以确定燃烧设备在运 行中烟气成分和空气过剩系数。 M过剩空气中。2的过剩系数 设燃烧是完全燃烧，过剩空气中的氧只以

15、02形式存在，燃烧产物用下标P表示, C + (1 + 777)0? + (1 + 加)3.67N3 COp + 02p + N2p 假设空气只有02、N2,分别为20.9%、79.1%,则空气中总氧量为 理论需氧量： 0.264N2PO2P 所以（燃烧完全时）a = l + - 皿 0.264 0?p 若燃烧不完全会产生CO,须校正。即从测得的过剩氧屮减去CO氧化为C02 所需 的02a _ i_|_ _ 2P _0?5COp _ 此时0.264N。p（0。p 0?5COp ） 各组分的量均为奥氏分析仪所测得的百分数。标况下烟气量计算式： =% +匕 （1） 4. 污染物排放量的计算（例题、

16、习题）P47 第五节：燃烧过程屮颗粒污染物的形成 1 ?燃烧过程中生成一些主要成分为碳的粒子，通常由气相反应生成积碳, 由液 态桂 燃料高温分解产生的那些粒子都是结焦或煤胞。P54 2?燃煤烟尘的形成：固体燃料燃烧产牛的颗粒物通常称为烟尘，它包括黑烟和飞 灰两部分。黑烟主要是未燃尽的碳粒, 飞灰则主要是燃料所含的不可燃矿物质微 粒, 是飞灰的一部分。P55 3. 减少燃煤层气体中未燃尽碳粒的主要控制途径是：（1）改善燃料和空气的混合 （2）保证足够高的燃烧温度（3）保证碳粒在高温区必要的停留时间 4. 影响燃煤烟气中飞灰排放特征的因素燃烧方式：手烧炉层燃炉室燃炉沸腾炉 标态下密度为 : PNP

17、s PN TS ? 1 ?, Ps TN 空气过剩系数为：a= 实际空气量 理论空气量 第三章污染气象学基础知识 1. 干绝热垂直递减率（干绝热直减率）：干气块（包括未饱和的湿空气）绝热上升 或下降单位高度（通常取100m ）时，温度降低或升高的数值，称为干空气温 dT g y d - 彩- - 度绝热垂直递减率，简称干绝热直减率。以Yd表示。 dZ Cp 2. 逆温：温度随高度的增加而增加。 逆温的最危险状况是逆温层正好处于烟囱排放口。 逆温形成的过程：形成逆温的过程多种多样，最主要有以下几种：（1）辐射逆温 （较常见）（2）下沉逆温（3）平流逆温（4）湍流逆温（5）锋面逆温。 3辐射逆温

18、由于大气是直接吸收从地面来的辐射能，愈靠近地面的空气受地表的影响越 大，所以接近地面的空气层在夜间也随之降温，而上层空气的温度下降得不如近地 层空气快，因此，使近地层气温形成上高下低的逆温层，这种因地面辐射冷却而形 成的气温随高度增加而递增现象叫辐射逆温。以冬季最强 4 ?五种典型烟流和大气稳定度 （1）波浪型ro, rrd 很不稳定 （2）锥型:ro, r rd 中性或稳定 （3）扇型：ro, rrd不 稳定 ; 在 排出下方；rVo, rVrd,大气处于稳定状态。 （5）漫烟型（熏烟型）：大气逆温向不稳定过渡时，排出口上方:rdAdMo （2）用筛分法测定时 , 可得到筛分直径 （3）有光

19、散射法测定时 , 可得到等体积直径错误! 未找到引用源。 （4）用沉降法测走时 , 一般采用如下两种定义： 斯托克斯直径错误 ! 未找到引用源。：为在同一流体中与颗粒的密度相同和 沉降速度相等的圆球直径。 空气动力学当量直径错误! 未找到引用源。：为在空气中与颗粒的沉降速度 相等的单位密度（错误! 未找到引用源。）的圆球的直径。 （例：空气动力学当量直径错误! 未找到引用源。是用哪种方法测定的？ 沉 降法） 2. 个数频率：为第错误 ! 未找到引用源。 间隔中的颗粒个数错误! 未找到引用源。 与 颗粒总个数错误 ! 未找到引用源。之比（或百分比）。 3. 个数筛下累积频率：为小于第错误! 未找

20、到引用源。间隔上限粒径的所有颗粒 个数与颗粒总个数之比（或百分比）。 第二节：粉尘的物理性质 粉尘的物理性质（密度、安息角、滑动角、比表面积、含水率、润湿性、荷电 性、粘附性、自然性和爆炸性） 1. 若所指的粉尘体积不包括粉尘颗粒之间和颗粒内部体积，而是粉尘自身所占的 真实体积，则以此真实体积求得的密度称为粉尘的真密度，并以错误! 未 找到 引用源。表示。 2. 呈堆积状态存在的粉尘（即粉体），它的堆积体积包括颗粒Z间和颗粒内部的 空隙体积，以此堆积体积求得的密度称为粉尘的堆积密度, 并以错误 ! 未 找到引 用源。表示。P143 3. 安息角：粉尘从漏斗连续落到水平面上，自然堆积成一个圆锥体

21、，圆锥体母线 与水平面的夹角称为粉尘的安息角，也称动安息角或堆积角等，一般为35? 55 o P144 4. 滑动角：系指自然堆放在光滑平板上的粉尘，随平板做倾斜运动时，粉尘开始 发生滑动时的平板倾斜角，也称静安息角，一般为40?55 o P144 5. 粉尘的润湿性：粉尘颗粒与液体接触后能否相互附着或附着难易程度的性质。 P146 （粉尘的润湿性是选用湿式除尘器的主要依据。） 6. 体积比电阻：在高温（一般在200 C以上）范围内，粉尘层的导电主耍靠粉尘 本体内部的电子或离子进行。这种本体导电占优势的粉尘比电阻称为体积比电 阻。P148 7. 表面比电阻：在低温（一般在100 C以下）范围内

22、，粉尘的导电主要靠尘粒表 面吸附的水分或其他化学物质屮的离子进行。这种表面导电占优势的粉尘比电 阻称为表面比电阻。 高温范围内，粉尘比电阻随温度的升高而降低，其大小取决于粉尘的化学组成低温范围内， 粉尘比电阻随温度的升高而增大，随气体中水分或其他化学物质含量的增加而降低。 8. 粉尘比电阻对电除尘器的运行有很大影响，最适宜于电除尘器运行的比电阻范 围为址垃错误 ! 未找到引用源。 9. 颗粒物的沉降方式有：垂力沉降、离心沉降、静电沉降、惯性沉降、扩散沉隆。 第三节：净化装置的性能 1.评价净化装置性能的指标：P151 包括技术指标利经济指标两方面。 技术指标主要有处理气体流量、净化效率和圧力损

23、失等; 经济指标主要有设备 费、运行费和占地面积等。 此外，还应考虑装置的安装、操作、检修的难易等因素。 第六章除尘装置 第一节 . 机械除尘器 1. 机械除尘器通常指利用质量力（重力、惯性力和离心力等）的作用使颗粒物与 气流分离的装置，包括重力沉降室、惯性除尘器和旋风除尘器等。P161C填 空） 2. 旋风除尘器的基本原理？ 旋风除尘器是利用旋转气流产生的离心力使尘粒从气流屮分离的装置。含尘气 流进入除尘器后，沿外壁由上而下作旋转运动，同时有少量气体沿径向运动到 中心区域。气流作旋转运动时，尘粒在离心力作用下逐步移向外壁，到达外壁 的尘粒在气流和重力共同作用下沿壁面落入灰斗，当旋转气流的大部

24、分到达锥 体底部后，转而向上沿轴心旋转，最后经排出管排出。 3. 普通旋风除尘器是由进气管、筒体、锥体和排气管等组成。P167 （填空） 4. 除尘器和对尺寸对压力损失影响较大, 当除尘器结构型式相同时，儿何和似放 大或缩小，压力损失基木不变。 5. 分割直径：处于平衡状态的尘粒有50%的可能进入内漩涡，也有50%的可能 性 移向外壁，除尘效率为50%使所对应的粒径即为除尘器的分割直径。 6. 二次效应：即被捕集粒子重新进入气流。 第二节：电除尘器 1. 电除尘器的工作原理： 其原理涉及悬浮粒子荷电 , 带电粒子在电场内迁移和捕集, 以及将捕集物从集 尘表面上清除等三个基本过程。 2. 起始电

25、晕电压：开始产生电晕电流是所施加的电压。） 3. 粒子荷电中：1,电场荷电；2,扩散荷电。电晕闭塞：当含尘量大到某一数值吋， 电晕现象消失，颗粒在电场中根本得不到电荷，电晕电流几乎减少到零，失去 除尘作用。P186 （名词解释） 4. 克服高比电阻影响的方法有：保持电极表面尽可能清洁; 采用较好的供电系统, 烟气调质 , 以及发展新型电除尘器。 5. 烟气调质：增加烟气湿度，或向烟气中加入SO3、NH3及Na2CO3等化合物 , 可 使粒子导电性增加。 第三节：湿式除尘器 1. _ 在工程上使用的湿式除尘器总体上分为：低能和高能两类。 低能湿式除尘器包括喷雾塔和旋风除尘器等，高能湿式除尘器包括

26、文丘里洗涤 器等。P200 （填 空）（例：是典型的高能湿式除尘器。文丘里洗涤器） 第四节：过滤式除尘器 1. 过滤式除尘的原理？P213 （简答）？ ？ 含尘气体流通过过滤材料将粉尘分离捕集 2. 颗粒因截留、惯性碰撞、静电和扩散等作用，逐渐在滤袋表面形成粉尘层，常 称为粉尘初层。初层形成后，它成为袋式除尘器的主要过滤层，提高了除尘效 率。P213 （填空） 3. 袋式除尘器的压力损失错误! 未找到引用源。由通过淸洁滤料的压力损失错误! 未找到引用源。和通过颗粒层的压力损失错误! 未找到引用源。组成。P215 （填空） 4. 袋式除尘器是按清灰方式命名和分类的。P218 （填空） 5. 常用

27、的清灰方式有三种： 机械振动式、逆气流清灰和脉冲喷吹清灰。P218C填 空） “四大除尘技术” 目前常用的除尘器分为： 机械除尘器、 电除尘器、 袋式除尘器、 湿式除尘器。 机 械除尘器包括：重力沉降室、惯性除尘器和旋风除尘器。 设计重力沉降室的模式有：层流式和湍流式。 提高重力沉降室除尘效率的主要途径：降低沉降室内的气流速度、增加沉降室 长度、降低沉降室高度。 1.重力沉降室的结构和原理 重力沉降室是通过重力作用使粉尘从气流中沉降分离的 除尘装置。含尘气流进入重力沉降室后，由于扩大了流动截 面积而使气体流速大大降低，使较重颗粒在重力作用下缓慢 向灰斗沉降。 重力沉降室分为（1）层流式（2）湍

28、流式。 层流式沉降室设计的简单模式的假设是在沉降室内 气流为柱塞流，流速为vo，流动状态保持在层流范围内；颗粒均匀地分布在烟气中。湍流 式沉降室设计的模式是假设沉降室中气流为湍流状态，在垂直于气流方向的每 个横断而上粒子完全混合，即各种粒径的粒子都均匀分布于气流中。 重力沉降室的主要优点是：结构简单，投资少，压力损失小，维修管理容易。 缺点：体积大，效率低，因此只能作为高效除尘的预除尘装置，除去较大和较重的 粒子。 重力沉降室实际性能：只能作为气体的初级净化，除去最大和最重的颗粒，沉降室的除尘 效率约为40-70%；仅用于分离dp50qm的尘粒。 层流模式重力沉降室的计算 （1）沉降时间计算

29、重力沉降室足通过重力从气流中分离尘粒的。其结构如图6-1所示。 尘粒的沉降速度为Vt,沉降室的长、宽、高分别为L、W、H,要使沉降速度为Vt的尘 粒在沉 降室全部去除，气流在沉降室内的停留时间t （错误 ! 未找到引用源。）应大于或等于尘粒从顶 部沉降到灰斗的时间（错误! 未找到引用源。），即错误味找到引用源。 （2）最小沉降粒径计算 多层重力沉降室分级除尘效率 uLW（n +1） U、 （3）重力沉降室除尘效率 2.惯性除尘器分为：以气流中粒子冲击挡板捕集较粗粒子的冲击式和通过改变气流流动方向而 捕集较细粒子的反转式。 惯性除尘器的结构和原理： 为了改善沉降室的除尘效果，可在沉降室内设置各种

30、 形式的挡板，使含尘气体冲击在挡板上，气流方向发生急 剧转变，借助尘粒本身的惯性力作用，使其与气流分离。 惯性除尘器分为冲击式和反转式。冲击式的原理是： 气流冲击挡板捕集较粗粒子；反转式的原理是改变气流方 向捕集较细粒子。 惯性除尘器的应用：惯性除尘器的除尘效率，与气 流速度越大、气流方向转变角度越大、转变次数越多、其净化效率愈高，压力损失愈大。一般 适合于净化密度大和粒径大的金属或矿物性粉尘除尘。对于粘性较强或纤维性粉尘一般不适合。 惯性除尘一般效率不高，因此，一般只适合于多级除尘中的第一级除尘。捕集粒径一般在 10-20 ? m以上的粗尘。压力损失一般为100-1000pao 旋风除尘器

31、原理：旋风除尘器是利用旋转气流产生的离心力使尘粒从气流中分离的，一般用來分离粒径 大于5pm的尘粒。 旋风除尘器特点：结构简单、占地而积小，投资低，操作维修方便，压力损失屮等，动力消 耗不大，可用于各种材料制造，能用于高温、高压及腐蚀性气体，并可回收干颗粒物。 缺点：效率80%左右，捕集5ym颗粒的效率不高，一般作预除尘用。 工作原理 1、 除尘器内气流与尘粒的运动：气流从宏观上看可归结为三个运动：外涡旋、内涡旋、上 涡旋。 含尘气流由进口沿切线方向进入除尘器后，沿器壁由上而下作旋转运动，这股旋转向下的气 流称为外涡旋（外涡流），外涡旋到达锥体底部转而沿轴心向上旋转，最后经排出管排出。这 股向

32、上旋转的气流称为内涡旋（内涡流）。外涡旋和内涡旋的旋转方向相同，含尘气流作旋转 运动时，尘粒在惯性离心力推动下移向外壁，到达外壁的尘粒在气流和重力共同作用下沿壁面 落入灰斗。 气流从除尘器顶部向下高速旋转时，顶部压力下降，一部分气流会带着细尘粒沿外壁面旋转 向上，到达顶部后，在沿排出管旋转向下，从排出管排出。这股旋转向上的气流称为上涡旋。 2.气流的速度 为方便，常把内外旋流气体的运动分解为三个速度分量：切向速度ve、径向速度Vr、轴 向速度Vzo 影响旋风除尘器效率的因素：二次效应（避免措施锁气器）、比例尺寸、烟尘的物理性操 气体岀口 作变量。 旋风除尘器按进气方式分为：切向进入式、轴向进入

33、式。 旋风除尘器的结构形式：切向进气方式一一直入式和蜗壳式 气流组织分类一一回流式、直流式、平旋式、和旋流使 多管旋风除尘器（直流式旋风子并联）。 4.电除尘器 机理：电除尘器是含尘气体在通过高压电场进行电离的过程中，使尘粒荷电，并在电场力 的作用下使尘粒沉积在集尘极上，使尘粒子从含尘气体中分离出來的装置。 电除尘与一切机械方法的区别在于分离力直接作用在尘粒子上，使粒子与气体分离的力, 而 不是作用在整个粉尘气体上。 电除尘器主要优点： 1、 压力损失小，厶卩乜。?500Pa 2、 处理烟气量大，可达105-106m3/h 3、 能耗低，约0.2-0.4kWh/（1000 m3） 4、 对细粉

34、尘有很高的捕集率，可高于99% 5、 可在高温或强腐蚀性气体下操作。 电除尘的性能缺点 除尘器的主要缺点是设备庞大，消耗钢材多，初投资大，要求安装和运行管理技术较高, 故 目前我国电除尘的应用还不太普遍。 电除尘的工作原理 两电极间加一电压。一对电极的电位差必须大得使放电极周围产生电晕（常常加直流）, 高 电压使含尘气体通过这对电极之间时，形成气体离子（正离子、负离子）这些负离子迅速向集 尘极运动，并且由于同粒子相撞而把电荷转移给粉尘荷电，然后与粒子上的电荷互相作用的电 场就使它们向收尘电极漂移，并沉积在集尘电极上，形成灰尘层。 当集尘电极表面粉尘沉集到一定厚度后，用机械振打等方法将沉集的粉尘

35、层清除掉落入灰 斗中。 电除尘过程：（1）放电（2）荷电；（3）迁移（4）清灰。 电晕放电： 在电晕中产生离子的主要机制是由于气体中的自由电子从电场中获得能量，和气体分子激烈碰 撞，是电子脱离气体分子，结果产生带阳电荷的气体离子并增加了自由电子，这种现 象称为电离。 在曲率很大的表面（如一尖端或一根细线）和一根管子或一块板之间有电位差，则能形成非 均匀电场而产生电晕放电。电除尘中所采用的单极性电晕是在放电电极和收尘电极间形成的稳 定的自发发生的气体放电，电离过程局限在放电电极邻近的强电场中的辉光区或邻近辉光区的 地方。 影响电晕特性的因素 1、电极的形状、电极间距离；2、粉尘的浓度、粒度、比电

36、阻；3、气体组成的影响；4、温 度 和压力的影响。 增加电压一电流特性方法 改变电荷载体的有效迁移率，从而改变电压一电流特性。 1、温度，场强不变，减小气体密度； 2、气体密度，场强不变，提高温度； 3、温度，气体密度不变，增大场强。 粉尘荷电 电除尘过程的基木要求就是：相同条件下荷电速度快，荷电量大。 粒子荷电种类 1、离子在电场力作用下作定向运动，并与粒子碰撞而使粒子荷电，d0.5um为主，称为电 场荷 电； 2、气体吸附电子而成为负气体离子，由离子的扩散而使粒子荷电，d电流影响；电晕电流增加则荷电时间变短； 2、不规则电场影响；由于是经整流的不平滑变电压（未达稳定）故在部分周期内荷电间断

37、, 粉 尘上的电荷过剩，增长了荷电吋I可，降低了除尘效率。 荷电粉尘的迁移和收集 一、驱进速度 在电场小粉尘的运动主要受静电力和空气动力支配。 静电力F = qEpEp粒子所处位置的集尘电场强度，V/m 空气动力主要是由于粉尘和气体之间的相对运动所引起的阻力按斯托克斯公式计算: 0 = 3兀叽 0二力相等时，即F,=F2时，尘粒就达到一个极限速度或终末速度： （注：t10* 2s） ；称为尘粒的驱进速度。3 = - 一 3兀叫 二、粒子的捕集效率 影响粉尘捕集的理论因素 1、有效驱进速度 2、粉尘粒径dp 3气流速度v, 0.5-2.5m/s；板式电除尘器的气流速度为1.0-1.5m/s 粉尘

38、比电阻和对电除尘器的影响 1、粉尘的导电性： 烟气小的水汽和化学物质能使粉尘具有电除尘髀操作所需要的微弱导电 性，某些情况下，较高的稳定也会使粉尘具有满意的导电性。 2、高比电阻粉尘对电除尘器性能的影响：高比电阻粉尘将会干扰电场条件，导致除尘率下 降。当高于一值时，集尘板粉尘层内会岀现电火花，即会产生明显反电晕，反电晕的产 生导致点晕电流密度大大降低，严重干扰粒子荷电和捕集。 3、 克服高比电阻的方法：保持电极表而尽可能清洁、采用较好的供电系统、烟气调质 （增加湿度、改变烟气温度）、发展新型电除尘器。 3.袋式除尘 是利用棉、毛或人造纤维等加工的滤布捕集尘粒的过程。 袋式除尘器工作原理：含尘气

39、体从下部进入员通过行滤袋，再通 过滤料的空隙时，粉尘被捕集于滤料上，透过滤料的清洁气体由排出 口排出。沉积在滤料上的粉尘， 可在机械振动的作用下从滤料表面脱落， 落入灰斗。 粉尘初层：颗粒因截留、惯性碰撞、静电和扩散等作用，逐渐在滤 袋表面形成粉尘层， 称为粉尘初层。 其是称为袋式除尘器的主要过滤层， 提高除尘效率。 过滤式除尘器分为：空气过滤器、颗粒层除尘器、袋式除尘器袋式除尘器的清灰方式：机械振 动清灰、逆气流清灰、脉冲喷吹清灰。 袋式除尘器特点：1、除尘效率高；2、适应性强；3、操作弹性大；4、结构简单。 缺点：1、受滤布的耐温、耐腐等操作性能的限制；2、不适于粘结性强及吸湿性强的尘粒。

40、 除尘过程 : 当含尘气流穿过滤袋时，粉尘便捕集在滤袋上，净化后的气体从出口排除。经过一段时间， 启开空气反吹系统，粉尘被反吹气流吹入灰斗。 除尘机理： 1、筛过作用：当粉尘粒径大于滤布孔隙或沉积在滤布上的尘粒间孔隙吋，粉尘即被截留 下來。 2、 惯性碰撞：当含尘气流接近滤布纤维时，气流将绕过纤维，而尘粒市于惯性作用继续直 线前进，撞击到纤维上即会被捕集。 3、扩散和静电作用：小于1微米的尘粒，在气体分子的掩击下脱离流线，象气体分子一 样作布朗运动，如果在运动过程中和纤维接触，即可从气流中分离出来，这种现彖称为扩 4、重力沉降：当缓慢运动的含尘气体进入除尘器后，粒径和密度大的尘粒，可能因重力作

41、 用白然沉降下来。 袋式除尘器的性能： 气布比：袋式除尘器的过滤速度系指处理的烟气流量与滤布总面积之比。 Vf=- 7 60A f 式中：Vf一一过滤速度（m / min ）;Q一一处理的烟气流量（rr?/h）； Af一一有效滤布总面积 （汗）。防尘效率： 可=1 一 匚卩九 + CO. 1 一 P 整=1.5 x 10 7exp 匚12.7（1 eQ“ j a = 3.6 x 1O S x Vz* -F 0 ? 094 湿式除尘器 使含尘气体与液体（一般为水）密切接触，利用水滴和尘粒的惯性碰撞及其它作用捕集尘 粒或使粒径增大的装置 当颗粒直径和密度确定后， 碰撞系数与野地Z间的相对速度， 成

42、正比，而与直径成反比。 对 于给定的烟气系统，要提高惯性碰撞参参数，必须提高液气相对速度和艰辛液滴直径。惯性碰 撞参数越大，则粒子惯性越大，碰撞捕集效率越高。 可以有效地除去直径为0? 1?20 u m的液态或固态粒子，亦能脱除气态污染物 高能和低能湿式除尘器 低能湿式除尘器的压力损失为0.2?1.5kPa,对10um以上粉尘的净化效率可达90%?95% （喷雾塔洗涤器、旋风洗涤器） 高能湿式除尘器的压力损失为2.5?9.0kPa,净化效率可达99.5%以上（文丘里洗涤器）根据 湿式除尘器的净化机理，大致将其分为七类： 1、重力喷雾洗涤器（喷雾塔洗涤器）2、旋风洗涤器3、自激喷雾洗涤器4、板式

43、洗涤器5、 填 料洗涤器6、文丘里洗涤器7、机械诱导洗涤器 湿式除尘器的优点：1、不仅可以除去粉尘，还可净化气体2、效率较高，可去除的粉尘粒径较 小3、体积小，占地而积小4、能处理髙温、髙湿的气流。 湿式除尘器的缺点：1有泥渣2、防冻设备（冬天）3、易腐蚀设备4、动力消耗大。 第七章气态污染物控制技术基础 一、吸收法净化气态污染物 定义：气体吸收是用液体洗涤含污染物的气体，而从废气中把一种或多种污染物除去。物 理吸收 可视为单纯的物理溶解过程 物理吸收过程可逆 平衡吋，吸收速率二解吸速率 降低温度或增加压力，有利于吸收过程 化学吸收 吸收质与吸收剂z间发生化学反应 若为不可逆反应，则不能解吸

44、提高温度或增大压力，有利于化学吸收 吸收净化的基本原理 气液相平衡 在一定的温度和压力下，气液两相发生接触后，吸收速率和解析速率相等（意味着： 吸收质在气相中的分压和在液相中的浓度不再变化），气液两相达到平衡，简称相平衡。 平衡分压：相平衡时气相中的组分分压称为平衡分压 平衡溶解度（简称溶解度） 相平衡时液相吸收剂（溶剂）所溶解组分的浓度称为平衡溶解度（每100kg水中溶 解 气体的kg数） 气体在液体中的溶解度 结论 不同性质的气体在同一温度和压力下的溶解度不同； 气体的溶解度与温度有关，多数气体的溶解度随温度的升高而降低； 温度一定时，溶解度随溶质分压升高而增大。在吸收系统中，增加气相总压

45、，组分的分压 会增加，溶解度也随Z增加。 亨利定律 亨利定律：适用于低压或低压、稀溶液屮，且吸收质（被吸收组分）在气相与溶剂中的分 子状态应相同。 描述物理吸收时气液相间的相平衡关系：一定温度下，稀溶液屮溶质的溶解度与气相屮溶 质的平衡分压成正比 c=Hp _ * 适用范围： X=P E 难溶、较难溶气体 y=mx易溶、较易溶气体，仅用于液相浓度非常低的情况 （3）吸收机理 双膜理论模型假定： 1、当气液两相接触时，两相间有一个相界面，界面 两侧存在气膜和液膜，膜内为层流，溶质以分子扩散 方式从气流主体连续通过这两个膜层进入液相主体。 2、在相界面上，气液两相的浓度总是互相平衡， 即界面上不存

46、在吸收阻力 3、在气相和液相主体内没有浓度梯度存在 4、吸收过程可简化为通过气液两层层流膜的分 子扩散 , 通过此两层膜的分子扩散阻力就是吸收过程 的总阻力 组分从气相传质到液相的总阻力组分在气相主体中 的传质阻力组分在气相主体流中的传质阻力 液膜控制：如难溶气体（稀碱溶液吸收C02,水吸收02） 气膜控制：如易溶气体（碱或氨液吸收S02） 气膜控制液膜控制双膜控制 H20吸收NH3H20或弱碱吸收co2H20吸收so2 H20吸收HCLH2O 吸收CL2H2O吸收丙酮 碱液或氨水吸收S02H20吸收02浓硫酸吸收NO2 浓硫酸吸收so2 H2O吸收H2 弱碱吸收H2S 吸收系数的影响因素 1

47、.吸收质与吸收剂 2?设备、填料类型 3?流动状况、操作条件 气 膜液 膜 气相主体 液相主体 - 溶 质 A 在 液 相 中 的 摩 尔 浓 度 双膜理论示意图 吸收系数 传质阻力 传质阻力一一吸收系数的倒数 传质总阻力 =气相传质阻力 +液相传质阻力 - 传质方向 溶 质 A 在 气 相 中 的 分 压 吸收系数的获取 实验测定；经验公式计算；准数关联计算 二、吸收设备 填料塔、板式塔、文丘里洗涤器 1?填料塔 以塔内的填料作为气液两相间接触构件的传质设备，属连续接触式气液传质设备。 支承板、填料压板 壁流现象及控制 当液体沿填料层向下流动时，有逐渐向塔壁集中的趋势，使得塔壁附近的液流量逐

48、渐增大， 这种现彖称为壁流 壁流效应造成气液两相在填料层中分布不均，从而使传质效率下降。当填料层较高时, 须进 行分段，屮问设置在分布装置。 填料塔特点：生产能力大、分离效率高、压力降小、持液量小、操作弹性大；但当液体负 荷较小时不能有效的润湿填料表面，使传质效率降低 2 ?板式塔 以塔内的塔板作为气液两相间接触的基本构件，气、液两相在塔内进行逐级接触 塔板结构：有降液管和无降液管两大类 有降液管：如图，塔板、溢流管 无降液管：气、液两相同时逆向通过塔板上的小孔 填料塔特点：生产能力大、分离效率稳定、造价低、检修、清洗方便；但压力损失大 3 ?文丘里洗涤器 适用于吸收剂用量小的吸收操作 填料塔

49、特点：体积小，但处理能力很大，可兼做冷却除尘设备；缺点是压力损失大，能耗 高。 二、吸附法净化气态污染物 1.吸附剂的性质： 1、要具有巨大的内表面；2、对不同气体具有选择的吸附作用；3、较高的机械强度、化学 与热稳定性；4、吸附容量大；5、来源广泛，造价低廉；6、良好的再生性能。 2.常用吸附剂：白土（硅铝酸盐）：各种油类脱色，和其屮的臭味；活性氧化铝：水分的吸 附，气体和液体的干燥；硅胶：坚硬多空的固体颗粒，用于气体的干燥和从废气中冋收极 为游泳的炷类气体；活性炭：溶剂蒸气的回收、绘类气体提取分离，动植物由的精制，空 气或其他气体的脱臭，水合其他溶剂的脱色等；沸石分子筛。 3.吸附剂的活性： 静活性：是指在一定温度下，与气相屮被吸附物质的初始浓度平衡时单位吸附剂上可 能吸附的最大吸附量。 动活性：吸附过程还没有达到平衡吋单位吸附剂吸附吸附质的量。当流出气体中发现 有吸附质时，吸附器中的吸附剂层已穿透，这时单位吸附剂所吸附吸附质的量称为动活性。 4.吸附剂的再生：加热