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1、大气污染控制工程大气污染控制工程第五章 大气质量与大气污染大气污染控制工程十一五期间大气污染控制目标十一五期间大气污染控制目标到到2010年使年使65%以上的城市空气环境质量二级和以上的城市空气环境质量二级和好于二好于二级级的天数达到的天数达到75-80%以上。以上。改善能源结构改善能源结构治理面源污染，强化对城市二次扬尘的防治，完治理面源污染，强化对城市二次扬尘的防治，完善城市环境容量测算方法，实行环境空气质量公善城市环境容量测算方法，实行环境空气质量公告制度。告制度。大气污染控制工程“十一五十一五”主要环保指标主要环保指标序序号号指标指标2005年年2010年年“十一五十一五”增减情增减情
2、况况1化学需氧量排放总量（万吨）化学需氧量排放总量（万吨）14141270-10%2二氧化硫排放总量二氧化硫排放总量（万吨）（万吨）25492295-10%3地表水国控断面劣地表水国控断面劣V类水质的比例类水质的比例（%）26.122-4.1个百分个百分点点4七大水系国控断面好于七大水系国控断面好于类的比例类的比例（%）41432个百分点个百分点5重点城市空气质量好于重点城市空气质量好于II级标准的级标准的天数超过天数超过292天的比例天的比例（%）69.4755.6个百分个百分点点大气污染控制工程大气污染及其控制的动向大气污染及其控制的动向据预测，到据预测，到2010年和年和2020年，我国
3、煤炭需求总量将分别年，我国煤炭需求总量将分别达到达到24.5亿吨和亿吨和29亿吨，燃煤发电机组将分别增加到亿吨，燃煤发电机组将分别增加到5.5亿千瓦和亿千瓦和6.6亿千瓦，全国燃煤产生的二氧化硫将分别达亿千瓦，全国燃煤产生的二氧化硫将分别达到到3500多万吨和多万吨和4350多万吨，烟尘、粉尘的产生量也将多万吨，烟尘、粉尘的产生量也将大幅增加，这对环境造成了巨大压力。大幅增加，这对环境造成了巨大压力。对大气污染的关注已由局地的或区域的污染扩展至全球气候变化对大气污染的关注已由局地的或区域的污染扩展至全球气候变化对对污染物污染物的的关注也不仅关注也不仅局限于局限于常规的常规的一次污染物一次污染物
4、，越来越关注，越来越关注二次污二次污染物染物和一些微量的有毒有害物质对环境和人体健康的影响和一些微量的有毒有害物质对环境和人体健康的影响。大气污染控制技术自身也由末端控制为主发展为以清洁生产为中心的大气污染控制技术自身也由末端控制为主发展为以清洁生产为中心的全过程控制。随着社会和经济的发展，我国大气污染控制的重点逐渐全过程控制。随着社会和经济的发展，我国大气污染控制的重点逐渐由控制燃煤污染扩展至机动车污染控制。由控制燃煤污染扩展至机动车污染控制。一次污染物？一次污染物？二次污染物？二次污染物？大气污染的种类大气污染的种类和来源？和来源？大气污染大气污染控制方法？控制方法？大气污染控制工程第一节
5、第一节 大气的结构及组成大气的结构及组成一、大气结构一、大气结构大气层是指包围在地球周围，距地球表面约大气层是指包围在地球周围，距地球表面约1000-1400多公里多公里厚度的气体构成。把厚度的气体构成。把受地心引力而随受地心引力而随地球旋转的大气层称为大气圈地球旋转的大气层称为大气圈，总质量，总质量60001015kg，约占地球质量的百万分之一。，约占地球质量的百万分之一。大气圈可分为大气圈可分为对流层对流层、平流层平流层、中间层中间层、暖层和逸暖层和逸散层散层五层。五层。二、大气组成二、大气组成恒定组分、可变组分和不定组分恒定组分、可变组分和不定组分 高度高度5km10km30km大气质量
6、分布大气质量分布 50%7590大气污染控制工程对流层对流层与人类关系最密切与人类关系最密切对流层顶的高度在赤道地区约对流层顶的高度在赤道地区约18公里，中纬度地公里，中纬度地区约区约12公里，极地地区约公里，极地地区约8公里。公里。对流层紧邻地表，其中温度随高度增加而降低，对流层紧邻地表，其中温度随高度增加而降低，平均每升高平均每升高1公里约减少公里约减少6.5，至对流层顶温度，至对流层顶温度降到极小值。降到极小值。对流层中的对流运动显著，是热量垂直输送的主对流层中的对流运动显著，是热量垂直输送的主要控制因子，要控制因子，云和降水等天气现象云和降水等天气现象就发生在这一就发生在这一层。层。大
7、气与地表接触，水蒸气、尘埃、微生物及人类大气与地表接触，水蒸气、尘埃、微生物及人类活动产生的有毒物质进入空气层，因此对流层对活动产生的有毒物质进入空气层，因此对流层对人类影响较大，人类影响较大，大气污染大气污染就是指这一层。就是指这一层。大气污染控制工程平流层平流层 平流层位于对流层之上，平流层顶高地表约平流层位于对流层之上，平流层顶高地表约50-60公里。大气密度低，总质量占大气总质量的公里。大气密度低，总质量占大气总质量的5。平流层下层，从对流层顶到平流层下层，从对流层顶到35-45km，气温几乎不气温几乎不随高度变化随高度变化，成为，成为同温层同温层；平流层上层，气温随；平流层上层，气温
8、随高度增加而升高，到平流层顶可接近高度增加而升高，到平流层顶可接近0度。度。平流层中的臭氧层吸收太阳紫外辐射，对太阳辐射平流层中的臭氧层吸收太阳紫外辐射，对太阳辐射和宇宙射线给地球生命带来的致命危害起到防护和宇宙射线给地球生命带来的致命危害起到防护作用。作用。平流层大气温度层结非常稳定，其中的热量输送以平流层大气温度层结非常稳定，其中的热量输送以辐射传输辐射传输为主。为主。大气污染控制工程中间层中间层 暖层暖层 逸散层逸散层中间层位于平流层之上，中间层顶离地表约中间层位于平流层之上，中间层顶离地表约80-85公里，公里，层内温度随高度增加而下降。下暖上凉，再次出现空气的层内温度随高度增加而下降
9、。下暖上凉，再次出现空气的垂直运动。中间层顶的空气在紫外线作用下电离。垂直运动。中间层顶的空气在紫外线作用下电离。暖层（或热成层）位于中间层之上，暖层顶离地表约暖层（或热成层）位于中间层之上，暖层顶离地表约800公里。这层大气由于吸收太阳紫外辐射，温度随高度增加公里。这层大气由于吸收太阳紫外辐射，温度随高度增加而上升。气体密度低，在宇宙射线作用下呈电离状态，故而上升。气体密度低，在宇宙射线作用下呈电离状态，故称为称为电离层电离层，能使无线电波返回地面，对远距离通讯极为，能使无线电波返回地面，对远距离通讯极为重要。重要。暖层顶以上为逸散层，那里大气已极稀薄，每立方厘米不暖层顶以上为逸散层，那里大
10、气已极稀薄，每立方厘米不到一千万个原子到一千万个原子(海平面处每立方厘米约一百亿亿个原子海平面处每立方厘米约一百亿亿个原子)。距地面越远，气温越高，气体分子电离度增大。气体粒子距地面越远，气温越高，气体分子电离度增大。气体粒子能克服地球引力逸向星际空间。能克服地球引力逸向星际空间。大气污染控制工程大气污染控制工程二、大气的组成二、大气的组成 混合气体（混合气体（干洁空气干洁空气）、水汽和悬浮颗粒组成）、水汽和悬浮颗粒组成恒定组分、可变组分和不定组分恒定组分、可变组分和不定组分 恒定组分恒定组分指指N2、O2和和Ar。N2占空气体积占空气体积78.09、O2占占20.95、Ar占占0.93.三者
11、总和占空气总体积的三者总和占空气总体积的99.97，其余，其余为氖、氦、氙、氡等稀有气体。为氖、氦、氙、氡等稀有气体。可变组分可变组分指空气中的指空气中的CO2和水蒸气，通常和水蒸气，通常CO2含量为含量为0.02-0.04，水蒸气含量小于，水蒸气含量小于4。可变组分在空气中的含量随季节、。可变组分在空气中的含量随季节、气象与人类活动的变化而变化。气象与人类活动的变化而变化。不定组分不定组分指煤烟、尘埃、硫氧化物、氮氧化物及一氧化碳等，指煤烟、尘埃、硫氧化物、氮氧化物及一氧化碳等，它与人类活动直接有关，这些组分达到一定浓度，会给人它与人类活动直接有关，这些组分达到一定浓度，会给人类、生物造成严
12、重的危害。类、生物造成严重的危害。大气污染控制工程大气的组成微小微小尘尘埃埃1、水的相、水的相变产变产生一系列天气生一系列天气现现象，直象，直接影响地面和大气的温度。接影响地面和大气的温度。2、成云致雨的必要条件。、成云致雨的必要条件。少少水汽水汽大量吸收太阳紫外大量吸收太阳紫外线线少少臭氧臭氧1、光合作用的基本原料。、光合作用的基本原料。2、对对地面起保温作用。地面起保温作用。0.03二氧化碳二氧化碳 维维持生命活持生命活动动的必的必须须物物质质；地表主；地表主要氧化要氧化剂剂氧气氧气蛋白蛋白质质的主要的主要组组成成分成成分78%21氮气氮气干干洁洁空气空气 作用作用含量含量 组组成（成分）
13、成（成分）大气污染控制工程第二节第二节 大气污染大气污染大气污染大气污染是指由于人类活动或自然过程引起某种物质进入大气中，呈现足够的浓度和达到足够时间，并因此而危害了人群的舒适、健康和福利或危害了环境的现象。大气污染和空气污染大气污染和空气污染 大气污染的类型大气污染的类型（一）根据污染物的化学性质及其存在的大气状况，可将大气污染分为还原型大气污染和氧化型大气污染。（二）根据燃料性质和污染物的组成，可将大气污染分为煤炭型、石油型、混合型和特殊型四类。（三）根据存在形态，可分为颗粒污染物和气态污染物两大类。大气污染控制工程 颗粒污染物颗粒污染物 粉尘，悬浮于气体介质中的细小固体粒子，1-200微
14、米之间，大于10微米的粒子靠重力作用能在较短时间那沉降到地面称为降尘；小于10微米的粒子能长期在大气中漂浮，成为飘尘。烟，冶金过程形成的固体粒子的气溶胶，在工业生产过程中总是伴有氧化之类的化学反应，熔融物质挥发后生成的气态物质冷凝时便生成各种烟尘。0.01-1微米。飞灰，指燃料燃烧后产生的烟气带走的灰份中分散得较细的粒子。灰份是含碳物质燃烧后残留的固体渣。黑烟，由燃烧产生的能见气溶胶，不包括水蒸气。0.05-1微米。雾，小液体粒子的悬浮体，200微米。总悬浮颗粒物（TSP），大气中粒径小于100微米的所有固体颗粒。大气污染控制工程气态污染物气态污染物 种类多，但主要有五类：种类多，但主要有五类
15、：大气污染物大气污染物主要成分主要成分颗粒物颗粒物指大气中液体、固体状物质，又称尘。指大气中液体、固体状物质，又称尘。硫氧化物硫氧化物是硫的氧化物的总称，包括二氧化硫，三氧化硫，是硫的氧化物的总称，包括二氧化硫，三氧化硫，三氧化二硫，一氧化硫等。三氧化二硫，一氧化硫等。碳的氧化物碳的氧化物主要包括二氧化碳和一氧化碳。主要包括二氧化碳和一氧化碳。氮氧化物氮氧化物是氮的氧化物的总称，包括氧化亚氮，一氧化氮，是氮的氧化物的总称，包括氧化亚氮，一氧化氮，二氧化氮，三氧化二氮等。二氧化氮，三氧化二氮等。碳氢化合物碳氢化合物是以碳元素和氢元素形成的化合物，如甲烷、乙是以碳元素和氢元素形成的化合物，如甲烷、
16、乙烷等烃类气体。烷等烃类气体。大气污染控制工程一次污染物与二次污染物一次污染物与二次污染物 一次污染物一次污染物是大气污染物中从污染源直接排出的原原始物质始物质，如颗粒物、二氧化硫、一氧化碳、氮氧化物、碳氢化合物等；二次污染物二次污染物则是由污染源排出的一次污染物与大气正常组分，或几种一次污染物之间，发生了一系列的化学或光化学反应而形成了与原污染物性质与原污染物性质不同的新污染物不同的新污染物。其毒性一般较一次污染物强。如光化学烟雾、煤烟型烟雾等大气污染控制工程二、大气污染源二、大气污染源1、燃料燃烧2、工业生产过程3、交通污染源4、生活源大气污染控制工程大气污染控制工程汽车排气的化学组成汽车
17、排气的化学组成 大气污染控制工程三、中国大气污染的特征三、中国大气污染的特征 煤烟型污染是污染的普遍问题，主要污染物是烟尘和二氧化硫；汽车尾气污染明显增加，并逐渐上升为城市大气主要污染源，总悬浮颗粒物或可吸入颗粒是影响城市空气质量的主要污染物；酸雨分布区域性、季节性明显，污染物成分特点突出，多以硫酸酸雨为主；工业“三废”任意排放是目前大气污染的罪魁祸首，但农业引发的大气污染仍不容忽视。大气污染控制工程四、大气污染的危害四、大气污染的危害（一）对人体健康的危害（一）对人体健康的危害急性中毒、慢性中毒、致癌急性中毒、慢性中毒、致癌（二）对工农业生产的危害（二）对工农业生产的危害 酸雨腐蚀和生态破坏
18、，精密仪器设备酸雨腐蚀和生态破坏，精密仪器设备（三）对大气和气候的影响（三）对大气和气候的影响温室气体、腐蚀臭氧层、能见度降低温室气体、腐蚀臭氧层、能见度降低大气污染控制工程2.主要污染物：烟尘、SO2、氮氧化物、CO等3.危害：（1）通过呼吸进入人或动物体内，危害人内或动物的呼吸系统、致癌。大气污染控制工程酸雨直接危害植物的叶和芽，使农作物和树木死亡（3）对气候的影响温室效应：大气中CO2等温室气体含量过高（2）进入水体或土壤被植物吸收，进而危害人或动物的健康。温室效应大气污染控制工程温室气体温室气体能能吸收地表吸收地表辐射出的辐射出的特殊波特殊波长长（红外线红外线）的）的气体气体Green
19、house Gas,GHG包含水（包含水（H2O）、臭氧（）、臭氧（O3）、二氧化）、二氧化碳（碳（CO2）、甲烷（）、甲烷（CH4）、氧化）、氧化亚亚氮（氮（N2O）、六氟化硫）、六氟化硫（SF6）、全氟碳化物（）、全氟碳化物（PFCs）、）、氢氢氟碳化物（氟碳化物（HFCs）及氟氯）及氟氯碳化物（碳化物（CFCS）与氟氯烃与氟氯烃（HCFCS）等。）等。Global Warming Potential,GWP以以HFCs、PFCs、SF6造成造成温室效应温室效应的能力最的能力最强强，但，但对对全球升全球升温温的的贡献贡献百分比百分比来说来说，二氧化碳由二氧化碳由于于含量多，所含量多，所占占
20、的比例也最大，的比例也最大，约为约为55%。控制二氧化碳的排放是重点。控制二氧化碳的排放是重点。种类种类CO2CH4N2OSF6HFCs-134a HFCs-152aGWP125298228001430124大气污染控制工程温室气体减温室气体减量量从生产、消费、物料循环开始；从生产、消费、物料循环开始；改进消费观念、资源观念、生产方式改进消费观念、资源观念、生产方式生活中如何生活中如何减少减少CO2排放排放?体现在体现在体现在体现在食、衣、住、行、食、衣、住、行、食、衣、住、行、食、衣、住、行、娱乐娱乐娱乐娱乐p定期定期更换更换或清洗冷或清洗冷气滤网气滤网:CO2减量约减量约80公斤公斤/年年
21、p减少减少家家电电待待机时间机时间:CO2减量约减量约55公斤公斤/年年p回收家中回收家中资源资源垃圾垃圾:CO2减量约减量约386公斤公斤/年年p购买购买再生再生材质包装材质包装的的产产品品:CO2减量约减量约105公斤公斤/年年p在家中周在家中周边种树边种树:CO2减量约减量约2273公斤公斤/年年p减少汽机车减少汽机车使用使用(每一公里每一公里):CO2减量约减量约38公斤公斤/年年p厉行厉行行垃圾行垃圾减减量量25%:CO2减量约减量约455公斤公斤/年年3392公斤大气污染控制工程南极上空南极上空臭氧空洞的变化臭氧空洞的变化1990年蒙特利尔议定书严格限制氯氟烃的排放量。大气污染控制
22、工程第三节 大气环境质量控制标准一、环境空气质量标准一、环境空气质量标准1996年年10月月1日开始实施的日开始实施的环境空气质量标准环境空气质量标准（GB3095-82）。新标准将环境空气质量功能）。新标准将环境空气质量功能区分为三类：区分为三类：一类一类区为自然保护区、风景名胜区合其他需要特区为自然保护区、风景名胜区合其他需要特殊保护的地区；殊保护的地区；二类二类区为城镇规划中确定的居住区、商业交通居区为城镇规划中确定的居住区、商业交通居民混合区、文化区、一般工业区和农村地区；民混合区、文化区、一般工业区和农村地区；三类三类区为特定工业区。区为特定工业区。环境空气质量标准分为三级，执行级别
23、根据环境环境空气质量标准分为三级，执行级别根据环境空气质量功能区的分类确定，即空气质量功能区的分类确定，即一类区执行一级一类区执行一级标准，二类区执行二级标准，三类区执行三级标标准，二类区执行二级标准，三类区执行三级标准。准。大气污染控制工程二、大气污染物排放标准二、大气污染物排放标准大气污染物排放标准是指为了实现大气环境质量标准，根据大气污染物排放标准是指为了实现大气环境质量标准，根据国家不同时期的经济技术条件，对排入大气环境中的污染国家不同时期的经济技术条件，对排入大气环境中的污染物质浓度或数量所作出的限量规定。物质浓度或数量所作出的限量规定。分为两级，即国家大分为两级，即国家大气污染物排
24、放标准和地方大气污染物排放标准。气污染物排放标准和地方大气污染物排放标准。指标体系指标体系本标准设置下列三项指标：本标准设置下列三项指标：通过排气筒排放废气的最高允许排放通过排气筒排放废气的最高允许排放浓度浓度。通过排气筒排放的废气，按排气筒高度规定的最高允许排通过排气筒排放的废气，按排气筒高度规定的最高允许排放放速率速率。任何一个排气筒必须同时遵守上述两项指标，超过其中任何任何一个排气筒必须同时遵守上述两项指标，超过其中任何一项均为超标排放。一项均为超标排放。以无组织方式排放的废气，规定无组织排放的监控点及相以无组织方式排放的废气，规定无组织排放的监控点及相应的监控浓度限值。应的监控浓度限值
25、。大气污染控制工程相关概念相关概念最高允许排放浓度最高允许排放浓度 指排气筒中污染物任何指排气筒中污染物任何1小时浓度平均小时浓度平均值不得超过的限值。值不得超过的限值。最高允许排放速率最高允许排放速率 指一定高度的排气筒任何指一定高度的排气筒任何1小时排放污小时排放污染物的质量不得超过的限值。染物的质量不得超过的限值。无组织排放无组织排放 指大气污染物不经过排气筒的无规则排放。低指大气污染物不经过排气筒的无规则排放。低矮排气筒的排放属有组织排放，但在一定条件下也可造成矮排气筒的排放属有组织排放，但在一定条件下也可造成与无组织排放相同的后果。因此，在执行与无组织排放相同的后果。因此，在执行“无
26、组织排放监无组织排放监控浓度限值控浓度限值”指标时，由低矮排气筒造成的监控点污染物指标时，由低矮排气筒造成的监控点污染物浓度增加不予扣除。浓度增加不予扣除。无组织排放监控点无组织排放监控点 依照标准规定，为判别无组织排放是否依照标准规定，为判别无组织排放是否超过标准而设立的监测点。超过标准而设立的监测点。无组织排放监控浓度限值无组织排放监控浓度限值 指监控点的污染物浓度在任何指监控点的污染物浓度在任何1小时的平均值不得超过的限值。小时的平均值不得超过的限值。大气污染控制工程排放速率标准分级排放速率标准分级本标准规定的本标准规定的最高允许排放速率最高允许排放速率，现有污染源分，现有污染源分一、二
27、、三级，新污染源分为二、三级。按污染一、二、三级，新污染源分为二、三级。按污染源所在的源所在的环境空气质量功能区类别环境空气质量功能区类别，执行相应级执行相应级别的排放速率标准别的排放速率标准，即：，即：位于一类区的污染源执行一级标准位于一类区的污染源执行一级标准(一类区禁止新、一类区禁止新、扩建污染源扩建污染源，一类区现有污染源改建执行现有污，一类区现有污染源改建执行现有污染源的一级标准染源的一级标准)；位于二类区的污染源执行二级标准；位于二类区的污染源执行二级标准；位于三类区的污染源执行三级标准。位于三类区的污染源执行三级标准。大气污染控制工程三、环境技术标准三、环境技术标准用于保证大气质
28、量标准和排放标准等的实施。包括：用于保证大气质量标准和排放标准等的实施。包括：大气环境基础标准大气环境基础标准方法标准（采样分析标准）方法标准（采样分析标准）样品标准（监测样品标准）样品标准（监测样品标准）大气污染控制技术标准大气污染控制技术标准环保产品质量标准等环保产品质量标准等大气污染控制工程第四节 大气污染控制的基本方法从大气污染的发生过程分析，防治大气污染的根本方法，是从污染源着手，通过削减污染物的排放量，促进污染物扩散稀释等措施来保证大气环境质量。但目前现有的经济技术条件还不能彻底根治污染源，因此，大气环境的保护就需要通过运用各种措施，进行综合防治。主要注意以下方面的控制：（一）采取
29、各种措施，减少污染物的产生 （二）采用各种技术，控制污染物排放 （三）合理利用环境自净能力，保护大气环境 （四）加强大气管理大气污染控制工程第六章第六章 颗粒污染物控制颗粒污染物控制大气污染控制工程一、粉尘的粒径及分布1、粉尘的粒径粉尘颗粒的大小不同，不仅其化学性质有很大粉尘颗粒的大小不同，不仅其化学性质有很大差异，而且对人体和生物带来不同的危害，对除差异，而且对人体和生物带来不同的危害，对除尘器的性能影响各有不同。尘器的性能影响各有不同。粒径分为：粒径分为：单一粒径代表代表单个粒子的直径；粒子的直径；平均粒径代表各种代表各种不同大小的粒子的平均粒的平均粒径。径。大气污染控制工程单一粒径：离子
30、的几何形状不规则，测定方法和应用不同，离子的几何形状不规则，测定方法和应用不同，粒径粒径的定义和的定义和表示方法表示方法也不相同。也不相同。a a、斯托克斯径、斯托克斯径（stokesstokes）流体粘度流体粘度 p p离子的真密度离子的真密度V Vs s离子在离子在重力场中的沉降速度重力场中的沉降速度 流体的密度流体的密度大气污染控制工程b、用显微镜来测量个粒子在平面投影图上的、用显微镜来测量个粒子在平面投影图上的最大投影距离最大投影距离。c、面积等分径，把平面投影图上的投影面积分割成二等分、面积等分径，把平面投影图上的投影面积分割成二等分的直线长度。的直线长度。D、分割粒径或半分离粒径分
31、割粒径或半分离粒径dc50，除尘器能捕集该粒子群一，除尘器能捕集该粒子群一半的粒径即分级效率为半的粒径即分级效率为50的颗粒的粒径。的颗粒的粒径。大气污染控制工程平均粒径确定一个由粒径大小不同的粒子组成的粒子群确定一个由粒径大小不同的粒子组成的粒子群的平均粒径时，需的平均粒径时，需预先求出预先求出各个粒子的单一粒径，各个粒子的单一粒径，然后加和然后加和平均，通常用过筛的办法确定。平均，通常用过筛的办法确定。n n1 1d d1 1+n+n2 2d d2 2+=(n=(ni id di i)=D)=Dnn(n(ni id di i)D=D=nn根据不同的设计要求，平均直径不同，最常用根据不同的设
32、计要求，平均直径不同，最常用的就是的就是算术平均直径算术平均直径。大气污染控制工程频数分布频数分布R指粒径指粒径dp至至dp+ddp p之间的粒子质量占粒子群总质量的百分之间的粒子质量占粒子群总质量的百分数。数。频度分布频度分布f f d dp p1 1微米时粒子质量占粒子群总质量的比例，微米时粒子质量占粒子群总质量的比例，f f R/dR/dp p微分形式微分形式筛上累积分布筛上累积分布R R（）（）即大于某粒径的所有粒子质量占粒子群总质量的比例即大于某粒径的所有粒子质量占粒子群总质量的比例粒径分布函数粒径分布函数2、粒径分布粒径分布：指某粒子群中不同粒径的粒子所占的比例。可表示为：大气污染
33、控制工程二、粉尘的一般性质1、物理性质、物理性质粉尘的粉尘的密度单位体积中粉尘的质量。单位体积中粉尘的质量。p p 单位：单位：kg/m3kg/m3重度单位体积粉尘所受的重力。单位体积粉尘所受的重力。r rp p=p pg g真密度将吸附在粉尘粒子表面及内部的空气排出将吸附在粉尘粒子表面及内部的空气排出后测得的粉尘的自身密度。后测得的粉尘的自身密度。堆积密度包含粉尘粒子之间气体空间包含粉尘粒子之间气体空间在在内的密度。内的密度。b bb b p p空隙率将将粉尘之间的空间体积与包含空间的粉尘粉尘之间的空间体积与包含空间的粉尘总体积之比总体积之比 。b b=（1-1-）p p大气污染控制工程2、
34、粉尘的比表面积定义定义:单位体积内的粉尘具有的总表面积单位体积内的粉尘具有的总表面积cm2/cm3d dp p2(1-(1-)6(1-)6(1-)Sp p=(1/6)d dp p3 d dp p对于对于非球形粒子组成的粉尘组成的粉尘6(1-)Sm m=m md dp pm m粒子群的形状系数粒子群的形状系数m m=S/S=S/Sm m细砂细砂细煤粉细煤粉烟灰烟灰纤维灰纤维灰m m0.750.730.550.30大气污染控制工程3、粉尘的、粉尘的含水量及及润湿性粉尘的含水量一般分为三类：粉尘的含水量一般分为三类：a、自由水：附着在表面或包含在凹面细孔中的水分；：附着在表面或包含在凹面细孔中的水分
35、；b、结合水：紧密结合在粒子内部，用一般干燥方法不：紧密结合在粒子内部，用一般干燥方法不易全部去处的水分，易全部去处的水分，c c、化学结合水、化学结合水：是粒子的组成部分，如结晶水。：是粒子的组成部分，如结晶水。干燥可以去除自由水和一部分结合水干燥可以去除自由水和一部分结合水，其余部分作为，其余部分作为平衡水分残平衡水分残留留，其量随干燥条件而变。，其量随干燥条件而变。Ww含水率含水率W%=100%100%Ww+Wd大气污染控制工程粉尘的润湿性粉尘的润湿性粉尘粒子能否与液体相互附着的难易的性粉尘粒子能否与液体相互附着的难易的性质称为粉尘的质称为粉尘的润湿性润湿性。当粉尘与液滴接触时，如果接触
36、面能扩大当粉尘与液滴接触时，如果接触面能扩大而相互附着，就是能而相互附着，就是能润湿润湿；当接触面趋于缩小；当接触面趋于缩小而不能附着，则是而不能附着，则是不能润湿不能润湿。以其能否被水润。以其能否被水润湿的程度，可分为湿的程度，可分为亲水粉尘和疏水粉尘亲水粉尘和疏水粉尘。大气污染控制工程4、粉尘的、粉尘的荷电性荷电性及及导电性导电性粉尘的粉尘的荷电性荷电性粉尘在其生产过程中，由于相互碰撞、摩擦、粉尘在其生产过程中，由于相互碰撞、摩擦、放射线照射、电晕放电及接触带电等原因，总会放射线照射、电晕放电及接触带电等原因，总会带带有一定的电荷有一定的电荷，而，而改变其物理性质如凝聚性、附着其物理性质如
37、凝聚性、附着性等。对人体的性等。对人体的危害危害也有所增加。也有所增加。大气污染控制工程粉尘的粉尘的导电性导电性粉尘的导电性不仅包括粉尘颗粒的粉尘的导电性不仅包括粉尘颗粒的容积导电容积导电，而且包，而且包括颗粒表面因吸附水分等形成的化学膜的括颗粒表面因吸附水分等形成的化学膜的表面导电表面导电。在在低温条件下，条件下，T100,T200,T200,容积容积导电占主导，因此导电占主导，因此电导率与测定时的温电导率与测定时的温度度条件条件有关。粒子的比电阻在粒子的比电阻在10104 4-5-510101010cmcm一种物质的比电阻是其长度和横截面积各为一单位时的电阻，一种物质的比电阻是其长度和横截
38、面积各为一单位时的电阻，比电阻的倒数称为电阻率。比电阻的倒数称为电阻率。当灰尘的比电阻超过当灰尘的比电阻超过1010cm，电除尘器的性能就随着比，电除尘器的性能就随着比电阻的增加而下降。电阻的增加而下降。大气污染控制工程5、粉尘的、粉尘的粘附性指粒子之间指粒子之间凝聚的可能性或对的可能性或对器壁粘附堆积的堆积的可能性。可能性。6、粉尘的、粉尘的安息角指粉尘通过小孔连续下落到水平板上时，堆积指粉尘通过小孔连续下落到水平板上时，堆积成的成的锥形母体与与水平面水平面的夹角。它与粉尘的种类、的夹角。它与粉尘的种类、粒径、含水量等因素有关。多种粉尘的粒径、含水量等因素有关。多种粉尘的安息角平均在3545
39、。7、爆炸性大气污染控制工程三、除尘器的性能和除尘效率1、性能、性能表示除尘器的性能指标的有：技术指标和经济表示除尘器的性能指标的有：技术指标和经济指标。指标。技术指标：处理器气体量处理器气体量除尘效率除尘效率压力损失压力损失大气污染控制工程经济指标：设备的金属或其他设备的金属或其他材质消耗量占地面积面积设备费用费用运行费用费用设备的设备的可靠性和耐用年限年限操作和维护管理的年限的年限通过通过技术、经济指标的比较，指标的比较，设计合理的合理的除尘器。大气污染控制工程2、除尘效率除尘效率（捕集效率）除尘效率（捕集效率）净化装置净化装置去除污染物的量去除污染物的量与与进入装置的污染物装置的污染物的
40、的总量之比。之比。大气污染控制工程进气口气体流量：进气口气体流量：Q0(m3/s/s)进气口污染物流量进气口污染物流量G0(g/s)s)进气口污染物浓度污染物浓度C0（g/m3/m3）净化装置净化装置出口的相应量为：的相应量为：Qe、Ge、Ce捕集污染物量为为:Gc可以得出：可以得出：G0=C0 Q0 G Ge=Ce Qe大气污染控制工程 去除污染物量 Gc G G0-G-Ge=100%=100%=100%100%进口污染物的量 G0 G G0 Ge CeQ Qe =(1-)=(1-)100%=100%=（1-1-）100%100%G0 C0Q Q0分级捕集效率捕集效率即某一粒径（或粒径范围）
41、的即某一粒径（或粒径范围）的除尘效率。GGc cn nd d=100%100%GGo o Gc直径在直径在ddp p范围内的范围内的出口粉尘流量g/sg/s。大气污染控制工程四、除尘设备现有的除尘设备分为两大类：现有的除尘设备分为两大类：干法除尘设备和设备和湿法除尘设备。设备。(一一)干法除尘设备设备粉尘从运载气体中的从运载气体中的分离是是直接完成的。即在的。即在干的状态下，而不用水滴这样的一种另外的集尘剂，干的状态下，而不用水滴这样的一种另外的集尘剂，收集到的干粉尘可以直接处理掉。收集到的干粉尘可以直接处理掉。粉尘从气体中分离，是由是由四种力的作用的作用惯性力，表面附着力，电力，重力。大气污
42、染控制工程按照按照占优势的力，干法除尘的力，干法除尘设备可分为四类：可分为四类：惯性力除尘器除尘器旋风除尘器除尘器附着力除尘器除尘器袋式除尘器除尘器电力除尘器除尘器极板式电除尘器电除尘器重力沉降沉降重力沉降室沉降室大气污染控制工程一、除尘器分类大气污染控制工程大气污染控制工程颗粒污染物治理技术针对颗粒污染物粒径大小，最常用的就是针对颗粒污染物粒径大小，最常用的就是袋式除尘器袋式除尘器（过滤）、（过滤）、旋风式除尘器旋风式除尘器（干法）、（干法）、泡沫除尘器泡沫除尘器（湿（湿法）、法）、静电除尘静电除尘等。等。袋式除尘器袋式除尘器大气污染控制工程1、重力沉降室原理原理除尘效率：除尘效率：4070
43、优点：简单、投资少、易维护优点：简单、投资少、易维护缺点：占地大，除尘效率低缺点：占地大，除尘效率低应用：初级除尘应用：初级除尘重力沉降室原理示意图重力沉降室原理示意图大气污染控制工程2、旋风除尘器在在离心力的作用下，粉尘从气体中分离出来。的作用下，粉尘从气体中分离出来。它是由进气室、涡旋室、集尘室、排气室组它是由进气室、涡旋室、集尘室、排气室组成。成。气体由气体由切向进入，气体和粉尘产生进入，气体和粉尘产生旋转运动，运动，由于旋转运动而产生的离心力把粉尘带向进气室由于旋转运动而产生的离心力把粉尘带向进气室和漩涡室的内壁，所以能连续分离粉尘。和漩涡室的内壁，所以能连续分离粉尘。大气污染控制工程
44、旋风除尘器原理原理各部件对除尘效率的影响各部件对除尘效率的影响除尘效率：平均除尘效率：平均80左右左右优点：简单、投资少、易操作优点：简单、投资少、易操作缺点：磨损严重，旋风子易堵缺点：磨损严重，旋风子易堵应用：多级除尘的预除尘应用：多级除尘的预除尘旋风除尘器旋风除尘器大气污染控制工程旋风除尘器原理示意图旋风除尘器原理示意图1、旋风除尘器原理在在离心力的作用下，粉的作用下，粉尘从气体中分离出来。尘从气体中分离出来。它是由进气室、涡旋室、它是由进气室、涡旋室、集尘室、排气室组成。集尘室、排气室组成。气体由气体由切向进入，气体进入，气体和粉尘产生和粉尘产生旋转运动，由运动，由于旋转运动而产生的离心
45、于旋转运动而产生的离心力把粉尘带向进气室和漩力把粉尘带向进气室和漩涡室的内壁，所以能连续涡室的内壁，所以能连续分离粉尘。分离粉尘。大气污染控制工程工作原理微粒被气流送进旋风除尘器后，将受到三维流场中微粒被气流送进旋风除尘器后，将受到三维流场中离心力、摩擦力以及以及其它作用力的作用。离心力由流体的旋作用力的作用。离心力由流体的旋转运动产生，而摩擦力由于在径向上，流体朝旋风除尘器转运动产生，而摩擦力由于在径向上，流体朝旋风除尘器轴线的运动产生。轴线的运动产生。加速度u u2 2/r/r是由于是由于离心力产生的。的。在在离心力和和摩擦力综合作用下，所有的颗粒都按照综合作用下，所有的颗粒都按照螺旋状的
46、轨的轨迹运动。迹运动。向外运动的大微粒从气体中被分离出来，将旋风的大微粒从气体中被分离出来，将旋风除尘器的内壁碰撞而向粉尘收集室运动；除尘器的内壁碰撞而向粉尘收集室运动；向内运动的小微的小微粒不但没从气流中分离出来，而且被气流带，通过出口管粒不但没从气流中分离出来，而且被气流带，通过出口管道排出除尘器。道排出除尘器。因此，旋风除尘器因此，旋风除尘器压降较大，除尘，除尘效率较低。大气污染控制工程设计既然是以其产生的离心力从气体中分离粉尘微粒，那既然是以其产生的离心力从气体中分离粉尘微粒，那设计中要设计中要注意的三个问题：a、如何产生足够的离心力?u up p2 2 k kc c=m=mp p r
47、 rr r微粒轨道的曲率半径微粒轨道的曲率半径m mp p微粒质量微粒质量 u up p微粒的切线速度微粒的切线速度k kc c离心力离心力 k kc c 11/r/r离心力随离心力随r r的减小而增大。说明的减小而增大。说明小的旋风除尘器效率效率比大的好。大气污染控制工程b、如何产生气体与微粒的相对运动?由由切线方向引导方向引导气体和和微粒进入一个进入一个筒状部件，部件，即可产生气体和微粒的即可产生气体和微粒的旋转。c、如何分开分离后的气体和微粒?气体靠靠压差，粉尘靠靠重力，由分离器相对的两端，由分离器相对的两端分离出来。分离出来。大气污染控制工程 除尘器的分离性能a a、颗粒的、颗粒的分离
48、直径分离效率与颗粒直径有关，若颗粒直径大，则分离效率与颗粒直径有关，若颗粒直径大，则分离效率高。分离效率高。d=dd=dc100c100时，时，=100%=100%临界直径临界直径d dc100c100当当=50%=50%时的分离直径为时的分离直径为d dc50c50b b、捕集效率先计算出的粒径分布，在按照先计算出的粒径分布，在按照T T=RRt tdtdt计算总效率。计算总效率。大气污染控制工程c、捕集效率的影响因素、捕集效率的影响因素除尘器的结构尺寸 筒体和锥体直径 筒体高度H 排气管伸入筒体的深度 排灰口除尘器越小，粉尘受到的离心力越大，除尘效除尘器越小，粉尘受到的离心力越大，除尘效率
49、越高。高度对捕集效率影响不大，增加锥体的率越高。高度对捕集效率影响不大，增加锥体的长度，较小排气管的直径都会使捕集效率增高。长度，较小排气管的直径都会使捕集效率增高。入口风速（或流量）（或流量）入口流量越大，入口流量越大，d dc50c50越小，捕集效率越高。但越小，捕集效率越高。但是直径大的颗粒以较大速度达到器壁而被反弹回是直径大的颗粒以较大速度达到器壁而被反弹回内旋流，被上升气流带走，会影响捕集效率；流内旋流，被上升气流带走，会影响捕集效率；流量过小时，易在入口管重集灰。量过小时，易在入口管重集灰。大气污染控制工程粉尘的粒径与密度粒径大时，分离效率高；密度大时，难分离，粒径大时，分离效率高；密度大时，难分离，效率低。效率低。灰斗的气密性底部漏气，会把已落入灰斗的粉尘吹起，造成底部漏气，会把已落入灰斗的粉尘吹起，造成捕集效率下降。捕集效率下降。大气污染控制工程