大气污染控制工程课件.ppt

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1、第五章 颗粒污染物控制技术基础主要内容：1.粉尘的粒径及粒径分布2.粉尘的物理性质3.净化装置的性能4.颗粒捕集理论基础学习要求：掌握颗粒粒径分布特点，学会计算平均粒径；掌握粉尘物理性质；掌握除尘系统的关键参数，学会计算除尘效率；掌握颗粒捕集的理论基础，学会计算几种主要作用力及分级除尘效率。第一节 颗粒的粒径及粒径分布颗粒的粒径显微镜法定向直径dF（Feret 直径）：各颗粒在投影图中同一方向上的最大投影长度定向面积等分直径dM（Martin直径）：各颗粒在投影图中同一方向将颗粒投影面积二等分的线段长度投影面积直径dA（Heywood直径）：与颗粒投影面积相等的圆的直径 Heywood测定分析

2、表明，同一颗粒的dFdAdM颗粒的直径显微镜法观测粒径直径的三种方法a-定向直径定向直径b-定向面积等分直径定向面积等分直径c-投影面积直径投影面积直径颗粒的直径筛分法筛分直径：颗粒能够通过的最小方筛孔的宽度筛孔的大小用目表示每英寸长度上筛孔的个数光散射法等体积直径dV：与颗粒体积相等的球体的直径沉降法斯托克斯（Stokes）直径ds：同一流体中与颗粒密度相同、沉降速度相等的球体直径空气动力学当量直径da：在空气中与颗粒沉降速度相等的单位密度（1g/cm3）的球体的直径 斯托克斯直径和空气动力学当量直径与颗粒的空气动力学行为密切相关，是除尘技术中应用最多的两种直径颗粒的直径粒径的测定结果与颗粒

3、的形状有关通常用圆球度表示颗粒形状与球形不一致的程度圆球度：与颗粒体积相等的球体的表面积和颗粒的表面积之比s（s1时，近似于对数正态分布；n3时，更适合于正态分布第二节 粉尘的物理性质粉尘的密度单位体积粉尘的质量，kg/m3或g/cm3粉尘体积不包括颗粒内部和之间的缝隙真密度用堆积体积计算堆积密度空隙率粉尘颗粒间和内部空隙的体积与堆积总体积之比粉尘的安息角与滑动角安息角：粉尘从漏斗连续落下自然堆积形成的圆锥体母线与地面的夹角滑动角：自然堆积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的平板倾角安息角与滑动角是评价粉尘流动特性的重要指标安息角和滑动角的影响因素：粉尘粒径、含水率、颗粒形状

4、、颗粒表面光滑程度、粉尘粘性粉尘的比表面积单位体积粉尘所具有的表面积以质量表示的比表面积以堆积体积表示的比表面积粉尘的含水率粉尘中的水分包括附在颗粒表面和包含在凹坑和细孔中的自由水分以及颗粒内部的结合水分含水率水分质量与粉尘总质量之比含水率影响粉尘的导电性、粘附性、流动性等物理特性吸湿现象:溶液上方的水蒸汽压小于周围气体的水蒸汽压,粉尘从气体中吸收水蒸汽平衡含水率:气体的每一相对湿度,都对应于粉尘的一定的含水率粉尘的润湿性润湿性粉尘颗粒与液体接触后能够互相附着或附着的难易程度的性质润湿性与粉尘的种类、粒径、形状、生成条件、组分、温度、含水率、表面粗糙度及荷电性有关，还与液体的表面张力及尘粒与液

5、体之间的粘附力和接触方式有关。粉尘的润湿性随压力增大而增大，随温度升高而下降润湿速度润湿性是选择湿式除尘器的主要依据粉尘的荷电性和导电性粉尘的荷电性天然粉尘和工业粉尘几乎都带有一定的电荷荷电因素电离辐射、高压放电、高温产生的离子或电子被捕获、颗粒间或颗粒与壁面间摩擦、产生过程中荷电天然粉尘和人工粉尘的荷电量一般为最大荷电量的1/10荷电量随温度增高、表面积增大及含水率减小而增加，且与化学组成有关粉尘的荷电性和导电性粉尘的导电性比电阻导电机制：高温（200oC以上），粉尘本体内部的电子和离子体积比电阻低温（100oC以下），粉尘表面吸附的水分或其他化学物质表面比电阻中间温度，同时起作用比电阻对电

6、除尘器运行有很大影响，最适宜范围1041010粉尘的导电性和荷电性典型温度比电阻曲线粉尘的粘附性粘附和自粘现象粘附力克服附着现象所需要的力粘附力：分子力（范德华力）、毛细力、静电力（库仑力）断裂强度表征粉尘自粘性的指标，等于粉尘断裂所需的力除以其断裂的接触面积分类：不粘性、微粘性、中等粘性、强粘性粒径、形状、表面粗糙度、润湿性、荷电量均影响粘附性粉尘的自燃性和爆炸性粉尘的自燃性自燃自然发热的原因氧化热、分解热、聚合热、发酵热影响因素：粉尘的结构和物化特性、粉尘的存在状态和环境存放过程中自然发热存放过程中自然发热热量积累热量积累达到燃点达到燃点燃烧燃烧粉尘的爆炸性粉尘发生爆炸必备的条件：可燃物与

7、空气或氧气构成的可燃混合物达到一定的浓度最低可燃物浓度爆炸浓度下限最高可燃物浓度爆炸浓度上限存在能量足够的火源第三节 净化装置的性能评价净化装置性能的指标技术指标处理气体流量净化效率压力损失经济指标设备费运行费占地面积净化装置技术性能的表示方法处理气体流量漏风率压力损失总净化效率的表示方法总净化效率：同一时间内净化去除的污染物数量与进入装置的污染物数量之比通过率：分级除尘效率分割粒径分级除尘效率为50的粒径分级效率与总效率的关系由总效率求分级效率由分级效率求总效率多级串联的总净化效率总分级通过率总分级效率总除尘效率第第1 1章章 概概 论论大气：环绕地球的全部气体的总合。大气：环绕地球的全部气

8、体的总合。空气：人类、植物、动物和建筑物暴露于其中的室外气体。空气：人类、植物、动物和建筑物暴露于其中的室外气体。大大气气组组成成干燥清洁的空气干燥清洁的空气水蒸气水蒸气 杂质杂质氮、氧、氩、二氧化碳 （99.996%）氖、氦、氪、甲烷等 （0.004%）悬浮颗粒物气态物质大气污染大气污染 由于由于人类活动或自然过程人类活动或自然过程使得某些物质进入大气使得某些物质进入大气中，呈现出中，呈现出足够的浓度足够的浓度，达到了，达到了足够的时间足够的时间，因此危，因此危害了害了人体的舒适、健康人体的舒适、健康和和人们的福利人们的福利，甚至危害了，甚至危害了生生态环境态环境。大气污染类型：大气污染类型

9、：局部、地区、广域和全球性污染局部、地区、广域和全球性污染全球性污染：全球性污染：温室效应温室效应臭氧层破坏臭氧层破坏酸雨酸雨温室效应温室效应温室气体：二氧化碳、甲烷、一氧化二氮、臭氧、温室气体：二氧化碳、甲烷、一氧化二氮、臭氧、氟氯碳、水蒸气等。氟氯碳、水蒸气等。温室效应：使太阳短波几乎无衰减地通过，却可温室效应：使太阳短波几乎无衰减地通过，却可 以可以吸收地表的长波辐射，由此引以可以吸收地表的长波辐射，由此引 起地球气温升高的现象起地球气温升高的现象。气候变化：人类活动使大气中气候变化：人类活动使大气中CO2浓度增加，从而浓度增加，从而 导致全球气温升高。导致全球气温升高。臭氧层破坏臭氧层

10、破坏臭氧主要集中于平流层，可以吸收太阳紫外线的辐射。臭氧主要集中于平流层，可以吸收太阳紫外线的辐射。氟氯碳、氟氯碳、NOx等物质向大气排放逐渐增多，导致臭氧等物质向大气排放逐渐增多，导致臭氧层破坏。层破坏。酸雨酸雨pH小于小于5.6雨、雪或其他形式的大气降水称为雨、雪或其他形式的大气降水称为酸雨酸雨。形成原因：形成原因：化石燃料燃烧和汽车尾气排放的化石燃料燃烧和汽车尾气排放的SOx和和 NOx，于大气中形成硫酸和硝酸，又以，于大气中形成硫酸和硝酸，又以 雨、雪、雾等形式返回地面，形成雨、雪、雾等形式返回地面，形成“酸沉酸沉 降降”。大气污染物大气污染物气溶胶状态污染物气溶胶状态污染物气体状态污

11、染物气体状态污染物（1）粉尘）粉尘（2）烟）烟（3）飞灰）飞灰（4）黑烟）黑烟（5）雾）雾总悬浮颗粒物总悬浮颗粒物（TSP）可吸入颗粒物可吸入颗粒物（PM10）气体状态污染物气体状态污染物以分子状态存在的污染物。以分子状态存在的污染物。种类：五类种类：五类 含硫化合物含硫化合物 含氮化合物含氮化合物 碳氧化物碳氧化物 有机化合物有机化合物 卤素化合物卤素化合物另一种分类：（1）一次污染物：直接从污染源排放到大气中的原始污染物质。（2）二次污染物：由一次污染物与大气中已有组分或者几种一次污染物之间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。污染物污染物一次污染物一次污染物二次

12、污染物二次污染物含硫化合物SO2、H2SSO3、H2SO3、MSO4含氮化合物NO、NH3NO2、HNO3、MNO3碳的氧化物CO、CO2无有机化合物C1C10化合物醛、酮、过氧乙酰硝酸酯、O3卤素化合物HF、HCl无（1）硫氧化物：）硫氧化物：SO2（2）氮氧化物：）氮氧化物：NO、NO2、N2O（3）碳氧化物：）碳氧化物：CO、CO2（4）有机物：）有机物：CH4 VOC（挥发性有机物）（挥发性有机物）（5）硫酸烟雾：）硫酸烟雾：硫酸雾和硫酸盐气溶胶硫酸雾和硫酸盐气溶胶 （6）光化学烟雾：）光化学烟雾：臭氧、过氧乙酰硝酸酯、酮类、醛类臭氧、过氧乙酰硝酸酯、酮类、醛类大气污染物的来源大气污染

13、物的来源按照人们的社会活动功能：按照人们的社会活动功能：燃料燃烧燃料燃烧 固定源固定源 工业生产工业生产交通运输交通运输 流动源流动源按照空间分布：按照空间分布：点源点源面源面源煤烟型SO2和TSP 大气污染防治的基本点是防和治防和治的综合。大气污染综合防治：为了达到区域环境空气质量控制目标区域环境空气质量控制目标，对多种大气污染控制方案的技术可行性、经济合技术可行性、经济合理性、区域适应性和实施可能性理性、区域适应性和实施可能性等进行最优化选择和评价，从而得出最优的控制技术方案和最优的控制技术方案和工程措施工程措施。大气污染防治大气污染防治1、全面规划、合理布局大气污染综合防治措施5、绿化造

14、林2、严格环境管理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 实行“污染者和使用者支付原则”安装废气安装废气净化装置净化装置 环境空气质量控制标准的种类和作用环境空气质量控制标准环境空气质量控制标准环境空气质量标准：以保护生态环境和人群健康保护生态环境和人群健康的基 本要求为目标而对环境空气中的 各类污染物的容许浓度容许浓度所做的规 定。大气污染物排放标准：以实现环境空气质量标准环境空气质量标准为 目标，对从污染源污染源排入大气 的污染物浓度所做的限制性污染物浓度所做的限制性 规定规定。环境空气质量控制标

15、准的种类和作用环境空气质量控制标准环境空气质量控制标准 大气污染控制技术标准：为保准达到污染物排 放标准而 从某一方面做出的具体技术规 定。警报标准：为保护环境空气质量不致恶化或根据大气污 染 发展趋势，预防发生污染事故而规定的污 染物含量的极限值。环境空气质量标准GB3095-1996 二氧化硫（SO2）总悬浮颗粒物（TSP）可吸入颗粒物（PM10）二氧化氮（NO2）环境空气质量标准环境空气质量标准 一氧化碳（CO）臭氧（O3）铅（Pb）、苯并a芘（BaP）氟化物 三级标准：一级标准：为了保护自然生态和人群健康，长期 接触情况下，不发生危害性影响的空 气质量要求。二级标准：为了保护人群健康和

16、城市乡村的动植 物，短期和长期接触情况下，不发生 危害性影响的空气质量要求。三级标准：为保护人群不发生急慢性中毒和城市 一般动植物正常生长的空气质量要求。环境空气质量标准环境空气质量标准 三类区：一类区：自然保护区、风景名胜区、急需特殊保 护区。二类区：居住区、商业交通居民混合区、文化 区、一般工业区、农村地区。三类区：特定工业区。环境空气质量标准环境空气质量标准 GB16297-1996，规定了33种大气污染物的排放限值，指标分别为最高允许排放浓度、最高允许排最高允许排放浓度、最高允许排放速率、无组织排放监控浓度放速率、无组织排放监控浓度。任何排气筒必须同时遵守最高允许排放浓度和最高允许排放速率，超过任何一项即超标。按照污染源所在的环境空气质量标准功能区类别，执行相应级别的排放速率标准。大气污染物综合排放标准大气污染物综合排放标准