大气污染控制工程总结

第一节：大气与大气污染

大气污染特点：污染物的浓度微量，污染物浓度容易变化，污染物可以发生化学反应生成其他物质

1.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。2.全球性大气污染问题包括等三大问题。我国的主要是

煤烟型污染物

1.大气污染物的种类很多，按其存在状态可概括为两类：态污染物。气溶胶状态污染物：粉尘,烟飞,灰,黑烟,霾（灰霾）,雾.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

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

第二章燃料与大气污染

1.燃料完全燃烧的条件燃烧过程的“三T”条件为：温度、时间和湍流度。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。燃料设备的热损失：（1）排烟热损失（2）不完全燃烧热损失（3）炉体散热损失

1.烟气体积和密度的校正

设观测状态下（Ts、Ps下）：烟气的体积为Vs，密度为ρs。标态下（TN、PN下）：烟气的体积为VN，密度为ρN。

标态下体积为：

PTVNVSSN

标态下密度为：PNTSNSNS

PSTN实际空气量空气过剩系数为：a=1m理论空气量

M——过剩空气中O2的过剩系数

若燃烧不完全会产生CO，须校正。即从测得的过剩氧中减去CO氧化为CO2所需的

O2P0.5COPO2a10.2N2PO2P0.5COP此时

0Vfg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：VfgVa(1)

第三章污染气象学基础知识

4.五种典型烟流和大气稳定度

（1）波浪型r＞o，r＞rd很不稳定（2）锥型：r＞o，rrd中性或稳定（3）扇型：r＜o，r＜rd稳定（4）爬升型（屋脊型）：大气处于向逆温过渡。在排出口上方：r＞o，r＞rd不稳定;在排出下方；r＜o，r＜rd，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：r＜o，r＜rd，大气处于稳定状态；

第二节：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）

第五章颗粒污染物控制技术

第三节：净化装置的性能

1.评价净化装置性能的指标：P151包括技术指标和经济指标两方面。技术指标主要有处理气体流量、净化效率和压力损失等；经济指标主要有设备费、运行费和占地面积等。

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v0，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

面上粒子完全混合，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dp>50ηm的尘粒。

层流模式重力沉降室的计算（室全部去除，即错误！未找到引用源。）（2

）最小沉降粒径计算

（3）重力沉降室除尘效率多层重力沉降室分级除尘效率

旋风除尘器

旋风除尘器特点：结构简单、占地面积小，投资低，操作维修方便，压力损失中等，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<5μm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。

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、烟尘的物理性质、操作变量。

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来的装置。

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：压力损失小，ΔP=200～500Pa处理烟气量大，可达105-106m3/h能耗低，约0.2-0.4kWh/(1000m3)对细粉尘有很高的捕集率，可高于99%；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层清除掉落入灰斗中。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、电极的形状、电极间距离；2、粉尘的浓度、粒度、比电阻；3、气体组成的影响；4、温度和压力的影响。

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，d>0.5um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<0.15为主，称为扩散荷电；

3、场电荷和扩散电荷的综合作用。

荷电粉尘的迁移和收集

一、驱进速度

在电场中粉尘的运动主要受静电力和空气动力支配。

静电力F1qEpEp——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：F23dp二力相等时，即F1=F2时，尘粒就达到一个极限速度或终末速度：

qEp(注：t>10-2s)；称为尘粒的驱进速度。3dp

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dp3、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粉尘比电阻和对电除尘器的影响

1、粉尘的导电性：烟气中的水汽和化学物质能使粉尘具有电除尘器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，集尘板粉尘层内会出现电火花，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：保持电极表面尽可能清洁、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。

袋式除尘

袋式除尘器工作原理：含尘气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1.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；2、不适于粘结性强及吸湿性强的尘粒。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时，粉尘即被截留下来。

2、惯性碰撞：当含尘气流接近滤布纤维时，气流将绕过纤维，而尘粒由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，这种现象称为扩散作用。

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，可能因重力作用自然沉降下来。

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，碰撞系数与野地之间的相对速度，成正比，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。

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，占地面积小4、能处理高温、高湿的气流。

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。

湿式除尘器的除尘机理

1、惯性碰撞参数与除尘效率

简化模型

含尘气体与液滴相遇，在液滴前_d处开始绕过液滴流动，惯性较大的尘粒继续保持原来的直线运动。尘粒从脱离流线到惯性运动结束时所移动的直线距离为粒子的停止距离_s，若_s大于_d；尘粒和液滴就会发生碰撞

2、接触功率与除尘效率

根据接触功率理论得到的经验公式，能够较好地关联湿式除尘器压力损失和除尘效率之间的关系。接触功率理论：假定洗涤器除尘效率仅是系统总能耗的函数，与洗涤器除尘机理无关。

3、分割粒径与除尘效率

分割粒径法：基于分割粒径能全面表示从气流中分离粒子的难易程度和洗涤器的性能。

多数惯性分离装置的分级通过率可以表示为

BePe_p(Adiea)1i

da:粒子的空气动力学直径

Ae，Be:均为常数:对填充塔和筛板塔，Be=2；离心式洗涤器，Be=0.67；文丘里洗涤器（当NI=0.5～5），Be=2

喷雾塔洗涤器基本原理：

含尘气流向上运动，液滴由喷嘴喷出向下运动，粉尘颗粒与液滴之间通过惯性碰撞、接触阻留、粉尘因加湿而凝聚等作用机较大的尘粒被液滴捕集。当气体流速较小时，夹带了颗粒的液滴因重力作用而沉于塔底，净化后的气体通过脱水器去除夹带的细小液滴由顶部排出。

雾塔洗涤器的基本构造：根据喷雾塔洗涤器内截面的形状，可分为圆形和方形两种；按其内的气液流动方向份为顺流、逆流和错流三种型式。

喷雾塔洗涤器的特点：喷塔洗涤器的主要特点是结构简单、压力损失小，一般为250～500Pa，操作方便，运行稳定。

旋风洗涤器是和处理烟气量大和含尘浓度高的场合。压力损失范围一般为0.5～1.5kPa

过滤式除尘器：称空气过滤器，是使含尘气流通过过滤材料将粉尘分离捕集的装置，采用滤纸或玻璃纤维等填充层作为滤料的空气过滤器，主要用于通风及空气调节方面的气体净化。

1、离心洗涤器净化dp<5μm的尘粒仍然有效2、耗水量L/G=0.5～1.5L/m33、适用于处理烟气量大，含尘浓度高的场合4、可单独使用，也可安装在XX里洗涤器之后作脱水器5、由于气流的旋转运动，使其带水现象减弱6、可采用比喷雾塔更细的喷嘴

XX里洗涤器：

XX里除尘器：（可除去1μm以下的尘粒）由收缩管、喉管、扩散管组成。水从喉管周边均匀分布的若干小孔进入，在被通过这里的高速含尘气流撞击成雾状液滴，气体中的尘粒与液滴凝聚成较大颗粒随气流进入旋风器和气体分离。在旋风分离器中，含尘的水滴与气流分离。

除尘过程

1、含尘气体由进气管进入收缩管后，流

速逐渐增大，气流的压力能逐渐转变为

2、在喉管入口处，气速达到最大，一般

为50～180m/s

3、洗涤液（一般为水）通过沿喉管周

边均匀分布的喷嘴进入，液滴被高速气

流雾化和加速

4、充分的雾化是实现高效除尘的基本条件

第八章硫氧化物的污染控制

第三节：流化床燃烧脱硫

1.流化床燃烧脱硫的概念/是怎么样运行的P310（简答）

当气流速度达到使升力和煤粒的重力相当的临界速度时，煤粒将开始浮动流化。维持料层内煤粒间的气流实际速度大于临界值而小于输送速度是建立流化状态的必要条件。流化床为固体燃料的燃烧创造了良好的条件。燃烧过程中，处于沸腾状的煤粒和灰渣相互碰撞，使煤粒不断更新表面，再加上能与空气充分混合并在床内停留较长时间，促进了它的燃尽过程。（P310的第二段文字要充分理解。）

第五节：低浓度二氧化硫烟气脱硫

1.主要的烟气脱硫工艺P321-340

㈠石灰石/石灰法洗涤的原理（湿法）P321-322（简答）

烟气用含亚硫酸钙和硫酸钙的石灰石／石灰浆液洗涤，SO2与浆液中的碱性物质发生的化学反应生成亚硫酸盐和硫酸盐，新鲜石灰石或石灰浆液不断加入脱硫液的循环回路，浆液中的固体连续的从浆液中分离出来排往沉淀池。

改进方法：加己二酸；加硫酸盐；双碱法

2.影响烟气脱硫工艺性能的主要因素：P347-349（论述）

1.脱硫效率：2.钙硫比（Ca/S）3.脱硫剂利用率：4.脱硫剂的来源

5.脱硫副产品的处理处置6.对锅炉原有系统的影响：7.对机组运行方式适应性的影响：8.占地面积：9.流程的复杂程度：10.动力消耗11.工艺成熟程度：