大气污染防治工程技术

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1、风速,m/s风玫瑰图 Tzddd iTz空气块空气块膨胀（做功）膨胀（做功）耗内耗内 能能 T 定性定性空气块空气块压缩（外气对它做功）压缩（外气对它做功）T内能内能（由压力变化引起）（由压力变化引起）Tz d 0，正常分布层结正常分布层结，中性层结（绝热直减率）中性层结（绝热直减率）0 ，等温层结等温层结 0，正常分布层结正常分布层结，中性层结（绝热直减率）中性层结（绝热直减率）0 ，等温层结等温层结0,a0 不稳定不稳定0,a0 稳定稳定中性层中性层0，a=0 中性中性稳定层稳定层0，a0,a0 不稳定不稳定0,a0 稳定稳定中性层中性层0，a=0 中性中性稳定层稳定层0，a0 逆温，非常

2、稳定逆温，非常稳定 逆温：不利于扩散逆温：不利于扩散 辐射逆温：辐射逆温：地面白天加热，大气自下而上变暖；地面夜间变冷，地面白天加热，大气自下而上变暖；地面夜间变冷，大气自下而上冷却大气自下而上冷却辐射逆温层生消过程dd湍流逆温湍流逆温 下层湍流混合达 上层出现过渡层 逆温 冷、暖气团相遇 冷暖间逆温 暖气上爬，形成锋面2222(,)exp()222yzyzqyzc x y zu 2.4.3 高架连续点源扩散模式 空间任意点浓度 地面浓度 地面浓度 地面最大浓度2.4.5 颗粒物扩散模式2222(1)(/)(,0,)exp()exp222tyzyza qyHv x uc x yHu 2pp18

3、tdgv 颗粒物沉降速度地面反射系数12Hsa1 nn0HsHaVasHH121sH12 1 0 0 k W()3 5 K =0.3 5 1 7 0 0 k W2 1 0 0 k W1 7 0 0 =()4 0 02(1.50.0 1)0.0 4 =sQTTHn QHuTQP QTTTTQQHHHHv DQHu(1)当和时(2)当时HHsH1/43/8aH8(1 7 0 0)1 7 0 0 k W3 5 K2(1.50.0 1)=1 0 m1.5 m/s d =5.5(0.0 0 9 8)dQuQTv DQHuTHQz(3)当或时(4)当高 处 的 年 平 均 风 速 小 于 或 等 于时21

4、21()qyymax22()ezyqCuHyzs02e()zbyqHHu CCbCCC0max在0.51.0之间取0C标准浓度bC本底浓度max22()ezyqCuHyzs02e()zbyqHHu CCbCCC0max在0.51.0之间取0C标准浓度bC本底浓度0C标准浓度bC本底浓度6s10qHHP1218sstpgvdg 1218sstpvdg3321218sDvdgu 30.53静电沉积过程（负电晕放电）1 expdgfvV Q电除尘器构造图滤料名称滤料名称直径直径/m耐温性能耐温性能/K吸水率吸水率/耐酸性耐酸性耐碱性耐碱性强度强度长期长期最高最高棉织物（植物棉织物（植物短纤维）短纤维

5、）10203483583688很差很差稍好稍好1蚕丝（动物长蚕丝（动物长纤维）纤维）183533633731622 羊毛（动物短羊毛（动物短纤维）纤维）5153533633731015稍好稍好很差很差0.4尼龙尼龙 3483583684.04.5稍好稍好好好2.5奥纶奥纶 3984084236好好差差1.6涤纶（聚脂）涤纶（聚脂）4134336.5好好差差1.6玻璃纤维（用玻璃纤维（用硅酮树脂处理）硅酮树脂处理）58523 4.0好好差差1芳香族聚酰胺芳香族聚酰胺（诺梅克斯）（诺梅克斯）4935334.55.0差差好好2.5聚四氟乙烯聚四氟乙烯 493523 0很好很好很好很好2.5滤料种类及

6、性能TnVV0一滤袋总数，条一滤袋总数，条一脉冲周期，一脉冲周期，min一安全系数，取一安全系数，取1.5一每条滤袋喷吹一次耗用的压缩空气量一每条滤袋喷吹一次耗用的压缩空气量nT0V一滤袋总数，条一滤袋总数，条一脉冲周期，一脉冲周期，min一安全系数，取一安全系数，取1.5一每条滤袋喷吹一次耗用的压缩空气量一每条滤袋喷吹一次耗用的压缩空气量nT0VF60QAv0/LWHtL vQsscs0 u Lu LWHhutvQcssc0 ()ihu Lu LWhHHv HQ工程中为考虑其他因素影响，往往将该值增加一倍，即s(1)iu LW nQ1T1122DDLctg2T2222DDLctg 压损计算压

7、损计算 除尘效率计算除尘效率计算 透过率32LTG1.03 10()QPvQ922LPCp2g6.1 10exp()C d fPP 利用气体混合物中各组分在一定液体中溶解度的不同而分离气体混合物的操作称为吸收。在空气污染控制工程中，这种方法已广泛应用于含SO2、NOx、HF、H2S及其他气态污染物的废气净化上，成为控制气态污染物排放的重要技术之一。4.2.1 吸收过程分类 吸收过程通常分为物理吸收和化学吸收两大类。n物理吸收：物理吸收：主要是溶解，吸收过程中没有或仅有弱化学反应，吸收质在溶液中呈游离或弱结合状态，过程可逆，热效应不明显。n化学吸收：化学吸收：过程存在化学反应，一般有较强的热效应

8、。如果发生的化学反应是不可逆的，则不能解吸。化学吸收过程的吸收速率和净化效率都明显高于物理吸收。4.2.2 吸收与解吸：吸收的逆过程为解吸。物理吸收过程中，总有解吸存在解吸。n通过解吸回收吸收质并恢复吸收剂的吸收能力（再生）。n降低温度、提高压强，有利于吸收；反之，有利于解吸。在静止或滞流流体中，分子的无规则热运动，导致物质从浓度较高的区域向浓度较低的区域迁移，即扩散。两处的浓度差即为扩散的推动力。扩散过程可用菲克定律表达：dzdcDJAABA4.2.4 气液相平衡与亨利定律 混合气体与吸收剂充分接触，当吸收过程和解吸过程的传质速率相等时，气液两相就达到了动态平衡。平衡时气相中的组分分压称为平

9、衡分压，液相吸收剂（溶剂）所溶解组分的浓度称为平衡溶解度，简称溶解度。气液平衡过程可用亨利定律表达：iiixEP*式中 Pi*溶液表面吸收质i的气相平衡分压（Pa）；xi平衡状态下，吸收质i的液相摩尔分率；Ei亨利系数（Pa）iiHME0式中：M0吸收剂的摩尔质量（kg/kmol）；吸收剂密度（kg/m3）Hi吸收剂i的溶解度系数kmol/(m3Pa)亨利定律的另一种表达形式为式中，Ci液相吸收质的浓度（kmol/m3）此外，亨利定律还有其他的表达方式，在使用资料时此外，亨利定律还有其他的表达方式，在使用资料时一定要注意其量纲和表达式的一致。一定要注意其量纲和表达式的一致。*iiiPHC 气相

10、分传质速率方程NA=ky(yA-yAi)NA=kg(pA-pAi)式中 pA、pAi吸收质A在气相主体、相界面上的平衡分压，Pa；yA、yAi吸收质A在气相主体、相界面上的摩尔分率；ky以yA-yAi为推动力的气相分吸收系数，kmol/(m2s)；kg以pA-pAi为推动力的气相分吸收系数，kmol/(m2sPa)；kg=DAg/Zg DAg吸收质A在气相中的扩散系数，kmol/(m2sPa)；Zg气膜厚度，m。液相分传质速率方程NA=kx(xAi-xA)NA=kl(cAi-cA)式中 xA、xAi吸收质A在液相主体、相界面上的摩尔分率；cAi、cA吸收质A在液相主体、相界面上的摩尔浓度，km

11、ol/m3；kx以xA-xAi为推动力的气相分吸收系数，kmol/(m2s)；kl以cAi-cA为推动力的气相分吸收系数，m/s；kl=DAl/Zl DAl吸收质A在液相中的扩散系数，m2/s；Zg液膜厚度，m。总传质速率方程 气相总传质速率方程NA=KAg(pA-pA*)Ny=Ky(yA-yA*)液相分传质速率方程NA=Kx(xA*-xA)NA=kAl(cA*-cA)式中 KAg 以pA-pA*为推动力的气相总吸收系数，kmol/(m2sPa)；Ky 以yA-yA*为推动力的气相总吸收系数，kmol/(m2s)；y*与液相中吸收质浓度相平衡的气相虚拟浓度；pA*与液相中吸收质浓度相平衡的气相

12、虚拟分压,Pa；KAl以cA*-cA为推动力的液相总吸收系数，m/s；Kx以xA*-xA为推动力的液相总吸收系数，kmol/(m2s)；xA*与气相中吸收质浓度相平衡的液相虚拟浓度；pA*与气相中吸收质浓度相平衡的液相中吸收质的摩尔浓 度，kmol/m3。n吸收系数 吸收推动力表示方式不同，速率方程中吸收系数形式也不同。气/液相总吸收系数与气、相分吸收系数的关系分别为：n物理吸收操作线方程图/式中:G单位时间通过塔内任一截面单位面积的混合气体流量，kmol/(m2s)；L单位时间通过塔内任一截面单位面积的混合气体流量，kmol/(m2s)；y任一截面上混合气体中吸收质的摩尔分率；x任一截面上吸

13、收液中吸收质的摩尔分率；GB单位时间通过塔内任一截面单位面积的惰性气体流量，kmol/(m2s)；LS单位时间通过塔内任一截面单位面积的吸收剂流量，kmol/(m2s)；Y混合气体中吸收质与惰性气体的摩尔比；X吸收液中吸收质与惰性气体的摩尔比。物理吸收化学吸收物理吸收化学吸收nNmMbBaAaAllg)()()(气相液相化学平衡化学平衡 相平衡相平衡根据化学平衡关系式中，A、B、M、N各组分的浓度；a、b、m、n各组分的化学计量数；A、B、M、N各组分的活度系数。令 则KbBaAnNmMbBaAnNmMbanmBANMKKKK abnmAABKNMHP1*1由于存在化学反应，使液相中的一部分A

14、组分转变为产物，导致A组分在液相的浓度较物理吸收低，从而降低了其气相分压，也就是说提高了吸收净化效果。从热力学角度看,化学吸收提高了吸收容量。4.2.6 吸收速率 单位接触表面积的气液间化学吸收速率：N=kl(cAi-cAl)式中：kl未发生化学反应时液相传质分系数，亦即物理吸收的 液相吸收分系数，m/h；由于化学反应使吸收速率增强的系数，简称增强系数；cAi气液界面未反应的溶质浓度，kmol/m3；cAl液相未反应的溶质浓度，kmol/m3。吸附是常用的气态污染物净化方法，其特点是能处理很低浓度的废气，净化后的污染物浓度可降到很低的水平。吸附常用于净化有机和部分无机气态污染物,尤其是处理高毒

15、害性废气的重要方法和室内空气净化的主要方法。n物理吸附物理吸附 物理吸附法净化是让废气与吸附剂接触，气态污染物由气相转入固相内表面，主要是范德瓦尔力起作用；吸附的逆过程是脱附。吸附剂饱和后，脱附再生，吸附剂循环使用，污染物可回收利用或进一步无害化处理。n化学吸附化学吸附 废气与吸附剂接触，气态污染物由气相转入固相内表面，并发生化学反应并释放较多的吸附热，化学键起作用。吸附过程不可逆，难脱附，脱附析出的已不是原物质。化学吸附效果更好，吸附质被吸附得更加牢固。所以，对高毒性污染物，可采用化学吸附。气固两相长时间接触，吸附与脱附达到动态平衡在一定的温度下，吸附量与吸附质平衡分压之间的关系曲线被称为等

16、温吸附线。6 种类型等温吸附线nTkPX1式中 XT 吸附质质量与吸附剂质量之比值，无量纲，单位吸附剂 在吸附平衡时的饱和吸附量，m3/kg或kg/kg；P吸附质在气相中的分压，pa；K,n经验常数，与吸附剂、吸附质种类及吸附温度有关，对 于一定的吸附物质，仅与平衡时的分压和温度有关，由 实验确定，通常n1。朗格缪尔（Langmuir）方程（I型等温线）BPABPXT1m000mm0()1(1)/1(1)()V CPVPPCP PPCPV PPV CV CPV被吸附气体在标态下的体积被吸附气体在标态下的体积P吸附质在气相中的平衡分压吸附质在气相中的平衡分压P0吸附温度下吸附质的饱和蒸汽压吸附温

17、度下吸附质的饱和蒸汽压Vm吸附剂被覆盖满一层时吸附气体在标态下的体积吸附剂被覆盖满一层时吸附气体在标态下的体积C与吸附热有关的常数与吸附热有关的常数m000mm0()1(1)/1(1)()V CPVPPCP PPCPV PPV CV CPV被吸附气体在标态下的体积被吸附气体在标态下的体积P吸附质在气相中的平衡分压吸附质在气相中的平衡分压P0吸附温度下吸附质的饱和蒸汽压吸附温度下吸附质的饱和蒸汽压Vm吸附剂被覆盖满一层时吸附气体在标态下的体积吸附剂被覆盖满一层时吸附气体在标态下的体积C与吸附热有关的常数与吸附热有关的常数 BET方程（I、II、III型等温线，多分子层吸附）机械强度、化学和热稳定

18、性；吸附容量大；良好的再生性能；来源广泛，价格低廉。n吸附剂结构：吸附剂结构：吸附剂是具有丰富微孔的物质，有巨大的内表面积（活性炭比表面积可达1000m2/g以上)。孔的尺度不同，其吸附特性也不同：大孔 孔半径 r=0.11.0m 主要吸附液体分子；中孔 孔半径 r=0.0010.1m 主要吸附蒸气分子；小孔 孔半径 r 0.002m 主要吸附气体分子。n吸附剂的性质：吸附剂的性质：比表面积：单位质量（或体积）吸附剂所具有的表面积；饱和吸附量：达到吸附平衡后，单位质量吸附剂所能吸附的吸附质（污染物）的质量。卧卧 式式立立 式式固定床吸附器式中 Q 废气流量 （m3/s）；t有效吸附时间（s）；

19、C1进气浓度（kg/m3）；C2出气浓度（kg/m3）；mc吸附剂质量（kg）；A1床层动活性（kg吸附质/kg吸附剂），取静活性的75%80%作为动活性计算值；A2脱附残留量（kg吸附质/kg吸附剂）；)()(21221AAmCCtVgQ气态污染物中，少数无机物（如CO）和大部分有机物是可燃的。焚烧净化就是利用热氧化作用将废气中的可燃有害成分转化为无害物或易于进一步处理的物质。焚烧法的优点是：净化效率高，设备不复杂，如果污染物浓度高还可以回收热能。难以回收或回收价值不大的污染物，用焚烧法净化较为适宜。采用焚烧法应仔细分析废气成分，确定焚烧反应的中间和最终产物不是污染物，若废气中的污染物含硫、

20、氯等元素，焚烧后含有二氧化硫、氮氧化物、氯化氢等污染物，还需要二次处理。对于处于爆炸范围内的废气的焚烧净化处理要特别注意安全，防止发生回火、爆炸等事故。n燃烧过程和着火温度 燃烧过程包括可燃组分与氧化剂的混合、着火、燃烧及焰后反应等过程。可燃组分与氧化剂接触后开始缓慢的氧化反应，此时放出的热量不多，随着反应的进行，以及点火高温火焰的热传递，温度不断升高，到某一温度后开始燃烧，这个温度称为着火温度。着火温度是在某一条件下开始正常燃烧的最低温度，也有人定义着火温度为在化学反应中产生的发热速率开始超过系统热损失速率时的最低温度。到达着火温度后，燃烧反应急剧加快，温度猛增，反应物浓度不断下降，这就是燃

21、烧阶段，但此时温度高，放热反应平衡向左移动，燃烧反应可能不完全，反应后期，系统温度降低，平衡右移，剩余可燃物同自由基和氧气结合而使反应趋于完全。n爆炸浓度极限爆炸浓度极限 在一定范围内的氧和可燃组分混合物被点着后，在有控制的条件下就形成火焰，维持燃烧；而在一个有限的空间内无控制的迅速发展则会形成爆炸。爆炸浓度极限一般指空气中可燃组分的相对浓度的上限燃烧（或爆炸）浓度范围及下限燃烧（或爆炸）浓度范围。当空气中可燃组分的含量低于爆炸下限时，由于发热量不足，达不到着火温度，不能维持燃烧，更不会爆炸。当空气中可燃组分的浓度高于爆炸上限时，由于氧气不足，也不能引起燃烧和爆炸。爆炸浓度极限范围与空气或其他

22、含氧气体可燃组分有关，还与试验的混合气体温度、压力、流速、流向及设备形状尺寸等有关。例如，小直径管道内的燃烧会因管道壁的熄火效应而迅速冷却，不易发生。燃烧装置燃烧装置n燃烧过程的分类燃烧过程的分类 按燃烧过程是否使用催化剂，可分为催化燃烧和非催化燃烧两类。催化燃烧是一种催化氧化反应，其反应温度较低，产生的氮氧化物少，但要求废气中不可燃的固体颗粒物含量少，并不含硫、砷等有害元素。非催化燃烧设备简单，反应温度高，但可能产生氮氧化物等二次污染。非催化燃烧又可分为直接燃烧和热力燃烧两种。1)直接燃烧 直接燃烧又称为直接火焰燃烧，当废气中可燃物浓度较高，无需补充辅助燃料，燃烧产生的热量足以维持燃烧过程连

23、续进行，可采用直接燃烧。(2)热力燃烧 如果废气中可燃物含量较少，燃烧产生的热量不足以维持燃烧过程继续进行，就必须添加附加燃料，这种燃烧方式称为热力燃烧。热力燃烧中，辅助燃料首先与部分废气混合并燃烧，产生高温气体，然后大部分废气与高温气体混合，可燃污染物在高温下与氧反应，转化成非污染物后排放。为使废气中污染物充分氧化转化，达到理想的净化效果，除过量的氧以外，还需要足够的反应温度（Temperature）、停留时间（Time）以及废气与氧的湍流（Turbulence），这后三个条件也称为“3T”条件。“3T”条件是相互关联的，改善其中一个条件可以使其他两个条件的要求降低。通常最经济的做法是改善湍

24、流条件，减少燃烧器尺寸和降低燃烧温度，以降低成本。无论何种燃烧方式，都要特别注意安全，输气管要防止回火和爆炸。exp()EKARTRWAtW 催化剂只有在一定的温度（活性温度）范围内具有活性，温度太低，活性不明显，温度太高，催化剂会受到损坏。选择性：选择性：稳定性：稳定性：热稳定性、机械稳定性和化学稳定性 表示方法：寿命 老化：活性组分的流失、烧结、积炭结焦、机械粉碎等 中毒：对大多数催化剂，毒物有HCN、CO、H2S、S、As、PbB=100%目的产物摩尔数反应物摩尔数Rsp/VQ WV VR R催化剂体积催化剂体积催化剂体积催化剂体积,mm3 3Q Q反应气体体积流量反应气体体积流量反应气

25、体体积流量反应气体体积流量,mm3 3/h/hWWSPSP空间速度，空间速度，空间速度，空间速度，1/1/h h催化剂装量催化剂装量Rsp/VQ WV VR R催化剂体积催化剂体积催化剂体积催化剂体积,mm3 3Q Q反应气体体积流量反应气体体积流量反应气体体积流量反应气体体积流量,mm3 3/h/hWWSPSP空间速度，空间速度，空间速度，空间速度，1/1/h h催化剂装量催化剂装量4.5.3 应用应用 催化氧化可用于烃类等有机废气 催化氧还原可用于氮氧化物，也可用于二氧化硫催化床层计算床层体积：生物洗涤器（图c)：与喷淋塔类似,吸收单元与降解单元分设。适合于生物降解较缓慢的污染物。生物滴滤

26、器（图b)：内装填料，填料表面挂上生物膜。生物过滤器（图a)：以大量存在微生物的物料（如植物桔梗、熟化的垃圾、土壤）作滤层,适当设加湿装置。a.b.c.5 室内污染控制技术5.1 室内空气环境的特点室内空气环境的特点 污染物浓度高污染物浓度高 室内空气来源于室外，流通量有限，且室内的污染源直接向室内空气中排放污染物。所以室内空气中的污染物浓度往往明显高于室外，甚至于高出若干倍。人体暴露时间长人体暴露时间长 随着社会的发展，人们每天在室内逗留的时间越来越长。现代城市中人在室内活动时间已经占全天的80 90，甚至更长；即使在农村，人每天在室内的时间也不少于50。颗粒物中小颗粒所占比例较大颗粒物中小

27、颗粒所占比例较大 有机污染物和微生物的重要性更大有机污染物和微生物的重要性更大 建筑、设备和人员等的影响很大建筑、设备和人员等的影响很大 建筑和通风空调设备等本来是改善室内环境的，但设计、建造的缺陷或运转管理的不足，反而会使室内空气环境恶化。有限空间内严重超员、不良的生活习惯（如吸烟）和患传染性疾病等都会影响室内空气环境。5.2.1 主要污染物：主要污染物：颗粒态污染物固态、液态（少数）。粒径分布范围宽，形状不规则，成分复杂。气态污染物主要有二氧化硫、二氧化氮、一氧化碳、挥发性有机污染物（VOCs，Volantile Organic Compounds）等。室内空气有机物污染很重要。目前引起普

28、遍关注的主要是苯的衍生物（甲苯、二甲苯等）、醛、醇、酮、酯等，其中甲醛最为常见，危害性较大。建筑材料和土壤中还有可能存在微量放射性质，如氡。微生物细菌、螨虫等。空气中的微生物其形态属于颗粒物（一般附着于颗粒物表面，很少单独存在），但其环境效应属生物性。建筑及装修材料：装饰和家具使用的人造板、涂料、黏合剂，含放射性物质的石料等；地层（岩石、土壤）也可能含有放射性气体氡。日用化学品：芳香剂、消毒剂、驱虫剂等。燃料燃烧：产生不完全燃烧产物（如CO）、氮氧化物：烹饪中产生的油烟，成分复杂，有致突变作用。人体：消耗氧，排出、少量有机气体、微生物、体屑等。电器：某些办公设备（如复印机）可能释放臭氧。通风空

29、调设备：设计有缺陷、管理不好的通风空调系统中的风管、空气过滤器、表面换热器、空气处理用循环水等会积尘、滋生微生物，成为污染源。设计、制作和运转不佳的电除尘器、负离子发生器等也会产生臭氧。外环境。材料和物品：无污染、低污染物料；污染物的有效排除：局部排气（如排油烟机），通风换气；合理地建筑布局：是保证有效自然通风的关键。5.4.2 通风及空气调节通风及空气调节 自然通风：最实用、经济、有效的措施。机械通风和空气调节：自然通风由于受到作用压头的限制，换气量和气流分配可能达不到预定要求，就要采用机械通风。必要的新风量（部分情况下用换气次数）、合理的气流组织和必要的空气净化措施。空调主要是控制室内空气

30、的物理条件，如果与空气净化装置结合，就能同时控制化学和生物条件。制订并认真执行运转规程（尤其是定是检查、清洗、更换材料）。过渡季尽量利用室外空气进行通风换气。室内空气长时间直接接触，空气品质至关重要。空气净化方法很多，由于室内空气净化的技术要求较高（净化效率高、无二次污染、阻力低、体积小、操作简便、安全可靠），实际应的技术主要是静电沉积和过滤。静电沉积：通常称为电除尘。特点是效率高、阻力低、结构紧凑。室内空气净化器常用板线式（图2.1）和蜂窝针式（图2.2a及b）单区或双区结构（图2.1b），阳极电晕放电（产生臭氧少）。这也是当前油烟净化的主流技术。过滤：特点是效率高、稳定可靠，但滤料多为一次

31、性使用。常用滤料有织物、纸、微孔膜等。为了增大单位空间中容纳更多的过滤面积，滤层布置成折叠式，并制成单元构件，便于拆装。常规气态污染物净化技术吸附、吸收和催化转化等。由于室内空气净化的特点和要求，目前采用的技术主要是吸附，催化转化技术的应用处于研发中。吸附的特点是平衡浓度极低，所以可处理低污染物浓度的空气，净化率很高，适合于室内空气净化。吸附剂是关键。最常用的吸附剂是活性碳。纤维活性炭吸附性能优良，并可制成各种形状的元件，特别适合于室内空气净化，是当前空气净化器的首选净化材料。n空气净化装置空气净化装置 空气净化器有集中式、分置式 2 类。集中式可与空调系统结合，分置式可单独使用。空气中适量的

32、负离子对健康有益。但目前对负离子与健康的关系在机理上认识还不够（尤其是定量的），负离子发生器的技术要求和性能认证条件也不成熟。现有负离子发生器一般是通过放电产生负离子，控制放电过程的副产物（如臭氧）是必须重视的问题。废气净化系统的设计过程可分为基础调查阶段、技术设计阶段和总结并提供成果阶段，以及后续工作。n基础调查基础调查 在接受设计任务后，应首先编制设计工作计划，确定设计内容和技术要求、技术关键、进度安排、人员配备、要求工艺和土建等方面提供的资料、向工艺和其他工种提出的要求与提供的资料等。在此基础上首先进行基础调查。工艺调查工艺调查 需要了解与设计项目有关的基本工艺流程和布局、产品的和类和数

33、量、生产周期和班次、生产工艺对室内外空气环境和治理设施的要求。污染源调查污染源调查 根据设计需要，了解产生污染物的工艺环节和设备的种类和分布情况，掌握污染物种类、发生量、发生规律、排气温度和速度、除主要污染物外的其他成分，掌握产生污染物的工艺设备的运转规律和操作要求。在缺乏资料的情况下，可与工艺方面协作，进行必要的试验或物料平衡计算。净化系统的设计和计算 这部分工作包括设备和管道布置、系统阻力计算、风机选用、排气筒(或烟囱)的计算或校核、辅助设施(如净化系统附属的供水、供气管道和设备)设计。在进行设备和管道布置时，要与工艺和其他工种(特别是土建)密切配合，互相协调。设计进到此，就可以向其他工种

34、提出技术要求和提供技术资料。向土建(建筑和结构)应提的要求和资料主要有：设备和管道的名称、位置、尺寸、重量，所需净空，支承件的位置，门和孔口的尺寸、位置和预埋件等。如果需要机房，则应提出机房位置、平面和剖面尺寸、起重设备的规格、安全要求(如防火、防爆、防腐蚀等)、隔声要求等。向给排水和水污染控制方面应提的要求主要有：用水设备名称、数量、位置，供水的水质、水量和水压；排放废水的设备名称、数量、位置、废水的水质、水量和净化要求(如果回用)等。向电气方面应提的要求有：用电设备的名称、位置、供电电压、电流、同时运转情况，控制要求等。如果净化系统需要供应燃油、燃气、压缩空气等，应提出需要供应能源的设备名

35、称、位置，所需能源的品种、规格、用量等。n封闭罩：封闭罩：这种集气罩将污染源包围，并自罩内排气，既将污染物带走，又保证罩内负压，可防止污染物外逸。这种集气罩能以较小的排气量将污染物控制在罩内，是最经济而有效的罩型，应尽量采用。围挡罩的封闭程度越高，排气量可越小。但不宜完全密闭，否则没有气流流动，不能将罩内污染物排走。n排气柜：排气柜：根据工艺需要，开设较大面积的操作口，通过吸入气流控制污染物外逸。【罩面风速法设计】n外部集气罩：外部集气罩：由于工艺原因，在污染源附近设排气罩，依靠吸入气流实现污染物收集。由于吸入气流与污染气流方向往往不一致，一般需要较大排气量才能有效控制污染气流，且易受横向气流

36、干扰。【控制风速法设计】n接受式外部集气罩：接受式外部集气罩：朝污染气流方向设置罩口，污染气流借助自身的流动能量进入罩口。n吹吸式集气罩：吹吸式集气罩：如果罩口与污染源距离大，单靠吸气不能有效控制污染物，可用吹吸气流配合控制。n要求：要求：尽可能封闭；罩内保持一定负压，防止污染物外逸；吸气点避开物料集中部位和飞溅区域；不应妨碍操作和检修。n排气量计算：排气量计算：按开口风速计算 Q=F0v0 按经验式计算 外部罩外部罩n要求：要求：尽量靠近污染源；避免污染气流经过呼吸区；不应妨碍操作和检修。n排气量计算：排气量计算：【参考：郭、阮参考：郭、阮大气污染控制工程大气污染控制工程190页，表页，表1

37、12】5.2.3净化系统设计n系统划分原则系统划分原则排气系统的划分，必须考虑排气的性质。例如，排高沸点液体的蒸气或水蒸气，不能与排粉尘合为同一系统；排可燃气体、粉尘或油雾，不能与排热烟气合为同一系统。其次要考虑同时运转的可能性，不同时使用的设备，分系统设置，可以保证运转的灵活性，减少能耗。除尘系统规模不宜过大，管道力求简单，吸尘点不宜过多。若吸气点较多，最好用集合管，以利各支管的阻力平衡。集合管内气体流速不宜超过3m/s，集合管内部设排灰装置。n管路系统的布置管路系统的布置 管道布置合理与否，直接影响到系统建造和运转的经济性和可靠性。所以应根据现场情况(建筑物、其他设备或管线)、工艺要求和输

38、送气体的性质，确定管道走向和辅助部件位置(如阀门、阻火器、泄压口、检查口、清扫口、卸灰口、放液口、监测口)等。其主要原则是：管道尽量顺直，不影响生产和交通，避免与建筑物、其他设备和管线发生矛盾，少占有效空间，并且要便于安装和维修。管道应避免断面和方向的突变(如突扩、突缩、急转弯)，减少合流气流的冲突，以降低气流压损，避免积尘或磨损。输送含尘气体的管道，应尽量避免横管。如果要进行水平方向较长距离的输送，可将管道布置成若干段倾斜管(与水平面的夹角要在4560)，或在横管上连续设排灰斗。输送含高凝结点蒸气、水蒸气或雾滴的废气，横管应保持不小于0.005的坡度，以便排液。排液方向最好与气流方向一致，并

39、在容易积液的地方(如管道末端、弯头等)设放液口。管道沿建筑物设置，或与其他管线平行设置，应保持必要的安装、检修距离，及有关规范规定的距离。断面积f 计算：根据气体流量Q和选定的管内气速vg，按下式计算管道断面积：F=Q/vg 压损计算 摩擦压损按下式计算（可查图表）：局部压损可按下式计算242gghfrlP22gglP确定管道布局，绘制系统轴测图，在图上标注各管段气量、长度及局部管件种类；根据技术和经济要求，确定管内气体流速，并计算管径。按定型化要求选定管径，重新核算管内气速；计算沿程压损；计算局部压损；计算最不利管路总压损：最不利管路指系统中压损最大的一条管路。总压损是所有串联管段、管件及设

40、备的压损之和，以此作为选择风机的依据。如果系统中各支管需要进行压损平衡，则要分别计算各支路的压损。若并联支路间压损相差10以上，必须调整管径，再进行复核。管径调整计算式为d2=d1(p1/p2)0.225常用风机有离心式和轴流式两类净化系统中最常用的是离心风机。为了适应不同的工作条件，风机设计时选用不同的材料和构造，形成多种类型的风机，如排尘风机、耐高温风机、防腐蚀风机等。n风机的主要特性参数：风机的主要特性参数：流量、压头、效率、所需功率及噪声级等。某一风机的这些特性参数都与叶轮转速有关。通常将流量与压头、流量与功率、流量与效率之间的关系，用曲线表示，称为风机特性曲线。风量 配用电动机功率-

41、压头 -功率风机在系统中工作状态，不但与风机本身的特性有关，还与系统的阻力特性有关。系统的阻力特性，是指气体通过整个系统产生的压降与流量之间的关系。一般情况下，压降与流量的平方成正比。这一关系标注在坐标图上，即为系统阻力特性曲线。将系统阻力特性曲线与风机特性曲线画在同一图中，两根曲线的交点，即为风机在系统中工作状态点(图9中的A点)。风机串、并联后在系统中的工作状态是串、并联后的特性曲线与系统的阻力特性的交点。根据系统的工作条件，用相应类型的风机，如排尘、防腐、防爆风机等。风机的流量与压头必须满足系统的实际需要，并保留适当的富余量。风机在系统中的工作状态，应尽量接近最高效率点。当单台风机的流量

42、或压头不能满足需要时，可将风机并联(增加流量)或串联(增加压头)使用。但必须注意，联合工作的风机应是相同型号规格，否则运转状态会很差。根据风机所需转速和电动机转速，选用不同的传动方式。二者转速相符，可用直接传动（小型风机）或联轴器传动（大型风机）；二者转速不相符，一般用皮带传动。根据管道布置情况，选用相应的出风口位置。n风机的安装风机的安装 风机应正确安装。风机出口端管道不应紧靠出口反向弯转，因为气流反向急转（后图），造成的压降很大。为了减少噪声和振动的传递，风机与管道之间要有软接头（用帆布、橡皮、软塑料等），在机座与基础之间加减振装置，如弹簧、橡胶等减振器。离心风机应关闭阀门启动，待转速正常

43、时，再逐渐打开阀门。大型风机的驱动电机，应按设置程序启动。均为防止过载。n风机的调节：风机的调节：风机在系统中的运转状态若不符合要求，在一定范围内可通过调节转速来改变。调速方法有 改变电机与风机皮带轮相对直径，以改变传动比；电机调速（如变频调速）。为了适应除尘、气态污染物净化设备的要求（如袋式除尘器滤料耐热限制、控制烟尘比电阻、保证吸收和吸附效果），高温烟气需冷却。常用的烟气冷却方式的特点、适用条件等汇总于下表中。在制订地方大气污染物排放标淮的技术原则和方法（GB3840-83）中，污染物排放量按P值法控制，用正态分布扩散模式计算高架点源并分别给出了二氧化硫、其他有害气体和颗粒物的允许排放量计

44、算式。在允许排放量已确定的条件下，可按上述计算式计算有效源高，再计算排气筒高度。式中，hs排气筒高度(m)；he有效源高(m)；h拾升高度(m)。hhheseh排放二氧化硫 式中，Qs 二氧化硫允许排放量(kgh)；P 允许排放指标kg/（hm2）；式中，P0平均风速稀释系数kg/（hm2）；P1横向稀释系数；P2风向方位系数；P3排气筒密集系数；P4经济技术系数。式中，C大气环境质量标准规定的浓度限位(mg/m3)；Ua规定风速(ms)。aCUP37.150213)10(PQhse43210PPPPPP 排放其他有害气体式中，Qg有害气体允许排放量(kgh)；K地区调节系数；U10距地面10

45、m处的平均风速(ms)。上式适用于排放除二氧化硫外其他有害气体，且高度大于或等于15m的排气筒。排放颗粒物 式中，Qp颗粒物允许排放量(kgh)。上式仅适用于电厂锅炉烟囱，排热率qp应满足GB3840-83规定的条件。排放量控制法主要是在污染物排放量大，所在地区污染物本底浓度较高的条件下采用。211023)108.12(KUPQhge213)10(PQhpe按照扩散计算得出的污染物最大地面浓度值不大于大气环境质量标准规定的允许限值的原则，可计算出所需的排气筒高度。按地面最大浓度计算 当扩散参数 等于常数时 （9.7）式中，y 和z 横向和竖向扩散参数(m)；q源强(mgs)；Cp污染物允许浓度

46、(mgm3)；Cb污染物本底浓度（mgm3)；v 排气筒出口处的平均风速(ms)；E自然对数的底（2.718）。hCCeqhgbpzs21_)(2(yz/增加排气速度 排气速度高，动力抬升高度大，对扩散稀释有利。一般排气筒的出口气速不低于18m/s，必要时可提高到2730m/s。为了提高出口气速，可将排气筒出口段做成锥形收缩喷口或曲线收缩喷口。提高出口气速，会增加能量消耗。提高排气温度 提高排气温度有利于热力抬升。对于热烟气，尽量减少烟道和烟囱的热损失，既能增加排烟的热压头，又能增加烟气抬升高度。增大排气量 排气量大，也有利于动力抬升。如果条件允许，可将多个污染源合并排放，或将多个排气筒组合为

47、集合式排气筒(烟囱)。heCCqahaabpasa12/121_)(2211aaayz/zy/11ayx22azx6 脱硫装置辅助系统脱硫装置辅助系统8 环境保护与安全卫生环境保护与安全卫生5.2.8 净化系统相关的构(建)筑物的功能和要求6.3 建筑及结构建筑及结构 5.2.9 净化系统需要的监测、控制的内容和要求【参考烟气脱硫规范（HJ/T 179-2005）】6.5 烟气排放连续监测系统（烟气排放连续监测系统（CEMS）常用的微粒净化设备的主要性能和特点常用的微粒净化设备的主要性能和特点 续上表续上表常用净化装置的费用比较常用净化装置的费用比较 几种主要吸收设备的特性几种主要吸收设备的特

48、性 5.4 气态污染物控制系统设计气态污染物控制系统设计5.4.1 气态污染物控制系统的构成及设计基本程序气态污染物控制系统的构成及设计基本程序5.4.2 主要气态污染物常用净化装置的设计要点主要气态污染物常用净化装置的设计要点【参考前表参考前表】5.4.3 烟气脱硫工艺烟气脱硫工艺n分类：回收法，抛弃法；干法，湿法，半干法；吸收、吸附、氧化法。n主要烟气脱硫工艺 【参见后表参见后表】石灰石-石膏法：湿法，炉内喷钙-烟气增湿活化法，循环流化床法，喷雾干燥法。【参考马广大：大气污染控制工程（第二版）参考马广大：大气污染控制工程（第二版）P.537，表，表131】n流程、使用条件和设计选型【参考上

49、书参考上书P.540549，相应流程，相应流程】图18.1 湿式石灰石石膏烟气脱硫流程烟气烟气清液清液石膏石膏图18.4 炉内喷钙烟气増湿脱硫流程Ca(OH)Ca(OH)2 2 流流 化化 床床 反反 应应 器器石灰仓排排 放放烟烟 气气气力输送气力输送 带预除尘电除尘器灰渣仓 喷水排出排出渣循环 SOSO2 2 TP P水 槽H H2 2O O图18.11 循环流化床烟气脱硫工艺及控制流程T T图18.6 喷雾干燥脱硫工艺及控制流程烟气烟气排气排气石灰石灰石灰消化器石灰消化器温度设定点温度设定点循环浆液循环浆液含固量含固量设定点设定点副产物排出副产物排出吸收塔出口吸收塔出口温度设定点温度设定

50、点排放设定点 SOSO2 2监控点监控点浆液密度浆液密度监控点监控点固料固料循环循环图18.12 电子束辐照烟气净化系统5.4.4 氮氧化物的净化工艺流程、特点和使用条件氮氧化物的净化工艺流程、特点和使用条件【参考马广大：大气污染控制工程（第二版）参考马广大：大气污染控制工程（第二版）P.592，14-1-4】5.4.5 其它主要有毒有害气态污染物的净化工艺其它主要有毒有害气态污染物的净化工艺 常见污染物有HCl、HF、H2S、Hg等。前3种一般按酸性气体处理；汞可采用化学吸附（充卤素活性炭）或化学吸收（高锰酸钾溶液）。nVOCsVOCs净化处理净化处理 -特点：低浓度，大气量；与生产工艺关系密切。-成熟技术：冷凝、焚烧（直接焚烧、催化焚烧）、吸收、吸附。可根据治理对象单项选用，或组合应用（例 如冷凝吸附、吸附浓缩催化焚烧）。n酸性气体处理酸性气体处理 主要是HCl、HF等，碱液吸收是主要方法。氟化物可用活性氧化铝、分子筛等吸附净化。图19.119.1 选择性催化还原脱硝与 湿式石灰石吸收脱硫流程氨碱两级吸收流程