大气污染控制工程复习资料.docx

第一章 概论1、大气污染：国际标准组织定义（ISO）定义：大气污染通常系指由于人类活动或自然过程引起某些物质进入大气中，呈现出足够的浓度，达到足够的时间，并因此危害了人体的舒适、健康和福利或环境的现象。2、大气污染源的分类：大气污染按范围来分：（1）局部地区污染；（2）地区性污染；（3）广域污染；（4）全球性污染3、大气污染物：按其存在状态可概括为气溶胶状污染物和气态状污染物。Ø 气溶胶状污染物：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价质中的悬浮体系。 分类：烟0.11m 尘10100m：飘尘（<10m）；降尘（>10m） 雾110m （TSP <100m 的颗粒）危害：引起呼吸道疾病；致癌作用；造成烟雾事件（硫酸等，SO2之所以在大气中造成危害是由于大气中微尘带有一些Mn2+、Fe2+等催化剂使Ø 气态状污染物：常见的有：CO、NOx、HC化合物、SOx、微粒、光化学烟雾等（1）CO：主要来源：汽车排气占50%危害：与血红蛋白结合危害人体，排量多会使空气中O2量降低。（2）NOx、NO、NO2 ：来源：石化燃料的燃烧高温下，大气中的氮和氧结合（热解NO）NOx生成量与燃烧温度有关；各种工业过程（硝酸厂、氮肥厂、炸药厂等）危害：光化学烟雾的主要成分；对动植物体有强的腐蚀性。（3）碳氢化合物（HC）：来源：燃料燃烧不完全排放HC化合物，汽车尾气中有10%HC化合物。美国70年统计，在总HC尾气中，汽车排气占48%。危害：光化学烟雾的主要成分（4）硫氧化物：来源：燃料燃烧；有色金属冶炼；民用燃烧炉灶。 SO2浓度：3.5%以上属高浓度烟气；3.5%以下属低浓度烟气危害：产生酸雨；腐蚀生物的机体；产生化学烟雾。（5）其他有害物质（石棉、铍、汞）（6）光化学烟雾：大气中的一次污染物如汽车、工厂等排放的燃烧生成物和未燃烧物质经过太阳光的照射，各种污染物之间发生反应形成二次污染物烟雾，被称为光化学烟雾。4、大气污染的影响大气污染物侵入人体途径：表面接触；食入含有大气污染物的食物；吸入被污染的空气。危害：人体健康危害；对植物的危害：叶萎缩、枯烂、吸入到果实中；对金属制品、油漆、涂料、建筑、古物等的危害（重庆 长江大桥的桥梁）；对能见度影响；局部气候的影响；对臭氧层的破坏5、主要污染物的影响（1）二氧化硫SO2A、形成工业烟雾 B、进入大气层后，氧化为硫酸（H2SO4）在云中形成酸雨 C、形成悬浮颗粒物 （2）悬浮颗粒物TSP（如：粉尘、烟雾、PM10）A、随呼吸进入肺，可沉积于肺，引起呼吸系统的疾病。B、沉积在绿色植物叶面，干扰植物吸收阳光和二氧化碳和放出氧气和水分的过程，从而影响植物的健康和生长。C、厚重的颗粒物浓度会影响动物的呼吸系统。D、杀伤微生物，引起食物链改变，进而影响整个生态系统。E、遮挡阳光而可能改变气候，这也会影响生态系统。能见度估算公式： K散射率，即受颗粒作用的波阵面积与颗粒面积之比值；视线方向上的颗粒深度，mg/m3。（3）氮氧化物NOxA、刺激人的眼、鼻、喉和肺，增加病毒感染的发病率。B、形成城市的烟雾，影响能见度。C、破坏树叶的组织，抑制植物生长。D、在空中形成硝酸小滴，产生酸雨。（4）一氧化碳COA、极易与血液中运载氧的血红蛋白结合，结合速度比氧气快200多倍，因此，在极低浓度时就能使人或动物遭到缺氧性伤害。轻者眩晕头疼，重者脑细胞受到永久性损伤，甚至窒息死亡。B、对心脏病、贫血和呼吸道疾病的患者伤害性大。C、引起胎儿生长受损和智力低下。（5）挥发性有机化合物VOCsA、容易在太阳光作用下产生光化学烟雾。B、在一定的浓度下对植物和动物有直接毒性。C、对人体有致癌、引发白血病的危险。（6）光化学氧化物A、低空臭氧是一种最强的氧化剂，能够与几乎所有的生物物质产生反应，浓度很低时就能损坏橡胶、油漆、织物等材料。B、浓度很低时就能减缓植物生长，高浓度时杀死叶片组织，致使整个叶片枯死，最终引起植物死亡，比如高速公路沿线的树木死亡就被分析与臭氧有关。C、伤害眼睛和呼吸系统，加重哮喘类过敏症。（7）有毒微量有机污染物A、有致癌作用。B、有环境激素（也叫环境荷尔蒙）的作用 6、大气污染物综合防治措施（1）加强城市与工业区的环境规划；（2）严格环境管理；（3）合理利用能源；（4）控制大气污染物的排放；（5）提倡清洁生产；（6）绿化造林；（7）安装废气净化装置7、空气环境质量分类一级标准：为了保护自然生态和人群健康，在长期接触情况下，不发生任何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城市、乡村的动植物在长期和短时间接触情况下，不发生伤害的空气质量要求。三级标准：为了保护人群不发生急性、慢性中毒和城市一般动、植物（敏感者除外）正常生产的空气质量要求。8、空气污染指数的计算方法各种污染物的污染分指数都计算出后，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。API<50时，则不报告首要污染物。 9、大气污染控制途径（1）前端治理：将污染工艺更换为少污染或无污染工艺 。减少污染物的产生。（2）末端治理：污染源治理，采用污染防治技术减少污染物向环境中排放。第二章 燃烧与大气污染1、影响燃烧过程的主要因素：（1）燃烧过程及燃烧产物；（2）燃料完全燃烧的条件；（3）发热量及热损失；（4）燃烧产生的污染物2、燃料完全燃烧的条件：燃料完全燃烧的条件是适量的空气、足够的温度、必要的燃烧时间、燃料与空气的充分混合。（1）空气条件：按燃烧不同阶段供给相适应的空气量。（2）温度条件：只有达到着火温度，才能与氧化合而燃烧。着火温度：在氧存在下可燃质开始燃烧必须达到的最低温度。各种燃料的着火温度见表2-4 。（3） 时间条件：燃料在燃烧室中的停留时间是影响燃烧完全程度的另一基本因素。燃料在高温区的停留时间应超过燃料燃烧所需时间。（4） 燃烧与空气的混合条件：燃料与空气中氧的充分混合是有效燃烧的基本条件。在大气污染物排放量最低条件下,实现有效燃烧的四个因素：空气与燃料之比、温度、时间、湍流度(三T) 。3、发热量：单位量燃料完全燃烧产生的热量。即反应物开始状态和反应物终了状态相同情况下（常温298K,101325Pa）的热量变化值，称为燃料的发热量，单位是KJ/Kg（固体、液体） 。 KJ/m3(气体)。发热量有高位、低位之分。高位：包括燃料燃烧生成物中水蒸汽的汽化潜热，Qh 低位：指燃料燃烧生成物中水蒸汽仍以气态存在时，完全燃烧释放的热量。Ql 4、燃烧产生的污染物硫氧化物SOx：随温度变化不大，主要是煤中S。粉尘：随燃烧温度而变化(增高、降低均有变化)。CO及HC化合物：随燃烧温度而变化(增高、降低均有变化)。NOx：随燃烧温度而变化(增高、降低均有变化)。5、理论空气量（Vg0）：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。经验公式（由热值）：建立燃烧化学方程式时，假定：（1）空气仅由N2和O2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、O的原子数。完全燃烧的化学反应方程式：理论空气量：6、空气过剩系数：实际空气量Va与理论空气量Va0之比为空气过剩系数a 通常>17、空燃比（AF）定义：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。8、理论空气量的经验计算公式（详见书）9、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Vfg0表示，烟气成分主要是CO2、SO2、N2和水蒸气。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。Vfg0=V干烟气+V水蒸气 V理论水蒸气=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 10、实际烟气体积 Vfg0 Vfg = Vfg0 + (a-1)Va011、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、1atm）故需换算成标态。大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s。标态下（TN、PN下）： 烟气的体积为VN，密度为N。标态下体积为：标态下密度为：12、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CO2、O2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。空气过剩系数为 a= m-过剩空气中O2的过剩系数设燃烧是完全燃烧，过剩空气中的氧只以O2形式存在，燃烧产物用下标P表示，假设空气只有O2、N2,分别为20.9%、79.1%，则空气中总氧量为 理论需氧量：0.264N2P-O2P 所以（燃烧完全时） 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O2 此时各组分的量均为奥氏分析仪所测得的百分数。13、标况下烟气量计算式： 14、燃料中硫的氧化机理：燃料中的硫在燃烧过程中与氧反应，主要产物是SO2和SO3，但SO3的浓度相当低，即使在贫燃料状态下，生成的SO3也只占SO2生成量的百分之几。在富燃料状态下，除SO2外，还有一些其它S的氧化物，如SO及其二聚物（SO）2，还有少量一氧化二硫S2O。这些产物化学反应能力强，所以仅在各种氧化反应中以中间体形式出现。 故一般主要生成SO2,计算时可忽略SO3。 第三章 污染气象学基础知识1、影响大气污染的主要气象要素气象要素（因子）：表示大气状态的物理现象和物理量，气象学中统称为。与大气污染关系密切的气象要素主要有：气温、气压、空气湿度（气湿）、风（风向、风速）、云况、能见度、降水、蒸发、日照时数、太阳辐射、地面辐射、大气辐射等。（1）气温：表示大气温度高低的物理量。通常指距地面1.5m高处百叶箱中的空气温度。 （2）气压：任一点的气压值等于该地单位面积上的大气柱重量。气压总是随高度的增加而降低的。气压随高度递减关系式可用气体静力学方程式描述，即P=-gZ，其积分式压高公式： （3）空气湿度（气湿）：反映空气中水汽含量和空气潮湿程度的一个物理量。 （4）风：风的形成：风主要由于气压的水平分布不均匀而引起的，而气压的水平分布不均是由温度分布不均造成。风的形成除热力原因外，还有动力原因，自然界的风是由于这两种原因综合作用的结果，但只要有温差存在，空气就不会停止运动。（5）云：形成的基本条件：水蒸汽和使水蒸汽达到饱和凝结的环境。国外云量与我国云量间的关系，国外云量×1.25=我国云量。 总云量：指所有云遮蔽天空的成数，不论云的层次和高度。 （6）能见度：在当时的天气条件下，视力正常的人能够从天空背景中看到或辨认出目标物的最大距离，单位：m，Km。 能见度的大小反应了大气的混浊现象，反映出大气中杂质的多少。大气中的雾、水汽、烟尘等，可使能见度降低。 （7）太阳高度角：太阳高度角为太阳光线与地平线间的夹角，是影响太阳辐射强弱的最主要的因子之一。ho即太阳高度角，它随时间而变化。（8）降水：降水是指大气中降落至地面的液态或固态水的通称。如雨、雪等。降水是清除大气污染物的重要机制之一。2、气温的垂直变化干绝热递减率： 绝热垂直递减率（绝热直减率）：气块在绝热过程中，垂直方向上每升降单位距离时的温度变化值。（通常取100m），单位：/100m。 干绝热垂直递减率d（干绝热直减率）: 干气块（包括未饱和湿空气）在绝热过程中，垂直方向上每升降单位距离的温度变化值。（通常取100米），根据计算，得到d约为0.98/100m，近似1/100m。 干绝热：气团是未饱和状态，不会有状态的变化，负号“”表示气块在干绝热上升过程中温度随高度的升高而降低，若不计高度、纬度影响，取g=9.81m/s2，CP=1004.8J/(Kg·K)则d=0.98K/100m 1K/100m。表示干空气在作干绝热上升（或下降）运动时，每升高（或下降）100m，温度降低（或升高）1。（3）湿空气的绝热变化 湿空气团作绝热升降时情况较复杂，在升降过程中若无相变化，其温度直减率和干绝热直减率一样，每升降100m，温度变化1 ；若有相变化，每升高100m，温度变化小于1。湿空气上升达到饱和状态并开始凝结的高度称为凝结高度，在凝结高度以下，其温度变化同干空气一样；在凝结高度以上，温度变化小于干空气的变化值，饱和空气每上升（或下降）单位距离空气的温度变化，称为湿绝热递减率m，约为0.5/100m。 3、温度层结类型（1）温度随高度的增加而降低（Z t），正常分布，或递减层结，一般情况是这种规律。 （2）温度梯度等于或近似于1/100m，称中性层结。 （3）温度随高度增加而升高（Z t ），称为逆温层结。 （4）温度不随高度变化，称为等温层结。4、大气的静力稳定度：指大气垂直运动的气团是加速、抑制，还是无影响的一种热力学性质。大气稳定度影响大气污染物的扩散能力。 （1）大气稳定度：是指大气中任一高度上的一空气块在铅直方向上的稳定程度。（2）大气稳定度的分类（3类）：如果一空气块由于某种原因受到外力的作用，产生了上升或者下降的运动，当外力消除后，可能发生三种情况：气块逐渐减速并有返回原来高度的趋势，此时大气是稳定的。气块仍然加速上升或下降，此时大气是不稳定的。气块停留在外力消失时所处的位置，或者做等速运动，这时大气是中性的。5、逆温：温度随高度的增加而增加，此时 （1）跟我们研究污染有关的因素：逆温层的消失时间；逆温层底的高度；逆温层的厚度；逆温的强度（温度随高度的变化情况）。不同季节都应掌握上述数据。 逆温的最危险状况是逆温层正好处于烟囱排放口。（2）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：辐射逆温（较常见）；下沉逆温；锋面逆温；湍流逆温。6、辐射逆温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 7、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 稳定（4）屋脊型：大气处于向逆温过渡。在排出口上方：ro，rrd 不稳定;在排出下方；ro，rrd，大气处于稳定状态。 （5）熏烟型：大气逆温向不稳定过渡时，排出口上方：ro，rrd，大气处于稳定状态；8、边界层的风和湍流对大气污染的影响 风、湍流是决定污染物在大气中稀释扩散的最直接最本质的因素。风速越大，湍流越强，污染物扩散速度越快，污染物浓度越低。风对大气污染物扩散和输送的影响：风对污染物的作用体现为风向和风速两方面的影响。 （1）风向影响污染物的水平迁移扩散方向。（2）风速的大小决定了大气扩散稀释作用的强弱。通常，污染物在大气中的浓度与平均风速成反比，风速增大1倍，下风向污染物将减少一半。 风向频率是指一定时间内（年或月），某风向出现次数占各风向出现总次数的百分率。 污染系数表示风向、风速综合作用对空气污染物扩散影响程度。 P越大，某下风向污染越严重。9、湍流除在水平方向运动外，还会由上、下、左、右方向的乱运动，风的这种特性和摆动称为大气湍流。把湍流想象成是由许多湍涡形成的，湍涡的不规则运动而形成它与分子运动极为相似。不同的是，分子的运动以分子为单位，湍流以湍涡为单位，湍涡运动速度比分子运动速度大的多，比分子扩散快105106倍。没有湍流运动，污染物的扩散就成了问题。这是因为无湍流时，污染物单靠分子扩散，扩散速度很小；有湍流时，由于其靠湍流扩散，运动的方向和大小都极不规则，使流场各部分间强烈混合，混合加快了扩散速度。若只有风无湍流，从烟囱中排出的废气像一条“烟管”一样几乎保持着同样粗细，吹向下方，很少扩散。 形成：近地层大气湍流有两种：热力湍流；机械湍流。 热力湍流：主要由于大气的铅直稳定度而引起，大气的铅直稳定度是由于气温的垂直分布决定的。 机械湍流：有动力因子产生，由于大气垂直方向上的风速梯度不同和地面粗糙度不同而产生。 归纳：风速越大，湍流越强，污染物扩散速度越快，污染物浓度越低。风、湍流是决定污染物在大气中稀释扩散的最直接因素。10、降水对大气污染的影响 降水对大气污染有净化作用，降水的净化作用与降水的强度和持续时间有关。降水越强，降水时间越长，降水后大气污染物浓度越低，保持低浓度的时间越长。11、云量与辐射的昼夜变化 一般来说：晴天白天，特别是夏季中午，太阳辐射最强，温度层结递减，处于极不稳定状态；夜间，黎明前逆温最强，日出与日落前后为转换期，均接近中性层结。 云：对辐射起屏障作用，既阻挡白天的太阳辐射，又阻挡夜间地面向上的辐射。总效果：减小气温随高度的变化。 12、天气形势的影响 天气形势指大范围气压分布状况。一定的天气现象和气象条件都与相应的天气形势联系起来。所以，天气形势与影响空气污染的气象因素密切相关，影响了污染物在大气中的扩散。 低压气旋控制区：空气有上升运动，云天较多，通常风速较大。 强高压反气旋控制区：天气晴朗，风速较小。 第四章 大气扩散浓度估算1、有效源高 烟囱的有效高度H（烟轴高度，它由烟囱几何高度Hs和烟流（最大）抬升高度H组成，即H=Hs+H），要得到H，只要求出H即可。H：烟囱顶层距烟轴的距离，随x而变化的。（1）烟气抬升：烟气从烟囱排出，有风时，大致有四个阶段: a）喷出阶段；b）浮升阶段；c）瓦解阶段；d）变平阶段：（2）烟云抬升的原因有两个：是烟囱出口处的烟流具有一初始动量（使它们继续垂直上升）；是因烟流温度高于环境温度产生的静浮力。这两种动力引起的烟气浮力运动称烟云抬升，烟云抬升有利于降低地面的污染物浓度。 （3）影响烟云抬升的因素：影响烟云抬升的因素很多，这里只考虑几种重要因素： 1）烟气本身的因素 ：a）烟气出口速度（Vs）：决定了烟起初始动力的大小；b）热排放率（QH）烟囱口排出热量的速率。QH越高烟云抬升的浮力就越大，大多数烟云抬升模式认为 ，其中=1/41，常取为2/3。c）烟囱几何高度（看法不一）有人认为有影响：；有人认为无影响。 2）环境大气因素：a）烟囱出口高度处风速越大，抬升高度愈低；b）大气稳定度：不稳时，抬升较高；中性时，抬升稍高；稳定时，抬升低。c）大气湍流的影响：大气湍流越强，抬升高度愈低。3）下垫面等因素的影响 2、烟云最大抬升高度的经验计算 抬升高度的计算公式很多，但由于影响抬升高度的因素很多，所以目前大多数烟羽抬升公式是凭经验的，且各有其特点（局限性），因此应尽量选择该公式的导出条件和我们的计算条件相仿的。适用条件：中性大气条件；对于非中性大气条件，进行修正：不稳定大气增加（10%20%）H；稳定大气减少（10%20%）H。不适于：计算大型的热排放源或高于100m烟囱的抬升高度。b.布里吉斯（Briggs）公式适用于不稳定大气条件和中性大气条件的计算式。 3）我国（GB/T13201-91）“制定地方大气污染物排放标准的技术方法”推荐的抬升公式：（详见书）3、高斯扩散模式的基本形式a.x轴沿平均风向水平延伸，b.y轴在水平面上垂直于X轴，c.Z轴垂直xy平面向上延伸d.烟云中心平均路径沿X轴或平行Y轴移动。 高斯模式的有关假定:（1）烟羽的扩散在水平和垂直方向都是正态分布；（2）在扩散的整个空间风速是均匀的、稳定的；（3）污染源排放是连续的、均匀的；（4）污染物在扩散过程中没有衰减和增生，在x方向，平流作用远大于扩散作用；在无界情况下的扩散（不存在地面）4、高架连续点源扩散模式（详见书）第五章 除尘技术基础1、粉尘粒径（1）投影径：指颗粒在显微镜下观察到的粒径。（2）几何当量径：指颗粒的某一几何量（面积、体积等）相同时的球形颗粒的直径。（3）物理当量径：取颗粒某一物理量相同时的球形颗粒粒径。 2、粒径分布（1）个数分布：以粒子的个数所占的比例来表示； 1）个数频率：为第i间隔的颗粒个数ni与颗粒总个数之比（或百分比），即：2）个数筛下累积频率：为小于第i间隔上限粒径的所有颗粒个数与颗粒总个数之比。 或 3）个数频率（密度） 函数，即单位粒径间的频率（2）表面积分布：以粒子表面积表示； （3）质量分布：以粒子质量表示。 1）频数分布g：它是指粒径dp至（dp+dp）之间的粒子质量占粒子群总质量的百分数。2）频度分布f：是dp=1m时粒子质量占粒子群的或单位粒径间隔宽度时的频率分布百分数。3）筛下累积频率分布G/%：指小于某一粒径dp的尘样质量占尘样总质量的百分数。反之为筛上累积分布R：R=1-G当G=R=50%时的dp位中位径d50、称为质量中位直径（MMD） 。 3、平均粒径（1）长度平均（或算术平均）（2）表面积平均粒径（3）体积平均粒径（4）表面积-体积平均粒径（5）几何平均粒径4、粉尘的物理性质粉尘的物理性质包括：粉尘密度、安息角与滑动角、比表面积、含水率、润湿性、荷电性和导电性、粘附性及自燃性和爆炸性。（1）粉尘的密度1）真密度 ：不包括粉尘颗粒之间和颗粒内部的空隙，而指粉尘自身所占的真实体积，称之为真密度 。以 表示 。2）堆积密度：若包括粉尘颗粒之间和颗粒内部的空隙，而指粉尘堆积所占的体积称之为堆积密度。以 表示。3）粉尘颗粒之间和颗粒内部的空隙的体积与堆积体积之比，称之为空隙率。（2）粉尘的安息角和滑动角1）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，圆锥体母线与水平面的夹角称为粉尘安息角或堆积角。一般为350-550。2）粉尘滑动角：指自然堆放在光滑平板的粉尘，随平板做倾斜运动时，粉尘开始发生滑动时平板的倾斜角，也称为静安息角。一般为400-550。 影响粉尘安息角和滑动角的因素主要有：粉尘粒径、粉尘含水率、颗粒形状、颗粒表面光滑度及粉尘粘性等。（3）粉尘的比表面积：单位体积（或质量）粉尘所具有表面积。如果以粉尘质量表示比表面积，单位(cm2/g)，则为：（4）粉尘的含水率：粉尘中一般有一定的水分，一般包括自由水、结合水、化学结晶水等。粉尘含水率，影响到粉尘的导电性、粘附性、流动性等。 （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称为粉尘的润湿性。润湿速度：用液体对试管中粉尘的润湿速度来表示 （6）粉尘的荷电性和导电性1）荷电性：粉尘粒子能捕获电离辐射、高压放电或高温产生的离子或电子而荷电，亦能在相互碰撞或与壁面碰撞过程中荷电。2）导电性：粉尘的导电性用比电阻来表示 单位：QcmV通过粉尘层的电压，V；J：通过粉尘层的电流密度，A/cm2； ：粉尘层的厚度，cm。（7）粉尘的粘附性粉尘颗粒附着在固体表面上，或都颗粒彼此相互附着的现象称为粘附。 粘附力：克服附着现象所需要的力（垂直作用于颗粒重心上），亦称为附着强度。粉尘颗粒之间粘附力包括：分子力（范德华力）、毛细力和静电力（库仑力）。 根据断裂强度大小分为四类：不粘性粉尘、微粘性粉尘、中等粘性粉尘和强粘性粉尘。 （8）粉尘的自燃性和爆炸性粉尘自燃是指粉尘在常温存放过程中自燃发热，此热量经长时间的积累，达到该粉尘的燃点而引起燃烧的现象。主要原因是自然发热，而其放热速度较低，使热量不断积累所致。引起粉尘发热的原因有：氧化热、分解热、聚合热、发酵热等。 可燃物在剧烈氧化作用，在瞬间产生大量的热量和燃烧产物，在空间造成很高的温度和压力，引起爆炸。引起爆炸条件：可燃物与空气或氧构成的可燃混合物达到一定浓度；存在能量足够的火源。第六章 除尘装置机械除尘器机械力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。重力沉降室除尘原理利用含尘气体中的颗粒受重力作用而自然沉降的原理。含尘气流进入沉降室后，引流动截面积扩大，流速迅速下降，气流为层流，尘粒在重力作用下缓慢向灰斗沉降。层流模式重力沉降室的计算（1）沉降时间计算 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（）应大于或等于尘粒从顶部沉降到灰斗的时间（），即（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>50m的尘粒。优点：结构简单、投资少、易维护管理、压损小。缺点：占地面积大、除尘效率低。惯性除尘器惯性除尘器除尘机理为了改善沉降室的除尘效果，往往在沉降室内设置各种形式的档板，使含尘气流冲击在挡板上，气流方向发生急剧转变，借助尘粒的惯性力作用，使粉尘粒与气流分离。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10-20m以上的粗尘。压力损失一般为100-1000pa。 旋风除尘器机理：是利用旋转气流产生的离心力使尘粒从气流中分离的，用来分离粒径大于5-10m以上的的颗粒物。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。 优点：效率80%左右，捕集<5m颗粒的效率不高，一般作预除尘用。 影响效率的因素1、工作条件（1）进口速度： V=1225m/s。（2）除尘器的结构尺寸(比例尺寸、筒体直径等） 2流体性质4、二次效应电除尘器机理：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。电除尘的性能特点1、分离的作用力直接施之于粒子本身；2、能耗最低，气流阻力最小；处理1000m3/h的气体，耗电0.2-0.4度，P=200500Pa。3、能回收宽范围粒子（1m以上的）4、除尘效率高，一般在95-99%。处理气量大105-106m3/h，5、实用范围广，可在高温和强腐蚀性工况下工作。 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。电除尘过程：（1）气体电离；（2）粉尘荷电；（3）粉尘沉集；（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、比电阻；3、气体组成的影响；4、温度和压力的影响。增加电压电流特性方法改变电荷载体的有效迁移率，从而改变电压电流特性。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本要求就是：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，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，称为扩散荷电； 3、场电荷和扩散电荷的综合作用。 影响荷电时间的因素1、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，粉尘上的电荷过剩，增长了荷电时间，降低了除尘效率。荷电粉尘的迁移和收集二、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湿式除尘器湿式除尘是利用洗涤液来捕集粉尘，利用粉尘与液滴的碰撞及其它作用来使气体净化的方法特点（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。 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。 湿式除尘机理湿式除尘机理涉及各种机理中的一种或几种。主要是惯性碰撞、扩散效应、粘附、扩散漂移和热漂移、凝聚等作用。 1、惯性碰撞 惯性碰撞是湿式除尘的一个主要机理。现讨论尘粒、液滴和气流性质对碰撞的影响问题，为简化起见，现考虑下述模型：含尘气流在运动过程中同液滴相遇，在液滴前xd处气流开始改变方向，绕过液滴运动，而惯性较大的尘粒有继续保持其原来直线运动的趋势。尘粒运动主要受两个力支配，即其本身的惯性力以及周围气体对它的阻力。 碰撞参数受到多种因素的影响, 在上述简化模型的前提下，现以液滴直径dD代替xd(液滴直径dD大，流线拐弯处的距离越大，xd越大)。并用惯性碰撞数Ni来表示碰撞参数的大小。将xs与dD(液滴直径)的比值称为碰撞数Ni。尘粒与液滴间的碰撞率，即尘粒从气流中除去的效率与此碰撞数有关。 2、扩散效应、粘附、扩散漂移和热漂移若气流中含有饱和蒸汽，当其与较冷液滴接触时，饱和蒸汽会在较冷的液滴表面上凝结，形成一个向液滴运动的附加气流，这就是所谓的热漂移和扩散漂移，这种气流促使较小尘粒向液滴移动，并沉积在液滴表面而被捕集。 3、热泳在气体介质中，如果有温度梯度存在，微粒就会受到由热侧指向冷侧的力的作用，这种力是粒子热侧和冷侧之间的分子碰撞差异而产生的结果。热区介质分子运动剧烈，单位时间碰撞微粒的次数较多，而冷区介质分子碰撞微粒次数较少，两侧分子碰撞次数和能量传递的差异，就会使微粒产生由高温区向低温区的运动。这一现象称为热泳或温差泳。4、凝聚作用 排烟中常含有水蒸汽、气态有机物等。随着温度降低，这些凝结成分就会被吸附在粉尘表面，使尘粒彼此凝聚成较大的二次粒子，易于被液滴捕集。 5、静电文丘里除尘器：（可除去1m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。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。 袋式除尘的原理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。 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 。式中：Vf过滤速度(mmin);Q处理的烟气流量(m3h)；Af有效滤布总面积(m2)。防尘效率：旋风除尘器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，一般用来分离粒径大于5m的尘粒。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