《大氣污染防治工程技術》

《《大氣污染防治工程技術》》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《《大氣污染防治工程技術》（134頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

大氣污染防治工程技術季學李2007年8月 北京,1 大氣污染物的形成 1.1 大氣污染的定義如果大氣中的某些物質(zhì)達到一定濃度，并持續(xù)足夠的時間，以致對公眾健康、動物、植物、材料、大氣特性或環(huán)境美學產(chǎn)生可測量的不利影響，這就是大氣污染。 1.2 大氣污染物的種類、特牲及危害1.2.1 大氣污染物是指由于人類的活動或是自然過程所直接排入大氣或在大氣中新轉(zhuǎn)化生成的對人或環(huán)境產(chǎn)生有害影響的物質(zhì)。,1.2.2 大氣污染物的種類 按污染物存在的形態(tài)可分為兩大的類： 1. 氣溶膠狀態(tài)（顆粒態(tài)）的污染物 2. 氣體狀態(tài)的污染物 我國環(huán)境空氣質(zhì)量標準中，按顆粒大小分為： 1. 總懸浮顆粒物（TSP，Total Suspended Particles）：指懸浮在空氣中的空氣動力學直徑100m的顆粒物。 2. 可吸入顆粒物（PM10，Inhalable Particles ）：指懸浮在空氣中的空氣動力學直徑 10m的顆粒物。 主要氣態(tài)污染物：含硫化合物（以SO2為主）、含氮化合物（以NO和NO2為主）、碳氧化合物（CO和CO2）、有機化合物及鹵素化合物等。,1.2.3 大氣污染物的來源 按污染物來源分：自然源、人為源 人為源按空間分布分：點源、面源、線源 人為源按社會活動功能分：生活污染源、生產(chǎn)（工業(yè)）污染源、交通污染源；統(tǒng)計分類為燃料燃燒、生產(chǎn)和交通運輸；前兩種為固定源，后一種為移動源。 1.2.4 大氣污染物的影響 對人體健康的影響 對植物的傷害 對器物和材料的影響 對能見度和氣候的影響,大氣污染物擴散 2.1 氣象要素 2.1.1 氣溫 2.1.2 氣壓 2.1.3 氣濕：應用較多的參數(shù)濕相對濕度和含濕量 2.1.4 風向和風速 2.1.5 云：與大氣穩(wěn)定度相關的是云高和云量 2.1.5 能見度：正常視力的人，在天空背景下能看清的水平距離。級別（09級，相應距離為5050000米） 2.2 地形、地貌對大氣污染物擴散的影響 2.2.1 地形：影響大氣流場 2.2.2 地貌：影響下墊面粗糙度和局部流場,風速,m/s,風玫瑰圖,2.3 大氣的熱力過程 2.3.1 氣溫的垂直變化 氣溫直減率（大氣） 干空氣絕熱溫度遞減率 干絕熱直減率 （空氣團） 一般滿足，大氣絕熱過程，系統(tǒng)與周圍環(huán)境無熱交換,溫度層結,2.3.2 大氣穩(wěn)定度及其判據(jù),大氣在垂直方向上穩(wěn)定的程度；反映其是否容易對流,大氣不穩(wěn)定,有利于污染物擴散,判據(jù),逆溫：不利于擴散 輻射逆溫： 地面白天加熱，大氣自下而上變暖；地面夜間變冷， 大氣自下而上冷卻,輻射逆溫層生消過程,下沉逆溫 （多在高空大氣中，高壓控制區(qū)內(nèi)）：很厚的氣層下沉，壓縮變扁，頂部增溫比底部多,下沉逆溫的形成,平流逆溫暖空氣平流到冷地面上而下部降溫而形成,鋒面逆溫,2.4 擴散模式 2.4.1高斯擴散模式,高斯擴散模式的坐標系,2.4.2 無界空間連續(xù)點源擴散模式,2.4.3 高架連續(xù)點源擴散模式,空間任意點濃度,地面濃度,地面濃度,地面最大濃度,2.4.4 地面源高斯模式,2.4.5 顆粒物擴散模式,粒徑小于15m的顆粒物可按氣體擴散計算 大于15m的顆粒物用傾斜煙流模式：,顆粒物沉降速度,地面反射系數(shù),2.5 污染物濃度估算,2.5.1 參數(shù)確定 源強 q 計算或?qū)崪y 平均風速 u 按氣象資料 有效源高 H 計算 擴散參數(shù)y、y 按多項氣象條件確定 2.5.2 煙氣抬升高度的計算制訂地方大氣污染物排放標準的技術方法(GB/T13201-91)中的公式：,2.5.2 擴散參數(shù)的確定國標規(guī)定的方法： 穩(wěn)定度分級太陽高度角（地理緯度，傾角）輻射等級 確定大氣穩(wěn)定度 云量,擴散參數(shù)的選取擴散參數(shù)的表達式為（取樣時間0.5h，按表4-8查算）平原地區(qū)和城市遠郊區(qū)，D、E、F向不穩(wěn)定方向提半級 工業(yè)區(qū)和城市中心區(qū)，C提至B級，D、E、F向不穩(wěn)定方向提一級 丘陵山區(qū)的農(nóng)村或城市，同工業(yè)區(qū) 取樣時間大于0.5h， 垂直方向擴散參數(shù)不變，橫向擴散參數(shù)按下式:,煙囪高度的設計,煙囪高度的計算 要求： （1）達到稀釋擴散的作用 （2）造價最低， 造價正比于H2 （3）地面濃度不超標 按地面最大濃度計算,按地面絕對最大濃度計算 按一定保證率的計算法 取上述兩種情況之間一定保證率下的平均風速和擴散參數(shù)P值法 國標GB/T 13201-91,3 顆粒污染物控制技術 3.1 顆粒污染物的性質(zhì)3.1.1 顆粒的大小和密度顆粒大小影響其在環(huán)境空氣中的滯留時間、對環(huán)境和健康的影響、被捕集的難易程度；顆粒越小，活性越高，吸附性也越強。實際顆粒物的粒徑范圍很寬（見下表）。 單顆顆粒大小的表達：由于顆粒形狀極不規(guī)則，難以簡單地用某一尺度表達，必須根據(jù)需要采用不同定義的粒徑值表達。在環(huán)境空氣質(zhì)量標準中單顆顆粒大小用空氣動力學直徑（單位密度下）；計算顆粒運動時需要用斯托克斯徑（真密度下）。顆粒粒度測定方法很多，不同方法所測得的粒徑制定義不同，而且不同定義的粒徑值多數(shù)難以互相換算。,斯托克斯徑：與被研究的顆粒密度相同，且沉降速度相等的球體直徑。如果忽略空氣密度值，則式中，vs 顆粒沉降速度，m/s；p 氣體密度，kg/m ；mg 顆粒密度， kg/m ；m 氣體動力粘度，Pas；g 重力加速度，m/s 。m,3,3,2,空氣動力學當量直徑：與被研究的顆粒沉降速度相同，且密度為單位密度(u =1000kg/m )的球體的直徑。由上兩式可得d st=(u / p) dD 我國環(huán)境空氣質(zhì)量標準規(guī)定了總懸浮物( TSP )、可吸入顆粒物( PM10 )的濃度限值。其粒徑為空氣動力學當量直徑。TSP 總懸浮顆粒物,空氣動力學當量直徑100m的顆粒物；PM10 可吸入顆粒物，空氣動力學當量直徑10m 的顆物；PM2.5 空氣動力學當量直徑2.5m的顆粒物。,u,3,0.5,顆粒群大小的表達：實際的顆粒物一般由不同大小的顆粒組成。其大小的表達方式有多種，如特征值、平均值（可用不同方式平均）和當量值表達，也可用顆粒粒徑組成百分數(shù)表達，更準確的表達方式是粒徑分布函數(shù)。顆粒群自然狀態(tài)的密度為堆積密度。 3.1.2 其他影響顆粒物去除的性質(zhì)影響顆粒去除的性質(zhì)因素有粘附性（影響除塵器清灰）、導電性（對電除塵影響很大）、親水性（與是否適合濕式除塵有較大關系）、化學活性（腐蝕性與材質(zhì)選取，對可燃顆粒物必須考慮安全問題）。,3.1.3 顆粒物捕集設備的性能 處理能力單位時間允許通過的氣流量（ m3/s 或 m3/h）。 除塵效率 單臺設備的除塵效率表達方式有全效率和分級效率2種。 除塵器全效率()：被捕集的顆粒物質(zhì)量(m1)入除塵器顆粒物總質(zhì)量(m2)的百分數(shù)= (m1 / m2) 100 % 除塵器的分級效率(d):被捕集的某種粒徑（或粒徑區(qū)間）顆粒物的質(zhì)量(md1)占進入除塵器的同種粒徑（或粒徑區(qū)間）顆粒物物總質(zhì)量(md2)的百分數(shù)d= ( md1 / md2 ) 100 %,3,除塵器的組合效率：除塵器串聯(lián)可提高凈化效率，n級設備（各級的效率n）串連后的總效率1-n=1-(1 -1 )(1 -2 )(1-n ) 氣流阻力 單個除塵器的阻力:影響設備運轉(zhuǎn)能耗的重要參數(shù)。P=v2g/2除塵器串聯(lián)阻力: 各級阻力疊加PT=Pi,66666666666663.2 電除塵含塵氣體通過電暈放電電場，塵粒荷電；在電場力作用下， 荷塵粒向集塵極驅(qū)進；塵粒在集塵極表面沉積，并被清除。電除塵 器的特點特點：高效、低阻，可處理高溫氣體。選用受到顆粒物比 電阻的限制（常規(guī)電除塵器比電阻適應范為104cm1010cm）。 3.2.1 原理 電暈放電：負電暈非均勻電場電子雪崩形成電暈放電，電暈電流大，擊穿電壓高，因而除塵效果好，應用多；正電暈靠光子輻射電離，產(chǎn)生臭氧少，常用于空調(diào)中的除塵。 顆粒荷電：負離子與塵粒復合，使塵粒荷電。電場荷電（大顆粒），擴散荷電（小顆粒）。 顆粒沉積：荷電塵粒在電場力作用下向集塵極作驅(qū)進運動，并沉積。 重返氣流：電荷釋放，再荷同性電，重返流（低比電阻）；電荷積累，形成反電暈（高比電阻）。,靜電沉積過程 （負電暈放電）,3.2.2 集塵效率及影響因素 集塵效率 式中：f 集塵極有效面積；Q 氣體流量；vd 有效驅(qū)進速度是重要的設計參數(shù)，是經(jīng)驗數(shù)據(jù)，通常 由實驗確定。此式常被稱為多依奇公式，可用于選型計算。主要影響因素有廢氣成分及狀態(tài)（溫度、壓 強、顆粒物導電 性（比電阻）；顆粒物濃度；電極形狀；氣流分布；供電條件等。 振打清灰也影響集塵效率?？朔弑入娮鑼﹄姵龎m的不利影響，可從改變電除塵器結構和 降低顆粒物比電阻兩方面采取措施：例如雙區(qū)、寬極距和高壓脈沖 供電等技術已應用，對高比電阻顆粒物有效；避開比電阻峰值溫 度；向煙氣中添加導電性物質(zhì)（如三氧化硫、氨）等。濕式電除塵 器對低比電阻、粘性顆粒物有效。,Q,3.2.3 電除塵器的類型和構造 電除塵器可分為：板式、管式，干式、濕式等。 電除塵器由放電極（圓線、星型線、芒刺線等）、集塵極（板式、管式、蜂窩式等）、振打清灰裝置、氣流布板、殼體和灰斗、電源（直流、脈沖）和控制裝置等部分組成。一組放電極-集塵極構成一個電場。電場可以設置為單區(qū)（放電、集塵合一）或雙區(qū)（放電、集塵分開）型。大型電除塵器可設計為多室（單元電聯(lián)）、電場（單元電場串聯(lián)）形式。,電除塵器構造圖,3.3 過濾式除塵器3.3.1 過濾機理 含塵氣體通過濾料，塵粒被阻留。濾層過濾方式有深層過濾和表面過濾。 深層過濾：常規(guī)纖維或顆粒濾料，難以形成微米以下的微細空 隙，不可能篩濾微米級顆粒物。顆粒物進入濾層中被阻留，主要作 用機理有慣性沉降、截留和擴散沉積等（后圖）。深層過濾的主要條件（尤其對于細微顆粒）是捕集體的表面 積和顆粒物在濾層中的停留時間，即濾層必須具有盡可能大的比表 面積和足夠的厚度。因此，要使深層過濾具有很高的效率并不容 易；深層過濾的濾層阻力相對較低，且阻力隨積塵量增加而增大的 速度較低，因而容塵量較大，這是深層過濾的優(yōu)點；深層過濾清灰 比較困難。 表面過濾：顆粒物在濾層表面被阻留，主要作用機理接近篩濾。 顆粒物沉積在濾層表面形成的積塵層（灰餅），空隙很 小，可以起 表面過濾作用。復合濾料的微孔濾膜也是起表面過濾作用。,3.3.2 過濾除塵器的特點和應用 特點：高效、高可靠性，應用范圍廣（工藝上還用于物料回收）；阻力較電除塵器高，且有周期性變化（一個清灰周期）。 種類：過濾除塵器的種類很多，常用的是袋式除塵器。 應用：適用面很廣泛，近年來由于環(huán)保要求（尤其是對細顆粒）不斷提高，袋式除塵器的市場份額穩(wěn)步增加（上世紀90年代初，美國由于清潔空氣法修訂后，火電廠煙氣除塵出現(xiàn) “電” 改 “ 袋 ” 的趨勢，近年來我國也有類似情況）。由于新型濾料在適應高含濕量氣體方面有所突破，不但使用范圍擴大，而且正在開發(fā)直接用于多種煙氣脫硫工藝。,3.3.3 濾料濾料是關鍵：材質(zhì)、組織和結構,濾料種類 按濾料結構分 濾布:阻力較小毛氈:除塵效率較高 按濾料材質(zhì)分天然纖維：棉毛織物，適于無腐蝕、350360K以下氣體無機纖維：主要是玻璃纖維，化學穩(wěn)定性好，耐高溫；質(zhì)地 脆合成纖維：性能各異，滿足不同需要，擴大除塵器的應用領域,濾料種類及性能,3.3.4 袋式除塵器的清灰,清灰是袋式除塵器運行中十分重要的一環(huán)，多數(shù)袋式除塵器是按清灰方式命名和分類的 常用的清灰方式有3種 機械振動式 逆氣流清灰 脈沖噴吹清灰,脈沖噴吹清灰 脈沖噴吹耗用壓縮空氣量脈沖噴吹清灰實現(xiàn)了全自動清灰，凈化效率達99；過濾負荷較高，濾袋磨損輕，運行安全可靠,3.3.5 袋式除塵器的選擇、設計和應用,設計步驟: 選擇過濾介質(zhì)：與溫度和氣體與粉塵的其他性質(zhì)相適應 選擇清灰方式：與濾布相適應 計算氣布比（濾速） 計算穿透率 計算需要的過濾面積和袋室數(shù)目 確定壓損（供風機參數(shù)選定） 確定空壓機或反吹風風機參數(shù) 經(jīng)濟核算,選型計算,計算過濾面積一般情況下的過濾氣速選?。汉喴浊寤? vF = 0.200.75 m/min 機械振動清灰: vF = 1.02.0m/min 逆氣流反吹清灰: vF = 0.52.0m/min 脈沖噴吹清灰: vF = 2.04.0m/min,3.4 機械類除塵器 3.4.1 種類及特點 種類：機械除塵器通常指利用質(zhì)量力（重力、慣性力和離心力）的作用使顆粒物與氣體分離的裝置，常用的有3種，即 重力沉降室結構簡單，阻力低，除塵效率低；體積大。主要用于含塵氣體大顆粒預除塵。 慣性除塵器結構簡單，阻力較低；除塵效率較低。主要用于預除塵。 旋風除塵器結構簡單，使用方便，效率中等。 特點：結構簡單，造價低，使用方便；除塵效率屬低、中等級。 3.4.2 重力沉降室 重力沉降室是通過重力作用使塵粒從氣流中沉降分離的除塵裝置。含塵氣流進入重力沉降室后，流動截面積擴大，流速降低，較重顆粒在重力作用下緩慢向灰斗沉降。 層流式和湍流式兩種。,沉降室的長寬高分別為L、W、H，處理煙氣量為Q 氣流在沉降室內(nèi)的停留時間在t時間內(nèi)粒子的沉降距離該粒子的除塵效率可能捕集的最小粒徑,工程中為考慮其他因素影響，往往將該值增加一倍，即,提高沉降室效率的主要措施 降低沉降室內(nèi)氣流速度 增加沉降室長度 降低沉降室高度沉降室內(nèi)的氣流速度一般為0.32.0m/s多層沉降室效率湍流式重力沉降室分級除塵效率,3.5 濕式除塵器,使含塵氣體與液體 （一般為水）密切接觸，利用水滴和塵粒的慣性碰撞及其它作用捕集塵?；蚴沽皆龃?。 高能和低能濕式除塵器 低能濕式除塵器的壓力損失為0.21.5kPa，對10m以上粉塵的凈化效率可達9095% 高能濕式除塵器的壓力損失為2.59.0kPa，凈化效率可達99.5以上 3.5.1 特點和種類 特點：高效，能有效去除0.1m以上的顆粒；可處理高溫、高濕、可燃氣體；在去除顆粒物同時能去除部分（可溶性）氣態(tài)污染物。存在設備腐蝕、堵塞，有廢液、淤渣等問題；排氣溫度低，不利于排氣筒出口煙氣抬升；不適用于凈化含有憎水性和水硬性粉塵的氣體；寒冷地區(qū)使，應采取防凍措施；由于溫度低、濕度高，可能出現(xiàn)白煙。,種類按作用原理可分為7種，其型式、性能和操作范圍見下表：濕式除塵器的型式、性能和操作范圍,3.5.2 文丘里洗滌器設計計算,幾何尺寸計算進氣管直徑D1按與之相聯(lián)管道直徑確定 收縮管的收縮角1常取23o25o 喉管直徑DT按喉管氣速vT確定，截面積比的典型值 FT:F1=1:4 vT的選擇要考慮到粉塵、氣體和洗滌液的物理化學性質(zhì)、對洗滌器效率和阻力的要求等因素 擴散管的擴散角2一般為5o7o 出口管的直徑Dz按與其相聯(lián)的除霧器要求的氣速確定,壓損計算除塵效率計算透過率,4 氣態(tài)污染物控制技術 4.1 氣態(tài)污染物的生成及控制 4.1.1 氣態(tài)污染物的生成機理 主要大氣污染物(如CO、SO2、NOx、煙塵)來源于燃料燃燒；化學反應、蒸發(fā)和升華、泄漏等也產(chǎn)生氣態(tài)污染物。 燃煤產(chǎn)生的污染物量最多。CO由不完全燃燒產(chǎn)生； SO2由燃料中硫分氧化生成；NOx由燃料中的氮氧化生成（燃料型氮氧化物），空氣中的氮氧化生成（高溫下生成的熱力型氮氧化物，低溫火焰中由于含碳自由基存在而生成的瞬時氮氧化物）。,4.1.2 燃煤減少污染物的措施 減少SO2污染：燃料脫硫、燃燒過程中固硫、煙氣脫硫。 減少NOx污染：低氮燃燒技術應用、煙氣脫硝。傳統(tǒng)低NOx燃燒技術 低氧燃燒：可降低NOx，同時降低排煙熱損失；但CO、HC、碳黑產(chǎn)生量增加。 降低助燃空氣預熱溫度：燃燒空氣由27oC預熱到315oC，NO排放量增加3倍。 煙氣循環(huán)燃燒：降低氧濃度和燃燒區(qū)溫度主要減少熱力型NOx。 兩段燃燒技術：第一段，氧氣不足，煙氣溫度低，NOx生成量很小；第二段，二次空氣，使CO、HC完全燃燒，但煙氣溫度低， NOx生成量不高。,先進的低NOx燃燒技術 爐膛內(nèi)整體空氣分級的低NOx直流燃燒器：爐壁設置助燃空氣（OFA，燃盡風）噴嘴，類似于兩段燃燒技術。 空氣分級的低NOx旋流燃燒器：一次火焰區(qū)，富燃料燃燒，含氮組分析出但難以轉(zhuǎn)化；二次火焰區(qū)，燃盡CO、HC等。 空氣/燃料分級的低NOx燃燒器：空氣和燃料均分級送入爐膛，一次火焰區(qū)下游形成低氧還原區(qū)，還原已生成的NOx,4.2 吸收法凈化技術,利用氣體混合物中各組分在一定液體中溶解度的不同而分離氣 體混合物的操作稱為吸收。在空氣污染控制工程中，這種方法已廣 泛應用于含SO2、NOx、HF、H2S及其他氣態(tài)污染物的廢氣凈化上，成 為控制氣態(tài)污染物排放的重要技術之一。 4.2.1 吸收過程分類吸收過程通常分為物理吸收和化學吸收兩大類。 物理吸收：主要是溶解，吸收過程中沒有或僅有弱化學反應，吸收質(zhì)在溶液中呈游離或弱結合狀態(tài)，過程可逆，熱效應不明顯。 化學吸收：過程存在化學反應，一般有較強的熱效應。如果發(fā)生的化學反應是不可逆的，則不能解吸?；瘜W吸收過程的吸收速率和凈化效率都明顯高于物理吸收。 4.2.2 吸收與解吸：吸收的逆過程為解吸。物理吸收過程中，總有解吸存在解吸。 通過解吸回收吸收質(zhì)并恢復吸收劑的吸收能力（再生）。 降低溫度、提高壓強，有利于吸收；反之，有利于解吸。,4.2.3 擴散與菲克定律在靜止或滯流流體中，分子的無規(guī)則熱運動，導致物質(zhì)從濃度 較高的區(qū)域向濃度較低的區(qū)域遷移，即擴散。兩處的濃度差即為擴 散的推動力。擴散過程可用菲克定律表達：,4.2.4 氣液相平衡與亨利定律混合氣體與吸收劑充分接觸，當吸收過程和解吸過程的傳質(zhì)速率相等時，氣液兩相就達到了動態(tài)平衡。平衡時氣相中的組分分壓稱為平衡分壓，液相吸收劑（溶劑）所溶解組分的濃度稱為平衡溶解度，簡稱溶解度。氣液平衡過程可用亨利定律表達：,式中 Pi*溶液表面吸收質(zhì)i的氣相平衡分壓（Pa）；xi平衡狀態(tài)下，吸收質(zhì)i的液相摩爾分率；Ei亨利系數(shù)（Pa）,式中：M0吸收劑的摩爾質(zhì)量（kg/kmol）；吸收劑密度（kg/m3）Hi吸收劑i的溶解度系數(shù)kmol/(m3Pa)亨利定律的另一種表達形式為式中，Ci液相吸收質(zhì)的濃度（kmol/m3）此外，亨利定律還有其他的表達方式，在使用資料時一定要注意其量綱和表達式的一致。,4.2.5 物理吸收 吸收傳質(zhì)速率方程 氣相分傳質(zhì)速率方程 NA= ky(yA-yAi) NA= kg(pA-pAi) 式中 pA、pAi吸收質(zhì)A在氣相主體、相界面上的平衡分壓，Pa；yA、yAi吸收質(zhì)A在氣相主體、相界面上的摩爾分率；ky以yA-yAi為推動力的氣相分吸收系數(shù)，kmol/(m2s)；kg以pA-pAi為推動力的氣相分吸收系數(shù)，kmol/(m2sPa)； kg=DAg/ZgDAg吸收質(zhì)A在氣相中的擴散系數(shù)， kmol/(m2sPa)；Zg氣膜厚度，m。 液相分傳質(zhì)速率方程 NA= kx(xAi-xA),NA= kl(cAi-cA) 式中 xA、xAi吸收質(zhì)A在液相主體、相界面上的摩爾分率；cAi、cA吸收質(zhì)A在液相主體、相界面上的摩爾濃度， kmol/m3；kx以xA-xAi為推動力的氣相分吸收系數(shù)，kmol/(m2s)；kl以cAi-cA為推動力的氣相分吸收系數(shù)，m/s； kl=DAl/ZlDAl吸收質(zhì)A在液相中的擴散系數(shù)， m2/s；Zg液膜厚度，m。 總傳質(zhì)速率方程氣相總傳質(zhì)速率方程 NA= KAg(pA-pA* ) Ny= Ky(yA-yA* )液相分傳質(zhì)速率方程 NA= Kx(xA*- xA )NA= kAl(cA*- cA ),式中 KAg 以pA-pA*為推動力的氣相總吸收系數(shù)， kmol/(m2sPa)；Ky 以yA-yA*為推動力的氣相總吸收系數(shù)，kmol/(m2s)；y*與液相中吸收質(zhì)濃度相平衡的氣相虛擬濃度；pA*與液相中吸收質(zhì)濃度相平衡的氣相虛擬分壓,Pa；KAl以cA *-cA為推動力的液相總吸收系數(shù)，m/s；Kx以xA *-xA為推動力的液相總吸收系數(shù)，kmol/(m2s)；xA*與氣相中吸收質(zhì)濃度相平衡的液相虛擬濃度；pA*與氣相中吸收質(zhì)濃度相平衡的液相中吸收質(zhì)的摩爾濃 度，kmol/m3。 吸收系數(shù)吸收推動力表示方式不同，速率方程中吸收系數(shù)形式也不同。 氣/液相總吸收系數(shù)與氣、相分吸收系數(shù)的關系分別為：,物理吸收操作線方程,圖/式中: G單位時間通過塔內(nèi)任一截面單位面積的混合氣體流量， kmol/(m2s)；L單位時間通過塔內(nèi)任一截面單位面積的混合氣體流量， kmol/(m2s)；y任一截面上混合氣體中吸收質(zhì)的摩爾分率；x任一截面上吸收液中吸收質(zhì)的摩爾分率；GB單位時間通過塔內(nèi)任一截面單位面積的惰性氣體流量， kmol/(m2s)；LS單位時間通過塔內(nèi)任一截面單位面積的吸收劑流量， kmol/(m2s)；Y混合氣體中吸收質(zhì)與惰性氣體的摩爾比；X吸收液中吸收質(zhì)與惰性氣體的摩爾比。,物理吸收,化學吸收,物理吸收,化學吸收,4.2.5 化學平衡 吸收過程中，如果吸收質(zhì)與吸收劑發(fā)生反應，則兩者之間必然同時滿足相平衡和化學平衡關系：,根據(jù)化學平衡關系式中，A、B、M、N各組分的濃度；a、b、m、n各組分的化學計量數(shù)；A、B、M、N各組分的活度系數(shù)。令 則,由于存在化學反應，使液相中的一部分A組分轉(zhuǎn)變?yōu)楫a(chǎn)物，導致 A組分在液相的濃度較物理吸收低，從而降低了其氣相分壓，也就 是說提高了吸收凈化效果。從熱力學角度看, 化學吸收提高了吸收容量。 4.2.6 吸收速率單位接觸表面積的氣液間化學吸收速率： N =kl(cAi-cAl) 式中：kl未發(fā)生化學反應時液相傳質(zhì)分系數(shù)，亦即物理吸收的 液相吸收分系數(shù)，m/h； 由于化學反應使吸收速率增強的系數(shù)，簡稱增強系數(shù)；cAi氣液界面未反應的溶質(zhì)濃度，kmol/m3；cAl液相未反應的溶質(zhì)濃度，kmol/m3 。,4.2.7 吸收設備,4.3 吸附法凈化技術 4.3.1 吸附凈化原理和分類吸附是常用的氣態(tài)污染物凈化方法，其特點是能處理很低濃度 的廢氣，凈化后的污染物濃度可降到很低的水平。吸附常用于凈化 有機和部分無機氣態(tài)污染物,尤其是處理高毒害性廢氣的重要方法 和室內(nèi)空氣凈化的主要方法。 物理吸附物理吸附法凈化是讓廢氣與吸附劑接觸，氣態(tài)污染物由氣相轉(zhuǎn) 入固相內(nèi)表面，主要是范德瓦爾力起作用；吸附的逆過程是脫附。 吸附劑飽和后，脫附再生，吸附劑循環(huán)使用，污染物可回收利用或 進一步無害化處理。 化學吸附廢氣與吸附劑接觸，氣態(tài)污染物由氣相轉(zhuǎn)入固相內(nèi)表面，并發(fā) 生化學反應并釋放較多的吸附熱，化學鍵起作用。吸附過程不可 逆，難脫附，脫附析出的已不是原物質(zhì)?；瘜W吸附效果更好，吸附 質(zhì)被吸附得更加牢固。所以，對高毒性污染物，可采用化學吸附。,4.3.2 吸附平衡氣固兩相長時間接觸，吸附與脫附達到動態(tài)平衡在一定的溫度 下，吸附量與吸附質(zhì)平衡分壓之間的關系曲線被稱為等溫吸附線 。,6 種類型等溫吸附線,吸附等溫線方程 弗羅德里希（Freundlich）方程（I型等溫線中壓部分）,式中 XT 吸附質(zhì)質(zhì)量與吸附劑質(zhì)量之比值，無量綱，單位吸附劑 在吸附平衡時的飽和吸附量，m3/kg或kg/kg；P吸附質(zhì)在氣相中的分壓，pa；K,n經(jīng)驗常數(shù)，與吸附劑、吸附質(zhì)種類及吸附溫度有關，對 于一定的吸附物質(zhì)，僅與平衡時的分壓和溫度有關，由 實驗確定，通常n1。,朗格繆爾（Langmuir）方程（I型等溫線）, BET方程（I、II、III型等溫線，多分子層吸附）,4.3.3 吸附劑 對吸附劑的基本要求：內(nèi)表面積大；具有選擇性吸附作用；高 機械強度、化學和熱穩(wěn)定性；吸附容量大；良好的再生性能；來源 廣泛，價格低廉。 吸附劑結構：吸附劑是具有豐富微孔的物質(zhì)，有巨大的內(nèi)表面積 （活性炭比表面積可達1000m2/g以上)?？椎某叨炔煌?，其吸附特性也不同：大孔 孔半徑 r = 0.11.0m 主要吸附液體分子；中孔 孔半徑 r = 0.0010.1m 主要吸附蒸氣分子；小孔 孔半徑 r 0.002m 主要吸附氣體分子。 吸附劑的性質(zhì)：比表面積：單位質(zhì)量（或體積）吸附劑所具有的表面積；飽和吸附量：達到吸附平衡后，單位質(zhì)量吸附劑所能吸附的吸附質(zhì)（污染物）的質(zhì)量。,吸附劑的種類吸附劑的種類很多，如活性炭、活性氧化鋁、多種分 子篩等。最常用的吸附劑是活性炭?；钚蕴恳蚱湫螤?、原料和 制備工藝不同，性能各異。常用活性炭有顆粒狀、粉狀、 纖維狀等。近年來出現(xiàn)了多種定形制品，如將活性炭粉加 入聚氨酯中制成含活性炭泡沫塑料，與纖維材料一同制成 織物、非織造布等。纖維活性炭由于孔結構：以中小孔為主，孔道形狀簡 單。所以，吸附和脫附性能均較顆粒狀活性炭更好，而且 便于加工成形，應用更為方便，近年來發(fā)展較快。吸附劑常用水蒸氣脫附，大型裝置可采用變壓、變溫 或二者聯(lián)合操作。,4.3.4 吸附器 吸附器種類和結構吸附器形式有固定床、移動床、流化床等。固定床簡單、可靠，在氣體凈化中用得最多。吸附過 程由吸附再生（包括脫附、干燥和冷卻）循環(huán)構成，固 定床不能連續(xù)操作，必須至少有2 套裝置交替運作?；剞D(zhuǎn)床吸附器是移動床的一種，可連續(xù)操作， 近年來應用逐漸增多?？諝鈨艋饔捎谛枰サ奈廴疚锪亢苌?，吸附器有 效作用時間很長，不必頻繁再生。用纖維活性炭按需要疊 置成單元吸附組件，裝卸方便，可定期更換，集中處理。 吸附裝置大為簡化。,臥 式,立 式,固定床吸附器,經(jīng)驗估算物料衡算法式中 Q 廢氣流量 （m3/s）；t有效吸附時間（s）；C1進氣濃度（kg/m3）；C2出氣濃度（kg/m3）；mc吸附劑質(zhì)量（kg）；A1床層動活性（kg吸附質(zhì)/kg吸附劑），取靜活性的75%80%作為動活性計算值；A2脫附殘留量（kg吸附質(zhì)/kg吸附劑）；,Q,4.4 燃燒法凈化技術 4.4.1 燃燒法的特點氣態(tài)污染物中，少數(shù)無機物（如CO）和大部分有機 物是可燃的。焚燒凈化就是利用熱氧化作用將廢氣中的可 燃有害成分轉(zhuǎn)化為無害物或易于進一步處理的物質(zhì)。焚燒法的優(yōu)點是：凈化效率高，設備不復雜，如果污 染物濃度高還可以回收熱能。難以回收或回收價值不大的 污染物，用焚燒法凈化較為適宜。采用焚燒法應仔細分析廢氣成分，確定焚燒反應的中 間和最終產(chǎn)物不是污染物，若廢氣中的污染物含硫、氯等 元素，焚燒后含有二氧化硫、氮氧化物、氯化氫等污染 物，還需要二次處理。對于處于爆炸范圍內(nèi)的廢氣的焚燒凈化處理要特別注 意安全，防止發(fā)生回火、爆炸等事故。,4.4.2 燃燒法的機理 燃燒過程和著火溫度燃燒過程包括可燃組分與氧化劑的混合、著火、燃燒及焰后反應等過程?？扇冀M分與氧化劑接觸后開始緩慢的氧化反應，此時放出的熱量不多，隨著反應的進行，以及點火高溫火焰的熱傳遞，溫度不斷升高，到某一溫度后開始燃燒，這個溫度稱為著火溫度。著火溫度是在某一條件下開始正常燃燒的最低溫度，也有人定義著火溫度為在化學反應中產(chǎn)生的發(fā)熱速率開始超過系統(tǒng)熱損失速率時的最低溫度。到達著火溫度后，燃燒反應急劇加快，溫度猛增，反應物濃度不斷下降，這就是燃燒階段，但此時溫度高，放熱反應平衡向左移動，燃燒反應可能不完全，反應后期，系統(tǒng)溫度降低，平衡右移，剩余可燃物同自由基和氧氣結合而使反應趨于完全。,爆炸濃度極限在一定范圍內(nèi)的氧和可燃組分混合物被點著后，在有控制的條件下就形成火焰，維持燃燒；而在一個有限的空間內(nèi)無控制的迅速發(fā)展則會形成爆炸。爆炸濃度極限一般指空氣中可燃組分的相對濃度的上限燃燒（或爆炸）濃度范圍及下限燃燒（或爆炸）濃度范圍。當空氣中可燃組分的含量低于爆炸下限時，由于發(fā)熱量不足，達不到著火溫度，不能維持燃燒，更不會爆炸。當空氣中可燃組分的濃度高于爆炸上限時，由于氧氣不足，也不能引起燃燒和爆炸。爆炸濃度極限范圍與空氣或其他含氧氣體可燃組分有關，還與試驗的混合氣體溫度、壓力、流速、流向及設備形狀尺寸等有關。例如，小直徑管道內(nèi)的燃燒會因管道壁的熄火效應而迅速冷卻，不易發(fā)生。,火焰?zhèn)鞑ダ碚摶旌蠚怏w的燃燒，是在某一點引燃后，經(jīng)過火焰?zhèn)鞑ヒ鸬??；鹧鎮(zhèn)鞑ナ且粋€復雜的物理、化學過程，其理論主要有兩類：熱傳播理論和自由基連鎖反應理論。熱傳播理論（又稱熱損失理論）認為，火焰是由 燃燒放出的熱量傳遞給火焰周圍的混合氣體，使之也達到著火溫度而燃燒并傳播的。燃燒放出的熱量不夠，或者傳熱太快，不能使周圍的混合氣體達到著火溫度，因而火焰不能傳播，燃燒便不能繼續(xù)進行。自由基連鎖反應理論認為，在火焰中存在大量活性很強的自由基（如H*、OH*、C2*、CH3*、CH*），這些具有不飽和價的自由原子或原子團，極易與別的分子或自由基發(fā)生連鎖化學反應，使氧化作用進行得很迅速。,4.4.3 燃燒裝置 燃燒過程的分類按燃燒過程是否使用催化劑，可分為催化燃燒和非催 化燃燒兩類。催化燃燒是一種催化氧化反應，其反應溫度較低， 產(chǎn)生的氮氧化物少，但要求廢氣中不可燃的固體顆粒物含 量少，并不含硫、砷等有害元素。非催化燃燒設備簡單，反應溫度高，但可能產(chǎn)生氮 氧化物等二次污染。非催化燃燒又可分為直接燃燒和熱力燃燒兩種。,(1) 直接燃燒直接燃燒又稱為直接火焰燃燒，當廢氣中可燃物濃度較高，無需補充輔助燃料，燃燒產(chǎn)生的熱量足以維持燃燒過程連續(xù)進行，可采用直接燃燒。 (2) 熱力燃燒如果廢氣中可燃物含量較少，燃燒產(chǎn)生的熱量不足以維持燃燒過程繼續(xù)進行，就必須添加附加燃料，這種燃燒方式稱為熱力燃燒。,熱力燃燒中，輔助燃料首先與部分廢氣混合并燃燒，產(chǎn)生高溫氣體，然后大部分廢氣與高溫氣體混合，可燃污染物在高溫下與氧反應，轉(zhuǎn)化成非污染物后排放。為使廢氣中污染物充分氧化轉(zhuǎn)化，達到理想的凈化效果，除過量的氧以外，還需要足夠的反應溫度（Temperature）、停留時間（Time）以及廢氣與氧的湍流（Turbulence），這后三個條件也稱為“3T”條件?！?T”條件是相互關聯(lián)的，改善其中一個條件可以使其他兩個條件的要求降低。通常最經(jīng)濟的做法是改善湍流條件，減少燃燒器尺寸和降低燃燒溫度，以降低成本。無論何種燃燒方式，都要特別注意安全，輸氣管要防止回火和爆炸。,4.5 氣體催化凈化4.5.1 催化作用 改變反應歷程，降低活化能 提高反應速率（阿累尼烏斯方程） 顯著特征 對于正逆反應的影響相同，不改變化學平衡 選擇性 4.5.2 催化劑 加速化學反應，而本身的化學組成在反應前后保持不變 組成：活性組分 助催化劑 載體 主活性物質(zhì)：能單獨對化學反應在起催化作用，因而可作為催化劑單獨使用。用于氣體凈化的主要是金屬和金屬鹽。,助催化劑：本身沒有什么催化作用，但它的少量加入能明顯提高主活性物質(zhì)的催化性能。 載體：用以承載主活性物質(zhì)和助催化劑，基本作用在于提供大的比表面積，節(jié)省活性物質(zhì)，改善催化劑的傳熱、抗熱沖擊和機械沖擊等性能。要求有一定機械強度、磨損強度，熱穩(wěn)定性、導熱性好的多孔惰性材料作載體。載體材料：氧化鋁、鐵礬土、石棉、陶土、活性炭、金屬等。形狀：網(wǎng)狀、球狀、柱狀、蜂窩狀（阻力小，比表面積大，填放方便）。,催化劑的性能 催化活性：,W產(chǎn)品質(zhì)量 WR催化劑質(zhì)量 t反應時間,催化劑只有在一定的溫度（活性溫度）范圍內(nèi)具有活性，溫度 太低，活性不明顯，溫度太高，催化劑會受到損壞。,選擇性：穩(wěn)定性：熱穩(wěn)定性、機械穩(wěn)定性和化學穩(wěn)定性表示方法：壽命老化：活性組分的流失、燒結、積炭結焦、機械粉碎等中毒：對大多數(shù)催化劑，毒物有HCN、CO、H2S、S、As、Pb,B =,100%,目的產(chǎn)物摩爾數(shù),反應物摩爾數(shù),4.5.3 應用催化氧化可用于烴類等有機廢氣催化氧還原可用于氮氧化物，也可用于二氧化硫 催化床層計算,床層體積：,4.6 生物法凈化生物凈化是將污染物由氣相轉(zhuǎn)入液相，再經(jīng)生化降解為非污染物。近年來較多用于有機污染物凈化，尤其是生物脫臭。 4.6.1 生物法凈化的原理及特點 生物凈化的原理：氣態(tài)污染物的相轉(zhuǎn)移及生化降解。 生物凈化法的特點：工藝流程簡單，運轉(zhuǎn)經(jīng)濟、安全，環(huán)境友好（接近自然物質(zhì)循環(huán)，條件溫和，無二次污染）；但負荷強度較低，過程較難控制。,4.6.2 生物凈化器種類主要有有生物洗滌器、生物滴濾器和生物過濾器 3 種。,生物洗滌器（圖c)：與噴淋塔類似,吸收單元與降解單元分設。適合于生物降解較緩慢的污染物。 生物滴濾器（圖b)：內(nèi)裝填料，填料表面掛上生物膜。 生物過濾器（圖a)：以大量存在微生物的物料（如植物桔梗、熟化的垃圾、土壤）作濾層,適當設加濕裝置。,a.,b.,c.,室內(nèi)污染控制技術 5.1 室內(nèi)空氣環(huán)境的特點污染物濃度高室內(nèi)空氣來源于室外，流通量有限，且室內(nèi)的污染源直接向室內(nèi)空氣中排放污染物。所以室內(nèi)空氣中的污染物濃度往往明顯高于室外，甚至于高出若干倍。 人體暴露時間長隨著社會的發(fā)展，人們每天在室內(nèi)逗留的時間越來越長?，F(xiàn)代城市中人在室內(nèi)活動時間已經(jīng)占全天的80 90，甚至更長；即使在農(nóng)村，人每天在室內(nèi)的時間也不少于50。顆粒物中小顆粒所占比例較大有機污染物和微生物的重要性更大建筑、設備和人員等的影響很大建筑和通風空調(diào)設備等本來是改善室內(nèi)環(huán)境的，但設計、建造 的缺陷或運轉(zhuǎn)管理的不足，反而會使室內(nèi)空氣環(huán)境惡化。有限空間 內(nèi)嚴重超員、不良的生活習慣（如吸煙）和患傳染性疾病等都會影 響室內(nèi)空氣環(huán)境。,5.2 室內(nèi)空氣污染物及污染源 5.2.1 主要污染物：顆粒態(tài)污染物固態(tài)、液態(tài)（少數(shù)）。粒徑分布范圍 寬，形狀不規(guī)則，成分復雜。氣態(tài)污染物主要有二氧化硫、二氧化氮、一氧化碳、揮 發(fā)性有機污染物（VOCs，Volantile Organic Compounds）等。室 內(nèi)空氣有機物污染很重要。目前引起普遍關注的主要是苯的衍生物 （甲苯、二甲苯等）、醛、醇、酮、酯等，其中甲醛最為常見，危 害性較大。建筑材料和土壤中還有可能存在微量放射性質(zhì)，如氡。微生物細菌、螨蟲等?？諝庵械奈⑸锲湫螒B(tài)屬于顆粒 物（一般附著于顆粒物表面，很少單獨存在），但其環(huán)境效應屬生 物性。,5.2.2 主要污染源：建筑及裝修材料：裝飾和家具使用的人造板、涂料、黏合 劑，含放射性物質(zhì)的石料等；地層（巖石、土壤）也可能含有放射 性氣體氡。日用化學品：芳香劑、消毒劑、驅(qū)蟲劑等。燃料燃燒：產(chǎn)生不完全燃燒產(chǎn)物（如CO）、氮氧化物：烹飪 中產(chǎn)生的油煙，成分復雜，有致突變作用。人體：消耗氧，排出、少量有機氣體、微生物、體屑等。電器：某些辦公設備（如復印機）可能釋放臭氧。通風空調(diào)設備：設計有缺陷、管理不好的通風空調(diào)系統(tǒng)中的 風管、空氣過濾器、表面換熱器、空氣處理用循環(huán)水等會積塵、滋 生微生物，成為污染源。設計、制作和運轉(zhuǎn)不佳的電除塵器、負離 子發(fā)生器等也會產(chǎn)生臭氧。 外環(huán)境。,5.3 室內(nèi)環(huán)境空氣相關法規(guī) 室內(nèi)空氣質(zhì)量標準(GB/T 18883-2002)； 民用建筑工程室內(nèi)環(huán)境污染控制規(guī)范(GB 1858018588, GB6566-2001)； 室內(nèi)裝飾裝修材料有害物限量(GB 50325-2001)； 室內(nèi)環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測技術規(guī)范（HJ/T 167-2004）； 其他相關標準、規(guī)范和檢測方法：民用建筑工程室內(nèi)環(huán)境污染控制規(guī)范（GB 503325）；室內(nèi)空氣中可吸入顆粒物衛(wèi)生標準（GB/T 17095）；各種污染物的監(jiān)測方法；通風與空調(diào)工程施工驗收規(guī)范(GB 50243-2002)；電子信息產(chǎn)品污染控制管理辦法。,5.4 室內(nèi)空氣污染控制及室內(nèi)空氣品質(zhì)改善 5.4.1 減少污染物的產(chǎn)生和散發(fā) 材料和物品：無污染、低污染物料； 污染物的有效排除：局部排氣（如排油煙機），通風換氣； 合理地建筑布局：是保證有效自然通風的關鍵。 5.4.2 通風及空氣調(diào)節(jié) 自然通風：最實用、經(jīng)濟、有效的措施。 機械通風和空氣調(diào)節(jié)：自然通風由于受到作用壓頭的限制，換氣量和氣流分配可能達 不到預定要求，就要采用機械通風。必要的新風量（部分情況下用 換氣次數(shù)）、合理的氣流組織和必要的空氣凈化措施?？照{(diào)主要是控制室內(nèi)空氣的物理條件，如果與空氣凈化裝置結 合，就能同時控制化學和生物條件。制訂并認真執(zhí)行運轉(zhuǎn)規(guī)程（尤其是定是檢查、清洗、更換材 料）。過渡季盡量利用室外空氣進行通風換氣。,5.4.3 空氣凈化 顆粒污染物凈化室內(nèi)空氣長時間直接接觸，空氣品質(zhì)至關重要?？諝鈨艋椒?很多，由于室內(nèi)空氣凈化的技術要求較高（凈化效率高、無二次污 染、阻力低、體積小、操作簡便、安全可靠），實際應的技術主要 是靜電沉積和過濾。靜電沉積：通常稱為電除塵。特點是效率高、阻力低、結構 緊湊。 室內(nèi)空氣凈化器常用板線式（圖2.1）和蜂窩針式（圖 2.2a及b）單區(qū)或雙區(qū)結構（圖2.1b），陽極電暈放電（產(chǎn)生臭氧 少）。這也是當前油煙凈化的主流技術。過濾：特點是效率高、穩(wěn)定可靠，但濾料多為一次性使用。 常用濾料有織物、紙、微孔膜等。為了增大單位空間中容納更多的 過濾面積，濾層布置成折疊式，并制成單元構件，便于拆裝。,氣態(tài)污染物凈化常規(guī)氣態(tài)污染物凈化技術吸附、吸收和催化轉(zhuǎn)化等。由于室內(nèi) 空氣凈化的特點和要求，目前采用的技術主要是吸附，催化轉(zhuǎn)化技 術的應用處于研發(fā)中。吸附的特點是平衡濃度極低，所以可處理低污染物濃度的空 氣，凈化率很高，適合于室內(nèi)空氣凈化。吸附劑是關鍵。最常用的吸附劑是活性碳。纖維活性炭吸附性 能優(yōu)良，并可制成各種形狀的元件，特別適合于室內(nèi)空氣凈化，是 當前空氣凈化器的首選凈化材料。 空氣凈化裝置空氣凈化器有集中式、分置式 2 類。集中式可與空調(diào)系統(tǒng)結 合，分置式可單獨使用?？諝庵羞m量的負離子對健康有益。但目前對負離子與健康的關 系在機理上認識還不夠（尤其是定量的），負離子發(fā)生器的技術要 求和性能認證條件也不成熟?，F(xiàn)有負離子發(fā)生器一般是通過放電產(chǎn) 生負離子，控制放電過程的副產(chǎn)物（如臭氧）是必須重視的問題。,5 大氣污染防治工程實踐2007年7月 上海,51 大氣污染控制工程的設計原則 5.1.1凈化系統(tǒng)設計的基本程序廢氣凈化系統(tǒng)的設計過程可分為基礎調(diào)查階段、技術設計階段和總結并提供成果階段，以及后續(xù)工作。 基礎調(diào)查在接受設計任務后，應首先編制設計工作計劃，確定設計內(nèi)容和技術要求、技術關鍵、進度安排、人員配備、要求工藝和土建等方面提供的資料、向工藝和其他工種提出的要求與提供的資料等。在此基礎上首先進行基礎調(diào)查。工藝調(diào)查需要了解與設計項目有關的基本工藝流程和布局、產(chǎn)品的和類和數(shù)量、生產(chǎn)周期和班次、生產(chǎn)工藝對室內(nèi)外空氣環(huán)境和治理設施的要求。污染源調(diào)查根據(jù)設計需要，了解產(chǎn)生污染物的工藝環(huán)節(jié)和設備的種類和分布情況，掌握污染物種類、發(fā)生量、發(fā)生規(guī)律、排氣溫度和速度、除主要污染物外的其他成分，掌握產(chǎn)生污染物的工藝設備的運轉(zhuǎn)規(guī)律和操作要求。在缺乏資料的情況下，可與工藝方面協(xié)作，進行必要的試驗或物料平衡計算。,背景情況調(diào)查要根據(jù)項目的規(guī)模和對環(huán)境的影響程度，確定調(diào)查內(nèi)容和范圍。對大型項目，需要收集所在地區(qū)的氣象和地形資料、規(guī)劃布局(近期和遠期)、大氣環(huán)境質(zhì)量(現(xiàn)狀和預測)及廠區(qū)布局。技術經(jīng)濟條件調(diào)查需調(diào)查與設計有關的法規(guī)，如大氣質(zhì)量標準、污染物排放標準、排污收費標準、相關的衛(wèi)生和安全標準等；了解所在地區(qū)對大氣環(huán)境質(zhì)量是否有特定要求。調(diào)查與設計項目相關的適用技術，可供使用的設備、原材料和能源情況（種類、規(guī)格和價格等），施工技術水平及使用單位運轉(zhuǎn)管理水平等。還需了解污染物綜合治理和利用的條件或污染物的出路。,技術設計在完成基礎調(diào)查后，進行技術設計。根據(jù)工程的重要性、工程量的大小和復雜性，可采用二階段設計(擴大初步設計和施工圖)，或三階段設計(初步設計、技術設計和施工圖)方式進行。設計工作主要包括污染源控制方案的確定和污染物計算，廢氣凈化方案的選定，凈化設備的選型(或設計)計算，技術經(jīng)濟分析，設備、管道布置和計算，設計圖繪制，工程概(預)算及設計文件編制。污染源控制方案的確定這項工作是設計的第一個重要環(huán)節(jié)，對污染控制系統(tǒng)的合理性、有效性和經(jīng)濟性起決定性作用。污染源控制方案的確定特別要注意與工藝密切配備，協(xié)同進行，才能選出最佳控制方案。對復雜的項目，要從工藝和污染控制兩方面進行專題研究和設計。對有污染物散發(fā)的設備，要重點進行集氣罩的設計和計算。最后要得出廢氣量、污染物和其他重要組分的含量、廢氣的溫度和壓強等參數(shù)。,凈化方案的選定應根據(jù)廢氣的流量、成分和性質(zhì)，設備和原材料條件，綜合治理(是否有可作吸收劑、吸附劑或反應物的廢液、廢渣等)和利用途徑，擬訂凈化方案，并作技術、經(jīng)濟分析。如果采用新的凈化方法和工藝，還需要進行必要的試驗。設備選型或設計凈化設備應根據(jù)廢氣的數(shù)量、成分、性質(zhì)和凈化設備的規(guī)格、性能選用。如果沒有凈化設備的產(chǎn)品或圖紙可供采用，則需進行設計。通過設備選型，確定凈化設備的型號、規(guī)格和數(shù)量；或通過設計，確定設備構造、尺寸、材料和加工工藝。這項工作的指導原則是，在最經(jīng)濟、合理的條件下，保證污染物排放量達到有關標準規(guī)定的要求，或保證污染物排放后其影響范圍內(nèi)的大氣質(zhì)量符合要求。因此，設計計算時要將凈化設備和排放設備（煙囪或排氣筒）聯(lián)系起來進行。如果以大氣質(zhì)量作為設計考核標準，則需要進行污染物排放后的擴散計算。,凈化系統(tǒng)的設計和計算這部分工作包括設備和管道布置、系統(tǒng)阻力計算、風機選用、排氣筒(或煙囪)的計算或校核、輔助設施(如凈化系統(tǒng)附屬的供水、供氣管道和設備)設計。在進行設備和管道布置時，要與工藝和其他工種(特別是土建)密切配合，互相協(xié)調(diào)。設計進到此，就可以向其他工種提出技術要求和提供技術資料。向土建(建筑和結構)應提的要求和資料主要有：設備和管道的名稱、位置、尺寸、重量，所需凈空，支承件的位置，門和孔口的尺寸、位置和預埋件等。如果需要機房，則應提出機房位置、平面和剖面尺寸、起重設備的規(guī)格、安全要求(如防火、防爆、防腐蝕等)、隔聲要求等。向給排水和水污染控制方面應提的要求主要有：用水設備名稱、數(shù)量、位置，供水的水質(zhì)、水量和水壓；排放廢水的設備名稱、數(shù)量、位置、廢水的水質(zhì)、水量和凈化要求(如果回用)等。向電氣方面應提的要求有：用電設備的名稱、位置、供電電壓、電流、同時運轉(zhuǎn)情況，控制要求等。如果凈化系統(tǒng)需要供應燃油、燃氣、壓縮空氣等，應提出需要供應能源的設備名稱、位置，所需能源的品種、規(guī)格、用量等。,5.2 大氣污染控制工程系統(tǒng)設計 5.2.1 排氣罩的種類及特征 封閉罩：這種集氣罩將污染源包圍，并自罩內(nèi)排氣，既將污染物帶走，又保證罩內(nèi)負壓，可防止污染物外逸。這種集氣罩能以較小的排氣量將污染物控制在罩內(nèi)，是最經(jīng)濟而有效的罩型，應盡量采用。圍擋罩的封閉程度越高，排氣量可越小。但不宜完全密閉，否則沒有氣流流動，不能將罩內(nèi)污染物排走。 排氣柜：根據(jù)工藝需要，開設較大面積的操作口，通過吸入氣流控制污染物外逸?！菊置骘L速法設計】 外部集氣罩：由于工藝原因，在污染源附近設排氣罩，依靠吸入氣流實現(xiàn)污染物收集。由于吸入氣流與污染氣流方向往往不一致，一般需要較大排氣量才能有效控制污染氣流，且易受橫向氣流干擾?！究刂骑L速法設計】 接受式外部集氣罩：朝污染氣流方向設置罩口，污染氣流借助自身的流動能量進入罩口。 吹吸式集氣罩：如果罩口與污染源距離大，單靠吸氣不能有效控制污染物，可用吹吸氣流配合控制。,5.2.2 排氣罩設計封閉罩 要求：盡可能封閉；罩內(nèi)保持一定負壓，防止污染物外逸；吸氣點避開物料集中部位和飛濺區(qū)域；不應妨礙操作和檢修。 排氣量計算：按開口風速計算 Q=F0v0按經(jīng)驗式計算外部罩 要求：盡量靠近污染源；避免污染氣流經(jīng)過呼吸區(qū)；不應妨礙操作和檢修。 排氣量計算：【參考：郭、阮大氣污染控制工程190頁，表112】 5.2.3凈化系統(tǒng)設計 系統(tǒng)劃分原則 , 排氣系統(tǒng)的劃分，必須考慮排氣的性質(zhì)。例如，排高沸點液體的蒸氣或水蒸氣，不能與排粉塵合為同一系統(tǒng)；排可燃氣體、粉塵或油霧，不能與排熱煙氣合為同一系統(tǒng)。其次要考慮同時運轉(zhuǎn)的可能性，不同時使用的設備，分系統(tǒng)設置，可以保證運轉(zhuǎn)的靈活性，減少能耗。 除塵系統(tǒng)規(guī)模不宜過大，管道力求簡單，吸塵點不宜過多。若吸氣點較多，最好用集合管，以利各支管的阻力平衡。集合管內(nèi)氣體流速不宜超過3m/s，集合管內(nèi)部設排灰裝置。 管路系統(tǒng)的布置管道布置合理與否，直接影響到系統(tǒng)建造和運轉(zhuǎn)的經(jīng)濟性和可靠性。所以應根據(jù)現(xiàn)場情況(建筑物、其他設備或管線)、工藝要求和輸送氣體的性質(zhì)，確定管道走向和輔助部件位置(如閥門、阻火器、泄壓口、檢查口、清掃口、卸灰口、放液口、監(jiān)測口)等。其主要原則是：管道盡量順直，不影響生產(chǎn)和交通，避免與建筑物、其他設備和管線發(fā)生矛盾，少占有效空間，并且要便于安裝和維修。管道應避免斷面和方向的突變(如突擴、突縮、急轉(zhuǎn)彎)，減少合流氣流的沖突，以降低氣流壓損，避免積塵或磨損。,輸送含塵氣體的管道，應盡量避免橫管。如果要進行水平方向較長距離的輸送，可將管道布置成若干段傾斜管(與水平面的夾角要在4560)，或在橫管上連續(xù)設排灰斗。輸送含高凝結點蒸氣、水蒸氣或霧滴的廢氣，橫管應保持不小于0.005的坡度，以便排液。排液方向最好與氣流方向一致，并在容易積液的地方(如管道末端、彎頭等)設放液口。管道沿建筑物設置，或與其他管線平行設置，應保持必要的安裝、檢修距離，及有關規(guī)范規(guī)定的距離。,設計計算方法斷面積f 計算：根據(jù)氣體流量Q和選定的管內(nèi)氣速vg，按下式計算管道斷面積： F = Q / vg壓損計算摩擦壓損按下式計算（可查圖表）：局部壓損可按下式計算,計算步驟確定管道布局，繪制系統(tǒng)軸測圖，在圖上標注各管段氣量、長度及局部管件種類；根據(jù)技術和經(jīng)濟要求，確定管內(nèi)氣體流速，并計算管徑。按定型化要求選定管徑，重新核算管內(nèi)氣速；計算沿程壓損；計算局部壓損；計算最不利管路總壓損：最不利管路指系統(tǒng)中壓損最大的一條管路。總壓損是所有串聯(lián)管段、管件及設備的壓損之和，以此作為選擇風機的依據(jù)。 如果系統(tǒng)中各支管需要進行壓損平衡，則要分別計算各支路的壓損。若并聯(lián)支路間壓損相差10以上，必須調(diào)整管徑，再進行復核。管徑調(diào)整計算式為 d2 =d1(p1/p2 )0.225,5.2.4 風機的選型和應用 風機的種類與特性常用風機有離心式和軸流式兩類凈化系統(tǒng)中最常用的是離心風機。為了適應不同的工作條件，風機設計時選用不同的材料和構造，形成多種類型的風機，如排塵風機、耐高溫風機、防腐蝕風機等。 風機的主要特性參數(shù)：流量、壓頭、效率、所需功率及噪聲級等。某一風機的這些特性參數(shù)都與葉輪轉(zhuǎn)速有關。通常將流量與壓頭、流量與功率、流量與效率之間的關系，用曲線表示，稱為風機特性曲線。 風量 配用電動機功率 壓頭 功率,風機在系統(tǒng)中的工作狀態(tài)風機在系統(tǒng)中工作狀態(tài)，不但與風機本身的特性有關，還與系統(tǒng)的阻力特性有關。系統(tǒng)的阻力特性，是指氣體通過整個系統(tǒng)產(chǎn)生的壓降與流量之間的關系。一般情況下，壓降與流量的平方成正比。這一關系標注在坐標圖上，即為系統(tǒng)阻力特性曲線。將系統(tǒng)阻力特性曲線與風機特性曲線畫在同一圖中，兩根曲線的交點，即為風機在系統(tǒng)中工作狀態(tài)點(圖9中的A點)。風機串、并聯(lián)后在系統(tǒng)中的工作狀態(tài)是串、并聯(lián)后的特性曲線與系統(tǒng)的阻力特性的交點。,風機選用原則根據(jù)系統(tǒng)的工作條件，用相應類型的風機，如排塵、防腐、防爆風機等。風機的流量與壓頭必須滿足系統(tǒng)的實際需要，并保留適當?shù)母挥嗔?。風機在系統(tǒng)中的工作狀態(tài)，應盡量接近最高效率點。當單臺風機的流量或壓頭不能滿足需要時，可將風機并聯(lián)(增加流量)或串聯(lián)(增加壓頭)使用。但必須注意，聯(lián)合工作的風機應是相同型號規(guī)格，否則運轉(zhuǎn)狀態(tài)會很差。根據(jù)風機所需轉(zhuǎn)速和電動機轉(zhuǎn)速，選用不同的傳動方式。二者轉(zhuǎn)速相符，可用直接傳動（小型風機）或聯(lián)軸器傳動（大型風機）；二者轉(zhuǎn)速不相符，一般用皮帶傳動。根據(jù)管道布置情況，選用相應的出風口位置。 風機的安裝風機應正確安裝。風機出口端管道不應緊靠出口反向彎轉(zhuǎn)，因為氣流反向急轉(zhuǎn)（后圖），造成的壓降很大。為了減少噪聲和振動的傳遞，風機與管道之間要有軟接頭（用帆布、橡皮、軟塑料等），在機座與基礎之間加減振裝置，如彈簧、橡膠等減振器。,