大气污染控制工程知识点归纳期末复习总结

第一章概论

1、大气污染：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：

>气溶胶状污染物:指沉降速度可以忽略的小固体粒子、液体粒子或固液混介粒子.

分类：飘尘、可吸入颗粒物、PM10（<10nm）;降尘（）10pm）TSP（<100|im的颗粒）

>气态状污染物：1234为一次污染物，56为二次污染物。

一次污染物是指直接从污染源排到大气中的原始污染物质

二次污染物是指有一次污染物与大气中已有组分或几种一次污染物之间经过一系列化

学或光化学反应生成的与一次污染物性质不同的新污染物质.毒性更强。

（1）CO、C02：主要来源：燃料燃烧和机动车车排气。

危害:①CO与血红蛋白结合危害人体；

②82排量多会使空气中02量降低，其浓度的增加，能安生“温室效应”.

（2）NOx、NO、N02：来源：①由燃料燃烧产生的NOx约占83%；

②硝酸生产、循化过程、炸药生产及金属表面处理等过程。

危害:①对动植物体有强的腐蚀性;②光化学烟雾的主要成分。

（3）硫氧化物:来源：①化石燃料燃烧;②有色金属冶炼；③民用燃烧炉灶。

危害：①产生酸雨；②产生硫酸烟雾：③腐蚀生物的机体。

（4）大气中的挥发性有机化合物VOCs：是光化学氧化剂臭氧和过氧乙酰硝酸酯（PAN）的主

要贡献者，也是温室效应的贡献者之一。

来源:①燃料燃烧和机动车排气；②石油炼制和有机化工生产。

（5）硫酸烟雾：大气中的SO2等硫氧化物，在有水雾、含有重金属的悬浮颗粒物或氮氧化

物存在时，发生一系列化学或光化学反应而生成的硫酸雾或硫酸盐气溶胶。其引起的刺激作

用和生理反应等危害，要比502气体大的多。

⑹光化学烟雾：在阳光照射下，大气中的氮氧化物NOx、碳氢化合物HC（又称炸）和氧化剂

（主要成分有臭氧03、过氧乙酰硝酸酯PAN、酮类和醛类等）之间发生一系列光化学反应而

生成的蓝色烟雾.其刺激性和危害要比一次污染物严重得多.

4、大气污染的影响

大气污染物侵入人体途径：

①表面接触;②食入含有大气污染物的食物和水；③吸入被污染的空气。

危害:①人体健康危害.②对植物的危害:叶萎缩、枯烂、吸入到果实中；③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）；④对能见度影响;⑤局部气候的影响；

⑥对臭氧层的破坏

能见度L、,=26Pp%、——颗粒密度kg/n?、颗粒直径um；

Kp

K—散射率,即受颗粒作用的波阵面积与颗粒面积之比值；

P——视线方向上的颗粒深度，mg/m3.

5、主要污染物的影响

（1）二氧化硫S02

A、形成硫酸烟雾

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、PMio）

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与放出氧气和水分的过程，从而

影响植物的健康和生长。

C、表面可以吸附空气中的各种有害气体及其他污染物，作为载体。

（3）氮氧化物NOx

A、刺激人的眼、舁、喉和肺，会迅速破坏肺细胞。

B、在空中形成硝酸小滴，产生酸雨。

C、在有水雾、硫氧化物存在时，发生一系列化学或光化学反应，生成硫酸烟雾。

D、与碳氢化合物和光化学氧化剂混合时，在光照下发生光化学反应生成危害更加严重

的光化学烟雾。

（4）一氧化碳C0

A、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。

例；受污染空气中C0浓度为100X10,如果吸入人体肺中的C0全被血液吸,试估算人体

血液中COHb（CO与血红蛋白结合生成碳氧血红蛋白，血红蛋白对C0的亲和力大约为对氧的

亲和力的210倍）的饱和度.

解：设人体肺部气体中氧的含量与环境空气中氧含量相同，即为21%,取M=210,

COHb_p_210x100x10^

则Mco

02Hb-77-—21x10-2

式中、——吸入气体中CO和的分压；

—玩赖常数，取210。

即血液中COHb与02Hb之比为1：10,则血液中COHb的饱和度为:

COHb_0.1

Pco==9.1%

+。2〃厂1+0.1

（5）挥发性有机化合物VOCs

是光化学氧化剂臭氧和过氧乙酰硝酸酯（PAN）的主要贡献者，也是温室效应的贡献者

之一。

（6）有机化合物

特别是多环芳燃（PAHs）,大多数有致癌作用。

（7）光化学氧化物

伤害眼睛和呼吸系统，加重哮喘类过敏症.

6、大气污染物综合防治

含义：实质上就是为了达到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

制技术方案和工程措施。

措施：（1）全面规划、合理布局；（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、环境空气质量标准

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卜.，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。

还有大气污染物排放标准、大气污染控制技术标准、大气污染警报标准.

8、空气污染指数API

污染物的分指数，可由其实测浓度q值按照分段线性方程计算.

对于第k种污染物的第j个转折点（Ck，S的分指数值ikJ和

相应浓度值C9,可由表1-7确定。

当第k种污染物浓度为CQWck＜时，则其分指数为

'.J

式中：人第k种污染的污染分指数

a第k种污染的污染物平均浓度监测值

第k种污染j转折点的平均污染分指数

乙,「第k种污染j+i转折点的平均的污染分指数

。人,第j转折点上k种污染浓度限值（对应4.J）

。,川j+1转折点上k种污染浓度限值（对应如…）

污染指数的计算结果只保留整数，小数点后的数值全部进位

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苜要污染物.API〈5。时，则不报告首要污染物。

例:实测PM”浓度值=0。215则

0.215-0.150

（200-100）+100=132.5进位.>133

0.350-0.150

空气污染指数日均值

第二章燃烧与大气污染APIPM10

500o050

1、影响燃烧过程的主要因素：（1）燃烧过程及燃烧产物。多数

化石燃料完全燃烧的产物是二氧化碳和水蒸汽。然而不完全燃1000o150

2000350

烧过程将产生黑烟、一氧化碳和其他部分氧化产物等大气污染o

3000.420

物；（2）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。O•••

2、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。QI

3、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So

S16Oo5Oo5

所以理论需氧量为（73.58+23.75+0.5）mol/kg=97。83mol/kg（重油）

理论空气量为97。83X4.78=467o63mol/kg

即467.63X22.^1000=10.4^kg

8、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

Vfg。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水熟气

9、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

PS标态下（TN、PN下）：烟气的A体积为VN,密度为PN.

.

&乙

E

标态下密度为：-乙

PN=PS，G元

10、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。匕，=匕/+V（）（a-i）

实际空气量

空气过剩系数为==1+w

------过剩空气中Q的过剩物

设燃烧是完全燃烧，过剩空气中的氧只以6形式存在，燃烧产物用下标P表示,

C+（1+tri^O-y+（1+/〃）3.78N,—>CO”+O”+N”

假设空气只有02、N2,分别为20.9%、79.1%,则实际需氧量=0。264N2P

理论需氧量=实际需氧量一过剩氧量=0。264N2P—GP

所以（燃烧完全时）。=1+_____殳______

0.264N“-。”

若燃烧不完全会产生CO,须校正。即从测得的过剩氧中减去C0班化为CO?所需的02

此时a=l+02P-65cop

~0.2MN2P-（O2P-0.5COp）

各组分的量均为奥氏分析仪所测得的百分数。

例：C02=10%>02=4%、C0=l%,那么N2=85%,贝！1：

一二四一

ai=1.18

0.264x85-(4-0.5x1)

11、污染物排放量的计算：

例：已知某电厂烟气温度为473K,压力等于96o93kPa,湿烟气量=10400/min,含水

汽6.25%（体积分数）.奥萨特仪分析结果是:C02=10.7%,02=8.2%,不含C0.污染物排放

的质量流量是22。7kg/min,.

求：1。污染物排放的质量流量（以t/d表示）；

2.污染物在烟气中的浓度；

3o燃烧时的空气过剩系数；

4o校正至空气过剩系数=1.4时污染物在烟气中的浓度。

工日、4曰5金奴60min24h1.0，2r,,

解：1.质量流量换算：22.7—x------x----x-------=32.7//6/

minhdKXX）kg

33

2«干烟气量：qVd=10400x（1-0.0625）/w/min=9750m/min

2?7x106

在干烟气中的浓度：p=—:------mg/°=23282mg/m'

9750

换算成标

态：：

（八丫7）101.325473/3人…，、/3

PN=P——=2328.2x--------x----mg/in=4217.0/〃g/nr

人TN）96.93273

3。空气过剩系数（同上）

4.根据近似推算校正：已近二?翌

以1.4

12、燃烧时降低SO3及其酸雾生成量的方法：

（1）降低炉膛中的空气过剩系数；

（2）不要用Fe、V等金属作受热面；

（3）及时清理受热面的燃料灰；

（4）炉膛内温度越高越好.

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量和物理现象.

主要有：气温、气压、气湿、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：指距地面1。5m高处百叶箱中的空气温度。（2）气压

⑶气湿：表示空气中水汽含量的多少。

例：已知大气压力p=101325Pa,气温t=28℃,相对湿度=70%,确定空气的含湿量、水汽体

积分数。

解：查表得1=28'。时饱和水汽压=3746。5Pa,

加n7x37465

则空气含湿量d=0.622"4=0.622————=0.0165kg1kg（干空气）

p—帆,101325-0.7x3746.5

工程含湿量d°=0.804帆=0.8040.7x3746.5

=0.0214Zg/〃《（干空气）

P一帆101325-0.7x3746.5

水汽体积分数%=祭舒吃二端浣=2.59%

（4）风向和风速:风从东方来称东风;风往北吹称南风.若用F表示风力等级，则风速u（km/h）

为：吟3.02VFr

（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X1.25=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（m,Km）o表示大气清洁、透明的程度。雾、水汽、烟尘等，可使能见度降低.

2、气温的垂直变化

干绝热直减率Yd：

干空气块绝热上升或下降单位高度（通常取100m）时，温度降低或升高的数值.

根据计算，得到Yd约为0,98℃/100m,近似l℃/100m。

负号表示气块在二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=1C04.8J/（Kg・K）则Yd=0.98K/100m=lK/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）

3、温度层结类型

（1）温度随高度的增加而降低（Z2t\），且/＞为正常分布层结,或递减层结。

（2）温度梯度等于或近似于lC/100m,即y=九，称中性层结。

⑶温度不随高度变化,7=0称为等温层结。

（4）温度随高度增加而升高（ZTitTi）〃＜（）称为逆温层结.

4、大气的稳定度：污染物在大气中的扩散与大气稳定度有密切关系。

⑴大气稳定度:是指在垂直方向上大气的稳定程度，即是否易于发生对流.

（2）分类:如果一空气块受到外力的作用，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:①气块减速并有返回原来高度的趋势，此时大气是稳定的.②气块加速上升或

卜降，此时大气是不稳定的.③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。

（3）判别：为时,气块的加速度与其位移方向相同，大气不稳定；

为时,相反，大气稳定：7=九时,大气是中件的C

5、逆温:温度随高度的增加而增加.某一高度上的逆温层像一个盖子一样阻碍着气流的垂直运

动，所以也叫阻挡层。由尸污染的空气不能穿过逆温层，而只能在其下面积聚或扩散，所以

可能造成严重污染.逆温的最危险状况是逆温层正好处于烟囱排放口.

形成逆温的过程多种多样,最主要有以卜.几种：①辐射逆温（较常见）；②下沉逆温；③平流

逆温;④湍流逆温;5.封面逆温。

6、辐射逆温

由于地面强烈辐射冷却而形成的逆温.在晴朗无云、风速不大的夜间，地面辐射冷却很快,

贴近地面的气层冷却最快，较高的气层冷却较慢，因而形成了自地面开始逐渐向上发展的逆

温层，即辐射逆温。［以冬季最强］

7、五种典型烟流和大气稳定度

（1）波浪型r>o,r>rd很不稳定

（2）锥型：r>o,r=rd中性或稳定

（3）扇型：r<o,r<rd稳定

（4）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：rVo,r

Vrd,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I

8、大气的运动和风

水平气压梯度力是引起大气运动的直接

动力。

海陆风：白天，由于太阳辐射，陆地«

升温比海洋快，低空大气由海洋流向陆

地，形成海风，高空大气形成反海风，同

陆地上的上升气流和海洋上的下降气流

形成了局地环流。在夜晚，陆地降温比

海洋快，同理形成相反的环流。

山谷风：白天，太阳先照射到山坡上，

使山坡比谷地温度高，形成了由谷地吹

向山坡的谷风，高空形成了反谷风。同山

坡上的上升气流和谷地上的下降气流形

成了局地环流。在夜间，山坡比谷地冷却得快，同理形成相反的环流.

城市热岛环流:产生城乡温度差异的主要原因是:①城市人L1密集、工业集中，使得能耗水

平高；②城市的覆盖物热容量大，白天吸收太阳辐射热，夜间放热缓慢，使低层空气冷却变缓；

③城市上空笼罩着一层烟雾和二氧化碳，使地面有效辐射减弱。

第四章大气扩散浓度估算

1>有效源高

烟囱的有效高度H（加轴高度，它由烟囱几何高度Hs和烟流（最大）抬升高度AH组成，

即H=Hs+AH）,要得到H,只要求出AH即可。AH: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：

⑵烟云抬升的原因有两个:①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）；

②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

（OH）一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AH*,其中a=#|〜1,常取a为明.c）烟囱几何高度（看法不一）有人认为有影响：

△HocHs%；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。

我国国家标准中规定的公式

例：某城市火电厂的烟囱高100m,出口内径5m。出口烟气流速12。7m/s,温度140'C,

流量250/s.烟囱出口处平均风速4m/s,大气温度20C,当地气压978。4hPa,确定烟气抬升

高度及有效源高.

140-20

解：烟气热释放率Q”=0.35=0.35x978.4x250x=24875ZW

140+273

查表得系数(QH>2KXX)kW,城区)%=1.303,%=1/3,%=2/3,求得烟气抬升高

度：△"=H;u=1.303x24875l/3x10023x4Tm=204.9相

有效源高：〃=(100-204.9)〃?=3049〃

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

四点假定：

(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是质量守恒的。

4、高架连续点源扩散模式

(1)地面浓度模式：我们时常关心的是地面污染物浓度.

p(x,y,0)=-=^—exp-二exp-葭

兀i".、2。JI

(2)地面轴线浓度模式：

p(.r,0,0)=—exp|-|

myI2。；)

(3)地面最大浓度模式：

L

Pmax=~出现位置：b=

一£2-

7TuHeay"V2

―距原点处烟流中的污染物在向分布的标准差，m;

例：某污染源SO2排放率为80g/s,有效源高为60m,烟囱出口处平均风速为6m/s。在当时

的气象条件下，正下风方向500m处的=35。3m产18。1m,试求正下风方向500处的SO2

地面浓度。及在这条件下，当时天气是阴天，试计算下风向=500m、=50m处的SO2的地面浓

度和地面最大浓度。

解1。

Q(H2\*80(602/3

p=〜-----exd-----7=---------------exd--------T=0.0273〃?g/m

兀―\2a；J乃x6x35.3xl8.1\2xl8.12J

2.阴天稳定度为D级，查表得=500m时，=35.3m,=18。lm

p(500,50,0,60)=——exp

602

§2=0.010〃2g/，/

1x6x35.3x18.1\2X35.32J2x18.11

3.地面最大浓度:

60

出现位置:42.4

V2-V2

查表校正(98.6-%)/(%-87.9)=(47.0-42.4)/(42.4-41.9)=>%,=88.9

丝。二2x8042.44

0max-2=4.14x10mg/

7ruH2e巴3.14x6x60x2.718388^9

第五章除尘技术基础

1、粉尘粒径

（1）斯托克斯直径，在同一流体中与颗粒的密度相同和沉降速度相等的圆球直径。

（2）空气动力学当量直径，在空气中与颗粒的沉降速度相等的单位密度的圆球直径。

2、粒径分布

（1）个数分布：以粒子的个数所占的比例来表示；

分级号粒径范围颗粒个数个数频率间隔上限粒径个数筛下累积频率粒径间隔个数频

率密度

1）个数频率：为第i间隔的颗粒个数％与颗粒总个数之比（或百分比），即:

工二立Z£=1

2）个数筛卜.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

F/=与t-f-l---

7=0

3）个数频率密度

p（d）=dFidd函数，即单位粒径间的频率

（2）质量分布：以粒子质量表示.

质量频率质量筛下累积频率质量频率密度。

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400-550o

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。Sm=-^=—^~

如果以粉尘质量表示比表面积，单位（crr>2/g）,则为：PNPpd’v

（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）粉尘的涧湿性: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V20=20

（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。_上

2）导电性：粉尘的导电性用比电阻来表示。产下单位Qcm

V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，此热鼠经长时间的积累，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.

流体阻力

例:试确定一个球形颗粒在静止的干空气中运动时的阻力,已知：

（1）=100um,u=1.0m/s,T=293K,p=101325Pa;

（2）=lum,u=0olm/s,T=373K,p=101325Pa<,

解：（1）干空气黏度〃=I.81xl0"网.s,密度夕=1.205依/〃儿则雷诺数：

Re=4生=6.66>1.0处于湍流过渡区，得阻力系数：

1Q5

品=占=5.93,代入

ReP

2

口A2万（100x10/）21.205x1.0OO1c8z

FD=-CDAppLC=^.93x----------X----------=2.81x10'N

第六章除尘装置

分割粒径：分级效率惘=50%时颗粒的直径，以de表示.它是除尘装置除尘效率的简明表

示,除尘装置的分割直径愈小，装置的除尘性能愈好。

气布比:又称表面过游速度，是单位时间处理含尘气体的体积与滤布面积之比。

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（t=：）应大于或等于尘粒从顶部沉降到灰斗

的时间Q即：之：

⑵斯托克斯公式求沉降速度工二也老

18〃

（3）沉降室长度:L=也包

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>50nm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

10-20um以上的粗尘。压力损失--般为100—lOOOpa。

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5-10Um

以上的的颗粒物。

旋风除尘器特点:结构筒单、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＜5Pm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=12-25m/s.

（2）除尘器的结构尺寸（比例尺寸、筒体直径等）

（3）分离器的气密性漏风率：0%、5%、15%

中90%、50%、0要求保证旋风渊的严密性。

2、二次效应

在较小粒径区间,理论上逸出的粒子由于聚集或被较大粒尘粒撞向壁面而脱离气流获得

捕集，实际效率高于理论效率。

在较大粒径区间，理论上应沉降进入灰斗的尘粒，由于碰撞作用，气体的扩散作用、反

弹作用等,随净化后的气流一起排走，实际效率低于理论效率.

控制二次效应有效方法是通过环状雾化器增加旋风器内壁的湿度，控制二次效应.

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也使尘粒荷电，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r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—0o4度，AP=200〜500Pa.

3、能回收宽范围粒子（lum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易（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仝荷电，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。

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、匕电阻：3-.气体组成的影响：4、温

度和压力的影响。

增加电压一电流特性方法

改变电荷载体的有效迁移率，从而改变电压一电流特性。

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。

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•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。

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，两侧分了•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lum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：当含尘气流接近漉布纤维时，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。《大气污染控制工程》试题库

一、选择题（每小题4个选项中，只有1项符合答案要求，错选、多选,该题不给分）

1.以下对地球大气层结构的论述中，错误的是

Ao对流层的厚度隙地球纬度的增加而降低。

B,：暖层空气处于高度的电离状态，故存在着大量的离子和电子.

C.平流层的气温几乎不随高度变化.

D-中间层的气温随高度的增加而增加，该层空气不会产生强烈的对流运动。

2.目前，我国排放大气污染物最多的是（）。

Ao工业生产。

B。化石燃料的燃烧。

C.交通运输.

Do生态环境破坏。

3.烟囱上部大气是不稳定的大气、而下部是稳定的大气时,烟羽的形状呈（）。

Ao平展型。

Bo波浪型（翻卷型）。

C.漫烟型（熏蒸型），

D。爬升型（屋脊型，

4.尘粒的自由沉降速度与（）的成反比.

A.尘粒的密度。

B.气体的密度.

C,尘粒的粒径。

Do气体的粘度。

5.处理一定流量的气体，采用（）净化时，耗用的能量为最小。

A.重力除尘装置.

B.惯性除尘装置.

Cu离心力除尘装置。

Do洗涤式除尘装置。

6.电除尘装置发生电暴闭塞现象的主要原因是

Ao烟尘的电阻率小于104/2•cm.

B。烟尘的电阻率人于10门。

Co烟气温度太高或者乐低.

Do烟气含尘浓度太高.

7.在以下关于德易希方程式的论述中，错误的是（）。

A.德易希方程式概括了分级除尘效率与集尘板面枳、气体流量和粉尘驱进速度之间的关系.

B.当粒子的粒径相同旦驱进速度也相同时，德易希方程式可作为除尘总效率的近似估算式。

C.当粒广的粒径相同且驱进速度不超过气流速度的10~20%时，德易希方程式可作为除尘总效率

的近似估算式。

D.德易希方程式说明100%的分级除尘效率是不可能的。

8.宜接应用斯托克斯公式计算含尘气流阻力的前提是。.

A.颗粒雷诺数RepWl,颗粒直径大于气体分子平均自由程。

B.l</?ep<500.颗粒直径大于气体分子平均自由程.

C.500<Rep<2X颗粒直径大于气体分子平均自由程。

D.颗粒雷诺数RepW1,颗粒直径小于气体分子平均自由程。

9.在以下有关填料塔的论述中，错误的是（）。

A.产生“塔壁效应”的主要原因是塔径与填料尺寸的比值太小。

B.填料塔是一种具有固定相界面的吸收设备。

C.当烟气中含有悬浮颗粒物时，填料塔中的填料容易堵塞.

D.填料塔运行时的空塔气速一定要小于液泛气速.

10.在以下有关气体吸附穿透曲线的论述中，错误的是（）。

A.穿透曲线表示吸附床处理气体量与出口气体中污染物浓度之间的函数关系。

B.穿透曲线的形状取决于固定吸附床的操作条件。

C.穿透曲线表示吸附床床层厚度与出口气体中污染物浓度之间的函数关系。

D.穿透曲线斜率的大小可以反映吸附过程速率的快慢.

11.在以下石灰或石灰石湿式洗涤法烟气脱硫的化学反应式中，（）是对吸收过程不利的反应。

/、11

A..'O7Z）2-4-SO2―>CciSOy-+--ZZ2O

11

B•CciCOy+SO2+—H&Q―>CciSO3•—H?O+CO2

aCaso•JHq+so+g

32H2O—

D-2ds。3・叁〃2。+3H2。+。2—2ds.

12u对于高温，高湿烟气的烟尘治理工艺，在选择设备时拟采用（）为宜“

Ao旋风除尘器。

B»袋式除尘器.

C=静电除尘器。

D.海式除尘器。

13.在以下关于除尘器电晕用场中的粒子荷电机理的论述中，错误的是（）。

A.直径dp>0。5的粒子以电场荷电为主。

B.力:径dP<0.2的粒子以扩散荷电为主.

C。电场荷电过程的粒子荷电量与电晕电场的温度成正比。

D.扩散荷电过程的粒子荷电量与电晕电场的温度成正比。

14.用甲烷CA作还原剂时，选择性非催化还原NOx的化学反应式中，（）式为副反应。

小CH/ANOr4O+ANO+CO]BC〃4+20?f2%0+。。2

C,C，4+4NOf2%O+2M+CaD-CH4+1NO2^N2+CO2+1H2O

15.根据气液两相间物质传电过程的双膜理论，以下论述中（）是错误的.

A.即使气液两相主体呈湍流时，气膜和液膜仍呈层流。

气液两相主体不存在浓度梯度,被吸收组分在气液两相主体的扩散阻力可以忽略不计。

Co在气膜和液膜中，没有吸收组分的积累.

Do气液两相主体达到平衡时，相界面处才没有任何传质阻力。

16.目前我国主要大气污染物是（）.

A.二氧化硫、降尘和总悬浮微粒。

B.氮氧化物、降尘和总悬浮微粒。

Co一氧化碳、降尘和总悬浮微粒。

D.:氧化硫、妞氧化物和总悬浮微粒。

17o以下对地球大气对流层的论述中，错误的是（）。

A.一般情况下，温度随高度的增加而递减。

B.云笏雨雪等主要天气现象都发生在这一层。

C.受地面状况和人为活动影响最为显著。

D.水汽和尘埃的含量较少。

18.烟囱上部大气存在着逆温层、下部的人气为不稳定时，烟羽的形状呈（）。

A。平展型。

Bo波浪型（翻卷型）.

C.漫烟型（熏蒸型）。

Do上升型（屋脊型）.

19。生粒的自由沉降速度与（）的平方成正比。

A.尘粒的密度。

Bo气体的密度。

C.尘粒的粒径。

D,气体的粘度。

20。处理一定流量的气体，（）占用的空间体积最小.

A.重力除尘装置。

B.惯性除尘装置。

Co离心力除尘装置.

Do洗涤式除尘装置。

21。电除尘装置发生反电晕现象的主要原因是（）。

Ao烟尘的电阻率小于IO，。•cm。

B。烟尘的电阻率大于10“C・cm.

Co烟尘的电阻率在104〜IO】】。•cm之间。

D。烟气温度太高.

22.空气动力学当量直径小于或等于（）微米的尘粒，在大气中可以长时间飘浮而不易沉降下来，被称为

“可吸入颗粒物”。

Ao0o1.

Be1©

ColOo

Do100o

23.在旋风除尘器的内、外涡旋交界圆柱面上，气流的（）最大.

A。切向速度。

B。径向速度.

C,轴向速度.

D.粉尘浓度。

24填料塔、湍球塔和筛板塔是最常用的气态污染物吸收净化设备，空塔气速是影响它们正常运行的技

术指标。设它们的空塔气速分别为V］、V2和V3,则在设备选择或设计时，三者之间的关系应为（），

A。Vi>V2>V3o

BoV-

CoV1<V3<V2O

DeV2>V1>V3O

25燃料油的燃烧过程是一个复杂的物理化学过程，其中对整个燃烧过程起控制作用的是().

A.燃料油的雾化和油雾泣子中的可燃组分的蒸发与扩散；

B.燃料油的雾化和可燃气体与空气的混合：

C.燃料油的雾化和可燃气体的氧化燃烧；

D.燃料油的薄化、油雾趣子中的可燃组分的蒸发与扩散和可燃气体叮空气的混合。

26。对于高温、高湿烟气的烟尘治理工艺，在选择设备时不宜采用()。

A.：,旋风除尘器。

B,袋式除生器.

Co静电除尘器。

D。湿式除尘器.

27.在以下关于气体吸附过程的论述中，错误的是()。

A,对于化学吸附而言，因为其吸附热较大，所以降低温度往往有利于吸附.

Ba增大气相主体的压力.从而增加了吸附质的分压，对气体吸附有利。

C.流经吸附床的气流速度过大，对气体吸附不利。

Do当用同一种吸附剂(如活性炭)时，对于结构类似的有机物，其分子量愈大，沸点愈高，被吸附的愈

多,对结构和分子量都相近的有机物，不饱和性愈大，则愈易被吸附.

28.用氢作还原剂，选择性非催化还原NOx的化学反应式中，()式通常称为脱色反应.

A♦%+NO?tH2O+NOB-2H2+O,2/0

C2H2+2NO^2H2O+N2D-2NO+5H22NH3+2H2O

29o在一般情况下，气一固相催化反应的控制步骤是()，整个过程受化学动力学控制。

Ao反应物分子从气流中通过层流边界层向催化剂外表面扩散。

Bo反应物分子从催化剂外表面通过微孔向催化剂内部扩散。

Co反应物分子被催化剂表面化学吸附.

Do反应物分子在催化剂表面上发生化学反应。

30。可能引起全球气候变暖的大气污染物是()

A.SO2oB.NOx.CoC02；DoVOCs,

31c电除尘装置发生电晕闭塞现象的主要原因是()。

Ao烟尘的电阻率小于104c.em.Bo烟尘的电阻率大于10”Q・cm.

Co烟气中粉尘浓度太高.D.烟气温度太高。

32.活性炭优先吸附的气体是().

AoSO2oB.NOXoC.CO2>D.VOCs3

33.旋风除尘器内压力最低处是().

A.内涡旋圆柱面。B.外涡旋交界圆柱面。C.内、外涡旋交界圆柱面.D“锥体处.

34.计算流体阻力的阻力系数受()的影响.

A.,流体的密度。B。颗粒的密度。Co颗粒与流体的相对运动速度。Do颗粒雷诺数。

35o以下那种气体不属于温室气体。()

A□CO©BoCO2cC.CH40DoSO2o

36c可能引起臭氧层破坏的大气污染物是()。

A.SO2OBONOX.COCO；OD.CH40

37.空气动力学当量直径小于或等于()微米的尘粒，在大气中可以飘浮而不易沉降卜来，被称为“总悬

浮颗粒物”。

Ao0.10Be1oC.10.Do100->

38o企业排放的大气污染物必须执行的标准是()。

A.国家大气污染物综合排放标准。Bo地方大气污染物排放标准。

Co国家环境空气质量标准Q。工业企业设计卫生标准。

39.煤中()形态的硫，不参加燃烧过程.

A.-,黄铁矿硫。B.有机硫。Co硫酸盐硫.D.元素硫。

40o大气圈中，()集中了大气中几乎所有的水汽。

A.对流层.B。平流层。C.中间层。D。散逸层。

41。大气圈中，()集中了天气中的