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本课件讲解大气污染控制工程中颗粒污染物的控制，介绍大气组成、大气污染与空气质量标准，说明粉尘粒径、粒径分布与捕集效率等除尘技术基础，并系统比较重力沉降、旋风、静电、袋式与湿式洗涤等各类除尘装置的原理与选型。
第二篇大气污染控制工程
大气及大气污染大气环境标准大气污染控制方法大气污染控制工程的发展趋势除尘基础概论除尘技术第1章概述第2章颗粒污染物控制
第1章概述1.1大气及大气污染大气结构整个地球大气层象是一座高大的而又独特的“楼房”，按其成分、温度、密度等物理性质在垂直方向上的变化，世界气象组织把这座“楼”分为五层，自下而上依次是：对流层、平流层、中间层、暖层和散逸层。
大气的组成：下表列出相关数据。
| 组分 | 体积分数 |
|---|---|
| 氮气 N₂ | 78.08% |
| 氧气 O₂ | 20.95% |
| 氩气 Ar | 0.94% |
| 二氧化碳 CO₂ | 0.03% |
| 氦 He | 0.000524% |
| 氖 Ne | 0.0018% |
| 氢 H₂ | 0.00005% |
| 臭氧 O₃ | 0.000001% |
气体杂质水汽大气的组成氮气78.08%氧气20.95%氩气0.94%二氧化碳0.03%N2O2Ar主要2CO、0.03%0.04%以下He、0.000524%Ne、0.0018%H2、0.00005%O3、0.000001%99.96%以上
乌鲁木齐沙尘暴大气污染在一定范围的大气中，出现了原来没有的微量物质，其数量和持续时间，都有可能对人、动物、植物及物品、材料产生不利影响和危害。当大气中污染物质的浓度达到有害程度，以至破坏生态系统和人类正常生存和发展的条件，对人或物造成危害的现象叫做大气污染。
大气污染物的分类：下表列出相关数据。
| 类别 | 粒径范围 | 说明 |
|---|---|---|
| 粉尘 dust | 1～200 μm | 在重力作用下可发生沉降 |
| 烟 fume | 0.01～1 μm | 一般由燃烧、冷凝等过程形成 |
| 飞灰 fly ash | — | 随燃料燃烧产生的烟气飞出的较细灰分 |
| 黑烟 smoke | — | 由燃料燃烧产生的能见气溶胶 |
| 雾 fog | — | 液体粒子在气体介质中的悬浮体 |
大气气污染物颗粒污染物气态污染物系指固体粒子、液体粒子或它们在气体介质中的悬浮体粉尘(dust)，重力作用发生沉降，粒径为1～200um左右烟(fume)，粒径一般为0.01～1um左右飞灰(flyash)，指随燃料燃烧产生的烟气飞出的较细的灰分黑烟(smoke)，指由燃料燃烧产生的能见气溶胶雾(fog)，是气体中液滴悬浮体的总称总悬浮微粒(TSP)，指粒径小于100um的所有固体颗粒种类极多，主要有五类含硫化合物，如SO2，H2S、SO3含氮化合物，如NO、NO2、NH3碳的化合物，如CO、CO2碳氢化合物，如醛、酮卤素化合物，如HF、HCl
二次污染物一次污染物污染物SO3H2SO4MSO4SO2H2S含硫化合物无CO2CO碳的氧化物NO2HNO3MNO3NH3NO含氮化合物醛、酮CmHn含氢化合物无HFHCl卤素化合物从污染源直接排出的污染物从污染源直接排出的污染物一次污染物由一次污染物与原有物，或一次污染物之间经化学反应生成由一次污染物与原有物，或一次污染物之间经化学反应生成二次污染物硫酸烟雾光化学烟雾
自然过程人类活动人类活动来源地面沙尘火山喷发森林火灾燃料燃烧工业生产交通运输
◇环境空气质量标准Ambientairqualitystandard(GB3095-19961996-12-06实施)环境空气质量功能区分类环境空气质量功能区分类一类区为自然保护区、风景名胜区和其它需要特殊保护的地区二类区为城镇规划中确定的居住区、商业交通居民混合区、文化区、一般工业区和农村地区三类区为特定工业区环境空气质量标准分级（环境空气质量标准分为三级）环境空气质量标准分级（环境空气质量标准分为三级）一类区执行一级标准二类区执行二级标准三类区执行三级标准
各项污染物的浓度限值注：
空气污染指数分级标准(试行)对健康的影响空气质量状况空气质量级别API可正常活动优I0～50可正常活动良II51～100长期接触,易感人群出现症状轻微污染III1III101～150长期接触,健康人群出现症状轻度污染III2151～200一定时间接触后,健康人群出现症状中度污染IV1IV201～250一定时间接触后,心脏病和肺病患者症状显著加剧中度重污染IV2251～300健康人群明显强烈症状,提前出现某些疾病重度污染V>3002000年4月27日发布
◇大气污染物综合排放标准Integratedemissionstandardofairpollutants(GB16297-19961996-12-06实施)综合排放标准本标准规定了33种大气污染物的排放限值，同时规定了标准执行中的各种要求。
在我国现有的国家大气污染物排放标准体系中，按照综合性排放标准与行业性排放标准不交叉执行的原则，适用于现有污染源大气污染物排放管理，以及建设项目的环境影响评价、设计、环境保护设施竣工验收及其投产后的大气污染物排放管理。总量控制根据地区环境的自净能力——环境容量，确定出该地区允许的污染物排放量，再按责任分担率计算出各个污染源的允许排放量。
1.2大气环境标准
1.3大气污染控制的基本方法从立法角度，用法律来限制或禁止污染物的扩散控制有防止的意思大气污染控制的含义集气罩颗粒除尘装置风机气态污染物净化器烟囱排入大气废气排放典型控制系统颗粒物的捕集完成保证生产和生活环境能否达到卫生标准的关键步骤
机械力除尘器过滤式除尘器静电除尘器湿式除尘器袋式过滤器颗粒层过滤器干式静电除尘器湿式静电除尘器泡沫除尘器文丘里洗涤器喷雾塔颗粒污染物的控制重力沉降室惯性除尘器旋风除尘器应用最广泛前级预除尘器高效除尘器95%联合
采用烟囱排放污染物，通过大气的输送和扩散作用降低污染物的“着地浓度”污染物的稀释法控制稀释法未减少污染量从局部转移到大范围利用大气自净能力经济有效
1.2.20世纪60年代以前，城市到处黑烟滚滚，接连发生烟雾事件，空气污染重点放在消烟上20世纪60年代以来，空气污染治理重点放在燃料脱硫、燃烧脱硫和排烟脱硫上3.近年来转向光化学烟雾和NOx的去除上如美国20世纪60年代中期以后，控制SO2的排放，已使SO2污染降低一半；英国1972年SO2排放量降到1954年的1/5国外大气污染控制的三个阶段大气污染控制工程的发展趋势A温室气体的控制任重道远B交通污染控制当务之急C室内小环境空气与室外大环境空气污染控制并重
开发生产使用服务报废温室效应O3层破坏大气污染噪声、振动、恶臭资源枯竭废弃物土壤污染水质污染汽车的环境公害
第2章颗粒污染物控制投影径几何当量径物理当量径面积等分径定向径长径短径等投影面积径等体积等表面积颗粒的体积表面积平均径自由沉降径空气动力径斯托克斯径分割粒径（半分离粒径）除尘技术基础粉尘粒径单一粒径平均粒径
指用液体沉降法测出的粉尘颗粒的斯托克斯当量径，单位以μm表示指粉尘在各粒径分级区间所占组分的比例关系，本标准所指均为质量百分率关系，总体(即各组分之和)为100％指筛上率R和筛下率D都恰为50％处所对应的粒径值，单位以μm表示指小于某一粒径dp的颗粒部分累积质量与粉尘整体质量的百分比。
R与D为互补关系，即R＋D＝100(％)指大于某一粒径dp的颗粒部分累积质量与粉尘整体质量的百分比粒径dp粒径分布筛上率R(％)筛下率D(％)中位径dp50粒径分布
总捕集效率是指在同一时间内，净化装置去除污染物的量与进入装置的污染物量之百分比。除尘装置的捕集效率…除尘器Q1N,C1N,S1Q2N,C2N,S2S3入口管出口管捕集粉尘Q——气体流量,Nm3/s,；S——污染物流量,g/s；C——污染物浓度,g/Nm3
除尘法去除大气中颗粒污染物的方法很多，根据它的作用原理，可以分为下列四种类型干法去除颗粒污染物通过颗粒本身的重力和离心力，使气体中的颗粒污染物沉降，而从气体中去除的方法，如重力除尘、惯性除尘和离心除尘。常用的设备有重力沉降室、惯性除尘器和旋风除尘器等湿法去除颗粒污染物用水或其他液体使颗粒湿润，而加以捕集去除的方法。
如气体洗涤、泡沫除尘等。常用的设备有：喷雾塔、填料塔、泡沫除尘器、文丘里洗涤器等
使含有颗粒污染物的气体通过具有很多毛细孔的滤料，而将颗粒污染物截留下来的方法，如填充层过滤、布袋过滤等。常用的设备有颗粒层过滤器和袋式过滤器过滤法去除颗粒污染物静电法去除颗粒污染物使含有颗粒污染物的气体通过高压电场，在电场力的作用下，使其去除的过程。
常用的设备有干式静电除尘器和湿式静电除尘器选择哪一种方法去除颗粒污染物，主要从颗粒污染物的粒径大小和数量以及操作费用等方面来考虑。一般情况下，较大颗粒（数十微米以上）宜于采用干法，而细小颗粒（数微米）则以采用过滤法和静电法为宜
沉降室除尘：这是利用机械力（重力、离心力）将尘粒从气流中分离出来，达到净化的目的。其中最简单、廉价，操作维修简便的是沉降室，通过沉淀的烟道气降低了速度，一些较大的颗粒（直径大于40微米）因重力而沉降下来，这种沉降室往往安装在其他收集设备之前，做为去除较大尘粒的预处理装置。重力沉降
进气管排气管圆筒体圆锥体卸灰口含尘气流清洁气流构造上部一园筒，下部一园锥，内有气管，气体切向入口含尘气体经收缩形进口切向进入除尘器蜗壳时，由上向下作螺旋形旋转运动，尘粒在离心力的作用下被抛向器壁，并沿器壁下旋，进入特殊结构的密封收尘装置内；净化后的气体由下向上作内螺旋形旋转经芯管排出这种分离方式使5微米以上的尘粒去除效率可达50～80%。
5微米以下的尘粒去除效率下降到50%以下旋风除尘
1、气体电离2、粒子荷电3、粒子沉降4、粒子清除静电除尘电除尘器的工作原理
其原理是利用尘粒通过高压直流电晕吸收电荷的特性而将其从气流中除去。带电颗粒在电场的作用下，向接地集尘筒壁移动，借重力或者轻轻敲击而把尘粒从集尘电极上除掉。这种静电除尘器的优点是对粒径很小的尘粒具有较高的去除效率，耐高温，气流阻力小，除尘效率不受含尘浓度和烟气流量的影响，是当前发展的新型除尘设备。
但设备投资费用高，占地大，技术要求高。
水泥回转窑尾电除尘器电除尘器是一台大型的箱体式结构的机器，其两端装有锥形的进风和出风口。进风口为含尘的烟气，出风口出来即为清洁的烟气。灰尘通过下部锥形的灰斗输出电除尘器箱体内装有成排的阳极板和阴极线。烟气流过阴阳极之间通道。
由于阴阳极之间存在着高的电压差。促使阴极的尖端放电，使气体电离而产生大量负离子（即阴离子）。负离子吸附在烟气中的尘粒上，使尘粒有了向阳极板飞去的动力，于是尘粒就被阳极板吸附。随后振打阳极板使尘粒落入灰斗而加以收集。
烧结机头电除尘器烧结机尾电除尘器
除尘效率高，特别是对细粉也有很高的捕集效率，一般可达99%适应性强，它能处理不同类型的颗粒污染物操作弹性大，入口气体含尘浓度变化较大，对除尘效率影响不大结构简单，使用灵活，便于回收干料，不存在污泥处理袋式除尘特点袋式除尘器的应用主要受滤布的耐温、耐腐等操作性能的限制；使用温度小于300度，不适于粘结性强与吸湿性强的尘粒
袋式滤尘器：用这种除尘器对直径1微米颗粒的去除率接近100%，如图所示，含尘气体通过悬挂在袋室上部的织物过滤袋而被除掉。一个袋室可装有若干只分布在若干个舱内的织物过滤袋。这种方法除尘效率高，操作简便，适合于含尘浓度低的气体，其缺点是占地多、维修费用高，不耐高温、高湿气流。
发电厂脉冲喷吹布袋式除尘器筛过作用惯性碰撞重力沉降扩散和静电作用除尘机理脉冲袋式除尘器
除尘过程含尘气体经进气口进入除尘器，经滤袋的过滤，粉尘被挡在滤袋外面，并通过下面口排出，净化后的气体，透过滤袋经出气口由引风机排出清灰过程随着除尘过程的不断进行，滤袋外表面的粉尘不断增多，及时彻底地将其清除是保证除尘器正常运行的关键，我们采用的是脉冲压缩空气清灰方式，压缩空气经脉冲阀和控制仪转换为断续脉冲高压气体，经喷吹管进入文氏管，文氏管诱发周围空气成为瞬时膨胀暴发气体并进入滤袋，气体从内向外将滤袋外表的粉尘清除掉，整个过程都是自动进行
逆气流清灰过滤风速一般为0.5～2.0m/min，压力损失控制范围1000～1500Pa这种清灰方式的除尘器结构简单，清灰效果好，滤袋磨损少，特别适用于粉尘粘性小，玻璃纤维滤袋的情况
湿式洗涤除尘器湿式洗涤除尘器除尘是一种采用喷水法将尘粒从气体中洗出去的除尘器。这种除尘器种类很多，有喷雾塔式、填料塔式、离心洗涤器、喷射式洗涤器。如果采用离心式洗涤分离器，增加水滴和气流之间的相对速度，那么对2～3微米之间的尘粒，其去除效率可达90%左右。
这种方法的缺点是压力损耗大，需用大量水洗涤，存在有污水处理问题文丘里式洗涤器有多种，其中最简单的一种是使含尘气体从塔的底部进去，而水从安装在塔顶上的许多喷头中淋洒下来，如图所示。这种除尘器的效果有一定局限性，通常只能除去直径大于10微米的颗粒
是一种高效湿式除尘器。它利用文丘里喉口水、气、尘的剧烈碰撞、凝聚，达到以水洗涤尘气的目的，然后经过旋风子，再次分离气、水、尘低压文丘里除尘器1入口含尘浓度≤10g/Nm3入口尘气温度≤200℃23供水压力≥0.01MPa。清污水枪供水压力≥0.2MPa供水水质：悬浮物浓度≤150mg/L45除尘效率≥99%使用条件
除尘器的合理选择41235选择除尘器时，必须同时考虑捕集粉尘的处理问题选用的除尘器必须满足排放标准规定的排放浓度粉尘的物理性质对除尘器性能具有较大的影响气体的含尘浓度：气体的含尘浓度较高时，在静电除尘器或袋式除尘器前应设置低阻力的初净化设备，去除粗大尘粒气体温度和其它性质：高温、高湿气体不宜采用袋式除尘器；烟气中同时含有SO2、NO等气态污染物，可以考虑采用湿式除尘器，但是必须注意腐蚀问题
除尘器的合理选择运行费用投资费用设备100100高效旋风除尘器250250袋式除尘器150450电除尘器260270塔式洗涤器500220文丘里洗涤器6其他因素设备的位置，可利用的空间，环境条件设备的一次投资（设备、安装和工程等）以及操作和维修费用
除尘设备的发展发展新型除尘设备451除尘设备趋向高效率1123着重研究提高现有高效除尘器的性能重视除尘机理及理论方面的研究发展处理大烟气量的除尘设备宽间距或脉冲高压电除尘器环形喷吹袋式除尘器顺气流喷吹袋式除尘器带电水滴湿式洗涤器带电袋式除尘器等
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