大气污染控制工程总结(分类版)_大气污染控制工程总结

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简答题（24分）（3个或4个）

第六章 除尘装置-干式、湿式（除尘器的基本原理、结构、工作过程、计算、适用条件、优缺点）

（一）机械除尘器

1、重力沉降室

（1）工作原理：通过重力作用使尘粒从气流中沉降分离的除尘装置。含尘气流进入重力沉降室后，由于流动截面积扩大，流速降低，较重颗粒在重力作用下缓慢向灰斗沉降。（2）层流式重力沉降室的计算：沉降室的长宽高分别为L、W、H，处理烟气量为Q 气流在沉降室内的停留时间：

LWH tL/v0Q在t时间内粒子的沉降距离：

uLuLWH hcustssv0Q该粒子的除尘效率：

husLusLW ic(hcH)HvHQ0

对于stokes粒子，重力沉降室能100%捕集的最小粒子：

hcHdppgus 182 dppgLWH即 H18Q

18QdminpgWL

（3）提高沉降室效率的主要途径：降低沉降室内气流速度；增加沉降室长度；降低沉降室高度。

（4）多层沉降室：使沉降高度减少为原来的1/（n+1），其中n为水平隔板层数：

uLW(n1)is Q（5）重力沉降室的优缺点：优点：结构简单；投资少；压力损失小（一般为50～100Pa）；维修管理容易；缺点：体积大；效率低；仅作为高效除尘器的预除尘装置，除去较大和较重的粒子。

2、惯性除尘器

（1）工作原理：沉降室内设置各种形式的挡板，含尘气流冲击在挡板上，气流方向发生急剧转变，借助尘粒本身的惯性力作用，使其与气流分离。

（2）结构形式：冲击式－气流冲击挡板捕集较粗粒子；反转式－改变气流方向捕集较细粒子

（3）应用：一般净化密度和粒径较大的金属或矿物性粉尘；净化效率不高，一般只用于多级除尘中的一级除尘，捕集10～20µm以上的粗颗粒；压力损失100～1000Pa。

（4）回旋气流的曲率半径越小，能分离捕集细小的离子，这种惯性除尘器，除了借助惯性力的作用外，还利用了离心力和重力的作用。

3、旋风除尘器

（1）工作原理：利用旋转气流产生的离心力使尘粒从气流中分离的装置。（2）旋风除尘器内气流与尘粒的运动（工作过程）：

普通旋风除尘器是由进气管、筒体、锥体和排气管等组成； 气流沿外壁由上向下旋转运动：外涡旋；

少量气体沿径向运动到中心区域 ；

旋转气流在锥体底部转而向上沿轴心旋转：内涡旋；

气流运动包括切向、轴向和径向：切向速度、轴向速度和径向速度；

切向速度决定气流质点离心力大小，颗粒在离心力作用下逐渐移向外壁； 到达外壁的尘粒在气流和重力共同作用下沿壁面落入灰斗；

上涡旋－气流从除尘器顶部向下高速旋转时，一部分气流带着细小的尘粒沿筒壁旋转向上，到达顶部后，再沿排出管外壁旋转向下，最后从排出管排出。（3）计算：

切向速度：外涡旋的切向速度分布：反比于旋转半径的n次方，V

Rnconst.T此处n≤ 1，称为涡流指数

0.3T 0.14n110.67D283

内涡旋的切向速度正比于半径： VT/Rw －角速度内外涡旋的界面上气流切向速度最大；

交界圆柱面直径 dI =(0.6～1.0)de , de 为排气管直径

径向速度： 假定外涡旋气流均匀地经过交界圆柱面进入内涡旋 平均径向速度： QVrr0和h0分别为交界圆柱面的半径和高度，m 2πr0h0轴向速度：外涡旋的轴向速度向下；内涡旋的轴向速度向上；在内涡旋，轴向速度向上逐渐

A增大，在排出管底部达到最大值。P1V2162in旋风除尘器的压力损失： 2de相对尺寸对压力损失影响较大，除尘器结构型式相同时，几何相似放大或缩小，压力损失基本不变；含尘浓度增高，压力降明显下降；操作运行中可以接受的压力损失一般低于2kPa。（4）旋风除尘器的除尘效率：:计算分割直径是确定除尘效率的基础 ；

在交界面上，离心力FC，向心运动气流作用于尘粒上的阻力FD ：①若FC > FD，颗粒移向外壁；②若FC

2既除尘效率为50%。

πVT30dcp3πdcVr（5）对于球形Stokes粒子： 61/2r018Vrr0分割粒径： dcV2pT0 dpn1dc确定后，雷思一利希特模式计算其它粒子的分级效率： i1exp[0.6931()1]dc2另一种经验公式：(dpi/dc) i21(d/d)pic

（6）影响旋风除尘器效率的因素：

①二次效应－被捕集粒子的重新进入气流。在较小粒径区间内，理应逸出的粒子由于聚集或被较大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，粒子被反弹回气流或沉积的尘粒被重新吹起，实际效率低于理论效率；通过环状雾化器将水喷淋在旋风除尘器内壁上，能有效地控制二次效应 ；临界入口速度。

②比例尺寸。在相同的切向速度下，筒体直径愈小，离心力愈大，除尘效率愈高；筒体直径过小，粒子容易逃逸，效率下降。锥体适当加长，对提高除尘效率有利；排出管直径愈少分割直径愈小，即除尘效率愈高；直径太小，压力降增加，一般取排出管直径de=（0.4～0.65）D。旋风除尘器排出管以下部分的长度应当接近或等于l，筒体和锥体的总高度以不大于五

倍的筒体直径为宜。③除尘器下部的严密性 ④烟尘的物理性质

⑤操作变量：提高烟气入口流速，旋风除尘器分割直径变小，除尘器性能改善； 入口流速过大，已沉积的粒子有可能再次被吹起，重新卷入气流中，除尘效率下降。

（7）旋风除尘器的结构形式：进气方式分：切向进入式；轴向进入式。气流组织分：回流式、直流式、平旋式和旋流式。多管旋风除尘器：由多个相同构造形状和尺寸的小型旋风除尘器（又叫旋风子）组合在一个壳体内并联使用的除尘器组；常见的多管除尘器有回流式和直流式两种。

（8）旋风除尘器的设计

选择除尘器的型式：根据含尘浓度、粒度分布、密度等烟气特征，及除尘要求、允许的阻力和制造条件等因素。2pv根据允许的压力降确定进口气速，或取为 12～25 m/s： 1Q确定入口截面A，入口宽度b和高度h： Abhv

1（二）电除尘器

（1）优点：压力损失小，一般为200～500Pa；处理烟气量大，可达105～106m3/h；能耗低，大约0.2～0.4kWh/1000m3；对细粉尘有很高的捕集效率，可高于99％；可在高温或强腐蚀性气体下操作。

（2）工作原理：三个基本过程：①悬浮粒子荷电－高压直流电晕；②带电粒子在电场内迁移和捕集－延续的电晕电场（单区电除尘器）或光滑的不放电的电极之间的纯静电场（双区电除尘器）③捕集物从集尘表面上清除－振打除去接地电极上的粉尘层并使其落入灰斗。（3）粒子荷电：两种机理：①电场荷电或碰撞荷电－离子在静电力作用下做定向运动，与粒子碰撞而使粒子荷电；②扩散荷电－离子的扩散现象而导致的粒子荷电过程；依赖于离子的热能，而不是依赖于电场。

粒子的主要荷电过程取决于粒径：①大于0.5m的微粒，以电场荷电为主；②小于0.15m的微粒，以扩散荷电为主、；③介于之间的粒子，需要同时考虑这两种过程。

＝qEp/(3πdp)（4）驱进速度：

A（5）捕集效率一德意希公式：

i12i1exp(i)1iQ

（6）被捕集粉尘的清除：电晕极和集尘极上都会有粉尘沉积；粉尘沉积在电晕极上会影响电晕电流的大小和均匀性，一般方法采取振打清灰方式清除； 从集尘极清除已沉积的粉尘的主要目的是防止粉尘重新进入气流；在湿式电除尘器中，用水冲洗集尘极板；在干式电除尘器中，一般用机械撞击或电极振动产生的振动力清灰。

（7）除尘器类型选择：双区电除尘器－通风空气的净化和某些轻工业部门；单区电除尘器－控制各种工艺尾气和燃烧烟气污染。

（8）克服高比电阻影响的方法：保持电极表面尽可能清洁；采用较好的供电系统；

烟气调质：增加烟气湿度，或向烟气中加入SO3、NH3，及Na2CO3等化合物，使粒子导电性增加，最常用的化学调质剂是SO3；改变烟气温度；向烟气中喷水，同时增加烟气湿度和降低温度；发展新型电除尘器。

（三）袋式除尘器

（1）工作原理：含尘气流从下部进入圆筒形滤袋，在通过滤料的孔隙时，粉尘被捕集于滤料上，透过滤料的清洁气体由排出口排出。沉积在滤料上的粉尘，可在机械振动的作用下从滤料表面脱落，落入灰斗中。

（2）工作过程：①粉尘因截留、惯性碰撞、静电和扩散等作用，在滤袋表面形成粉尘层，常称为粉层初层；②新鲜滤料的除尘效率较低；③粉尘初层形成后，成为袋式除尘器的主要过滤层，提高了除尘效率；④随着粉尘在滤袋上积聚，滤袈两侧的压力差增大，会把已附在滤料上的细小粉尘挤压过去，使除尘效率下降；⑤除尘器压力过高，还会使除尘系统的处理气体量显著下降，因此除尘器阻力达到一定数值后，要及时清灰；⑥清灰不应破坏粉尘初层（3）袋式除尘器除尘效率的影响因素：①粉尘负荷；②过滤速度；⊙烟气实际体积流量与滤布面积之比，也称气布比；⊙过滤速度是一个重要的技术经济指标。选用高的过滤速度，所需要的滤布面积小，除尘器体积、占地面积和一次投资等都会减小，但除尘器的压力损失却会加大。⊙一般来讲，除尘效率随过滤速度增加而下降；⊙过滤速度的选取还与滤料种类和清灰方式有关。

（4）袋式除尘器的滤料要求：⊙容尘量大、吸湿性小、效率高、阻力低；⊙使用寿命长，耐温、耐磨、耐腐蚀、机械强度；⊙表面光滑的滤料容尘量小，清灰方便，适用于含尘浓度低、粘性大的粉尘，采用的过滤速度不宜过高；⊙表面起毛（绒）的滤料容尘量大，粉尘能深入滤料内部，可以采用较高的过滤速度，但必须及时清灰；

滤料种类 ：按滤料材质分：①天然纤维：棉毛织物，适于无腐蚀、350～360K以下气体 ②无机纤维：主要指玻璃纤维，化学稳定性好，耐高温；质地脆；③合成纤维：性能各异，满足不同需要，扩大除尘器的应用领域 按滤料结构分①滤布（编织物）②毛毡

（5）袋式除尘器的清灰方式：①机械振动式：此类型袋式除尘器的优点是工作性能稳定，清灰效果较好；缺点是滤袋常受机械力作用，损坏较快，滤袋检修与更换工作量大

②逆气流清灰：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；③脉冲喷吹清灰：实现了全自动清灰，净化效率达99％；过滤负荷较高，滤袋磨损轻，运行安全可靠。

（6）应用：袋式除尘器作为一种高效除尘器，广泛用于各种工业部门的尾气除尘。它比电除尘器结构简单、投资省、运行稳定，可以回收高电阻率粉尘；与文丘里洗涤器相比，动力消耗小、回收的干颗粒物便于综合利用。因此对于微细的干燥颗粒物，采用袋式除尘器捕集是适宜的。

（四）湿式除尘器

（1）工作原理：使含尘气体与液体（一般为水）密切接触，利用水滴和尘粒的惯性碰撞及其它作用捕集尘粒或使粒径增大的装置。可以有效地除去直径为0.1～20μm的液态或固态粒子，亦能脱除气态污染物

（2据湿式除尘器的净化机理，大致分为：重力喷雾洗涤器；旋风洗涤器；自激喷雾洗涤器；板式洗涤器；填料洗涤器；文丘里洗涤器；机械诱导喷雾洗涤器。

（3）湿式除尘器的优点 ：①在耗用相同能耗时，比干式机械除尘器高。高能耗湿式除尘器清除0.1m以下粉尘粒子，仍有很高效率；②可与静电除尘器和布袋除尘器相比，而且还可适用于它们不能胜任的条件，如能够处理高温，高湿气流，高比电阻粉尘，及易燃易爆的含尘气体；③在去除粉尘粒子的同时，还可去除气体中的水蒸气及某些气态污染物。既起除尘作用，又起到冷却、净化的作用；

湿式除尘器的缺点 ：①出的污水污泥需要处理，澄清的洗涤水应重复回用；②净化含有腐蚀性的气态污染物时，洗涤水具有一定程度的腐蚀性，因此要特别注意设备和管道腐蚀问题； ③不适用于净化含有憎水性和水硬性粉尘的气体；④寒冷地区使用湿式除尘器，容易结冻，应采取防冻措施。

（4）喷雾塔洗涤器：喷雾塔结构简单、压力损失小，操作稳定，经常与高效洗涤器联用捕集粒径较大的粉尘；严格控制喷雾的过程，保证液滴大小均匀，对有效的操作是很有必要（5）旋风洗涤器：①离心洗涤器净化dp

（6）文丘里洗涤器：除尘过程： ①含尘气体由进气管进入收缩管后，流速逐渐增大，气流的压力能逐渐转变为动能；②在喉管入口处，气速达到最大，一般为50～180m/s；③洗涤液（一般为水）通过沿喉管周边均匀分布的喷嘴进入，液滴被高速气流雾化和加速④充分的雾化是实现高效除尘的基本条件。压力损失：高速气流的动能要用于雾化和加速液滴，因而压力损失大于其它湿式和干式除尘器。

（五）除尘器的合理选择

1、选用的除尘器必须满足排放标准规定的排放浓度；

2、粉尘的物理性质对除尘器性能具有较大的影响；

3、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。

4、气体温度和其它性质也是选择除尘设备时必须考虑的因素：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。

5、选择除尘器时，必须同时考虑捕集粉尘的处理问题

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

第八章 硫氧化物的污染控制（脱硫方式、脱硫过程、石灰石石灰法、操作因素）

一、燃烧前脱硫

1、煤炭的固态加工：煤炭洗选（物理洗煤；化学洗煤；微生物洗煤）；型煤固硫。

2、煤炭的转化：煤的气化、煤的液化；

3、重油脱硫

二、燃烧中脱硫

流化床燃烧技术：气流速度介于临界速度和输送速度之间，煤粒保持流化状态；流化床利于燃料的充分燃烧。

CaCO3CaOCO2化学过程：

1CaOSOO2CaSO42 2分类：按流态：鼓泡流化床和循环流化床；按运行压力：常压流化床和增压流化床 影响因素：.钙硫比、煅烧温度、脱硫剂的颗粒尺寸和孔隙结构、脱硫剂的种类。

三、燃烧后脱硫

（一）高浓度二氧化硫尾气的回收与净化SO3SO2O22“两转两吸”：

SO3H2OH2SO4

（二）低浓度二氧化硫烟气脱硫（吸收、吸附、催化----主要方法为吸收）

1、烟气脱硫方法可分为两类：抛弃法和再生法；烟气脱硫工艺分为四类：湿法抛弃系统、湿法回收系统、干法抛弃系统、干法回收系统。

2、石灰石/石灰法湿法烟气脱硫技术（1）化学反应原理：

（2）工艺流程及设备

（3）主要工艺参数：pH、液气比、钙硫比、气流速度、浆液的固体含量、SO2浓度、吸收塔结构

（4）影响因素：设备腐蚀；结垢和堵塞；除雾器阻塞；脱硫剂的利用率；液固分离；固体废物的处理处置。（脱硫产物及综合运用）。

（5）改进方法：改进的石灰石/石灰湿法烟气脱硫 ①加入己二酸的石灰石法：己二酸抑制气液界面上SO2溶解造成的pH值降低，加速液相传质；己二酸钙的存在增加了液相与SO2的反应能力；降低钙硫比。②添加硫酸镁：SO2以可溶性盐的形式吸收，解决结垢问题。

③双碱流程：用碱金属盐类或碱类水溶液吸收SO2，后用石灰或石灰石再生；解决结垢问题和提高SO2的利用率。

3、喷雾干燥法烟气脱硫技术

4、氧化镁湿法烟气脱硫技术

5、海水烟气脱硫技术

6、湿式氨法烟气脱硫技术

7、干法烟气脱硫技术

四、烟气脱硫的综合比较

（一）主要涉及因素：脱硫效率；钙硫比；脱硫剂利用率；脱硫剂的来源；脱硫副产品的处理处置；对锅炉原有系统的影响；对机组运行方式适应性的影响；占地面积；流程的复杂程度；动力消耗；工艺成熟度。

（二）评价指标：技术成熟度、技术性能、环境特性、经济性。第九章 固定源氮氧化合物污染控制

一、氮氧化合物的来源

NOx包括：N2O、NO、N2O3、NO2、N2O4、N2O5；大气中NOx主要以NO、NO2的形式存在。

NOx的性质：N2O：单个分子的温室效应为CO2的200倍，并参与臭氧层的破坏；

NO：大气中NO2的前体物质，形成光化学烟雾的活跃组分； NO2:强烈刺激性，来源于NO的氧化，酸沉降；

NOx的来源：固氮菌、雷电等自然过程（5×108t/a）；人类活动（5×107t/a）；燃料燃烧占 90％；95％以NO形式，其余主要为NO2

二、形成机理

燃料型NOx：燃料中的固定氮生成的NOx

热力型NOx：高温下N2与O2反应生成的NOx

瞬时NO：低温火焰下由于含碳自由基的存在生成的NO 说明：室温条件下，几乎没有NO和NO2生成，并且所有的NO都转化为NO2；800K左右，NO与NO2生成量仍然很小，但NO生成量已经超过NO2；常规燃烧温度（>1500K）下，有可观的NO生成，但NO2量仍然很小。

三、低氮氧化合物燃烧技术

控制NOx形成的因素 ：空气－燃料比；燃烧区温度及其分布；后燃烧区的冷却程度；燃烧器形状。

（一）低NOx燃烧技术

①低氧燃烧：降低NOx的同时提高锅炉热效率；CO、HC、碳黑产生量增加。②降低助燃空气预热温度：燃烧空气由27oC预热到315oC，NO排放量增加3倍 ③烟气循环燃烧：降低氧浓度和燃烧区温度－主要减少热力型NOx ④两段燃烧技术：

第一段：氧气不足，烟气温度低，NOx生成量很小； 第二段：二次空气，CO、HC完全燃烧，烟气温度低 ⑤再燃技术 ⑥浓淡燃烧技术

（二）先进的低NOx燃烧器：原理：低空气过剩系数运行技术＋分段燃烧技术。

①炉膛内整体空气分级的低NOx直流燃烧器：炉壁设置助燃空气（OFA，燃尽风）喷嘴；类似于两段燃烧技术

②空气分级的低NOx旋流燃烧器：一次火焰区：富燃，含氮组分析出但难以转化；二次火焰区：燃尽CO、HC等

③空气/燃料分级的低NOx燃烧器：空气和燃料均分级送入炉膛；一次火焰区下游形成低氧还原区，还原已生成的NOx。④浓淡偏差型低NOx燃烧器

四、烟气脱硝技术

（一）脱硝技术的难点：处理烟气体积大；NOx浓度相当低；NOx的总量相对较大。

（二）烟气脱硝技术

1、选择性催化还原法（SCR）

催化剂：贵金属、碱性金属氧化物 4NH34NOO24N26H2O8NH36NO27N212H2O还原反应：

4NH35O24NO6H2O潜在氧化反应：

4NH33O22N26H2O2、选择性非催化还原法（SNCR）

尿素或氨基化合物作为还原剂，较高反应温度

化学反应： 4NH36NO5N26H2OCO(NH2)22NO0.5O22N2CO22H2O

同样，需要控制温度避免潜在氧化反应发生

3、吸收法净化烟气中的NOx4、吸附法净化烟气中的NOx

五、烟气同时脱硫脱硝技术：电子束辐射法、湿法同时脱硫脱硝技术、干法同时脱硫脱硝技术。

第十章 挥发性有机物污染控制（控制的过程、三种燃烧方式、生物降解）

一、VOCs控制技术可分为两类

①防止泄漏为主的预防性措施：替换原材料；改变运行条件；更换设备等 ②末端治理为主的控制性措施

二、VOCs控制方法和工艺

1、燃烧法：适用于可燃或高温分解的物质；不能回收有用物质，但可回收热量 燃烧工艺：①直接燃烧：适用于可燃有害组分浓度较高或热值较高的废气 设备：燃烧炉、窑、锅炉；温度1100oC左右

火炬燃烧：产生大量有害气体、烟尘和热辐射，应尽量避免

②热力燃烧（Thermal Combustion)：适于低浓度废气的净化；温度低，540～820oC； 必要条件：温度、停留时间、湍流混合③催化燃烧：优点：无火焰燃烧，安全性好；温度低：300～450oC，辅助燃料消耗少； 对可燃组分浓度和热值限制少。

2、吸收（洗涤）法：（设计指标：液气比、塔径、填料层高度）

吸收剂的要求：对被去除的VOCs有较大的溶解性；蒸气压低；易解吸；化学稳定性和无毒无害性；分子量低

吸收设备主要设计指标：液气比；塔径；塔高

3、冷凝法：适于废气体积分数10-2以上的有机蒸气；常作为其它方法的前处理 冷凝原理：冷凝温度处于露点和泡点温度之间；越接近泡点，净化程度越高 分类：表面冷凝和接触冷凝。

4、吸附法：物理吸附（活性炭吸附性能最佳）

5、生物法：原理：微生物将有机成分作为碳源和能源，并将其分解为CO2和H2O。生物法工艺比较：

计算题（46分-4个）

第二章 燃烧与大气污染(理论空气量、烟气量的计算)

课后习题：

2.1 已知重油元素分析结果如下：C：85.5% H：11.3% O：2.0% N：0.2% S：1.0%，试计算：1）燃油1kg所需理论空气量和产生的理论烟气量；

2）干烟气中SO2的浓度和CO2的最大浓度；

3）当空气的过剩量为10%时，所需的空气量及产生的烟气量。【解】：

1kg燃油含：

重量（g）

摩尔数（g）

需氧数（g）

C

855

71.25

71.25 H

113－2.5

55.25

27.625（转化为氧，即原料中含有氧，20g，相当于0.625molO2，转化为H为2.5g）

S

0.3125

0.3125 H2O

22.5

1.25

0 N元素忽略。

1）理论需氧量 71.25+27.625+0.3125=99.1875mol/kg 设干空气O2：N2体积比为1：3.78，则理论空气量99.1875×4.78=474.12mol/kg重油。即474.12×22.4/1000=10.62m3N/kg重油。

烟气组成为CO271.25mol，H2O 55.25+11.25=56.50mol，SO20.1325mol，N23.78×99.1875=374.93mol。

理论烟气量 71.25+56.50+0.3125+374.93=502.99mol/kg重油。即502.99×22.4/1000=11.27 m3N/kg重油。

2）干烟气量为502.99－56.50=446.49mol/kg重油。SO2百分比浓度为0.3125100%0.07%，446.49空气燃烧时CO2存在最大浓度

71.25100%15.96%。

446.493）过剩空气为10%时，所需空气量为1.1×10.62=11.68m3N/kg重油，产生烟气量为11.267+0.1×10.62=12.33 m3N/kg重油。

2.2 普通煤的元素分析如下：C65.7%；灰分18.1%；S1.7%；H3.2%；水分9.0%；O2.3%。（含N量不计）

1）计算燃煤1kg所需要的理论空气量和SO2在烟气中的浓度（以体积分数计）； 2）假定烟尘的排放因子为80%，计算烟气中灰分的浓度（以mg/m3表示）；

3）假定用硫化床燃烧技术加石灰石脱硫。石灰石中含Ca35%。当Ca/S为1.7（摩尔比）时，计算燃煤1t需加石灰石的量。【解】：

相对于碳元素作如下计算：

%（质量）

mol/100g煤

mol/mol碳 C

65.7

5.475

H

3.2

3.2

0.584 S

1.7

0.053

0.010 O

2.3

0.072

0.013 灰分

18.1

3.306g/mol碳 水分

9.0

1.644g/mol碳 故煤的组成为CH0.584S0.010O0.013，燃料的摩尔质量（包括灰分和水分）为

10018.26g/molC。燃烧方程式为 5.475CH0.584S0.010O0.013n(O23.78N2)CO20.292H2O0.010SO23.78nN2

n=1+0.584/4+0.010－0.013/2=1.1495 1）理论空气量1.1495(13.78)100022.4103m3/kg6.74m3/kg；

18.26SO2在湿烟气中的浓度为

0.0101.64410.2920.0103.781.149518100080%144.8g/kg 100100%0.174%

2）产生灰分的量为18.1

烟气量（1+0.292+0.010+3.78×1.1495+1.644/18）×1000/18.26×22.4×103=6.826m3/kg

－144.8103mg/m3=2.12×104mg/m3 6.82610001.7%1.74032.003）需石灰石103.21kg/t煤

35%灰分浓度为2.4 某锅炉燃用煤气的成分如下：H2S0.2%；CO25%；O20.2%；CO28.5%；H213.0%；CH40.7%；N252.4%；空气含湿量为12g/m3N，1.2，试求实际需要的空气量和燃烧时产生的实际烟气量。解：

取1mol煤气计算 H2S 0.002mol

耗氧量 0.003mol

CO0.05mol

0

CO

0.285mol

0.143mol

H2

（0.13-0.004）mol

0.063mol

CH4

0.007mol

0.014mol 共需O2 0.003+0.143+0.063+0.014=0.223mol。设干空气中N2：O2体积比为3.78：1，则理论干空气量为0.223×（3.78+1）=1.066mol。取1.2，则实际干空气 1.2×1.066mol=1.279mol。

空气含湿量为12g/m3N，即含H2O0.67mol/ m3N，14.94L/ m3N。故H2O体积分数为1.493%。故实际空气量为1.2791.298mol。

11.493%烟气量SO2：0.002mol，CO2：0.285+0.007+0.05=0.342mol，N2：0.223×3.78+0.524=1.367mol，H2O0.002+0.126+0.014+1.298×1.493%+0.004=0.201mol 故实际烟气量 0.002+0.342+1.367+0.201+0.2×1.066=2.125mol 第四章 大气扩散浓度估算模式（高架点源）

4.1 污染源的东侧为峭壁，其高度比污染源高得多。设有效源高为H，污染源到峭壁的距离为L，峭壁对烟流扩散起全反射作用。试推导吹南风时高架连续点源的扩散模式。当吹北风时，这一模式又变成何种形式？ 【解】：

吹南风时以风向为x轴，y轴指向峭壁，原点为点源在地面上的投影。若不存在峭壁，则有Qy2(zH)2(zH)2(x,y,z,H)exp(2){exp[]exp[]} 222y2z2z2uyz'现存在峭壁，可考虑为实源与虚源在所关心点贡献之和。

Qy2(zH)2(zH)2实源1exp(2){exp[]exp[]} 222y2z2z2uyzQ(2Ly)2(zH)2(zH)2虚源2exp[]{exp[]exp[]} 2222y2z2z2uyzQy2(zH)2(zH)2因此exp(2){exp[]exp[]}+ 222222uyzyzzQ(2Ly)2(zH)2(zH)2exp[]{exp[]exp[]} 2222y2z2z2uyzQy2(2Ly)2(zH)2(zH)2={exp(2)exp[]}{exp[]exp[]} 22222222uyzyyzz刮北风时，坐标系建立不变，则结果仍为上式。

4.2 某发电厂烟囱高度120m，内径5m，排放速度13.5m/s，烟气温度为418K。大气温度288K，大气为中性层结，源高处的平均风速为4m/s。试用霍兰德、布里格斯（x

HvsDu(1.52.7TsTa13.55418288D)(1.52.75)96.16m。Ts4418布里格斯公式

QHTsTa2.72.741828822vD13.5529521kW21000kWsTs4189.61039.610311/30.3622952141x2/32.80x2/3。

1/32/3且x=2100kW，Ts－Ta>=130K>35K。

n1Hn0QHHsn2u11.303295211/31202/341244.93m

（发电厂位于城市近郊，取n=1.303，n1=1/3，n2=2/3）

4.3 某污染源排出SO2量为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y35.3m,z18.1m，试求正下风方向500m处SO2的地面浓度。【解】：

由《大气污染控制工程》P88（4－9）得

H2806023 exp(2)exp()0.0273mg/m2635.318.12z218.1uyzQ4.5 某一工业锅炉烟囱高30m，直径0.6m，烟气出口速度为20m/s，烟气温度为405K，大气温度为293K，烟囱出口处风速4m/s，SO2排放量为10mg/s。试计算中性大气条件下SO2的地面最大浓度和出现的位置。【解】：

由霍兰德公式求得

HvsDu(1.52.7TsTa200.6405293D)(1.52.70.6)5.84m，烟囱Ts4405有效高度为HHsH305.8435.84m。由《大气污染控制工程》P89（4－10）、（4－11）

maxH35.842Qz25.34m。时，z2uHey2221025.340.231g/m3。2435.84e50.1取稳定度为D级，由表4－4查得与之相应的x=745.6m。此时y50.1m。代入上式max第六章 除尘装置 例题：已知XZT一90型旋风除尘器在选取入口速度v1=13m/s时，处理气体量Q=1.37m3/s。试确定净化工业锅炉烟气（温度为423K，烟尘真密度为2.1g/cm3）时的分割直径和压力损失。已知该除尘器筒体直径0.9m，排气管直径为0.45m，排气管下缘至锥顶的高度为2.58m，423K时烟气的粘度（近似取空气的值）µ=2.4×10－5pa﹒s。

解:假设接近圆筒壁处的气流切向速度近似等于气流的入口速度，即v1=13m/s，取内、外涡旋交界圆柱的直径d0=0.7 de，根据式（6－10）

T0.30.14n1[10.67(D)][] 283 4230.30.141[10.67(0.9)][]

283 0.62

0.90.62由式（6一9）得气流在交界面上的切向速度： vT013（）0.70.45由式（6－12）计算：

518vr182.4100.540.70.2251/2r0根据式（6－16）d[][]c22 pvT0210024.92＝24.92m/sQ1.37vr＝0.54m/s2πr0h02π0.70.2252.58

65.3110m5.31μm

此时旋风除尘器的分割直径为5.31μm。

根据式（5－13）计算旋风除尘器操作条件下的压力损失：423K时烟气密度可近似取为

27331.293＝0.834kg/m

423

1.37 16A/dc216＝8.33213（0.45）

1122Pv8.330.83413T1 22 547Pa例题： 已知烟气处理量Q=5000m3/h，烟气密度ρ=1.2kg/ m3，允许压力损失为900Pa。若选用XLP/B型旋风除尘器，试求其主要尺寸。解： 2Pv由式（6－26）： 12900 v1＝16.1m/s35.81.210根据表6－1，ζ＝5.8：

v1 的计算值与表5－3的气速与压力降数据一致。

参考XLP/B品系列；取D=700mm，Q5000A＝0.0863m2de0.6D0.6700＝420mm 3600v1360016.1 L1.7D1.77001190mmh2A20.0863＝0.42m

H2.3D2.37001610mm bA/20.0863/20.208md10.43D0.43700301mm D3.33b3.330.208＝0.624m624mm例题

利用下列数据，决定电场和扩散荷电综合作用下粒子荷电量随时间的变化。已知ε＝5，E0＝3×106V/m，T＝300K，N=2×1015离子/m3，u =467m/s，dp＝0.1，0.5和1.0μm。

解：由方程（6-31）得电场荷电的饱和电荷

qs3π8.851012542310d21.7910dpp52

62(1.61019）46721015dpt由方程（6-32）可以计算扩散荷电过程的荷电量随时间的变化

n2π8.8510123001.381023dp(1.610）6192ln[188.8510123001.381023] ＝8.9910dpln[18.161010tdp]那么

例题：以液气比为1.0L/m3的速率将水喷入文丘里洗涤器的喉部，气体流速为122m/s，密度和粘度分别为1.15kg/ m3和 2.08×10－5kg/m∙s-1，喉管横断面积为0.08 m2，参数f取为0.25，对于粒径为1.0μm、密度为1.5g/ m3的粒子，试确定气流通过该洗涤器的压力损失和

3粒子的通过率。

321.010P1.0310（12200）（）解:由式（6－53）

＝153.3 cmH2O

现在运用海斯凯茨提出的式（6－54），得

31.0100.13320.78P0.8631.15（0.08）（122）（）1＝12567Pa

2qqsne1.79104dp1.441012dpln[18.161010tdp]利用式（6－55）估算粒子的通过率：

0.172CC11.172dp26.110911.51.17212（0.25）153.3Pexp[]42（2.0810）exp(2.375)0.093

课后题：

6.1 在298K的空气中NaOH飞沫用重力沉降室收集。沉降至大小为宽914cm，高457cm，长1219cm。空气的体积流速为1.2m3/s。计算能被100%捕集的最小雾滴直径。假设雾滴的比重为1.21。【解】： 计算气流水平速度v0Q1.22.87102m/s。设粒子处于Stokes区域，取A9.144.571.82105Pas。按《大气污染控制工程》P162（6－4）

dmin18v0H181.821052.871024.5717.2106m17.2m 3pgL1.21109.8112.19即为能被100%捕集的最小雾滴直径。

6.10 在气体压力下为1atm，温度为293K下运行的管式电除尘器。圆筒形集尘管直径为0.3m，3L=2.0m，气体流量0.075m/s。若集尘板附近的平均场强E=100kV/m，粒径为1.0m的粉尘荷电量q=0.3×1015C，计算该粉尘的驱进速度w和电除尘效率。【解】：

驱进速度按《大气污染控制工程》P187（6－33）－0.31015100103w0.176m/s。563dp31.8110110AdL0.321.885m2，Q=0.075m3/s，代入P188（6－34）qEpi1exp(A1.885wi)1exp(0.176)98.8% Q0.0756.26 除尘器系统的处理烟气量为10000m3/h，初始含尘浓度为6g/m3，拟采用逆气流反吹清灰袋式除尘器，选用涤纶绒布滤料，要求进入除尘器的气体温度不超过393K，除尘器压力损失不超过1200Pa，烟气性质近似于空气。试确定：

1）过滤速度；2）粉尘负荷；3）除尘器压力损失；4）最大清灰周期；5）滤袋面积； 6）滤袋的尺寸（直径和长度）和滤袋条数。【解】：

1）过滤气速估计为vF=1.0m/min。

2）除尘效率为99%，则粉尘负荷WvFCt0.996t5.94tg/m。3）除尘器压力损失可考虑为PPtPEPp

2Pt为清洁滤料损失，考虑为120Pa；PESEvF350Pa；

PpRpv2Ct9.5125.94t56.43tPa,Rp取9.50Nmin/(gm)；

故PPt(Pa)47056.43t(Pa)。tPEPp35012056.43,t12.9min即最大清灰周期。4）因除尘器压降小于1200Pa，故47056.43t(Pa)1200

5）AQ10000393240m2。60vF60127326）取滤袋d=0.8m，l=2m。adl5.03m，nA47.7，取48条布袋。a选择题（重点）（10x2分）

1、常规燃料与费常规燃料的区分

2、大气稳定度的判断

3、霍兰德公式

4、总除尘效率、分级效率计算

5、气态污染物的传质过程、扩散过程

6、城市机动车污染物的控制方式（机内、机外）设计题（10分）

脱硫、除尘（风机的选择、风机的安装位置、正压、负压的运行情况）