大氣污染控制工程：第4章 污染源的控制part2

1、4.2 燃燒過(guò)程污染控制(2)4.2.1 燃料4.2.2 燃燒過(guò)程和燃燒方式4.2.3 煙氣體積及污染物排放量計(jì)算4.2.4 不完全燃燒產(chǎn)物的發(fā)生和控制4.2.5 氮氧化物的發(fā)生和控制4.2.6 硫氧化物的發(fā)生與控制4.2.7 飛灰的形成與控制4.2.8 汞的形成與控制14.2.4 不完全燃燒產(chǎn)物的發(fā)生和控制燃燒過(guò)程產(chǎn)生的不完全燃燒產(chǎn)物主要有一氧化碳和碳?xì)浠衔铮ê跓煟?1）一氧化碳的發(fā)生 燃燒過(guò)程中，燃料含碳首先氧化成CO。CO主要通過(guò)與OH反應(yīng)生成CO2，與O2直接反應(yīng)的速度很慢。CO如果不能被完全氧化，則存在于煙氣中。2碳?xì)浠衔锷梢谎趸嫉幕痉磻?yīng)路線(xiàn)之一是 RRHRCHORCOC

2、O（其中R為碳?xì)浠?2）碳?xì)浠锏陌l(fā)生燃燒過(guò)程中，部分未燃燒的碳?xì)浠镆詺鈶B(tài)形式存在于煙氣中；部分經(jīng)過(guò)脫氫、分鏈、疊合、環(huán)化和凝聚等復(fù)雜的化學(xué)和物理過(guò)程，形成微粒態(tài)污染物，即黑煙。據(jù)測(cè)定，黑煙中存在芘、苝、蒽、菎等多種多環(huán)芳烴和其他有機(jī)物。形成歷程鏈烴分子氧化脫氫形成乙烯和乙炔延長(zhǎng)乙炔的鏈形成各種不飽和基不飽和基進(jìn)一步脫氫形成聚乙炔不飽和基通過(guò)環(huán)化反應(yīng)形成C6C12型芳香族化合物C6C2基逐步合成為多環(huán)有機(jī)物4黑煙形成的化學(xué)過(guò)程5碳?xì)浠锏纳闪颗c燃料的成分有很大關(guān)系，如果燃料中烯烴和芳烴的含量多，煙氣中易反應(yīng)的碳?xì)浠锖投嗪擞袡C(jī)化合物（POM）濃度就高。燃料中高分子碳?xì)浠衔餄舛扰cPOM

3、排放水平具有相關(guān)性63）不完全燃燒產(chǎn)物的控制措施影響燃燒過(guò)程進(jìn)行的主要因素有燃燒溫度、空氣量、燃料與空氣的混合程度、反應(yīng)時(shí)間等。為了減少由于不完全燃燒產(chǎn)生的污染物，可提高燃燒溫度，適當(dāng)增加過(guò)剩空氣量，增加燃燒反應(yīng)的紊流度，以及增加燃燒反應(yīng)時(shí)間。這些措施一般對(duì)提高燃燒設(shè)備的熱效率和出力也是有益的。提高燃燒溫度和過(guò)?？諝饬?，可能導(dǎo)致氮氧化物增加。燃燒碳層溫度過(guò)高還會(huì)使二氧化碳還原成一氧化碳。過(guò)?？諝饬窟^(guò)大，可能降低燃燒溫度；并且增加排煙熱損失。 7燃燒過(guò)程的連續(xù)、穩(wěn)定，對(duì)于提高燃燒效率、減少不完全燃燒產(chǎn)物是十分有利的。人工加煤的小型鍋爐，其燃燒過(guò)程是間歇的，在加煤后的一段時(shí)間內(nèi)，大量揮發(fā)物產(chǎn)生，但

4、此時(shí)爐溫不高，不能充分燃燒，形成黑煙。 8煤粉燃燒過(guò)程理論上碳與氧的摩爾比近1.0時(shí)最易形成黑煙在預(yù)混火焰中，C/O大約為0.5時(shí)最易形成黑煙易燃燒又少出現(xiàn)黑煙的燃料順序?yàn)椋簾o(wú)煙煤 焦炭 褐煤 低揮發(fā)分煙煤 高灰揮煙煤碳粒子燃盡的時(shí)間與粒子的初始直徑、表面溫度、氧氣濃度等有關(guān)94.2.5 氮氧化物的發(fā)生與控制1）氮氧化物的發(fā)生 燃燒過(guò)程氮氧化物來(lái)源有兩部分：一部分是燃料含氮經(jīng)氧化生成，稱(chēng)為燃料氮氧化物。另一部分是燃燒空氣中的氮和氧在高溫下化合生成，稱(chēng)為熱力氮氧化物（包括快速熱力型氮氧化物）。10熱力氮氧化物按照澤利多維奇（. ）理論，熱力氮氧化物的生成過(guò)程可用下列反應(yīng)表達(dá)式：溫度對(duì)氮氧化物的生

5、成速率有重要作用，當(dāng)溫度在1800K以下，熱力氮氧化物生成量很少，超過(guò)1800K，每增加100K，反應(yīng)速率增大67倍。當(dāng)溫度超過(guò)2300K，生成速率極高 。11圖4.5 熱力氮氧化物濃度與溫度的關(guān)系圖4.6 熱力氮氧化物濃度與過(guò)量空氣系數(shù)的關(guān)系12燃料氮氧化物 液體和固體燃料中存在含氮有機(jī)物，如喹啉（C9H7N）、吡啶（C5H5N）。石油平均含氮0.65，煤一般含氮12。 燃料進(jìn)入爐膛被加熱后，燃料中的氮有機(jī)物首先被熱分解成氰（HCN）、氨（NH3）和CN等中間產(chǎn)物，它們隨揮發(fā)分一起從燃料中析出，被稱(chēng)為揮發(fā)分N。揮發(fā)分N析出后仍留在燃料中的氮化合物，被稱(chēng)為焦炭N。 隨著爐膛溫度的升高及煤粉細(xì)度

6、的減?。悍圩兗?xì)），揮發(fā)分N的比例增大，焦炭N的比例減小。 揮發(fā)分N遇到氧后，HCN首先氧化成NCO；NCO在氧化性環(huán)境中會(huì)進(jìn)一步氧化成NO，如在還原性環(huán)境中，NCO則會(huì)生成NH；NH在氧化性環(huán)境中進(jìn)一步氧化成NO，同是又能與生成的NO進(jìn)行還原反應(yīng)，使NO還原成N2，成為NO的還原劑。 13煤中的N在燃燒過(guò)程中轉(zhuǎn)化為NOx的量與煤的揮發(fā)性分及燃燒過(guò)量空氣系數(shù)有關(guān)。在過(guò)量空氣系數(shù)大于1的氧化性氣氛中，煤的揮發(fā)分越高，NOx的生成量越多；若過(guò)量空氣系數(shù)小于1，高揮發(fā)分燃煤的NOx生成量少，其主要原因是高揮發(fā)分燃料迅速燃燒，使燃燒區(qū)域氧量降低，不利NOx的生成。 14當(dāng)過(guò)?？諝庀禂?shù)在1.1以上，燃料

7、氮的轉(zhuǎn)化率基本穩(wěn)定；過(guò)量空氣系數(shù)低于1.0時(shí)，燃料氮的轉(zhuǎn)化率急劇下降（圖4.8）。燃料氮氧化物的生成，受溫度的影響很小。圖4.8 燃料型NO轉(zhuǎn)變率與過(guò)量空氣系數(shù)的關(guān)系15快速熱力型NO的生成快速熱力型NO是碳?xì)湎等剂显谘鯘舛容^低時(shí)（=0.70.8）并在預(yù)混合燃燒中生成的。此時(shí)幾乎全生成快速溫度型NO，其生成地點(diǎn)不是在火焰面的下游，而是在火焰面的內(nèi)部。它的生成機(jī)理還不是很明確。燃料中的C或CH基與空氣中的N2首先生成中間產(chǎn)物HCN、N、CN等，中間產(chǎn)物再與活性基（O、O2、OH）反應(yīng)生成NO，其生成速度很快。其中HCN是重要的中間產(chǎn)物，90的快速熱力型NO是經(jīng)HCN而產(chǎn)生的。當(dāng)氧氣濃度較大，氧氣

8、十分充足時(shí)，中間產(chǎn)物HCN等發(fā)生很少，快速熱力型NO生成就不會(huì)太多。因此，要降低快速熱力型NO生成量，只要供給足夠的氧氣就可以了。 16快速熱力型NO的生成量，實(shí)際上受溫度的影響不大。由于熱力型和快速熱力型NO都是空氣中的氮被氧化而生成的，所以也有人把這兩種NO總起來(lái)稱(chēng)為熱力型NO。 1718NO2的生成 在通常的燃燒溫度水平下，NO2的生成濃度很低，與NO的濃度相比，可以忽略不計(jì)。如甲烷燃燒時(shí)，當(dāng)過(guò)量空氣系數(shù)=1.66時(shí)，比值NO2NO約為0.002。在鍋爐煙氣中，NO2僅占NOX總量的510。因此，在前面討論NOX時(shí)，就沒(méi)有把NO2作為一個(gè)問(wèn)題，只討論NO的生成。但是，現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)，燃?xì)廨啓C(jī)排

9、氣中，NO2占比例相當(dāng)大，還發(fā)現(xiàn)某些形態(tài)的火焰中，NO2所占比例也相當(dāng)大。 192）氮氧化物的控制措施 根據(jù)燃燒過(guò)程氮氧化物的生成機(jī)理，減少氮氧化物生成的主要方法有： 降低燃燒溫度；保持適當(dāng)?shù)难鯘舛?；縮短燃料在高溫區(qū)的停留時(shí)間；采用含氮量低的燃料；擴(kuò)散燃燒時(shí)推遲燃料與空氣的混合。 這些減少氮氧化物生成的方法，有許多與減少不完全燃燒產(chǎn)物，提高燃燒效率有矛盾，如降低燃燒溫度和氧濃度、縮短停留時(shí)間，推遲混合。 此外，向爐膛添加還原劑也是被研究的一種方法。 改變?nèi)紵龡l件，以降低氮氧化物發(fā)生量的技術(shù)通稱(chēng)為低氮氧化物燃燒技術(shù)。目前，這些技術(shù)多數(shù)是針對(duì)大型懸燃式燃燒裝置的。 20分段燃燒（圖4.9）：燃燒分

10、兩段進(jìn)行，第一階段供給理論空氣量的8090，第二階段補(bǔ)足所需空氣量。一段供給的空氣量越少，控制氮氧化物的效果越好（圖4.10）。分段燃燒可使燃燒過(guò)程變緩，防止局部出現(xiàn)過(guò)高的溫度。該方法可使熱力氮氧化物減少3050，燃料氮氧化物減少50，缺點(diǎn)是可能造成燃燒不穩(wěn)定和不完全。 21煙氣循環(huán)（圖4.11）：將部分煙氣循環(huán)，摻入燃燒空氣中，以降低氧濃度，控制燃燒溫度。一般認(rèn)為這一措施僅能減少熱力氮氧化物。煙氣循環(huán)率（循環(huán)煙氣占煙氣量的百分率）可取1520（圖4.12），該方法也會(huì)降低熱效率。22濃氮燃燒（多用于燃油鍋爐）：將燃燒器分為中間和周?chē)鷥山M，中間燃燒器燃料過(guò)剩，周?chē)紵骺諝膺^(guò)剩。中間燃燒器由于

11、空氣不足，燃燒強(qiáng)度降低；周?chē)紵骺諝膺^(guò)剩，既可彌補(bǔ)中間燃燒器的不完全燃燒，又因?yàn)榭諝膺^(guò)剩，冷卻快，使燃燒溫度降低。向燃燒室內(nèi)噴水或蒸汽，降低火焰溫度。該方法會(huì)增加煙氣排熱造成的損失。向燃燒室通還原性氣體（NH3、H2），使氮氧化物還原。該方法比較簡(jiǎn)單，但效率不高，且不易控制。當(dāng)氨氮比為1.52.0時(shí)，氮氧化物消除率為5060。234.2.6 硫氧化物的發(fā)生與控制1）硫氧化物的發(fā)生 煤的含硫量一般為0.5%5%。煤中的硫以四種形式存在：硫鐵礦（FeS2），含硫有機(jī)物（CxHySz）、硫酸鹽（MSO4）和硫磺（S）。以有機(jī)硫和硫鐵礦形式存在的硫在燃燒過(guò)程中全部參加反應(yīng)，氧化為SO2，統(tǒng)稱(chēng)揮發(fā)性硫

12、；而硫酸鹽硫則不參與燃燒，往往有一部分留在底灰中，另一部分以飛灰形式排出。 24硫化鐵硫是煤中主要含硫成分。 有機(jī)硫以各種官能基團(tuán)存在，如噻吩、芳香基硫化物、環(huán)硫化物、脂肪族硫化物、二硫化物、硫醇等。煙煤中構(gòu)成噻吩的硫分占有機(jī)硫的4070，二硫化物和硫醇不多。褐煤中二硫化物和硫醇較多。 硫酸鹽硫主要以鈣、鐵等的硫酸鹽形式存在，其中石膏（CaSO42H2O）占多數(shù)，綠礬（FeSO47H2O）較少。煤中硫酸鹽硫要比前兩種硫分少得多。25石油中的硫大多數(shù)以有機(jī)硫形式存在，原油的含硫量因產(chǎn)地而異，一般為0.52。原油中的硫分大部分留在重餾分中，所以重油含硫量較高，一般為原油含硫量的1.5倍，并以復(fù)雜的

13、環(huán)狀結(jié)構(gòu)存在。輕油中含硫醇、一硫化物、二硫化物、環(huán)硫化物和硫化氫等。氣體燃料中硫以氣態(tài)硫化氫的形式存在，天然氣中含硫量一般小于1。 26燃料燃燒時(shí)，如果空氣過(guò)剩系數(shù)低于1.0，即在富燃料狀態(tài)下，燃料中的可燃硫?qū)⒎纸猓松蒘O2外，還有一些其他的硫氧化物，如一氧化硫(SO)及其二聚物(SO)2，還有少量氧化二硫(S2O)和H2S等，但僅在各種氧化反應(yīng)中以中間體形式出現(xiàn)；當(dāng)空氣過(guò)剩系數(shù)高于1.0，即貧燃料狀態(tài)時(shí)，可燃硫?qū)⑷咳紵蒘O2，在完全燃燒條件下，生成SO2的同時(shí)，約有0.52.0的SO2將進(jìn)一步氧化而生成SO3。27當(dāng)煙氣中有過(guò)剩氧存在時(shí)，SO2會(huì)繼續(xù)氧化為SO3.研究表明，影響S

14、O3生成量的主要因素有： 燃料中的含硫量越多，SO2和S03的生成量越多； 空氣過(guò)剩系數(shù)越大，SO3的生成量越多； 火焰中心溫度越高，生成的SO3也越多； 煙氣停留時(shí)間越長(zhǎng)，SO3生成量就越多。 另外，在一定的溫度范圍內(nèi)，對(duì)流受熱面管壁上的氧化膜和積灰中的某些金屬氧化物也會(huì)催化SO2向SO3的轉(zhuǎn)變。 28燃燒后煙氣中的水蒸氣可能與SO3結(jié)合生成H2SO4，轉(zhuǎn)化率:轉(zhuǎn)化率與溫度密切相關(guān)H2SO4濃度越高，酸露點(diǎn)越高。 煙氣露點(diǎn)升高極易引起管道和空氣凈化設(shè)施的腐蝕如體積分?jǐn)?shù)為1106的硫酸蒸汽可使含水蒸汽11煙氣的露點(diǎn)從48提高到110.29SO3的轉(zhuǎn)化率/%30含有水蒸汽和SO3氣體的露點(diǎn)溫度含

15、有水蒸汽和SO3氣體的露點(diǎn)溫度（Tp ， ）可用下式計(jì)算：式中：H2O -煙氣水分含量（%）SO3-煙氣中SO3含量（%）312）硫氧化物的控制 在煤粉爐和燃油爐中，目前還不能用改進(jìn)燃燒技術(shù)的方法控制SO2的生成量，因而SO2的生成量正比于燃料中的含硫量。 控制燃料燃燒引起的二氧化硫污染，可通過(guò)燃料脫硫、燃燒中固硫和煙氣脫硫等途徑來(lái)實(shí)現(xiàn)，還可通過(guò)高空排放，控制近地面二氧化硫的濃度。 32 燃燒過(guò)程固硫 在燃燒過(guò)程中加入固硫劑，與硫氧化物反應(yīng)，生成比較穩(wěn)定的硫酸鹽，使硫固定于灰渣中，是一種控制二氧化硫的有效措施。常用的固硫劑有石灰、石灰石、白云石（碳酸鈣、碳酸鎂）等。 鈣硫比（摩爾比） 33固硫

16、劑的添加方式有摻入燃料、加入型煤和噴入爐膛等幾種。大型動(dòng)力燃煤鍋爐常用煤粉爐。在煤粉中摻入一定數(shù)量的石灰石粉，能在燃燒時(shí)固硫，其固硫效果比層燃爐燃料摻入石灰石的固硫效果好。 流化床燃燒裝置 流化床中加石灰層，用以控制二氧化硫排放 344.2.7 飛灰的形成和控制1）飛灰的形成 燃燒產(chǎn)生的顆粒物通常稱(chēng)為煙塵，它包括黑煙和飛灰兩部分。 黑煙由不完全燃燒產(chǎn)物形成(如前所述）； 而飛灰則是灰渣分散成的顆粒為煙氣帶出。 35飛灰的形成過(guò)程36灰分中含有Hg、As、Se、Pb、Cu、Zn等污染元素37影響燃煤煙氣中飛灰排放特征的因素煤質(zhì)燃燒方式煙氣流速爐排和爐膛的熱負(fù)荷鍋爐運(yùn)行負(fù)荷鍋爐結(jié)構(gòu)38影響燃煤煙氣

17、中飛灰排放特征的因素煤質(zhì)39燃煤顆粒大小對(duì)飛灰含量的影響40影響煙煤煙氣中飛灰排放特征的因素燃燒方式41幾種燃燒方式的煙塵百分比42幾種燃燒方式的煙塵顆粒概況43影響燃煤煙氣中飛灰排放特征的因素運(yùn)行負(fù)荷444.2.8 汞的形成與排放Hg對(duì)人的腎和神經(jīng)系統(tǒng)有危害煤碳燃燒是Hg的一大來(lái)源在燃煤過(guò)程中大多數(shù)的微量元素基本殘留在底灰和飛灰中（99.9%），但汞首先在燃燒高溫中氣化成氣態(tài)汞（Hg0），然后隨著與其它燃燒產(chǎn)物的相互作用和冷卻過(guò)程會(huì)生成氧化態(tài)汞（Hg2+）和顆粒態(tài)汞（Hgp）。三種形態(tài)總稱(chēng)為總汞（HgT） 煤中Hg的析出率與燃燒條件有關(guān)燃燒溫度900oC時(shí)，析出率90還原性氣氛的析出率低于氧

18、化性氣氛45 汞在現(xiàn)有的煙氣凈化系統(tǒng)中的去除率取決于其在煙氣中的形態(tài)。在煙氣凈化系統(tǒng)中Hg0與Hg2+往往以氣態(tài)方式存在，無(wú)法通過(guò)除塵裝置凈化。Hg0不溶于水所以無(wú)法通過(guò)濕式洗滌凈化，Hg2+在濕式洗滌凈化系統(tǒng)中的效率取決于其所構(gòu)成化合物的水溶性。Hg0與Hg2+均易于吸附到飛灰、粉末活性炭及鈣劑脫硫劑等多孔性物體上，通過(guò)除塵得到凈化，Hg2+ 的吸附情況要強(qiáng)于Hg0。而Hgp則較易黏附在顆粒物上而在除塵系統(tǒng)中除去。目前，已出現(xiàn)了一些利用燃煤脫汞和現(xiàn)有凈化系統(tǒng)改進(jìn)來(lái)減少汞向大氣排放的技術(shù)。 如何有效地控制燃煤過(guò)程汞的排放仍然是控制燃煤污染的新課題之一。 464.3 生產(chǎn)過(guò)程污染散發(fā)的控制4.3

19、.1 污染源散發(fā)控制的原則方法控制生產(chǎn)過(guò)程污染物散發(fā)的基本方法有：封閉污染源并輔以適當(dāng)排氣；用氣流引導(dǎo)并收集污染物；用清潔空氣將局部空間的污染物稀釋并排出。 前兩種在工業(yè)通風(fēng)中稱(chēng)為局部排氣，后一種稱(chēng)全面換氣。 474.3.2 局部排氣空氣污染物在車(chē)間的擴(kuò)散機(jī)理是污染物依附于氣流運(yùn)動(dòng)而擴(kuò)散的。對(duì)于生產(chǎn)過(guò)程散發(fā)到車(chē)間空氣中的污染物，只要采用合理的通風(fēng)方式，控制住室內(nèi)二次氣流的運(yùn)動(dòng)，就可以控制污染物的擴(kuò)散和飛揚(yáng)，從而達(dá)到改善車(chē)間內(nèi)外空氣環(huán)境質(zhì)量的目的。局部排氣通風(fēng)方式，就是在局部污染源設(shè)置集氣罩，將污染氣流捕集起來(lái)并經(jīng)凈化裝置凈化后排至室外。這是控制車(chē)間空氣污染最常用、最有效的方法。48局部排氣凈化

20、系統(tǒng)示意49（1）集氣罩：集氣罩是用以捕集污染氣流的。其性能對(duì)凈化系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)有直接影響。由于污染源設(shè)備結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)操作工藝的不同，集氣罩的形式是多種多樣的。（2）風(fēng)管: 在凈化系統(tǒng)中用以輸送氣流的管道稱(chēng)為風(fēng)管，通過(guò)風(fēng)管使系統(tǒng)的設(shè)備和部件連成一個(gè)整體。（3）凈化設(shè)備：為了防止大氣污染，當(dāng)排氣中污染物含量超過(guò)排放標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，必須采用凈化設(shè)備進(jìn)行處理，達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)后，才能排入大氣。（4）通風(fēng)機(jī)：通風(fēng)機(jī)是系統(tǒng)中氣體流動(dòng)的動(dòng)力設(shè)備。為了防止通風(fēng)機(jī)的磨損和腐蝕，通常把風(fēng)機(jī)設(shè)在凈化設(shè)備后面。（5）煙囪：煙囪是凈化系統(tǒng)的排氣裝置。由于凈化后煙氣中仍含有一定量的污染物，這些污染物在大氣中擴(kuò)散、稀釋、懸浮或沉降

21、到地面。為了保證污染物的地面濃度不超過(guò)環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，煙囪必須具有一定高度。50集氣罩是局部排氣系統(tǒng)的關(guān)鍵部件。集氣罩的集氣原理 氣流方式包括： 吸氣口的吸入氣流流動(dòng)； 吹氣口的吹出氣流流動(dòng)； 吸入氣流與吹出氣流的差異主要有以下兩點(diǎn)：吹出氣流由于卷吸作用、沿射流方向流量不斷增加，射流呈錐型；吸入氣流的等速面為橢球面，通過(guò)各等速面的流量相等，并等于吸入口的流量；射流軸線(xiàn)上的速度基本上與射程成正比，而吸氣區(qū)內(nèi)氣流速度與距吸氣口的距離的平方成反比。所以，吸氣口能量衰減很快，其作用范圍較小。5152（1）對(duì)集氣罩的要求：集氣罩應(yīng)凈可能將污染源包圍起來(lái)，使污染物擴(kuò)散限制在最小范圍內(nèi)，以防止橫向氣流干擾

22、，減少排風(fēng)量。集氣罩的吸氣方向盡可能與污染氣流方向一致，充分利用污染氣流的初始動(dòng)能；盡量減少集氣罩開(kāi)口面積、以減少排風(fēng)量。不允許集氣罩的吸氣氣流經(jīng)過(guò)工人的呼吸區(qū)再進(jìn)入罩內(nèi)。集氣罩的結(jié)構(gòu)不應(yīng)妨礙操作和設(shè)備檢修。53（2）集氣罩的種類(lèi)和形式 集氣罩根據(jù)作用原理不同，可分為四種：圍擋罩（圖4.14）：又稱(chēng)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(fù)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(jì)而有效的罩型，應(yīng)盡量采用。54接受罩（圖4.15）：罩口朝向污染氣流，待污染氣體運(yùn)動(dòng)到罩口，即被接受并排出。這種集氣罩能利用污染物的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，防止污染

23、物擴(kuò)散，節(jié)省排氣量。如果能與工藝協(xié)調(diào)配合，這種集氣罩能有很好的污染物控制效果。 55外部吸氣罩（圖4.16）：簡(jiǎn)稱(chēng)外吸罩?？考瘹庹值闹鲃?dòng)吸氣，在罩外一定范圍造成吸氣流場(chǎng)，引導(dǎo)和收集污染源散發(fā)的污染物。這種集氣罩對(duì)工藝運(yùn)行操作影響較少，不受方向限制。但由于吸氣口外氣流速度隨距離增大而迅速衰減，因而有效作用范圍有限。所以外吸罩更應(yīng)盡量靠近污染源，否則不能有效控制污染物散發(fā)或很不經(jīng)濟(jì)。 56吹吸罩（圖4.17）：利用射流速度衰減慢，有效作用距離遠(yuǎn)的特性，可將離吸氣口較遠(yuǎn)的污染物推送到吸氣口作用范圍內(nèi)，就能有效收集污染物。吹吸氣流配合，形成氣帶，能將污染氣體與清潔空氣隔開(kāi)。57（3）集氣罩的性能參數(shù)及

24、測(cè)定集氣罩的性能參數(shù)主要包括排風(fēng)量和阻力排風(fēng)量的測(cè)定方法 通過(guò)測(cè)定連接管道中的氣流動(dòng)壓或氣體動(dòng)壓確定流量系數(shù)58壓力損失的測(cè)定與計(jì)算59（4）集氣罩的設(shè)計(jì)原則和方法集氣罩的設(shè)計(jì)原則：最有效、最經(jīng)濟(jì)地控制污染物的散發(fā)，并與生產(chǎn)工藝相協(xié)調(diào)。具體設(shè)計(jì)步驟是：根據(jù)污染源的實(shí)際情況和工藝要求，確定集氣罩的形狀、尺寸和位置；再按照污染物散發(fā)速度、污染氣體的溫度、危害性等條件計(jì)算排氣量；計(jì)算罩口阻力。集氣罩的形式不同，其排氣量的計(jì)算方法也不同。主要計(jì)算方法有：罩口風(fēng)速法、控制風(fēng)速法、流量比法和臨界斷面法（用于吹吸罩）等。 60（5）圍擋罩排氣量計(jì)算 圍擋罩通常用罩口風(fēng)速計(jì)算排氣，一些定型的吸氣罩可用經(jīng)驗(yàn)方法

25、計(jì)算。排氣柜（圖4.19）是圍擋罩的一種，其排氣量計(jì)算方法具有代表性。排氣柜排氣量計(jì)算的出發(fā)點(diǎn)是，在工作口造成一定的吸氣速度（罩面風(fēng)速），使吸氣速度大于污染物外逸速度。工作口的吸氣速度根據(jù)污染物散發(fā)情況和毒性等因素確定，具體數(shù)值可參考附錄3。 61(6）接受罩排氣量計(jì)算用流量比法計(jì)算上懸式接受罩工作情況如圖4.20所示：當(dāng)橫向氣流速度，上升的污染氣流正對(duì)上部接受罩（圖a）；當(dāng)，污染氣流偏向接受罩一側(cè)（圖b）； 大到一定程度（圖c），污染氣流偏到臨界狀況；再增大，污染氣流部分逸出罩外（圖d）。 62懸式接受罩排氣量V應(yīng)等于污染氣流量V1與吸入周?chē)諝饬髁縑2之和，即 令 ，并稱(chēng)其為流量比。流量比

26、大，抗橫向氣流干擾的能力強(qiáng)。 保證污染氣流不逸出罩口的最小流量比 KV稱(chēng)作臨界流量比 63污染氣流速度，；橫向氣流速度，上懸式熱污染氣流接受罩的排氣量可用下式計(jì)算： 污染氣流與周?chē)諝鉁囟认嗤瑫r(shí)的臨界流量比 Kv64H罩口至污染源的距離，m；E污染物散發(fā)口短邊長(zhǎng)或直徑，m；J污染物散發(fā)口長(zhǎng)邊長(zhǎng)度，m；W罩口寬度，m。 上式的適用條件 65熱污染氣流接受罩的計(jì)算從理論上說(shuō)，上懸式熱污染氣流接受罩的罩口面積與污染氣流在罩口處的斷面積相等，排氣量與污染氣流在罩口處的流量相等即可。但由于周?chē)赡苡袡M向氣流存在，使污染氣流偏斜而逸出罩口。因此罩口尺寸和排氣量要適當(dāng)加大，罩口離污染源越遠(yuǎn)，需要加大的量越多

27、。 66高溫污染源產(chǎn)生的污染氣體形成熱射流（圖4.22），因其產(chǎn)生過(guò)程不同可分為兩類(lèi)：一類(lèi)是污染源以一定速度排出污染氣體（如敞口加熱爐），另一類(lèi)是高溫表面因?qū)α鳟a(chǎn)生的熱射流。前一類(lèi)熱射流的流量應(yīng)由工藝提供，或由現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)求得；后一類(lèi)可按對(duì)流規(guī)律計(jì)算 。67熱射流流量計(jì)算 熱射流因外界空氣不斷混入，其流量和斷面面積不斷增大。但當(dāng)上升高度不大（ ，f為污染源開(kāi)口的水平投影面積），可近似認(rèn)為熱射流流量和斷面面積不變。熱射流起始流量可按下式計(jì)算： 6869d 污染源水平開(kāi)口直徑，m 70不同高度熱射流的直徑可按下式計(jì)算：71上懸式集氣罩懸掛高度不同，所需罩口面積和排氣量也不同。由于上升的污染氣流受到橫向

28、氣流的影響，罩口尺寸和排氣量均應(yīng)大于熱射流到達(dá)罩口的斷面尺寸和流量。低懸罩罩口尺寸可按下列兩式計(jì)算：圓形罩 矩形罩 低懸罩排氣量按下式計(jì)算： V罩口超過(guò)污染氣流斷面部分的吸氣速度，通常取0.50.75 m/s72高懸罩直徑 只要污染源水平開(kāi)口縱橫方向尺寸懸殊不大，熱射流達(dá)到一定高度后，其斷面就接近圓形。所以高懸罩的罩口形狀一般都為圓形 。高懸罩排氣量 污染氣流到達(dá)罩口平面的面積， 73(7）外吸罩排氣量計(jì)算顆粒物由于某種原因（如振動(dòng)、跌落）以初速度進(jìn)入空氣（即塵化），在空氣阻力作用下逐漸減速。塵粒速度降到零的位置點(diǎn)稱(chēng)零點(diǎn)，塵粒最大運(yùn)動(dòng)距離稱(chēng)塵化距離（亦即拋射運(yùn)動(dòng)距離，見(jiàn)3.18）用控制風(fēng)速法計(jì)算處于零點(diǎn)的污染物，能被速度很慢的氣流帶走。能有效控制污染物運(yùn)動(dòng)的最低氣流速度，稱(chēng)為控制風(fēng)速。將離吸氣口最遠(yuǎn)的點(diǎn)作為控制點(diǎn)，控制點(diǎn)至吸氣口的距離稱(chēng)為控制距離（圖4.23）。 74控制風(fēng)速與污染物形態(tài)、散發(fā)速度和環(huán)境風(fēng)速等因素有關(guān)（見(jiàn)表4.11），確定風(fēng)速還要考慮污染物危害性的大小。控制風(fēng)速計(jì)算排氣量，是通過(guò)理論分析或?qū)嶒?yàn)，找出罩口風(fēng)速與罩外控制點(diǎn)氣流速度之間的關(guān)系，應(yīng)用這一關(guān)系和要求的控制風(fēng)速可計(jì)算出需要的罩口風(fēng)速，據(jù)此計(jì)算排氣量。常見(jiàn)外吸式集氣罩的排氣量計(jì)算式如表4.124.14所示 75用流