大氣污染演示

關(guān)于大氣污染演示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(xué)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)。

第2頁,共135頁，2024年2月25日，星期天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(biāo)準(zhǔn)中，按顆粒大小分為：1.總懸浮顆粒物（TSP，TotalSuspendedParticles）：指懸浮在空氣中的空氣動力學(xué)直徑≤100μm的顆粒物。2.可吸入顆粒物（PM10，InhalableParticles

）：指懸浮在空氣中的空氣動力學(xué)直徑≤10μm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。第3頁,共135頁，2024年2月25日，星期天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第4頁,共135頁，2024年2月25日，星期天大氣污染物擴散2.1氣象要素2.1.1氣溫2.1.2氣壓2.1.3氣濕：應(yīng)用較多的參數(shù)濕相對濕度和含濕量2.1.4風(fēng)向和風(fēng)速2.1.5云：與大氣穩(wěn)定度相關(guān)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（0~9級，相應(yīng)距離為50～50000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第5頁,共135頁，2024年2月25日，星期天風(fēng)速,m/s風(fēng)玫瑰圖第6頁,共135頁，2024年2月25日，星期天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

空氣塊膨脹（做功）耗內(nèi)能T

定性空氣塊壓縮（外氣對它做功）T內(nèi)能（由壓力變化引起）第7頁,共135頁，2024年2月25日，星期天溫度層結(jié)

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外力使氣塊上升或下降氣塊去掉外力氣塊減速，有返回趨勢，穩(wěn)定氣塊加速上升或下降，不穩(wěn)定氣塊停在外力去掉處，中性大氣不穩(wěn)定,有利于污染物擴散第8頁,共135頁，2024年2月25日，星期天

判據(jù)

逆溫：不利于擴散⑴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第9頁,共135頁，2024年2月25日，星期天⑵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第10頁,共135頁，2024年2月25日，星期天⑶平流逆溫暖空氣平流到冷地面上而下部降溫而形成

⑷湍流逆溫

下層湍流混合達上層出現(xiàn)過渡層逆溫第11頁,共135頁，2024年2月25日，星期天⑸鋒面逆溫冷、暖氣團相遇冷暖間逆溫

暖氣上爬，形成鋒面第12頁,共135頁，2024年2月25日，星期天2.4

擴散模式

2.4.1高斯擴散模式高斯擴散模式的坐標(biāo)系第13頁,共135頁，2024年2月25日，星期天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

地面最大濃度第14頁,共135頁，2024年2月25日，星期天2.4.4地面源高斯模式2.4.5顆粒物擴散模式粒徑小于15μm的顆粒物可按氣體擴散計算大于15μm的顆粒物用傾斜煙流模式：

顆粒物沉降速度粒徑范圍（μm）15～3031～4748～7576～100平均粒徑（μm）22386085α0.80.50.30地面反射系數(shù)第15頁,共135頁，2024年2月25日，星期天2.5污染物濃度估算2.5.1參數(shù)確定⑴源強q—

計算或?qū)崪y⑵平均風(fēng)速u—

按氣象資料⑶有效源高H—

計算⑷擴散參數(shù)σy、σy——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(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)方法》(GB/T13201-91)中的公式：⑴第16頁,共135頁，2024年2月25日，星期天2.5.2擴散參數(shù)的確定國標(biāo)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)定度云量第17頁,共135頁，2024年2月25日，星期天

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:第18頁,共135頁，2024年2月25日，星期天煙囪高度的設(shè)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(biāo)

按地面最大濃度計算

第19頁,共135頁，2024年2月25日，星期天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(fēng)速和擴散參數(shù)－P值法國標(biāo)GB/T13201-91第20頁,共135頁，2024年2月25日，星期天3顆粒污染物控制技術(shù)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(biāo)準(zhǔn)中單顆顆粒大小用空氣動力學(xué)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。第21頁,共135頁，2024年2月25日，星期天⑴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；

ρp——氣體密度，kg/m；mρg——顆粒密度，kg/m

；mμ——氣體動力粘度，Pa·s；

g——重力加速度，m/s

。m332第22頁,共135頁，2024年2月25日，星期天⑵空氣動力學(xué)當(dāng)量直徑：與被研究的顆粒沉降速度相同，且密度為單位密度(ρu=1000kg/m)的球體的直徑。

由上兩式可得

dst=(ρu/ρp)dD

⑶我國《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》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(xué)當(dāng)量直徑。

TSP——

總懸浮顆粒物,空氣動力學(xué)當(dāng)量直徑≤100μm的顆粒物；

PM10

——可吸入顆粒物，空氣動力學(xué)當(dāng)量直徑≤10μm的顆物；

PM2.5

——空氣動力學(xué)當(dāng)量直徑≤2.5μm的顆粒物。ρu30.5第23頁,共135頁，2024年2月25日，星期天顆粒群大小的表達：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(dāng)量值表達，也可用顆粒粒徑組成百分?jǐn)?shù)表達，更準(zhǔn)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(dǎo)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(guān)系）、化學(xué)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）。

第24頁,共135頁，2024年2月25日，星期天3.1.3顆粒物捕集設(shè)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(shè)備的除塵效率表達方式有全效率和分級效率2種。⑴除塵器全效率(η)：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?jǐn)?shù)

η=(m1/m2)╳100%⑵除塵器的分級效率(ηd):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?jǐn)?shù)

ηd=(md1/md2)╳100%

3第25頁,共135頁，2024年2月25日，星期天⑶除塵器的組合效率：除塵器串聯(lián)可提高凈化效率，n級設(shè)備（各級的效率ηn）串連后的總效率

η1-n=1-(1-η1)(1-η2)……(1-ηn)

氣流阻力⑴單個除塵器的阻力:影響設(shè)備運轉(zhuǎn)能耗的重要參數(shù)。

ΔP=ξv2ρg/2⑵除塵器串聯(lián)阻力:

各級阻力疊加

ΔPT=ΣΔPi

第26頁,共135頁，2024年2月25日，星期天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(yīng)范為104Ω·cm～1010Ω·cm）。

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(yīng)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(fù)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）。

第27頁,共135頁，2024年2月25日，星期天靜電沉積過程（負電暈放電）第28頁,共135頁，2024年2月25日，星期天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(shè)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(dǎo)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(jié)構(gòu)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(shù)已應(yīng)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(dǎo)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第29頁,共135頁，2024年2月25日，星期天3.2.3

電除塵器的類型和構(gòu)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(gòu)成一個電場。電場可以設(shè)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(shè)計為多室（單元電聯(lián)）、電場（單元電場串聯(lián)）形式。第30頁,共135頁，2024年2月25日，星期天電除塵器構(gòu)造圖第31頁,共135頁，2024年2月25日，星期天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(fù)合濾料的微孔濾膜也是起表面過濾作用。第32頁,共135頁，2024年2月25日，星期天3.3.2過濾除塵器的特點和應(yīng)用特點：高效、高可靠性，應(yīng)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(yīng)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(jì)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(yīng)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。第33頁,共135頁，2024年2月25日，星期天3.3.3濾料

濾料是關(guān)鍵：材質(zhì)、組織和結(jié)構(gòu)濾料種類

－按濾料結(jié)構(gòu)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、350～360K以下氣體無機纖維：主要是玻璃纖維，化學(xué)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(yīng)用領(lǐng)域第34頁,共135頁，2024年2月25日，星期天濾料名稱直徑/μm耐溫性能/K吸水率/％耐酸性耐堿性強度長期最高棉織物（植物短纖維）10～20348～3583688很差稍好1蠶絲（動物長纖維）18353～36337316～22

羊毛（動物短纖維）5～15353～36337310～15稍好很差0.4尼龍

348～3583684.0～4.5稍好好2.5奧綸

398～4084236好差1.6滌綸（聚脂）

4134336.5好差1.6玻璃纖維（用硅酮樹脂處理）5～8523

4.0好差1芳香族聚酰胺（諾梅克斯）

4935334.5～5.0差好2.5聚四氟乙烯

493～523

0很好很好2.5濾料種類及性能第35頁,共135頁，2024年2月25日，星期天第36頁,共135頁，2024年2月25日，星期天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第37頁,共135頁，2024年2月25日，星期天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，運行安全可靠第38頁,共135頁，2024年2月25日，星期天3.3.5袋式除塵器的選擇、設(shè)計和應(yīng)用設(shè)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(yīng)選擇清灰方式：與濾布相適應(yīng)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(fēng)機參數(shù)選定）確定空壓機或反吹風(fēng)風(fēng)機參數(shù)經(jīng)濟核算第39頁,共135頁，2024年2月25日，星期天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=0.20～0.75m/min機械振動清灰:vF=1.0～2.0m/min逆氣流反吹清灰:vF=0.5～2.0m/min脈沖噴吹清灰:vF=2.0～4.0m/min第40頁,共135頁，2024年2月25日，星期天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(jié)構(gòu)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(yù)除塵。慣性除塵器——結(jié)構(gòu)簡單，阻力較低；除塵效率較低。主要用于預(yù)除塵。旋風(fēng)除塵器——結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，效率中等。特點：結(jié)構(gòu)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。第41頁,共135頁，2024年2月25日，星期天

層流式重力沉降室

假定沉降室內(nèi)氣流為柱塞流；顆粒均勻分布于煙氣中忽略氣體

浮力，粒子僅受重力和阻力的作用。

－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，即第42頁,共135頁，2024年2月25日，星期天

－提高沉降室效率的主要措施⑴降低沉降室內(nèi)氣流速度⑵增加沉降室長度⑶降低沉降室高度－沉降室內(nèi)的氣流速度一般為0.3～2.0m/s

－多層沉降室效率湍流式重力沉降室－分級除塵效率第43頁,共135頁，2024年2月25日，星期天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粒或使粒徑增大。高能和低能濕式除塵器低能濕式除塵器的壓力損失為0.2～1.5kPa，對10μm以上粉塵的凈化效率可達90％～95%高能濕式除塵器的壓力損失為2.5～9.0kPa，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0.1μm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(shè)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(yīng)采取防凍措施；由于溫度低、濕度高，可能出現(xiàn)白煙。第44頁,共135頁，2024年2月25日，星期天種類

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、性能和操作范圍型式對5μm塵粒的近似分級效率/%壓損/Pa液氣比/l·m-3重力噴霧80125～5000.67～268離心或旋風(fēng)87250～40000.27～2.0自激噴霧93500～40000.0670.134泡沫塔97250～20000.4～0.67填料床9950～2501.07～2.67文丘里＞991250～90000.27～1.34機械誘導(dǎo)噴霧＞99400～10000.53～0.67第45頁,共135頁，2024年2月25日，星期天3.5.2文丘里洗滌器設(shè)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α1常取23o～25o喉管直徑DT按喉管氣速vT確定，截面積比的典型值FT:F1=1:4vT的選擇要考慮到粉塵、氣體和洗滌液的物理化學(xué)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α2一般為5o～7o出口管的直徑Dz按與其相聯(lián)的除霧器要求的氣速確定第46頁,共135頁，2024年2月25日，星期天

壓損計算除塵效率計算透過率第47頁,共135頁，2024年2月25日，星期天4氣態(tài)污染物控制技術(shù)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(xué)反應(yīng)、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）。第48頁,共135頁，2024年2月25日，星期天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(shù)應(yīng)用、煙氣脫硝。－傳統(tǒng)低NOx燃燒技術(shù)⑴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。⑵降低助燃空氣預(yù)熱溫度：燃燒空氣由27oC預(yù)熱到315oC，NO排放量增加3倍。⑶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。⑷兩段燃燒技術(shù)：第一段，氧氣不足，煙氣溫度低，NOx生成量很?。坏诙?，二次空氣，使CO、HC完全燃燒，但煙氣溫度低，NOx生成量不高。第49頁,共135頁，2024年2月25日，星期天

－先進的低NOx燃燒技術(shù)⑴爐膛內(nèi)整體空氣分級的低NOx直流燃燒器：爐壁設(shè)置助燃空氣（OFA，燃盡風(fēng)）噴嘴，類似于兩段燃燒技術(shù)。⑵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。⑶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第50頁,共135頁，2024年2月25日，星期天4.2吸收法凈化技術(shù)

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(yīng)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(shù)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(xué)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(xué)反應(yīng)，吸收質(zhì)在溶液中呈游離或弱結(jié)合狀態(tài)，過程可逆，熱效應(yīng)不明顯?；瘜W(xué)吸收：過程存在化學(xué)反應(yīng)，一般有較強的熱效應(yīng)。如果發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)是不可逆的，則不能解吸?；瘜W(xué)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(fù)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。第51頁,共135頁，2024年2月25日，星期天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(dǎo)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(dāng)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）第52頁,共135頁，2024年2月25日，星期天式中：M0——吸收劑的摩爾質(zhì)量（kg/kmol）；

ρ——吸收劑密度（kg/m3）

Hi——吸收劑i的溶解度系數(shù)[kmol/(m3·Pa)

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。第53頁,共135頁，2024年2月25日，星期天4.2.5物理吸收吸收傳質(zhì)速率方程⑴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/(m2·s)；

kg——以pA-pAi為推動力的氣相分吸收系數(shù)，kmol/(m2·s·Pa)；kg=DAg/Zg

DAg——吸收質(zhì)A在氣相中的擴散系數(shù)，kmol/(m2·s·Pa)；

Zg——氣膜厚度，m。⑵液相分傳質(zhì)速率方程NA=kx(xAi-xA)第54頁,共135頁，2024年2月25日，星期天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/(m2·s)；

kl——以cAi-cA為推動力的氣相分吸收系數(shù)，m/s；kl=DAl/Zl

DAl——吸收質(zhì)A在液相中的擴散系數(shù)，m2/s；

Zg——液膜厚度，m。⑶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)第55頁,共135頁，2024年2月25日，星期天式中KAg——以pA-pA*為推動力的氣相總吸收系數(shù)，

kmol/(m2·s·Pa)；

Ky——以yA-yA*為推動力的氣相總吸收系數(shù)，kmol/(m2·s)；

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/(m2·s)；

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(guān)系分別為：第56頁,共135頁，2024年2月25日，星期天第57頁,共135頁，2024年2月25日，星期天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/(m2·s)；

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/(m2·s)；

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/(m2·s)；

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/(m2·s)；

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。第58頁,共135頁，2024年2月25日，星期天物理吸收化學(xué)吸收物理吸收化學(xué)吸收第59頁,共135頁，2024年2月25日，星期天4.2.5化學(xué)平衡吸收過程中，如果吸收質(zhì)與吸收劑發(fā)生反應(yīng)，則兩者之間必然同時滿足相平衡和化學(xué)平衡關(guān)系：

氣相液相化學(xué)平衡

相平衡根據(jù)化學(xué)平衡關(guān)系式中，[A]、[B]、[M]、[N]——各組分的濃度；

a、b、m、n——各組分的化學(xué)計量數(shù)；

γA、γB、γM、γN——各組分的活度系數(shù)。令則第60頁,共135頁，2024年2月25日，星期天

由于存在化學(xué)反應(yīng)，使液相中的一部分A組分轉(zhuǎn)變?yōu)楫a(chǎn)物，導(dǎo)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(xué)角度看,化學(xué)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(xué)吸收速率：N=βkl(cAi-cAl)式中：kl—未發(fā)生化學(xué)反應(yīng)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；

β—由于化學(xué)反應(yīng)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(yīng)的溶質(zhì)濃度，kmol/m3；

cAl—液相未反應(yīng)的溶質(zhì)濃度，kmol/m3

。第61頁,共135頁，2024年2月25日，星期天4.2.7吸收設(shè)備第62頁,共135頁，2024年2月25日，星期天4.3吸附法凈化技術(shù)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?；瘜W(xué)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(xué)反應(yīng)并釋放較多的吸附熱，化學(xué)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)。化學(xué)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(xué)吸附。第63頁,共135頁，2024年2月25日，星期天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(guān)系曲線被稱為等溫吸附線。6種類型等溫吸附線第64頁,共135頁，2024年2月25日，星期天吸附等溫線方程⑴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(guān)，對于一定的吸附物質(zhì)，僅與平衡時的分壓和溫度有關(guān)，由實驗確定，通常n≥1。⑵朗格繆爾（Langmuir）方程（I型等溫線）第65頁,共135頁，2024年2月25日，星期天⑶BET方程（I、II、III型等溫線，多分子層吸附）第66頁,共135頁，2024年2月25日，星期天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(xué)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(jié)構(gòu)：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

=

0.1～1.0μm主要吸附液體分子；中孔孔半徑r

=

0.001～0.1μm主要吸附蒸氣分子；小孔孔半徑r

＜

0.002μm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。第67頁,共135頁，2024年2月25日，星期天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?；钚蕴恳蚱湫螤睢⒃虾椭苽涔に嚥煌?，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(jié)構(gòu)：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(yīng)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。第68頁,共135頁，2024年2月25日，星期天4.3.4吸附器吸附器種類和結(jié)構(gòu)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(gòu)成，固定床不能連續(xù)操作，必須至少有2

套裝置交替運作。回轉(zhuǎn)床吸附器是移動床的一種，可連續(xù)操作，近年來應(yīng)用逐漸增多?？諝鈨艋饔捎谛枰サ奈廴疚锪亢苌伲狡饔行ё饔脮r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。第69頁,共135頁，2024年2月25日，星期天臥式立式固定床吸附器第70頁,共135頁，2024年2月25日，星期天經(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第71頁,共135頁，2024年2月25日，星期天4.4燃燒法凈化技術(shù)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(shè)備不復(fù)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(yīng)仔細分析廢氣成分，確定焚燒反應(yīng)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。第72頁,共135頁，2024年2月25日，星期天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(yīng)等過程。可燃組分與氧化劑接觸后開始緩慢的氧化反應(yīng)，此時放出的熱量不多，隨著反應(yīng)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(xué)反應(yīng)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(yīng)急劇加快，溫度猛增，反應(yīng)物濃度不斷下降，這就是燃燒階段，但此時溫度高，放熱反應(yīng)平衡向左移動，燃燒反應(yīng)可能不完全，反應(yīng)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(jié)合而使反應(yīng)趨于完全。第73頁,共135頁，2024年2月25日，星期天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(dāng)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(dāng)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(guān)，還與試驗的混合氣體溫度、壓力、流速、流向及設(shè)備形狀尺寸等有關(guān)。例如，小直徑管道內(nèi)的燃燒會因管道壁的熄火效應(yīng)而迅速冷卻，不易發(fā)生。

第74頁,共135頁，2024年2月25日，星期天火焰?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(fù)雜的物理、化學(xué)過程，其理論主要有兩類：熱傳播理論和自由基連鎖反應(yīng)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(yīng)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(xué)反應(yīng)，使氧化作用進行得很迅速。第75頁,共135頁，2024年2月25日，星期天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(yīng)，其反應(yīng)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(shè)備簡單，反應(yīng)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。第76頁,共135頁，2024年2月25日，星期天(1)直接燃燒直接燃燒又稱為直接火焰燃燒，當(dāng)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。第77頁,共135頁，2024年2月25日，星期天

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(yīng)，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(yīng)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。“3T”條件是相互關(guān)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。第78頁,共135頁，2024年2月25日，星期天4.5氣體催化凈化

4.5.1催化作用改變反應(yīng)歷程，降低活化能提高反應(yīng)速率（阿累尼烏斯方程）顯著特征對于正逆反應(yīng)的影響相同，不改變化學(xué)平衡選擇性4.5.2催化劑加速化學(xué)反應(yīng)，而本身的化學(xué)組成在反應(yīng)前后保持不變組成：活性組分＋助催化劑＋載體⑴主活性物質(zhì)：能單獨對化學(xué)反應(yīng)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。第79頁,共135頁，2024年2月25日，星期天⑵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。⑶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(dǎo)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）。第80頁,共135頁，2024年2月25日，星期天催化劑的性能－催化活性：W－產(chǎn)品質(zhì)量WR－催化劑質(zhì)量t－反應(yīng)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(xué)穩(wěn)定性表示方法：壽命老化：活性組分的流失、燒結(jié)、積炭結(jié)焦、機械粉碎等中毒：對大多數(shù)催化劑，毒物有HCN、CO、H2S、S、As、PbB

=×100%目的產(chǎn)物摩爾數(shù)反應(yīng)物摩爾數(shù)第81頁,共135頁，2024年2月25日，星期天4.5.3應(yīng)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：第82頁,共135頁，2024年2月25日，星期天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。第83頁,共135頁，2024年2月25日，星期天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(shè)。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(dāng)設(shè)加濕裝置。a.b.c.第84頁,共135頁，2024年2月25日，星期天

室內(nèi)污染控制技術(shù)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(shè)備和人員等的影響很大

建筑和通風(fēng)空調(diào)設(shè)備等本來是改善室內(nèi)環(huán)境的，但設(shè)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(yán)重超員、不良的生活習(xí)慣（如吸煙）和患傳染性疾病等都會影響室內(nèi)空氣環(huán)境。

第85頁,共135頁，2024年2月25日，星期天5.2

室內(nèi)空氣污染物及污染源5.2.1

主要污染物：

⑴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(fù)雜。⑵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，VolantileOrganicCompounds）等。室內(nèi)空氣有機物污染很重要。目前引起普遍關(guān)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。⑶微生物——細菌、螨蟲等。空氣中的微生物其形態(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(yīng)屬生物性。第86頁,共135頁，2024年2月25日，星期天5.2.2主要污染源：

⑴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。

⑵日用化學(xué)品：芳香劑、消毒劑、驅(qū)蟲劑等。

⑶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(fù)雜，有致突變作用。

⑷人體：消耗氧，排出、少量有機氣體、微生物、體屑等。⑸電器：某些辦公設(shè)備（如復(fù)印機）可能釋放臭氧。⑹通風(fēng)空調(diào)設(shè)備：設(shè)計有缺陷、管理不好的通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)中的風(fēng)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(shè)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。⑺外環(huán)境。第87頁,共135頁，2024年2月25日，星期天5.3

室內(nèi)環(huán)境空氣相關(guān)法規(guī)室內(nèi)空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(GB/T18883-2002)；民用建筑工程室內(nèi)環(huán)境污染控制規(guī)范(GB18580～18588,GB6566-2001)；室內(nèi)裝飾裝修材料有害物限量(GB50325-2001)；室內(nèi)環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測技術(shù)規(guī)范（HJ/T167-2004）；其他相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范和檢測方法：⑴《民用建筑工程室內(nèi)環(huán)境污染控制規(guī)范》（GB503325）；⑵《室內(nèi)空氣中可吸入顆粒物衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T17095）；⑶各種污染物的監(jiān)測方法；

⑷通風(fēng)與空調(diào)工程施工驗收規(guī)范(GB50243-2002)；

⑸電子信息產(chǎn)品污染控制管理辦法。第88頁,共135頁，2024年2月25日，星期天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)⑴材料和物品：無污染、低污染物料；⑵污染物的有效排除：局部排氣（如排油煙機），通風(fēng)換氣；⑶合理地建筑布局：是保證有效自然通風(fēng)的關(guān)鍵。5.4.2

通風(fēng)及空氣調(diào)節(jié)⑴自然通風(fēng)：最實用、經(jīng)濟、有效的措施。⑵機械通風(fēng)和空氣調(diào)節(jié)：自然通風(fēng)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(yù)定要求，就要采用機械通風(fēng)。必要的新風(fēng)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。空調(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(jié)合，就能同時控制化學(xué)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(fēng)換氣。第89頁,共135頁，2024年2月25日，星期天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(guān)重要。空氣凈化方法很多，由于室內(nèi)空氣凈化的技術(shù)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(yīng)的技術(shù)主要是靜電沉積和過濾。⑴靜電沉積：通常稱為電除塵。特點是效率高、阻力低、結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)（圖2.1b），陽極電暈放電（產(chǎn)生臭氧少）。這也是當(dāng)前油煙凈化的主流技術(shù)。⑵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(gòu)件，便于拆裝。第90頁,共135頁，2024年2月25日，星期天氣態(tài)污染物凈化常規(guī)氣態(tài)污染物凈化技術(shù)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(shù)主要是吸附，催化轉(zhuǎn)化技術(shù)的應(yīng)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(guān)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(dāng)前空氣凈化器的首選凈化材料?？諝鈨艋b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(jié)合，分置式可單獨使用。

空氣中適量的負離子對健康有益。但目前對負離子與健康的關(guān)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(shù)要求和性能認證條件也不成熟。現(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。第91頁,共135頁，2024年2月25日，星期天5大氣污染防治工程實踐2007年7月上海第92頁,共135頁，2024年2月25日，星期天

5．1大氣污染控制工程的設(shè)計原則

5.1.1凈化系統(tǒng)設(shè)計的基本程序廢氣凈化系統(tǒng)的設(shè)計過程可分為基礎(chǔ)調(diào)查階段、技術(shù)設(shè)計階段和總結(jié)并提供成果階段，以及后續(xù)工作。基礎(chǔ)調(diào)查在接受設(shè)計任務(wù)后，應(yīng)首先編制設(shè)計工作計劃，確定設(shè)計內(nèi)容和技術(shù)要求、技術(shù)關(guān)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(chǔ)上首先進行基礎(chǔ)調(diào)查。

⑴工藝調(diào)查需要了解與設(shè)計項目有關(guān)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(shè)施的要求。

⑵污染源調(diào)查根據(jù)設(shè)計需要，了解產(chǎn)生污染物的工藝環(huán)節(jié)和設(shè)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(shè)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。第93頁,共135頁，2024年2月25日，星期天

⑶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(yù)測)及廠區(qū)布局。

⑷技術(shù)經(jīng)濟條件調(diào)查需調(diào)查與設(shè)計有關(guān)的法規(guī)，如大氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)、污染物排放標(biāo)準(zhǔn)、排污收費標(biāo)準(zhǔn)、相關(guān)的衛(wèi)生和安全標(biāo)準(zhǔn)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(shè)計項目相關(guān)的適用技術(shù)，可供使用的設(shè)備、原材料和能源情況（種類、規(guī)格和價格等），施工技術(shù)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。

第94頁,共135頁，2024年2月25日，星期天技術(shù)設(shè)計在完成基礎(chǔ)調(diào)查后，進行技術(shù)設(shè)計。根據(jù)工程的重要性、工程量的大小和復(fù)雜性，可采用二階段設(shè)計(擴大初步設(shè)計和施工圖)，或三階段設(shè)計(初步設(shè)計、技術(shù)設(shè)計和施工圖)方式進行。設(shè)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(shè)備的選型(或設(shè)計)計算，技術(shù)經(jīng)濟分析，設(shè)備、管道布置和計算，設(shè)計圖繪制，工程概(預(yù))算及設(shè)計文件編制。⑴污染源控制方案的確定這項工作是設(shè)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(fù)雜的項目，要從工藝和污染控制兩方面進行專題研究和設(shè)計。對有污染物散發(fā)的設(shè)備，要重點進行集氣罩的設(shè)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)。第95頁,共135頁，2024年2月25日，星期天⑵凈化方案的選定應(yīng)根據(jù)廢氣的流量、成分和性質(zhì)，設(shè)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(yīng)物的廢液、廢渣等)和利用途徑，擬訂凈化方案，并作技術(shù)、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。⑶設(shè)備選型或設(shè)計凈化設(shè)備應(yīng)根據(jù)廢氣的數(shù)量、成分、性質(zhì)和凈化設(shè)備的規(guī)格、性能選用。如果沒有凈化設(shè)備的產(chǎn)品或圖紙可供采用，則需進行設(shè)計。通過設(shè)備選型，確定凈化設(shè)備的型號、規(guī)格和數(shù)量；或通過設(shè)計，確定設(shè)備構(gòu)造、尺寸、材料和加工工藝。這項工作的指導(dǎo)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(guān)標(biāo)準(zhǔn)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(shè)計計算時要將凈化設(shè)備和排放設(shè)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(shè)計考核標(biāo)準(zhǔn)，則需要進行污染物排放后的擴散計算。第96頁,共135頁，2024年2月25日，星期天⑷凈化系統(tǒng)的設(shè)計和計算這—部分工作包括設(shè)備和管道布置、系統(tǒng)阻力計算、風(fēng)機選用、排氣筒(或煙囪)的計算或校核、輔助設(shè)施(如凈化系統(tǒng)附屬的供水、供氣管道和設(shè)備)設(shè)計。在進行設(shè)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(shè)計進到此，就可以向其他工種提出技術(shù)要求和提供技術(shù)資料。向土建(建筑和結(jié)構(gòu))應(yīng)提的要求和資料主要有：設(shè)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(yù)埋件等。如果需要機房，則應(yīng)提出機房位置、平面和剖面尺寸、起重設(shè)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(yīng)提的要求主要有：用水設(shè)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(shè)備名稱、數(shù)量、位置、