第4章1 大气污染

第第4 4章章1 1 大气污染大气污染第一节第一节 概述概述1.大气组成大气组成 大大气气是是人人类类及及一一切切生生物物赖赖以以生生存存必必不不可可少少的的物物质质和和基基本本环环境境要要素素之之一一。（食、水、空气：人缺乏食物约可生存5周；断绝饮水约可生存5天；而离开空气，则5min就会死亡。）通常认为通常认为海平面附近的干燥空气是洁净空气海平面附近的干燥空气是洁净空气，其组成基本不变。，其组成基本不变。1000公公里里的的高高空空以以内内称称为为大大气气层层或或大大气气圈圈，其其密密度度随随着着高高度度的的减减小小而增加，大气质量约而增加，大气质量约99.9都都集中在集中在55km以下的空间以下的空间。一、大气污染一、大气污染大气组成大气组成：干燥洁净的混合气体干燥洁净的混合气体（空气）：（空气）：78.09 N2,20.94 O2,0.934 Ar 和和0.032 CO2。共占大气总容积的。共占大气总容积的99.996。(CO2和和O3含量甚微，但对大气温度和生物生存起着重要作用。CO2吸收地表的长波辐射，阻止地球散热。0.25 10-5 O3吸收太阳紫外辐射99%，集中在2025km的高度处。）悬悬浮浮微微粒粒：固体微粒（悬浮灰、尘、花粉、细菌、冰晶）、颗粒状液体（水滴、云雾、）。影响大气的能见度，削弱太阳的辐射强度。水蒸气水蒸气：含量不大，构成天气现象（云、雾、雨、霜、露）。：含量不大，构成天气现象（云、雾、雨、霜、露）。2.大气污染大气污染 p国国际际标标准准化化组组织织(ISO)定定义义：“空空气气污污染染，通通常常是是指指由由于于人人类类活活动动和和自自然然过过程程引引起起某某些些物物质质进进入入大大气气中中，呈呈现现出出足足够够的的浓浓度度，达达到到了了足足够够的的时时间间，并并因因此此而而危危害害了了人人体体的的舒舒适适、健健康康和和福福利利或或危危害害了环境。了环境。”其明确了：其明确了：(1)形形成成大大气气污污染染的的原原因因：自自然然因因素素、人人为为因因素素；(2)造造成成大大气气污污染染的的必必要要条条件件：即即污污染染物物在在大大气气中中要要含含有有足足够够的的浓浓度度，并并且且停停留留足足够够的的时时间间，超超过过了了允允许许限限度度，使使得得大大气质量恶化，从而危害了人体的舒适、健康和福利或危害了环境。）气质量恶化，从而危害了人体的舒适、健康和福利或危害了环境。）3.影响大气污染形成的主要因素影响大气污染形成的主要因素 污染物浓度愈高，停留时间愈长，污染愈严重。污染物浓度愈高，停留时间愈长，污染愈严重。n地地理理、地地形形特特征征：影影响响大大气气的的扩扩散散能能力力。不不同同的的特特征征，在在不不同同气气候候条条件件下下，会会形形成成各各种种大大气气环环流流风风。风风可可能能加加速速、也也可可能能不不利利于污染物的扩散。于污染物的扩散。n气气象象条条件件：不不同同的的气气象象条条件件具具有有不不同同的的稀稀释释扩扩散散能能力力。包包括括：风风速和风向、大气气温垂直分布和稳定度、降水过程。速和风向、大气气温垂直分布和稳定度、降水过程。n排排放放源源高高度度：高高烟烟囱囱把把污污染染物物排排向向远远离离污污染染源源的的高高空空，在在更更广广阔阔的的区区域域中中扩扩散散稀稀释释，降降低低污污染染物物在在近近地地面面的的浓浓度度。但但是是污污染染物物的的总量没有减少。总量没有减少。二、大气污染源二、大气污染源定义：定义：造成大气污染的造成大气污染的污染物发生源污染物发生源。按排放按排放方式方式：点点源、源、线线源、源、面面源；源；按排放按排放形式形式：固定固定源、源、流动流动源；源；按排放按排放时间时间：连续连续源、源、间断间断源、源、瞬时瞬时源；源；按排放按排放位置位置：地面地面源、源、高架高架源。源。通常通常人工污染源分为人工污染源分为：生活污染源生活污染源。生活中炉灶、热水器、采暖锅炉。生活中炉灶、热水器、采暖锅炉。工业污染源工业污染源。燃料燃烧、工业生产排放的物质。燃料燃烧、工业生产排放的物质。农业污染源农业污染源。农药和化肥分解产生有害气体、粉尘飞扬。农药和化肥分解产生有害气体、粉尘飞扬。交通污染源交通污染源。交通工具燃烧排放的有害废气。交通工具燃烧排放的有害废气。（其中，燃料燃烧排放的大气污染物占7080）三、大气污染的分类三、大气污染的分类1.大气污染的类型大气污染的类型按大气污染的影响范围按大气污染的影响范围：局部性局部性大气污染：大气污染：某个污染源的小范围（如某一火电厂）；某个污染源的小范围（如某一火电厂）；(Local)地区性地区性污染：工业区及附近、整个城市；污染：工业区及附近、整个城市；(Regional)广域性广域性污染：超过行政区域的广大地域；污染：超过行政区域的广大地域；(Wide range)全球性全球性大气污染：超越国界、全球。（大气污染：超越国界、全球。（Worldwide）按污染物的种类按污染物的种类：煤烟型煤烟型。煤炭燃烧，SOx、烟尘等，以及形成的二次污染物。石石 油油 型型。石 油 生 产、石 油 制 品 使 用，NOx、COx、HC等，以 及 形 成 的光化学烟雾。混混合合型型。有煤烟型和石油型的综合特征，以煤碳、石油为燃料综合的污染源，以及从工厂企业排出各种化学物质的污染源。特特殊殊型型。某些特殊的气态污染物，如放射性废气、含氯气体、含氟气体。煤炭和石油燃烧排放的废气，在一定的气象条件下形成煤炭和石油燃烧排放的废气，在一定的气象条件下形成二次污染的特征二次污染的特征：氧氧化化型型大大气气污污染染(汽汽车车尾尾气气型型)。石石油油类类燃燃料料燃燃烧烧，汽汽车车排排气气中中CO2、NOx。强强烈烈阳阳光光作作用用，污污染染物物发发生生光光化化学学反反应应后后生生成成臭臭氧氧、过过氧氧乙乙酰酰基基硝硝酸酸酯酯类类等等氧氧化化性性二二次次污污染染物物。气气象象条条件件：较较强强烈烈的的阳阳光光，气气温温高高于于23，湿湿度度低低于于75，风风速速小小于于3m/s，通通常常发发生生在在夏夏、秋秋季季节节的的白白天天，以以中中午午污污染染最最严重。（洛杉矶型、石油型）。严重。（洛杉矶型、石油型）。还还原原型型大大气气污污染染(煤煤炭炭型型)。煤煤炭炭燃燃烧烧，产产生生烟烟尘尘、SO2和和CO，多多发发生生于于煤煤炭炭和和石石油油混混合合使使用用的的地地区区。气气象象条条件件：多多云云，气气温温低低于于8，湿湿度度高高于于85，基基本本无无风风、伴伴有有逆逆温温。一一次次污污染染物物低低空空聚聚积积，生生成成还还原原性性硫硫酸酸烟烟雾雾。通常发生在通常发生在冬季，以早晨冬季，以早晨污染最严重。（伦敦型、煤炭型）。污染最严重。（伦敦型、煤炭型）。2.我国的大气概况和特点我国的大气概况和特点 n能能源源消消费费以以煤煤炭炭为为主主，主主要要是是SO2和和烟烟尘尘的的污污染染，大大气气污污染染的的特特征属于征属于煤烟型煤烟型。n污污染染水水平平：北北方方城城市市南南方方城城市市，冬冬季季夏夏季季，早早晚晚中中午午。南南方方城城市市是是酸酸雨雨和和高高硫硫煤煤地地区区的的污污染染，北北方方城城市市是是冬冬季季采采暖暖期期的的污污染。染。n1997年年，污污染染物物排排放放达达到到最最高高值值。其其中中SO2排排放放过过了了美美国国，成成为为世界世界SO2排放第一大国排放第一大国。n1997年年后后，烟烟尘尘、SO2排排放放总总量量呈呈下下降降，但但数数量量仍仍巨巨大大；石石油油消消费和机动车辆急剧增加，费和机动车辆急剧增加，氮氧化物污染呈上升氮氧化物污染呈上升。第二节第二节 大气污染物大气污染物已认定的大气污染物约有已认定的大气污染物约有100种，种，主要为主要为气溶胶态和气态污染物气溶胶态和气态污染物。气溶胶态污染物气溶胶态污染物 气态污染物气态污染物一、气溶胶态污染物一、气溶胶态污染物沉沉降降速速度度可可以以忽忽略略的的固固体体、液液体体颗颗粒粒在在气气体体介介质质中中的的悬悬浮体浮体。分为以下三种形式分为以下三种形式:1.粉粉尘尘(dust):较较小小悬悬浮浮固固体体颗颗粒粒，200m。煤煤粉粉、水水泥泥、金金属属粉粉尘尘、粘粘土土粉尘、石棉等。一般，粉尘粉尘、石棉等。一般，粉尘75m，粗尘，粗尘75m。2.烟烟尘尘:燃燃烧烧、冶冶金金中中的的细细微微颗颗粒粒：烟烟炱炱(fume)，冶冶金金过过程程中中的的固固体体粒粒子子。熔熔融融物物质质挥挥发发产产生生的的气气态态冷冷凝凝物物，1m。如如氧氧化化铝铝（锌锌、铅铅）等等；飞飞灰灰(fly ash)，燃燃料料燃燃烧烧中中的的细细小小灰灰粒粒，10m；黑黑烟烟(smoke)，燃燃烧烧产产生生的的可可见见气气溶溶胶胶,燃燃料料高高温温缺缺氧氧，烃烃类类热热分分解解生生成成的的碳碳黑黑颗颗粒粒，0.011m。3.雾雾(fog):微小微小液体颗粒液体颗粒。水雾、油雾、酸雾、碱雾，。水雾、油雾、酸雾、碱雾，100m。气象学中是指造成能见度气象学中是指造成能见度l km的小水滴悬浮体的小水滴悬浮体。气溶胶态污染物通常气溶胶态污染物通常500m。100m的颗粒易于沉降，造成的危害较小。的颗粒易于沉降，造成的危害较小。100m的所有固体颗粒物：总悬浮微粒的所有固体颗粒物：总悬浮微粒(TSP)飘尘飘尘:l0m，粒度小，质量轻，不易沉降；，粒度小，质量轻，不易沉降；降尘降尘:l0m，能靠重力在较短时间内沉降；，能靠重力在较短时间内沉降；雾霾天气雾霾天气 霾霾也也叫叫雾雾霾霾（烟烟霞霞），指指空空气气中中的的灰灰尘尘、硫硫酸酸、硝硝酸酸、有有机机碳碳氢氢化化合合物物等等粒粒子子使使大大气气混混浊浊，视视野野模模糊糊并并导导致致能能见见度度恶恶化化，如如果果水水平平能能见见度度小小于于10000米米时时，将将这这种种非非水水成成物物组组成成的的气气溶溶胶胶系系统统造造成成的的视视程程障障碍碍称称为为霾霾(Haze)或或灰灰霾霾（Dust-haze），香香港港天天文文台台称称烟烟霞霞(Haze)。霾霾与与雾雾的的区区别别在在于于发发生生霾霾时时相相对对湿湿度度不不大大，而而雾雾中中的的相相对对湿湿度度是是饱饱和和的的(如如有有大大量量凝凝结结核核存存在在时时，相相对对湿湿度度不不一一定定达达到到100%就就可可能能出出现现饱饱和和)。一一般般相相对对湿湿度度小小于于80%时时的的大大气气混混浊浊视视野野模模糊糊导导致致的的能能见见度度恶恶化化是是霾霾造造成成的的，相相对对湿湿度度大大于于90%时时的的大大气气混混浊浊视视野野模模糊糊导导致致的的能能见见度度恶恶化化是是雾雾造造成成的的，相相对对湿湿度度介介于于80-90%之之间间时时的的大大气气混混浊浊视视野野模模糊糊导导致致的的能能见见度度恶恶化化是是霾霾和和雾雾的的混混合合物物共共同同造造成成的的，但但其其主主要要成成分分是是霾霾。霾霾的的厚厚度度比比较较厚厚，可可达达13公公里里左左右右。霾霾与与雾雾、云云不不一一样样，与与晴晴空空区区之之间间没没有有明明显显的的边边界界，霾霾粒粒子子的的分分布布比比较较均均匀匀，而而且且灰灰霾霾粒粒子子的的尺尺度度比比较较小小，从从0.001微微米米到到10微微米米，平平均均直直径径大大约约在在12微微米米左左右右，肉肉眼眼看看不不到到空空中中飘飘浮浮的的颗颗粒粒物物。由由于于灰灰尘尘、硫硫酸酸、硝硝酸酸等等粒粒子子组组成成的的霾霾，其其散散射射波波长长较较长长的的光光比比较较多，因而霾看起来呈黄色或橙灰色。多，因而霾看起来呈黄色或橙灰色。一一次次污污染染物物(从从污污染染源源直直接接排排放放出出的的)：SOx、NOx、COx、HC化化合合物物，O3、氟氟化化物物等。等。二次污染物二次污染物：光化学烟雾、硫酸烟雾等。光化学烟雾、硫酸烟雾等。1.含硫化合物含硫化合物:SO2、SO3和和H2S等。等。SO2：最最主主要要的的气气态态污污染染物物。化化石石燃燃料料燃燃烧烧、有有色色金金属属冶冶炼炼、火火力力发发电电、石石油油炼炼制制、造造纸纸、硫硫酸酸生生产产及及硅硅酸酸盐盐制制品品熔熔烧烧等等过过程程都都向向大大气气排排放放SO2，燃燃烧烧SO2约约占占70以上。以上。H2S：有有机机腐腐败败物物，造造纸纸、炼炼油油、炼炼焦焦、石石化化、农农药药等等生生产产中中的的排排放放。在在大大气气中中很快被氧化成很快被氧化成SO3或或SO2。2.含含氮氮化化合合物物：NO、NO2、N2O、N2O3、NH3、HCN等等，主主要要是是NO和和NO2。大大约约83的的NOX来自燃料燃烧。来自燃料燃烧。此外，硝酸、氮肥、石化、炸药生产。此外，硝酸、氮肥、石化、炸药生产。3.碳碳氧氧化化合合物物：CO、CO2。人人工工：燃燃烧烧。CO排排放放量量为为大大气气污污染染物物之之首首，但但CO的的浓浓度度并并未未持持续续增增加加，表表明明自自然然界界存存在在抑抑制制CO增增长长的的机机制制，如如土土壤壤微微生生物物的的代代谢谢和和OH自自由由基基的的氧氧化化能能将将CO转转化化为为CO2。但但CO排排放放集集中中时时，浓浓度度可可能能达达到到危危害害环环境水平。境水平。二、气态污染物二、气态污染物4.碳碳氢氢化化物物：可可挥挥发发的的各各种种有有机机烃烃类类化化合合物物，如如烷烷、烯烯和和芳芳烃烃等等。大大部部分分来来自自于于植植物物的的分分解解，人人工工是是石石油油类类物物质质不不完完全全燃燃烧烧和和蒸蒸发发，汽汽车车尾尾气气排排放放占占有有主要的比重。主要的比重。HC是一种强致癌剂是一种强致癌剂，与，与NOX的共同作用会形成光化学烟雾。的共同作用会形成光化学烟雾。5.卤卤素素化化合合物物：含含氯氯、含含氟氟化化合合物物。钢钢铁铁、石石化化、农农药药、化化肥肥工工业业的的生生产产过过程程中都有。排放量不多，对植物生长有很大伤害；破坏中都有。排放量不多，对植物生长有很大伤害；破坏臭氧层臭氧层的主要成分。的主要成分。6.硫硫酸酸烟烟雾雾：SO2等等含含硫硫化化合合物物，在在有有水水雾雾、颗颗粒粒气气溶溶胶胶、NOx、以以及及一一定定气气象象条条件件下下，发发生生化化学学或或光光化化学学反反应应而而形形成成。相相对对湿湿度度较较高高，气气温温较较低低，并并伴有煤烟尘、含有重金属的飘尘等存在时发生的。伴有煤烟尘、含有重金属的飘尘等存在时发生的。7.光光化化学学烟烟雾雾：阳阳光光紫紫外外线线照照射射，NOx、HC和和氧氧化化剂剂之之间间发发生生一一系系列列光光化化学学反反应应而而生生成成的的淡淡蓝蓝色色(有有时时呈呈紫紫色色或或黄黄褐褐色色)二二次次污污染染物物。主主要要成成分分是是臭臭氧氧、过氧乙酰基硝酸酯过氧乙酰基硝酸酯(PAN)、醛类及酮类等。、醛类及酮类等。第三节第三节 燃料燃烧燃料燃烧燃烧产生的污染物约占全部大气污染物数量的燃烧产生的污染物约占全部大气污染物数量的70。一、燃料性质一、燃料性质1.固体燃料：固体燃料：coalC、H、O、N、S。所含污染物如下：。所含污染物如下：灰灰：456070，我国，我国25 S：无无机机硫硫：黄黄铁铁矿矿硫硫（FeS2）；有有机机硫硫：有有机机质质的的复复杂杂化化合合物物；硫硫酸酸 盐盐硫硫：石石膏膏（CaSO42H2O）。（无机硫和有机硫参于燃烧；而硫酸盐硫属于灰分。高硫煤2。）N：化合物：挥发分：化合物：挥发分N、焦炭、焦炭N。2液体燃料。汽油、煤油、柴油、重油（含液体燃料。汽油、煤油、柴油、重油（含S）C、H高，灰少。高，灰少。3气气体体燃燃料料。天天然然气气CH4 气气田田气气、油油田田伴伴生生气气、煤煤田田伴伴生生气气。人人造造气气液化石油气、焦炉煤气、发生炉煤气、高炉煤气。液化石油气、焦炉煤气、发生炉煤气、高炉煤气。二、燃烧过程二、燃烧过程 燃烧分为固相燃烧、气相燃烧燃烧分为固相燃烧、气相燃烧。必必要要条条件件：适适当当空空气气量量，即即氧氧气气。（不不足足，燃燃烧烧不不完完全全；过过大大，降降低低燃燃烧烧温温度度。）空气过剩系数空气过剩系数：实际空气量实际空气量/理论空气量，用于固定装置。理论空气量，用于固定装置。空空燃燃比比A/F:空空气气量量/燃燃料料量量（质质量量），用用于于移移动动装装置置。（汽汽油油理理论论A/F15，甲烷理论，甲烷理论A/F17.2）。）。良好的燃烧工况还必须满足以下良好的燃烧工况还必须满足以下三个基本条件（三个基本条件（3T）：足够的温度足够的温度。着火温度，燃烧维持较高温度。着火温度，燃烧维持较高温度。充足的时间。充足的时间。才能保证燃料的充分燃烬。才能保证燃料的充分燃烬。充充分分的的混混合合。混混合合不不良良将将产产生生不不完完全全燃燃烧烧产产物物，相相当当缺缺氧氧燃燃烧烧。用用湍湍流流度衡量。度衡量。三、燃烧产物三、燃烧产物N2、CO2、水水蒸蒸气气和和飞飞灰灰，以以及及O2、SOX、NOX、CO、H2、CH4、HC、碳黑。、碳黑。污染物：污染物：SOX、NOX、COx、HC、碳黑、飞灰。、碳黑、飞灰。SOX：SO2，少量的，少量的SO3。NOX：燃料：燃料N，空气，空气N生成。生成。主要主要NO，少量少量NO2。飞灰飞灰：剩余的细微固体颗粒物。：剩余的细微固体颗粒物。CO、H2、CH4、HC、碳黑、碳黑：不完全燃烧产物。：不完全燃烧产物。与燃料性质、燃烧方式、燃烧条件有关。与燃料性质、燃烧方式、燃烧条件有关。第四节第四节第四节第四节 大气主要污染物的生成机理及危害大气主要污染物的生成机理及危害大气主要污染物的生成机理及危害大气主要污染物的生成机理及危害一、烟尘：一、烟尘：1.烟尘的生成机理烟尘的生成机理（1）气气态态析析出出型型。固固体体燃燃料料的的挥挥发发分分气气体体、液液体体燃燃料料蒸蒸发发气气和和气气体体燃燃料料，高温缺氧（还原性气氛）热分解生成碳黑或积炭高温缺氧（还原性气氛）热分解生成碳黑或积炭高温缺氧（还原性气氛）热分解生成碳黑或积炭高温缺氧（还原性气氛）热分解生成碳黑或积炭。0.010.2m。气相脱氢聚合反应气相脱氢聚合反应：甲烷甲烷 CH4 2H2+C 乙烷乙烷 C2H6 3H2+2C C2H6 H2+C2H4（乙烯）（乙烯）乙烯乙烯 C2H4 H2+C2H2 C2H2 H2+2C(2)液态剩余型液态剩余型。液体燃料不完全燃烧：液体燃料不完全燃烧：煤煤胞胞、油油灰灰：油油滴滴蒸蒸发发产产生生油油蒸蒸气气燃燃烧烧时时，一一边边膨膨胀胀发发泡泡，一一边边聚聚缩缩固固化化，生生成成10300m、表表面面光光滑滑致致密密、内内部部絮絮状状、难难以以燃燃烧烧的的空心焦粒；空心焦粒；石石油油焦焦：油油雾雾滴滴与与炽炽热热固固体体壁壁面面接接触触时时高高温温裂裂解解，形形成成颗颗粒粒较较大大的的物质，结焦。物质，结焦。(3)固固态态剩剩余余型型。固固体体燃燃料料燃燃烧烧时时形形成成，包包括括未未燃燃尽尽固固定定碳碳和和灰灰分分（飞飞灰灰），3100m。2.影响烟尘生成的因素影响烟尘生成的因素（1）燃燃料料性性质质：灰分，含水量，飞灰浓度；气态燃烧的燃料数量越多，碳含量，碳黑。气、液燃料碳黑多，固体燃料以飞灰为主。（2）燃烧条件：）燃烧条件：不完全燃烧产生烟尘。（3）燃燃料料粒粒径径：液体燃料粒径越大，其燃尽时间也越长，尘浓度。固体燃料的燃烧速率取决于氧气向表面的扩散速度，以及在固体表面上进行的化学反应速度。3.烟尘的危害烟尘的危害 10m能能沉沉降降；10m飘飘尘尘长长期期悬悬浮浮，易易进进入入呼呼吸吸系系统统，直直接接进进入入肺肺部。部。烟尘的化学组成很复杂，含有毒物、致癌物，引起肺癌或皮肤癌。烟尘的化学组成很复杂，含有毒物、致癌物，引起肺癌或皮肤癌。二、硫氧化合物二、硫氧化合物主要是主要是SO2，SO3很少。缺氧时，还有很少。缺氧时，还有H2S和元素和元素S。生成生成SO2的总放热反应的总放热反应 S+O2 SO2 （31）火焰中的淡蓝色是O原子和SO反应形成SO2时所发射的光谱。SO是一种中间产物。1.生成机理生成机理（1）有机硫和）有机硫和H2S的氧化的氧化 H2S主要在油中。煤中有机硫主要在油中。煤中有机硫500分解分解H2S。H2S、S元素首先元素首先SO(H2S+O2SO+H2O；S+O2SO+O)再再 SO+O2SO2+O ；SO+OHSO2+H（2）无机硫的氧化）无机硫的氧化 无机无机FeS2分解速度慢。分解速度慢。1)缺缺氧氧时时，500，分分解解成成S、H2S和和FeS，FeS必必须须1400才才能能分分解解出出S，再再氧氧化成化成SO2。2)富氧下富氧下，FeS2直接氧化直接氧化SO2:4FeS2+11O2 2Fe2O3+8SO2 S含量含量，空气量，空气量，SO2。（3）燃烧中）燃烧中SO3的生成的生成 可逆可逆 SO2+O SO3 过程缓慢。过程缓慢。贫贫燃燃：计计算算，高高温温有有利利于于SO2生生成成，低低温温有有利利于于SO3生生成成。实实测测，高高温温区区SO3浓浓度计算值度计算值。贫燃贫燃O2充足，充足，S氧化快。氧化快。富富燃燃：高高温温时时，缺缺O2，抑抑制制SO2SO3。低低温温时时，O原原子子浓浓度度急急剧剧降降低低，S03浓浓度略有下降。度略有下降。催化剂：金属氧化膜（催化剂：金属氧化膜（Fe2O3）、积灰（）、积灰（V2O5），促使），促使SO2SO3。水蒸气与水蒸气与SO3反应形成反应形成H2SO4蒸汽。蒸汽。因此：因此：含含S；含灰含灰；反应反应；高温区高温区；火焰火焰t，SO3。（4）SO2在大气中的转化在大气中的转化 SO2在大气中的转化速度非常小。在大气中的转化速度非常小。（若若存存在在金金属属氧氧化化物物、颗颗粒粒物物、NOX等等可可作作催催化化剂剂的的物物质质，可可增增大大SO2SO3的的速速度度，或或直直接接氧氧化化为为硫硫酸酸盐盐气气溶溶胶胶，如如MgO2SO2MgSO4，SO2和和SO3与水蒸气反应都会形成硫酸蒸汽。）与水蒸气反应都会形成硫酸蒸汽。）2.硫化合物的危害硫化合物的危害SO2：有有强强烈烈的的辛辛辣辣、刺刺激激性性气气味味。浓浓度度超超过过一一定定值值，支支气气管管收收缩缩，鼻鼻腔腔出出血血，呼呼吸吸困困难难，诱诱发发支支气气管管炎炎、肺肺水水肿肿。SO2形形成成的的硫硫酸酸烟烟雾雾，毒毒性性作作用用增增大大34倍倍。对对植植物物造造成成伤伤害害，其其生生长长受受阻阻，叶叶片片出出现现黄黄褐色坏死斑、脱水、焦枯。褐色坏死斑、脱水、焦枯。H2S：有有毒毒气气体体，易易溶溶于于水水。刺刺激激性性引引起起眼眼结结膜膜炎炎；侵侵入入血血液液中中与与血血红红蛋蛋白白结结合合，生生成成硫硫化化血血红红蛋蛋白白而而使使人人缺缺氧氧，窒窒息息死死亡亡。空空气气中中H2S的的体体积积分分数数为为0.04时时便便有有害害于于人人体体健健康康，0.1时时就就可可致致人人死死亡亡，大大气气中中允许的硫化氢浓度为允许的硫化氢浓度为0.01g/m3。三、氮氧化合物三、氮氧化合物1.燃烧过程中燃烧过程中NOx的热力学平衡的热力学平衡 N2+O2 2NO t，Kp，NO NO+O2 NO2+O t，Kp，NO2 NO与与NO2的生成反应的特点的生成反应的特点燃烧中燃烧中NO95，NO25；任何温度时生成的任何温度时生成的NO都都NO2；t，NO，1500 K，反应速率很小；，反应速率很小；800K，NOx数量忽略不计；数量忽略不计；室温时只有极少量室温时只有极少量NO与与NO2生成。生成。排入大气排入大气NO，在充足的反应平衡时间下氧化成，在充足的反应平衡时间下氧化成NO2。四、其他污染物四、其他污染物 1.CO CO是燃烧过程的中间产物，不完全燃烧产物。是燃烧过程的中间产物，不完全燃烧产物。RH R RO2 RCHO RCO CO R碳氢自由基团。碳氢自由基团。RCO主要通过热分解生成主要通过热分解生成CO。CO的的生生成成速速率率很很快快，氧氧化化成成CO2的的速速率率，在在火火焰焰区区CO浓浓度度迅迅速速上上升升到到最最大大值。控制值。控制CO的排放是使之完全燃烧。的排放是使之完全燃烧。危危危危害害害害：毒毒性性很很大大。与与血血红红蛋蛋白白有有较较强强亲亲合合力力，比比氧氧与与血血红红蛋蛋白白的的亲亲和和力力大大200多多倍倍。生生成成碳碳氧氧血血红红蛋蛋白白，降降低低血血液液输输送送氧氧气气的的功功能能。中中枢枢神神经经受受影影响响，降降低低人人对各种意识的分辨能力，出现昏迷、呼吸困难，甚至导致窒息死亡。对各种意识的分辨能力，出现昏迷、呼吸困难，甚至导致窒息死亡。2.2.碳氢化物（碳氢化物（HCHC）来来源源：不不完完全全燃燃烧烧、石石油油类类物物质质蒸蒸发发。燃燃烧烧室室内内温温度度过过低低的的区区域域，或或者者油气混合不均匀导致燃烧室内局部混气过富。油气混合不均匀导致燃烧室内局部混气过富。HCHC的的热热分分解解和和氧氧化化非非常常复复杂杂，许许多多中中间间产产物物的的反反应应过过程程和和反反应应机机理理至至今尚不清楚。今尚不清楚。大部分大部分HCHC是是700700时发现时发现。危危害害：主主要要致致癌癌物物质质。一一般般是是多多环环结结构构的的多多环环芳芳烃烃类类物物质质，如如苯苯并并aa芘芘等等，其其中中有有机机物物在在燃燃烧烧分分解解过过程程中中产产生生的的焦焦油油状状多多环环芳芳烃烃苯苯并并芘芘就就是是公认的强致癌性物质。公认的强致癌性物质。3.3.碳烟碳烟 汽汽车车排排放放的的不不完完全全燃燃烧烧产产物物，柴柴油油机机碳碳烟烟浓浓度度约约为为汽汽油油机机的的30308080倍倍。柴柴油油机机采采用用扩扩散散燃燃烧烧，燃燃料料和和空空气气混混合合不不均均匀匀，出出现现部部分分混混合合气气过过浓浓，缺缺氧氧，其形成条件与其形成条件与COCO和和HCHC很相似。很相似。白白烟烟：寒寒冷冷气气候候起起动动、怠怠速速运运转转，燃燃烧烧室室温温度度过过低低，燃燃料料未未经经燃燃烧烧排排出出，1m1m以上白色液珠。以上白色液珠。蓝烟蓝烟：柴油机低负荷工作、：柴油机低负荷工作、低温运转低温运转，排出的直径在，排出的直径在0.4m0.4m的淡蓝色液珠。的淡蓝色液珠。黑黑烟烟（碳碳烟烟）：柴柴油油机机高高负负荷荷运运行行，混混合合气气高高温温缺缺氧氧，产产生生脱脱氢氢聚聚碳碳反反应应，以以碳碳为主为主0.05m0.05m的固态微小颗粒。的固态微小颗粒。4.光化学烟雾光化学烟雾 NOX、HC，在阳光的强烈照射，在阳光的强烈照射下下，发生光化学反应后形成二次污染物（，发生光化学反应后形成二次污染物（臭氧、臭氧、醛类、过氧乙酰硝酸酯醛类、过氧乙酰硝酸酯(PAN)）等）等，形成光化学烟雾。，形成光化学烟雾。NO2光解光解NOO OHCOH，OO2O3 O、O3、OHHCHC自由基。自由基。HC自由基自由基O2过氧化自由基。过氧化自由基。各种自由基各种自由基NONO2 发生时，气温较高，大气相对湿度较低，发生时，气温较高，大气相对湿度较低，夏季晴天，高峰出现在正午前后夏季晴天，高峰出现在正午前后，夜间消失夜间消失。影响光化学烟雾形成的因素影响光化学烟雾形成的因素 （1）污染物质及浓度污染物质及浓度。存在存在NO2和和HC，浓度越高，各种氧化剂的浓度也，浓度越高，各种氧化剂的浓度也必然增高。大气中飘尘易吸附气态分子发生反应。必然增高。大气中飘尘易吸附气态分子发生反应。（2）太阳辐射强度太阳辐射强度。只有波长为。只有波长为290430nm能量较大的紫外辐射，才能能量较大的紫外辐射，才能使使NO2光解。光解。（3）地理位置地理位置。天顶角越小，辐射线的路线越短，紫外辐射越强。大气。天顶角越小，辐射线的路线越短，紫外辐射越强。大气层愈厚，到达地面的辐射能愈少。层愈厚，到达地面的辐射能愈少。夏季天顶角比冬天小，夏季天顶角比冬天小，晴朗、夏季晴朗、夏季中午出现光化学烟雾的可能性最大。中午出现光化学烟雾的可能性最大。（4）气象条件气象条件。晴天、阳光明媚、高气温、。晴天、阳光明媚、高气温、低湿度、低风速、有逆温层低湿度、低风速、有逆温层存在，易产生光化学烟雾。存在，易产生光化学烟雾。此时污染物质不易稀释扩散。此时污染物质不易稀释扩散。第五节第五节 大气污染的防治途径大气污染的防治途径 一、我国大气污染治理一、我国大气污染治理 以煤为主能源政策在今后相当长时期内不会改变。以煤为主能源政策在今后相当长时期内不会改变。我我国国的的工工业业废废气气的的治治理理已已经经取取得得了了明明显显的的成成果果，一一些些地地区区的的大大气气污污染染得到控制或缓解，但得到控制或缓解，但仍然存在许多问题仍然存在许多问题：部部分分老老企企业业和和乡乡镇镇企企业业的的生生产产技技术术落落后后、设设备备简简陋陋、能能源源消消耗耗高高、废废气排放量大，治理难度大；气排放量大，治理难度大；资金不足，有害气体的处理率低资金不足，有害气体的处理率低；许多许多废气治理设施开工率和运转率废气治理设施开工率和运转率低，甚至搁置不用。低，甚至搁置不用。二、大气污染的综合防治二、大气污染的综合防治 大气污染的综合防治的原则大气污染的综合防治的原则:区域为统一整体，调查评价、统一规划，综合运用各防治措施，改善大气环区域为统一整体，调查评价、统一规划，综合运用各防治措施，改善大气环境质量境质量。原则。原则:推行清洁生产，控制污染源头。推行清洁生产，控制污染源头。将综合预防的环境策略持续应用于生产过程将综合预防的环境策略持续应用于生产过程和产品之中，以期减少对人类和环境的风险。和产品之中，以期减少对人类和环境的风险。合理利用合理利用环境自净能力与人为措施相结合环境自净能力与人为措施相结合。综合防治与分散治理相结合综合防治与分散治理相结合。分散治理为基础。分散治理为基础按功能区实行总量控制按功能区实行总量控制。保持环境质量符合要求，所能允许的某种污染物的。保持环境质量符合要求，所能允许的某种污染物的最大排污总量。最大排污总量。技术措施与管理措施相结合技术措施与管理措施相结合。粗放经营、管理不善造成污染物流失约占总量。粗放经营、管理不善造成污染物流失约占总量的的5050。2.2.大气污染的综合防治措施大气污染的综合防治措施（1 1）全面规划、合理布局或调整工业结构。）全面规划、合理布局或调整工业结构。（2 2）严格的环境管理体制。）严格的环境管理体制。（3 3）综合利用，提高资源利用率。）综合利用，提高资源利用率。（4 4）合理利用能源。）合理利用能源。改变常规能源结构和用能方式。改变常规能源结构和用能方式。采用先进的清洁煤技术。采用先进的清洁煤技术。节约能源。节约能源。开发清洁能源。开发清洁能源。控制污染源头和废气排放。安装除尘净化装置，高烟囱排放。控制污染源头和废气排放。安装除尘净化装置，高烟囱排放。构建绿色生态系统。构建绿色生态系统。三、大气环境标准三、大气环境标准 为为了了维维护护生生态态平平衡衡，保保护护人人体体健健康康，控控制制和和改改善善大大气气质质量量，制制定定了了大大气气环境中污染物的环境中污染物的最大容许含量最大容许含量和污染源排放污染物的和污染源排放污染物的数量数量及及浓度浓度的技术规范：的技术规范：分分为为大大气气环环境境质质量量标标准准、大大气气污污染染物物排排放放标标准准、大大气气污污染染控控制制技技术术标标准准、大气污染大气污染警报警报标准标准等。等。标标准准制制定定：为为保保障障人人体体健健康康和和维维护护生生态态平平衡衡，并并考考虑虑实实现现标标准准的的经经济济代代价价和和所所取取得得的的环环境境效效益益之之间间的的关关系系，以以及及不不同同区区域域功功能能、生生态态结结构构和和技技术术经经济水平等的差异性济水平等的差异性。因此，。因此，制订了不同水平等级的国家标准制订了不同水平等级的国家标准和地方标准。和地方标准。目目前前,多多数数国国家家依依据据世世界界卫卫生生组组织织WHO(World Health Orgnization)1963年提出的年提出的四级标准四级标准作为判断空气质量的基本依据：作为判断空气质量的基本依据：第第一一级级：在在处处于于或或低低于于所所规规定定的的浓浓度度和和接接触触时时间间内内，对对生生物物观观察察不不到到什什么直接或间接的影响；么直接或间接的影响；第第二二级级：达达到到或或高高于于规规定定的的浓浓度度和和接接触触时时间间时时，开开始始对对人人的的感感觉觉器器官官有有刺刺激激，对对植植物物有有损损害害，对对人人的的视视距距有有影影响响或或对对环环境境产产生生其其他他有有害作害作用；用；第第三三级级：达达到到或或高高于于规规定定的的浓浓度度和和接接触触时时间间时时，开开始始引引起起人人的的慢慢性性疾疾病病，使人的生理机能发生障碍或衰退，从而导致寿命缩短；使人的生理机能发生障碍或衰退，从而导致寿命缩短；第第四四级级：达达到到或或高高于于规规定定的的浓浓度度和和接接触触时时间间时时，开开始始对对污污染染敏敏感感的的人人引引起起急性急性中毒或导致死亡。中毒或导致死亡。我我国国环环境境空空气气质质量量标标准准GB 30951996，属属于于此此标标准准的的一一、二二级级范范围围内内。分分三类环境空气质量功能区三类环境空气质量功能区，分别执行三级标准：，分别执行三级标准：一类区一类区：自然保护区和其他需要特殊保护地区自然保护区和其他需要特殊保护地区。一级标准：长期接触，不发生任何一级标准：长期接触，不发生任何危害危害影响。影响。二类区二类区：城镇居住区，商业交通居民混合区，文化区城镇居住区，商业交通居民混合区，文化区，一般工业区和农村地区。，一般工业区和农村地区。二级标准：长、短期接触，不发生二级标准：长、短期接触，不发生伤害伤害。三类区三类区：为特定工业区为特定工业区。三三级级标标准准：人人群群不不发发生生急急、慢慢性性中中毒毒（敏敏感感者者除除外外)，不不影影响响城城市市一一般般动动、植植物物正正常生长。常生长。第二节第二节 除尘装置除尘装置一、除尘装置的性能及分类一、除尘装置的性能及分类（一）除尘装置的性能1.含尘气体的处理量2.除尘效率3.阻力（二）除尘装置的分类二、机械式除尘器二、机械式除尘器1.重力沉降室2.惯性除尘器3.旋风除尘器三、过滤式除尘器三、过滤式除尘器四、湿式除尘器四、湿式除尘器五、电除尘器五、电除尘器第三节第三节 气态污染物的净化方法气态污染物的净化方法一、气态污染物的吸收净化方法一、气态污染物的吸收净化方法（一）气体的溶解与平衡（二）气液传质的基本原理1双膜理论2传质速率（三）化学吸收1化学平衡与相平衡2.化学吸收的传质速率（四）吸收装置二、气态污染物的吸附净化方法二、气态污染物的吸附净化方法1.吸附现象2.吸附的基本原理（1）吸附平衡。（2）吸附等温方程。（3）吸附等温线。（4）吸附速率。3.吸附剂4.吸附装置三、气态污染物的催化净化方法三、气态污染物的催化净化方法1.催化作用2.催化剂3.催化装置4.催化燃烧第四节第四节 主要气态污染物的治理技术主要气态污染物的治理技术一、含二氧化硫废气的治理技术一、含二氧化硫废气的治理技术（一）燃料脱硫1原煤脱硫2.燃油脱硫（二）燃烧脱硫1.型煤固硫2.流化燃烧脱硫3.炉内喷钙（三）烟气脱硫1.干法烟气脱硫2.半干法烟气脱硫3.湿法烟气脱硫二、含氮氧化物废气的治理技术二、含氮氧化物废气的治理技术（一）低NOx燃烧技术1.分级燃烧法2.再燃烧法3.烟气再循环法4.低NOx燃烧器（二）废气脱硝1.催化还原法2.液体吸收法三、三、CO2排放控制及综合利用排放控制及综合利用1.吸收法2.膜分离法3.纯氧/烟气再循环燃烧4.改变煤气化联合循环5.低温分离法第四节第四节 主要气态污染物的治理技术主要气态污染物的治理技术四、燃烧过程废气的综合治理四、燃烧过程废气的综合治理（一）锅炉废气的综合治理 1.低NOx燃烧技术 2.SNOX联合脱硫脱硝技术 3.DESONOX联合脱硫脱硝技术 4.活性炭联合脱硫脱硝技术5.锅炉除尘（二）机动车尾气的综合治理1.分层燃烧2.稀混合气燃烧技术3.控制燃烧的其他技术4.尾气净化5.柴油机碳烟的净化 第四节第四节 主要气态污染物的治理技术主要气态污染物的治理技术第一节第一节 颗粒污染物的分离方法颗粒污染物的分离方法一、颗粒污染物的物理性质一、颗粒污染物的物理性质1.几何特性（粒径、形状、比表面积）（1）粒径。单一粒径、粒子群的平均粒径，m。单一粒径。测定方法不同，定义及表示不同。斯托克斯粒径ds与被测粒子密度相同、终端沉降速度vs相等的球的直径。粒子雷诺数Re1时，分割粒径dc（临界粒径）某除尘器的分级效率为50时的粒径。平均粒径。形状和大小各异的粒子组成的实际粒子群与由均一的球形粒子组成的假想粒子群具有相同的某一物理性质，则称此球形粒子的直径为实际粒子群的平均粒径。长度平均粒径(算术平均粒径)dlnd/n；体积平均粒径dv(nd3/n)1/3；质量平均粒径dmnd4/nd3等。粒径分布。某一粒子群中不同粒径的粒子所占比例,即指粒子的分散度。粒径分布有粒数分布或质量分布，前者为粒子的个数百分数，后者用粒子的质量分数来表示。除尘技术中多采用质量分布,通常有频率分布、频度分布以及筛上累积频率分布三种：频度分布频度分布：单位粒径间隔宽度：单位粒径间隔宽度(dp)时的频率分布时的频率分布频率分布：粒径dp至dpdp的粒子质量M占试样总质量M的质量分数筛上累积分布筛上累积分布：大于某一粒径：大于某一粒径d dp p的全部粒子质量占粉尘的全部粒子质量占粉尘试样总质量的质量分数试样总质量的质量分数筛下累积分布筛下累积分布：小于某一粒径：小于某一粒径dp的全部粒子质量占粉尘试的全部粒子质量占粉尘试样总质量的质量分数样总质量的质量分数中位径中位径d50:筛上累计分布和筛下累计分布相等筛上累计分布和筛下累计分布相等(RsRx=50)时的粒径称为中位径时的粒径称为中位径 d50n（b）粒度分布表示法粒度分布密度曲线粒度分部函数n（b）粒度分布表示法磨碎产品粒度特性空隙率空隙率是指是指粉尘之间的空隙体积粉尘之间的空隙体积与包含空隙和粉体在内的与包含空隙和粉体在内的总体积总体积之比之比。bp，粉尘越细，吸附空气越多，粉尘越细，吸附空气越多，值愈大；挤压或振动过程中，值愈大；挤压或振动过程中，值减小。值减小。（2）形状形状。大多数粒子实际上是不规则形状，但通常把粒子假定为球形。大多数粒子实际上是不规则形状，但通常把粒子假定为球形。（3）比比表表面面积积。单单位位体体积积或或质质量量的的粉粉尘尘具具有有的的总总表表面面积积。粒粒子子越越细细，比比表表面积越大，活性越高，通过粒层的流体阻力也越大。面积越大，活性越高，通过粒层的流体阻力也越大。2.密度密度 单位体积粉尘质量。单位体积粉尘质量。真真密密度度p 是是指指将将吸吸附附在在粉粉尘尘粒粒子子凹凹凸凸表表面面、内内部部空空隙隙以以及及粒粒子子之之 间间的的空空气气排排除除以以后后测得测得颗粒自身的密度颗粒自身的密度）。）。堆堆积积密密度度b（堆堆积积密密度度是是指指包包括括粉粉尘尘粒粒子子内内部部空空隙隙和和粉粉体体粒粒子子之之间间气气体体空空间间在在内内的的粉粉体体密度密度）。定义：定义：粉尘粒子粉尘粒子附着附着在固体表面上或它们之间在固体表面上或它们之间相互凝聚相互凝聚的可能性的可能性。粘附力主要有：分子力（范德华力）粘附力主要有：分子力（范德华力）、毛细力和静电力、毛细力和静电力(库仑力库仑力)。颗颗粒粒细细小小、粗粗糙糙且且形形状状不不规规则则、含含水水高高且且润润湿湿性性好好、含含尘尘浓浓度度高高、荷荷电电量量大大的的粉粉尘尘，其其粘粘附附力增大。力增大。粉粉尘尘由由于于粘粘性性力力的的作作用用，在在相相互互碰碰撞撞中中会会导导致致尘尘粒粒的的凝凝聚聚变变大大，有有助助于于提提高高对对粉粉尘尘的的捕捕集集，但也要注意其粘附在器壁上会造成装置和管道的堵塞。但也要注意其粘附在器壁上会造成装置和管道的堵塞。4.润湿性润湿性 粉尘粒子粉尘粒子与液体与液体相互附着或附着难易程度相互附着或附着难易程度称为粉尘的润湿性称为粉尘的润湿性。液液体体分分子子的的表表面面张张力力越越小小，浸浸润润性性越越强强。水水的的表表面面张张力力比比酒酒精精或或煤煤油油大大，其其对对粉粉尘的浸润就较差。尘的浸润就较差。还与粉尘粒径大小、理化性质、所处状态有关。还与粉尘粒径大小、理化性质、所处状态有关。浸浸润润性性是是选选择择湿湿式式除除尘尘设设备备的的主主要要依依据据。对对于于某某些些遇遇水水易易形形成成不不溶溶于于水水的的硬硬垢垢的粉尘，如水泥，会结垢或堵塞，不宜采用湿式除尘技术的粉尘，如水泥，会结垢或堵塞，不宜采用湿式除尘技术。3.粘附性粘附性5.电性电性（粉尘的荷电性、比电阻）（粉尘的荷电性、比电阻）荷荷电电性性。粉粉尘尘由由于于碰碰撞撞、摩摩擦擦、放放射射线线照照射射、电电晕晕放放电电、接接触触带带电电体体等等原原因因带带有有一一定的电荷。定的电荷。粉尘比表面积粉尘比表面积、含水量、含水量、温度、温度，荷电量，荷电量。比电阻比电阻。导电性能，用电阻率来表示，。导电性能，用电阻率来表示，cm。容积比电阻容积比电阻为粉尘依靠其为粉尘依靠其内部内部的电子或离子进行的颗粒本体的的电子或离子进行的颗粒本体的容积导电容积导电；表面比电阻表面比电阻粉尘粉尘表面表面因吸附水分或其他化学物质而形成的化学膜进行因吸附水分或其他化学物质而形成的化学膜进行表面导电表面导电。一一般般：200，容容积积导导电电为为主主；100，表表面面导导电电为为主主；中中间间温温度度范范围围，两两种比电阻的合成，其值最高。种比电阻的合成，其值最高。6.爆炸性爆炸性可可燃燃物物形形成成粉粉尘尘后后，总总表表面面积积，表表面面自自由由能能，化化学学活活性性。达达到到自自燃燃温温度度时时，一一定定的的条条件件下下会会转转化化为为燃燃烧烧状状态态。瞬瞬间间产产生生大大量量热热量量，粉粉尘尘放放热热反反应应速速度度系系统统排排热热速速度度，在在封封闭闭空空间间内内造造成成很很高高的的压压力力和和温温度，形成化学爆炸。度，形成化学爆炸。爆炸极限爆炸极限发生爆炸的可燃性粉尘浓度（爆炸下限、爆炸上限）。发生爆炸的可燃性粉尘浓度（爆炸下限、爆炸上限）。颗颗粒粒细细小小、分分散散度度高高、不不燃燃尘尘粒粒少少、湿湿度度低低、含含有有挥挥发发性性可可燃燃气气体体的的粉尘，易自燃和爆炸；粉尘，易自燃和爆炸；7.安息角安息角 粉粉尘尘通通过过小小孔孔连连续续落落到到水水平平板板上上，堆堆积积成成的的锥锥体体母母线线与与水水平平面面小小于于90的夹角的夹角（也叫静止角、堆积角）（也叫静止角、堆积角）。用用于于评评价价粉粉尘尘的的流流动动特特性性。安安息息角角愈愈小小，粉粉尘尘的的流流动动性性愈愈好好，多多数数粉粉尘尘35左右。左右。一一般般情情况况，粒粒径径大大、表表面面光光滑滑、接接近近球球形形、湿湿度度低低、粘粘性性小小的的粉粉尘尘，其安息角减小。其安息角减小。镁粉、碳化钙粉尘与水接触后会引起自然爆炸，不能采用湿式除尘；镁粉、碳化钙粉尘与水接触后会引起自然爆炸，不能采用湿式除尘；锌粉与镁粉或混合后也会发生爆炸。锌粉与镁粉或混合后也会发生爆炸。二、除尘过程机理二、除尘过程机理 除除尘尘机机理理：含含尘尘气气流流在在某某种种力力的的作作用用下下使使尘尘粒粒相相对对气气流流产产生生一一定定的的位位移移，最终脱离气流沉降于捕集表面。最终脱离气流沉降于捕集表面。1.重力分离重力分离在重力场的作用下，粒子在静止流体中作自由沉降运动在重力场的作用下，粒子在静止流体中作自由沉降运动。合力。合力 FFw重重Fb浮浮Fd阻阻终终端端沉沉降降速速度度vs尘尘粒粒先先加加速速下下降降，Fd不不断断，当当使使合合力力F0时时，作作均均速速下降运动的速度（沉降速度达到恒定最大值）。下降运动的速度（沉降速度达到恒定最大值）。对于对于dp100m的颗粒，层流区的颗粒，层流区（Revdp/1.0）Stokes公式vsdp2，dp，vs，难难分离分离温度温度，vs，难，难分离分离2.离心分离是利用旋转含尘气流产生的离心力的作用使粒子与气体分离的一种简单而重要的分离方法。离心力可以比重力大得多，对惯性分离和滤料拦截有重要作用。层流时，离心力Fc径向阻力Fd，终端离心沉降速度：相对重力分离，它是以离心加速度相对重力分离，它是以离心加速度v2/r代替了重力加速度代替了重力加速度g。除了与除了与dp和温度有关。和温度有关。v，r，vrs，愈能分离，愈能分离细小尘粒。细小尘粒。离心分离因数离心分离因数（centrifugal separation factor）：同一颗同一颗粒在同种介质中受到的离心力加速度与重力加速度的比值。粒在同种介质中受到的离心力加速度与重力加速度的比值。Kc值一般在值一般在102105之间，其大小反映了离心沉降设备的之间，其大小反映了离心沉降设备的效能为重力沉降设备的倍数，是离心分离设备性能的一项效能为重力沉降设备的倍数，是离心分离设备性能的一项重要指标。重要指标。加速度：加速度：过山车：过山车：2g空军飞行训练：空军飞行训练：5g（持续时间持续时间2-3s）航天员训练：航天员训练：8g（持续时间持续时间40-50s）U-235（占占0.714%）U-2383.惯性分离机理：含尘气流冲击障碍物，气流突然转变方向，尘粒则受惯性力作用与气流分离。同时还有离心力和重力作用。dp，初速，气流旋转半径，惯性分离效果增强。4.截留分离机理(1)质质量量很很小小的的粒粒子子，如果没有离开流线而绕过捕尘体(如液滴、纤维等)运动时，这时只要粒子的中心处于距捕尘体不超过dp/2的流线上，就会与捕尘体接触而被截留分离。(2)而尺寸和质量较大的粒子，由于惯性作用而离开气流流线直接碰撞到捕尘体上而被捕集则为上述的惯性碰撞分离。）dp，捕尘体直径d0，截留分离效率。5.静电分离静电分离机理机理：针状（放电、电晕、负）电：针状（放电、电晕、负）电极和平板（集尘、正）电极通极和平板（集尘、正）电极通较高较高的直流电压的直流电压，产生电场，自由电子，产生电场，自由电子运动形成电流。运动形成电流。自由电子撞击中性自由电子撞击中性气体分子使之电离气体分子使之电离，产生大量正、，产生大量正、负离子和自由电子，使极间电流急负离子和自由电子，使极间电流急剧增大，在电晕极附近发生剧增大，在电晕极附近发生电晕放电晕放电电。正离子与针状电极中和。负离。正离子与针状电极中和。负离子和自由电子向集尘极移动，与粉子和自由电子向集尘极移动，与粉尘碰撞，使尘碰撞，使尘粒荷电尘粒荷电向集尘极转移，向集尘极转移，最后最后附着在集尘极附着在集尘极上而与气流分离上而与气流分离。利用静电力，可用于分离利用静电力，可用于分离 0.11.0m低速粒子。低速粒子。静电分离有两静电分离有两种形式种形式：自身带电自身带电粒子在捕尘体上沉降。自身带电有限。粒子在捕尘体上沉降。自身带电有限。电场力作用电场力作用使荷电粒子在集尘极上发生沉降使荷电粒子在集尘极上发生沉降:第二节第二节 除尘装置除尘装置 一、除尘装置的性能及分类一、除尘装置的性能及分类1.性能：性能：（1）含尘气体的处理量含尘气体的处理量 处理含尘气体能力大小。体积流量处理含尘气体能力大小。体积流量Q（m3/s）表示。）表示。（2）除尘效率除尘效率 总除尘效率总除尘效率。捕集粉尘质量。捕集粉尘质量Mc(g/s）与进入的粉尘质量）与进入的粉尘质量Mi之比。之比。式中，浓度C（g/m3）若除尘器完全密闭，稳态若除尘器完全密闭，稳态等温等温操作，则进出除尘器的气体量不变：操作，则进出除尘器的气体量不变：Qo Qi，于是：，于是：分级除尘效率分级除尘效率d。定义：定义：除尘器对某一粒径除尘器对某一粒径dp或某一粒径范围或某一粒径范围dp的粉尘的捕集效果的粉尘的捕集效果。（。（频率分布频率分布 ）（3)透过率透过率P：一些除尘器的除尘效率可达一些除尘器的除尘效率可达99以上，总效率的变化难以判断除尘效果及排放对环境效应以上，总效率的变化难以判断除尘效果及排放对环境效应的影响的影响，这时可用，这时可用P反映其效果反映其效果.定义：定义：从除尘器中从除尘器中逃逸的粉尘质量逃逸的粉尘质