大气污染控制工程实验

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,海南大学环境与植物保护学院 徐 文,大气污染控制工程实验,环境科学实验教学示范中心,实验一 袋式除尘器性能测定,一、实验目的,1、加深对袋式除尘器结构形式和除尘机理的认识；,2、掌握袋式除尘器主要性能的实验方法；,3、了解过滤速度对袋式除尘器压力损失及除尘效率的影响。,二、实验原理,袋式除尘器性能与其结构形式、滤料种类、清灰方式、粉尘特性及其运行参数等因子有关。本实验是在其结构形式、滤料种类、清灰方式和粉尘特性已定的前提下，测定袋式除尘器主要性能指针，并在此基础上，测定运行参数,Q,、,v,F,对袋式除尘器压力损失（,P,）和除尘效率（,）的影响,。,三、实验装置和仪器,（一）实验装置,袋式除尘器,（二）实验仪器,1干湿球温度计 1支；,2空盒式气压表 1个；,3钢卷尺 2个；,4U型管压差计 1个；,5倾斜微压计YYT200型 3台；,6毕托管 2支；,7烟尘采烟管 2支；,8烟尘测试仪 2台；,9秒表 2个；,10分析天平 2台；,11托盘天平 l台；,12干燥器 2个；,13干燥箱 1台；,14超细玻璃纤维无胶滤筒 20个。,四、实验步骤,1测量记录室内空气的干球温度（即除尘系统中气体的温度）、湿球温度及相对湿度，计算空气中水蒸气体积分数（即除尘器系统中气体的含湿量）。,2测量记录当地的大气压力。记录袋式除尘器型号规格、滤料种类、总过滤面积。测量记录除尘器进出口测定断面直径和断面面积，确定测定断面分环数和测点数，作好实验准备工作。,3将除尘器进出口断面的静压测孔与U型管压差计连接。,4将发尘工具和滤筒的称重准备好。,5将毕托管、倾斜压力计准备好，待测流速流量用。,6清灰,7启动风机和发尘装置，调整好发尘浓度，使实验系统达到稳定。,8测量进出口流速和测量进出口的含尘量，进口采样1分钟，出口5分钟。,9隔5分钟后重复上面测量，共测量三次。,10采样完毕，取出滤筒包好，置人鼓风干燥箱烘干后称重。计算出除尘器进、出口管道中气体含尘浓度和除尘效率。,11,实验结束。整理好实验用的仪表、设备。计算、整理实验资料，填写实验报告。,五、结果统计和整理,1、处理气体流量和过滤速度,2、压力损失,3、除尘效率,4、压力损失、除尘效率与过滤速度的关系,六、实验结果讨论,1用发尘量求得的入口含尘浓度和用等速采样法测得的入口含尘浓度，哪个更准确些？为什么？,2测定袋式除尘器压力损失，为什么要固定其清灰方式？为什么要在除尘器稳定运行状态下连续五次读数并取其平均值作为除尘器压力损失？,3过滤速度对袋式除尘器压力损失和除尘效率有何影响？,实验二 旋风除尘器性能测定,一、实验目的,学习旋风除尘器性能测定的主要内容和方法，并且对影响旋风除尘器性能的主要因素有较全面的了解，同时掌握旋风除尘器人口风速与阻力、全效率、分级效率之间的关系以及人口浓度对除尘器除尘效率的影响。通过对分级效率的测定与计算，进一步了解粉尘粒径大小等因素对旋风除尘器效率的影响和熟悉除尘器的应用条件。,二、实验原理,（一）采样位置的选择,正确地选择采样位置和确定采样点的数目对采集有代表性的并符合测定要求的样品是非常重要的。采样位置应取气流平稳的管段，原则上避免弯头部分和断面形状急剧变化的部分，与其距离至少是烟道直径的1.5倍，同时要求烟道中气流速度在5m/s以上。而采样孔和采样点的位置主要根据烟道的大小及断面的形状而定。,1圆形烟道,2矩形烟道,3拱形烟道,（二）空气状态参数的测定,旋风除尘器的性能通常是以标准状态（,P,=l.013,l0,5,Pa，,T,=273K）来表示的。空气状态参数决定了空气所处的状态，因此可以通过测定烟气状态参数，将实际运行状态的空气换算成标准状态的空气，以便于互相比较。,烟气状态参数包括空气的温度、密度、相对湿度和大气压力。,烟气的温度和相对湿度可用干湿球温度计直接测的；大气压力由大气压力计测得；干烟气密度由下式计算：,式中：,g, 烟气密度，kg/m；,P, 大气压力，Pa；,T, 烟气温度，K。,（三）除尘器处理风量的测定和计算,1烟气进口流速的计算,测量烟气流量的仪器利用S型毕托管和倾斜压力计,。,2除尘器处理风量计算,Q,=,F,1,v,1,m,2,/s,3除尘器人口流速计算,v,2,=,Q,F,2,（四）烟气含尘浓度的测定,对污染源排放的烟气颗粒浓度的测定，一般采用从烟道中抽取一定量的含尘烟气，由滤筒收集烟气中颗粒后，根据收集尘粒的质量和抽取烟气的体积求出烟气中尘粒浓度。为取得有代表性的样品，必须进行等动力采样，即指尘粒进入采样嘴的速度等于该点的气流速度，因而要预测烟气流速再换算成实际控制的采样流量。,烟尘采样装置图,1采样嘴；2采样管（内装滤筒）；3手柄；,4橡皮管接尘粒采样仪（流量计+抽气泵）,（五）除尘器阻力的测定和计算,由于实验装置中除尘器进出口管径相同，故除尘器阻力可用静压差（扣除管道沿程阻力与局部阻力）求得。,P,H,一,h,H,一（,R,L,l,P,m,） （7）,式中：,P,除尘器阻力，Pa；,H,前后测量断面上的静压差，Pa,h,测点断面之间系统阻力，Pa；,R,L,比摩阻，Pa/m；,l,管道长度，m；,P,m,异形接头的局部阻力，Pa。,将,P,换算成标准状态下的阻力,P,N,（六）除尘器进、出口浓度计算,式中：,C,j,和,C,z,除尘器进口、出口的气体含尘浓度，g/m,3,；,G,j,和,Gs,发尘量与除尘量，g；,Q,j,和,Qz,除尘器进口、出口烟气量，m,3,/s,发尘时间，s。,（七）除尘效率计算,式中：,除尘效率，%。,（八）分级效率计算：,式中：,i,粉尘某一粒径范围的分级效率，%；,g,si,收尘中某一粒径范围的质量百分数，；,g,ji,发尘中某一粒径范围的质量百分数，；,三、实验装置和仪器,（一）实验装置,旋风除尘器,（二）仪器,1倾斜微压计 2台,2U型压差计5001000mm 2个,3毕托管 2支,4烟尘采样管 2支,5烟尘浓度测试仪 2台,6干湿球温度计 1支,7空盒气压计 1台,四、实验步骤,（一）除尘器处理风量的测定,1测定室内空气干、湿球温度和相对湿度及空气压力，计算管内的气体密度。,2启动风机，在管道断面A处，利用毕托管和倾斜微压计测定该断面的静压，并从倾斜微压计中读出静压值（Ps），计算管内的气体流量（即除尘器的处理风量），并计算断面的平均动压值（P,d,）。,（二）除尘器阻力的测定,1用U型压差计测量B、C断面间的静压差（H）。,2量出B、C断面间的直管长度（l）和异形接头的尺寸，求出B、C断面间的沿程阻力和局部阻力,3计算除尘器的阻力。,四、实验步骤,（三）除尘效率的测定,滤筒的预处理。测试前先将滤筒编号，然后在105,C烘箱中烘2小时，取出后置于干燥器内冷却20分钟，再用分析天平测得初重并记录。,把预先干燥、恒重、编号的滤筒用镊子小心装在采样管的采样头内，再把选定好的采样嘴装到采样头上。,调节流量计使其流量为某采样点的控制流量，将采样管插入采样孔，找准采样点位置，使采样嘴背对气流预热10分钟后转动180,，即采样嘴正对气流方向，同时打开抽气泵的开关进行采样。按各点的流量和采样时间逐点采集尘样。,各点采样完毕后，关掉仪器开关，抽出采样管，待温度降下后，小心取出滤筒保存好。,采尘后的滤筒称重。将采集尘样的滤筒放在l05烘箱中烘两小时，取出置于玻璃干燥器内冷却20分钟后，用分析天平称重。将结果记录在表1中。,（四）改变调节阀开启程度、重复以上实验步骤，确定除尘器各种不同的工况下的性能。,五、结果计算和处理,（一）除尘器处理风量的测定,实验时间 年 月 日,空气干球温度（td） ；,空气湿球温度（tw） ；,空气相对湿度（中）；,空气压力（P）一Pa；,空气密度（Pg）一一Kgm。,将测定结果整理成下表,表1 除尘器处理风量测定结果记录表,表2 除尘器阻力测定结果记录表,表3 除尘器效率测定结果记录表,六、实验结果讨论,1为什么我们采用双扭线集流器流量计测定气体流量，而不采用毕托管测定气体流量？,2通过实验，你对旋风除尘器全效率（）和阻力（P）随入口气速变化规律得出什么结论？它对除尘器的选择和运行使用有何意义？,3实验装置对除尘器的运行使用有何意义？,实验三,活性炭吸附气体中的氮氧化物实验,一、实验目的,活性炭吸附广泛应用于防止大气污染|、水质污染或有毒气体进化领域。用吸附法进化NO,X,尾气是一种简便、有效的方法。通过吸附剂的物理吸附性能和大的比表面将尾气中的污染气体分子吸附在吸附剂上；经过一段时间，吸附达到饱和。然后使吸附质解吸下来，达到进化的目的，吸附剂解吸后重复使用。,二、实验原理,活性炭是基于其较大的比表面（可高达1000m,2,/g）和较高的物理吸附性能吸附气体中的NOx。活性炭吸附NOx是可逆过程，在一定的温度和压力下达到吸附平衡，而在高温、减压下被吸附的NO,X,又被解吸出来，活性炭得到再生。,通过实验明确吸附净化,NO,X,的影响因素较多，操作条件是否合适直接关系到方法的技术经济性。,三、实验装置和试剂,（一）实验装置,夹套式U型吸附器,（二）实验试剂,1、吸附器 硬质玻璃，直径d=15mm，高H=150mm，套管外径D=25mm，1个。,2、活性炭 粒径200目。,3、稳定阀 1个。,4、蒸气瓶 5L，1个。,5、冷凝器 1只。,6、加热套 500W，1个。,7、吸气瓶 1个,8、储气罐 不锈钢， 400L，最高耐压P=15kg/cm,3, 1个,9、空气压缩机 排气量Q=0.1m,3,/min,压力P=20kg/cm,2,10、真空泵 抽气量Q=0.5L/min,转数N=140r/min, 1台,11、 医用注射器 5ml, 2ml, 各1只,12、分光光度计 1台,13、调压器 500W， 1台,14、对氨基苯磺酸 分析纯1瓶,15、盐酸萘乙二胺 分析纯1瓶,16、冰醋酸 分析纯 1瓶,17、氢氧化钠 分析纯 1瓶,18、硫酸亚铁 工业纯 1瓶,19、亚硝酸钠 工业纯 1瓶。,四、实验方法和步骤,1、准备NO,2,吸收。,2、检查管路系统，使阀门e、f和a关闭，处于吸收系统状态。,3、开启阀门a、b和c，同时记录开始吸附的时间。,4、运行10min后取样分析，此后每30 min取样一次，每次取三个。,5、当吸附进化效率低于80%时，停止吸附操作，关闭阀门a、b和c。,6、开启阀门e、f和d。置管路系统于解吸状态，打开冷却水管开关，向吸附器及其保温夹层通入水蒸气进行解吸和保温。,7、当解吸液pH值小于6时，停止解吸，关闭阀门e和f待活性炭干燥以后再停止对吸附其保温夹层通蒸气。,8、实验结果取样分析用盐酸萘乙二胺比色法。,五、实验结果与讨论,1、活性炭吸附NO,X,随时间的增加，吸附进化效率逐渐降低，从吸附原理出发分析活性炭的吸附容量及操作时间的关系。,2、随着吸附的温度的变化，吸附量也发生变化，根据等温吸附原理简单分析吸附温度对吸附效率的影响，并解释吸附过程的理论依据。,实验四,SO,2,吸收净化实验,一、实验目的,1、了解填料塔的基本结构及其吸收净化酸雾的工作原理。,2、实验分析填料塔净化效率的影响因素。,3、了解SO,2,自动测定仪的工作原理，掌握其测定方法。,4、学会空压机、转子流量计的使用和调试。,二、实验原理,吸收液从高位液槽通过转子流量计由填料塔上部经喷淋装置进入塔内，流经填料表面，由塔下部排出，进入受液槽。空气由空压机进入缓冲灌，SO,2,由SO,2,钢瓶进入缓冲灌，经缓冲灌混合后的含SO,2,空气从塔底进气口进入填料塔内，通过填料层与NaOH喷淋吸收液充分混合、接触、吸收，尾气由塔顶排出。,吸收过程发生的主要化学反应为：,2NaOH+SO,2,Na,2,SO,3,+H,2,O,Na,2,SO,3,+SO,2,+H,2,O2NaHSO,3,1、填料塔在不同喷淋液流量下的吸收效率，分析实验最佳液气比；,2、测量在对应工况下填料塔的压力损失（压降）。,三、实验仪器,1、SO,2,酸雾净化填料塔 1个,2、SO,2,与空气混合罐 1个,3、转子流量计 4个,4、空压机 1台,5、SO,2,钢瓶 1个,6、SO,2,自动测定仪 1台,7、温度计 2只,8、分析纯硫酸、30%H,2,O,2,、NaOH试剂 各1瓶,9、滤纸、控制阀、橡胶联结管若干。,三、实验仪器,1、SO,2,酸雾净化填料塔 1个,2、SO,2,与空气混合罐 1个,3、转子流量计 4个,4、空压机 1台,5、SO,2,钢瓶 1个,6、SO,2,自动测定仪 1台,7、温度计 2只,8、分析纯硫酸、30%H,2,O,2,、NaOH试剂 各1瓶,9、滤纸、控制阀、橡胶联结管若干。,五、实验步骤,1、SO,2,浓度测定仪中吸收液的配制：,取分析纯硫酸27.8ml，慢慢滴入去离子水中稀释至1000ml。将过氧化氢3ml（H,2,O,2,分析纯30%）与硫酸溶液5ml混合，用去离子水（蒸馏水）稀释至1000ml（1000ml吸收液可测量10次）。,2、称取NaOH试剂5kg溶于0.1m,3,水中，作为吸收系统的吸收液。,3、正确连接实验装置（包括设置SO,2,自动测定仪参数），并检查是否漏气，在高位水槽中注入配制好的NaOH碱溶液。,4、打开填料塔的进液阀，并调节液体流量，使液体均匀喷布，并沿填料塔缓慢流下，以充分润湿填料表面，记录此时流量。,5、开启空压机，并逐渐打开吸收塔的进气阀，调节空气流量，仔细观察气液接触状况。,6、待吸收塔能正常工作后，开启SO,2,气瓶，并调节其流量，使空气中的SO,2,含量为0.1-0.5%（体积）。,7、经数分钟，待塔内操作完全稳定后，开始测量记录数据。,8、应测量记录的数据包括进气流量Q,1,、喷淋液流量Q,2,、进口SO,2,浓度、出口SO,2,浓度、填料塔阻力h。,9、在进口SO,2,浓度和流量不变的情况下，改变喷淋液流量，重复上述操作，测量SO,2,出口浓度，共测取4-5组数据。,10、实验完毕后，先关掉 SO,2,钢瓶，待1- 2分钟后再停止供液，最后停止鼓入空气。,五、数据记录与计算,SO,2,吸收净化实验数据记录表,六、结果分析与讨论,1,、计算5种工况下的液气比，对应液气比提出最佳工况。,2、比较填料塔阻力数据的变化，分析填料塔阻力的影响因素。,