第三講 大氣污染與控制工程

1、大氣污染與控制工程大氣污染與控制工程 環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院 胡胡 輝輝 李勝利李勝利 Tel E-mail: 環(huán)境工程導(dǎo)論環(huán)境工程導(dǎo)論 內(nèi)內(nèi) 容容 p一、大氣污染概述一、大氣污染概述 p二、環(huán)境空氣質(zhì)量標準二、環(huán)境空氣質(zhì)量標準 p三、大氣污染氣象學(xué)及大氣污染模型三、大氣污染氣象學(xué)及大氣污染模型 p四、顆粒污染物及除塵工藝四、顆粒污染物及除塵工藝 p五、五、 VOCs及凈化工藝及凈化工藝 p六、六、SOx及脫硫工藝及脫硫工藝 p七、七、NOx及脫氮工藝及脫氮工藝 p八、八、CO2減排措施減排措施 一一. .大氣污染概述大氣污染概述 p一一.為什么要進行

2、大氣污染控制為什么要進行大氣污染控制 人體健康與大氣的關(guān)系人體健康與大氣的關(guān)系 p人一刻也離不開空氣人一刻也離不開空氣 人的需要量人的需要量 每天需要的食物約每天需要的食物約1.5kg 每天需要的空氣約每天需要的空氣約15kg 人的極限耐力人的極限耐力 斷食斷食,斷水斷水5天天 可以生存可以生存 斷絕空氣斷絕空氣5分鐘分鐘 死亡死亡 p 獲取較潔凈的空氣比獲取較潔凈的水就要難得多獲取較潔凈的空氣比獲取較潔凈的水就要難得多 p二、基本概念二、基本概念 1.大氣（大氣（atmosphere） 是指環(huán)繞地球的全部空氣的總和是指環(huán)繞地球的全部空氣的總和. 2.環(huán)境空氣（環(huán)境空氣（ambient air

3、） 是指人類、植物、動物和建筑物暴露于其中的室外空氣是指人類、植物、動物和建筑物暴露于其中的室外空氣. 3.大氣污染（大氣污染（air pollution） 指由于人類活動和自然過程引起某種物質(zhì)進入大氣中，呈指由于人類活動和自然過程引起某種物質(zhì)進入大氣中，呈 現(xiàn)出足夠的濃度，達到了足夠的時間并因此而危害了人體現(xiàn)出足夠的濃度，達到了足夠的時間并因此而危害了人體 的舒適、健康和福利或危害了環(huán)境的現(xiàn)象。的舒適、健康和福利或危害了環(huán)境的現(xiàn)象。 一一. .大氣污染概述大氣污染概述 表表1.1 干燥潔凈空氣的組成干燥潔凈空氣的組成 0.0012 0.0005 0.0005 0.000008 0.00000

4、2 0.000001 甲烷甲烷(CH4) 氪氪(Kr) 氫氫(H2) 氙氙(Xe) 二氧化氮二氧化氮(NO2) 臭氧臭氧(O3) 78.084 20.946 0.934 0.033 0.0005 0.0018 氮氮(N2) 氧氧(O2) 氬氬(Ar) 二氧化碳二氧化碳(CO2) 氦氦(He) 氖氖(Ne) 體積比體積比(%)氣體氣體體積比體積比(%)氣體氣體 一一. .大氣污染概述大氣污染概述 p三三.大氣污染類型大氣污染類型 煤煙型污染煤煙型污染 指由于煤燃燒過程中排放的各種污染物而造成的污染。指由于煤燃燒過程中排放的各種污染物而造成的污染。 氧化型污染氧化型污染 指由于機動車尾氣排放和燃油

5、鍋爐的排氣中含有的氮氧化指由于機動車尾氣排放和燃油鍋爐的排氣中含有的氮氧化 物和碳氫化合物，造成的二次污染物和碳氫化合物，造成的二次污染 。 混合型混合型/復(fù)合型污染復(fù)合型污染 指由于燃煤和燃油過程中產(chǎn)生的污染物互相結(jié)合在一起，指由于燃煤和燃油過程中產(chǎn)生的污染物互相結(jié)合在一起， 經(jīng)過化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的一種的污染。經(jīng)過化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的一種的污染。 一一. .大氣污染概述大氣污染概述 p四四.大氣污染物種類大氣污染物種類 一一) 氣溶膠狀態(tài)污染物氣溶膠狀態(tài)污染物 1. 粉塵粉塵 是指懸浮于氣體介質(zhì)中的小固體顆粒，受重力作用可發(fā)生沉是指懸浮于氣體介質(zhì)中的小固體顆粒，受重力作用可發(fā)生沉 降，但在一定的時間內(nèi)

6、能保持懸浮狀態(tài)。降，但在一定的時間內(nèi)能保持懸浮狀態(tài)。 2. 煙塵煙塵 是燃料和其它物質(zhì)燃燒的產(chǎn)物是燃料和其它物質(zhì)燃燒的產(chǎn)物 。 3.霧霧 是氣體中液滴懸浮體的總稱。是氣體中液滴懸浮體的總稱。 目前，關(guān)注的是目前，關(guān)注的是PM10和和PM2.5 總懸浮顆粒物總懸浮顆粒物(Total Supended Particulates，簡稱，簡稱TSP)是指懸浮于空氣中，是指懸浮于空氣中， 空氣動力學(xué)當量直徑空氣動力學(xué)當量直徑100m的所有固體顆粒物，包括可吸入顆粒物和可的所有固體顆粒物，包括可吸入顆粒物和可 入肺顆粒；入肺顆粒； 可吸入顆粒物可吸入顆粒物(Particles with Diameters

7、 of 10m or Less，簡稱，簡稱PM10)是指懸是指懸 浮在空氣中，空氣動力學(xué)當量直徑浮在空氣中，空氣動力學(xué)當量直徑10m，通過呼吸系統(tǒng)可以吸入人體的，通過呼吸系統(tǒng)可以吸入人體的 顆粒；顆粒； 可入肺顆?？扇敕晤w粒(PM2.5)是指懸浮在空氣中，空氣動力學(xué)當量直徑是指懸浮在空氣中，空氣動力學(xué)當量直徑2.5m，能夠，能夠 進入人體肺泡的顆粒。進入人體肺泡的顆粒。 一一. . 大氣污染概況大氣污染概況 p四四.大氣污染物種類大氣污染物種類 二二) 氣體狀態(tài)污染物氣體狀態(tài)污染物 1.一次污染物：一次污染物： 從污染源直接排入空氣中的原始污染物；從污染源直接排入空氣中的原始污染物； 2. 二

8、次污染物：二次污染物： 一次污染物進入空氣后，經(jīng)過一系列化學(xué)或光化一次污染物進入空氣后，經(jīng)過一系列化學(xué)或光化 學(xué)反應(yīng)生成的學(xué)反應(yīng)生成的與一次污染物性質(zhì)不同與一次污染物性質(zhì)不同的新污染物質(zhì)。的新污染物質(zhì)。 表表 氣體狀態(tài)大氣污染物種類氣體狀態(tài)大氣污染物種類 SO3、H2SO4及硫酸鹽及硫酸鹽 NO2、HNO3及硝酸鹽及硝酸鹽 無無 醛、酮、過氧乙酰硝酸酯、醛、酮、過氧乙酰硝酸酯、O3 無無 SO2、H2S NO、NH3 CO、CO2 C1C10化合物化合物 HF、HCI 含硫化合物含硫化合物 含氮化合物含氮化合物 碳氧化合物碳氧化合物 碳氫化合物碳氫化合物 鹵素化合物鹵素化合物 二次污染物二次污

9、染物一次污染物一次污染物污染物污染物 一一. .大氣污染概述大氣污染概述 p五五.大氣污染源類型大氣污染源類型 1按人們的社會活動功能分類按人們的社會活動功能分類 生活污染源生活污染源 工業(yè)污染源工業(yè)污染源 交通污染源交通污染源 2按污染源的幾何形態(tài)分類按污染源的幾何形態(tài)分類 點污染源點污染源 面污染源面污染源 線污染源線污染源 一一. .大氣污染概述大氣污染概述 p六六.大氣污染危害大氣污染危害 1. 顆粒物對人體健康的影響顆粒物對人體健康的影響 飄塵對人體的危害作用飄塵對人體的危害作用(PM10,PM2.5) 2. 氣體狀態(tài)污染物對人體健康的影響氣體狀態(tài)污染物對人體健康的影響 具有很強的刺

10、激性的具有很強的刺激性的SO2氣體氣體 NOX的毒性的毒性 O3的刺激性作用的刺激性作用 揮發(fā)性有機化合物揮發(fā)性有機化合物(VOCs)中的有毒有害中的有毒有害 3.對城市環(huán)境中的植物、器物和材料的損失對城市環(huán)境中的植物、器物和材料的損失 4.能見度降低能見度降低 一一. .大氣污染概述大氣污染概述 p七七.幾個典型的大氣污染現(xiàn)象幾個典型的大氣污染現(xiàn)象 一、酸雨一、酸雨 是指是指pH 5.6的酸性降雨。現(xiàn)在泛指酸性物質(zhì)以濕沉降或干的酸性降雨?，F(xiàn)在泛指酸性物質(zhì)以濕沉降或干 沉降的形式從大氣轉(zhuǎn)移到地面上。沉降的形式從大氣轉(zhuǎn)移到地面上。 酸雨的危害酸雨的危害 1.酸雨使植物淋失酸雨使植物淋失 2.酸雨

11、使土壤淋失酸雨使土壤淋失 3.酸雨對生物的影響酸雨對生物的影響 4.酸雨對建筑材料和金屬結(jié)構(gòu)的腐蝕酸雨對建筑材料和金屬結(jié)構(gòu)的腐蝕 5.影響人體健康影響人體健康 一一. .大氣污染概述大氣污染概述 p七七.幾個典型的大氣污染現(xiàn)象幾個典型的大氣污染現(xiàn)象 二、二、溫室效應(yīng)溫室效應(yīng) 地球大氣層上的一種物理特性地球大氣層上的一種物理特性（圖）（圖） 240W/m240W/m2 2 240W/m240W/m2 2 部分的太陽輻射被地球部分的太陽輻射被地球 表面和大氣層折射返回表面和大氣層折射返回 地地 球球 圖圖 地球大氣層的長期輻射平衡情況示意圖地球大氣層的長期輻射平衡情況示意圖 地球表面釋放地球表面釋

12、放 的紅外線輻射的紅外線輻射 地球表面吸收太陽輻地球表面吸收太陽輻 射而使地球表面溫度射而使地球表面溫度 升高升高 太陽太陽 103W/m103W/m2 2 太 陽 輻 射太 陽 輻 射 經(jīng) 過 大 氣經(jīng) 過 大 氣 層層 大氣層大氣層 部分紅外線輻射被溫部分紅外線輻射被溫 室氣體吸收和再次釋室氣體吸收和再次釋 放出來，效應(yīng)是地球放出來，效應(yīng)是地球 表面和大氣低層變暖表面和大氣低層變暖 返回太空時的總紅外線輻射量返回太空時的總紅外線輻射量 太陽總輻射量太陽總輻射量 第一章第一章 環(huán)境污染防治環(huán)境污染防治 p三三 溫室氣體種類及危害溫室氣體種類及危害 1、種類：、種類： CO2、CH4、N2O、

13、SF6、氟利昂、氟利昂、NF3等等 2. 溫室氣體危害溫室氣體危害 地球上的病蟲害增加；地球上的病蟲害增加； 海平面上升；海平面上升； 氣候反常，海洋風(fēng)暴增多；氣候反常，海洋風(fēng)暴增多； 土地干旱，沙漠化面積增大。土地干旱，沙漠化面積增大。 3.3.溫室氣體減排基本方法溫室氣體減排基本方法 1） 國際間的合作；國際間的合作； 2）對）對CO2： 基本對策是能源對策，主要有：基本對策是能源對策，主要有： 自然能源；低碳能源；核能；節(jié)能；自然能源；低碳能源；核能；節(jié)能；CO2固定。固定。 3）對）對N2O及及CH4: 在進行工業(yè)排放時進行抑制；在進行工業(yè)排放時進行抑制； 4）對）對HFC、PFC：基

14、本對策是防止泄漏，回收再利用代替。：基本對策是防止泄漏，回收再利用代替。 圖圖 溫室效應(yīng)氣體使氣溫上升所占比例溫室效應(yīng)氣體使氣溫上升所占比例 第二篇第二篇 實施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的途徑實施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的途徑 一一. .大氣污染概述大氣污染概述 p七七.幾個典型的大氣污染現(xiàn)象幾個典型的大氣污染現(xiàn)象 三、三、臭氧層破壞臭氧層破壞 臭氧層臭氧層（圖）（圖） 臭氧空洞臭氧空洞 指的是因空氣污染物質(zhì)，特別是氟化氮和鹵化代烴類等氣指的是因空氣污染物質(zhì)，特別是氟化氮和鹵化代烴類等氣 溶膠污染物的擴散、侵蝕而造成大氣臭氧層被破壞和減少溶膠污染物的擴散、侵蝕而造成大氣臭氧層被破壞和減少 的現(xiàn)象。的現(xiàn)象。 臭氧層破

15、壞物質(zhì)臭氧層破壞物質(zhì) 是破壞平流層臭氧層物質(zhì)的總稱，這些物質(zhì)有氟利昂、滅是破壞平流層臭氧層物質(zhì)的總稱，這些物質(zhì)有氟利昂、滅 火劑、洗滌劑、火劑、洗滌劑、CCl4以及甲基溴等。以及甲基溴等。 臭氧密度臭氧密度(cm-3 ) 0 20 40 60 80 100 120 160200240 280320 109 1010 101110121013 絕對溫度絕對溫度(k) 高高 度度 (km) 對流層對流層 平流層平流層 中間層中間層 熱層熱層理論值理論值 實測值實測值 圖圖10.3 大氣構(gòu)成與臭氧層的高度分布大氣構(gòu)成與臭氧層的高度分布 一一. .大氣污染概述大氣污染概述 p七七.幾個典型的大氣污染現(xiàn)

16、象幾個典型的大氣污染現(xiàn)象 三、三、臭氧層破壞臭氧層破壞 臭氧層破壞的后果臭氧層破壞的后果 1對人體健康的影響；對人體健康的影響； 2對陸生植物的影響對陸生植物的影響 3對水生生態(tài)系統(tǒng)的影響；對水生生態(tài)系統(tǒng)的影響；4對生物地球化學(xué)循環(huán)的影響對生物地球化學(xué)循環(huán)的影響 5對城市空氣質(zhì)量和建筑材料的影響對城市空氣質(zhì)量和建筑材料的影響 臭氧層保護對策臭氧層保護對策 1. 國際間的合作；國際間的合作； 2.對臭氧層破壞物質(zhì)對臭氧層破壞物質(zhì) 用替代品取代臭氧層破壞物質(zhì)用替代品取代臭氧層破壞物質(zhì) ；設(shè)備取代方法；設(shè)備取代方法； 抑制排放方法抑制排放方法 二二. . 環(huán)境空氣質(zhì)量標準環(huán)境空氣質(zhì)量標準 p一一.基

17、本概念基本概念 1. 環(huán)境空氣質(zhì)量標準環(huán)境空氣質(zhì)量標準 以保障人體健康和一定的生態(tài)環(huán)境為目標，對大氣環(huán)境中以保障人體健康和一定的生態(tài)環(huán)境為目標，對大氣環(huán)境中 各種污染物的含量所作的限制規(guī)定。是進行大氣環(huán)境科學(xué)各種污染物的含量所作的限制規(guī)定。是進行大氣環(huán)境科學(xué) 管理，制定大氣污染防治規(guī)劃和大氣污染物排放標準的依管理，制定大氣污染防治規(guī)劃和大氣污染物排放標準的依 據(jù)，是環(huán)境管理部門的執(zhí)法依據(jù)。據(jù)，是環(huán)境管理部門的執(zhí)法依據(jù)。 2.大氣污染物排放標準大氣污染物排放標準 是為實現(xiàn)大氣環(huán)境質(zhì)量標準，對污染源排入大氣的污染物是為實現(xiàn)大氣環(huán)境質(zhì)量標準，對污染源排入大氣的污染物 允許含量的限制規(guī)定。允許含量的限

18、制規(guī)定。 分為國家標準、地方標準和行業(yè)標準。分為國家標準、地方標準和行業(yè)標準。 二二. . 環(huán)境空氣質(zhì)量標準環(huán)境空氣質(zhì)量標準 p一一.基本概念基本概念 3.大氣污染控制技術(shù)標準大氣污染控制技術(shù)標準 根據(jù)污染物排放標準引申出來的輔助標準，如燃料、原料根據(jù)污染物排放標準引申出來的輔助標準，如燃料、原料 使用標準，凈化裝置選用標準，排氣囪高度標準及衛(wèi)生防使用標準，凈化裝置選用標準，排氣囪高度標準及衛(wèi)生防 護距離標準等。護距離標準等。 目的是使生產(chǎn)、設(shè)計和管理人員容易掌握和執(zhí)行。目的是使生產(chǎn)、設(shè)計和管理人員容易掌握和執(zhí)行。 4.大氣污染警報標準大氣污染警報標準 根據(jù)大氣污染發(fā)展趨勢預(yù)防發(fā)生污染事故而規(guī)

19、定的空氣中根據(jù)大氣污染發(fā)展趨勢預(yù)防發(fā)生污染事故而規(guī)定的空氣中 污染物含量的極限值。超過這一限值就應(yīng)警報，以便采取污染物含量的極限值。超過這一限值就應(yīng)警報，以便采取 必要的預(yù)防措施，盡量減少對人們的危害。必要的預(yù)防措施，盡量減少對人們的危害。 二二. . 環(huán)境空氣質(zhì)量標準環(huán)境空氣質(zhì)量標準 p二二.環(huán)境空氣質(zhì)量功能區(qū)分類環(huán)境空氣質(zhì)量功能區(qū)分類 1.一類區(qū)一類區(qū):自然保護區(qū)、風(fēng)景名勝區(qū)和其它需特殊保護的地區(qū)。自然保護區(qū)、風(fēng)景名勝區(qū)和其它需特殊保護的地區(qū)。 2.二類區(qū)二類區(qū):城鎮(zhèn)規(guī)劃中確定的居住區(qū)、商業(yè)交通居民混合區(qū)、文城鎮(zhèn)規(guī)劃中確定的居住區(qū)、商業(yè)交通居民混合區(qū)、文 化區(qū)、一般工業(yè)區(qū)和農(nóng)村地區(qū)?；瘏^(qū)、

20、一般工業(yè)區(qū)和農(nóng)村地區(qū)。 p三三.環(huán)境空氣質(zhì)量標準分級環(huán)境空氣質(zhì)量標準分級 1、一類區(qū)執(zhí)行一級標、一類區(qū)執(zhí)行一級標 2、二類區(qū)執(zhí)行二級標準、二類區(qū)執(zhí)行二級標準 3、新的、新的環(huán)境空氣質(zhì)量標準環(huán)境空氣質(zhì)量標準（GB3095 2012） (GB3095-2012) 環(huán)境空氣質(zhì)量指數(shù)：環(huán)境空氣質(zhì)量指數(shù)： 看表情知天氣看表情知天氣 三三. .大氣污染氣象學(xué)及大氣污染模型大氣污染氣象學(xué)及大氣污染模型 p一一.大氣圈層與氣象要素大氣圈層與氣象要素 1.大氣圈層大氣圈層（圖圖） 按大氣溫度的垂直結(jié)構(gòu)，大氣圈分為：按大氣溫度的垂直結(jié)構(gòu)，大氣圈分為： a. 對流層（對流層（表表）; b. 平流層平流層 c. 中間

21、層中間層; d. 熱層；熱層； e. 逃逸層逃逸層 2.主要氣象要素主要氣象要素 氣象要素氣象要素: 表示大氣狀態(tài)的物理量和物理現(xiàn)象表示大氣狀態(tài)的物理量和物理現(xiàn)象. 種種 類類: 氣溫、氣壓、氣濕、風(fēng)向、風(fēng)速、云況和能見度氣溫、氣壓、氣濕、風(fēng)向、風(fēng)速、云況和能見度 對流層的主要特征： 1.集中整個大氣質(zhì)量的集中整個大氣質(zhì)量的3/4和幾乎全部水蒸氣；和幾乎全部水蒸氣； 2.大氣溫度隨高度的增加而降低；大氣溫度隨高度的增加而降低； 3.空氣具有強烈的對流運動；空氣具有強烈的對流運動； 4.溫度和濕度的水平分布不均勻。溫度和濕度的水平分布不均勻。 p二二.氣象的動力因子氣象的動力因子 風(fēng)和湍流風(fēng)和湍

22、流 1.風(fēng)風(fēng) : 空氣的水平運動空氣的水平運動 1）風(fēng)向）風(fēng)向 a.風(fēng)向頻率和主導(dǎo)風(fēng)向風(fēng)向頻率和主導(dǎo)風(fēng)向 b.風(fēng)玫瑰圖；風(fēng)玫瑰圖；c.污染系數(shù)；污染系數(shù)；d.最多風(fēng)向。最多風(fēng)向。 () 2) 風(fēng)速風(fēng)速: 平均風(fēng)速、最大風(fēng)速，各級風(fēng)速出現(xiàn)的頻率平均風(fēng)速、最大風(fēng)速，各級風(fēng)速出現(xiàn)的頻率 2.湍流湍流 :無規(guī)則陣性攪動的氣流無規(guī)則陣性攪動的氣流() 三三. .大氣污染氣象學(xué)及大氣污染模型大氣污染氣象學(xué)及大氣污染模型 圖圖3.1 風(fēng)向的十六方位圖風(fēng)向的十六方位圖 ab 圖圖 煙團湍流擴散示意圖煙團湍流擴散示意圖(a.無湍流；無湍流；b.有湍流有湍流) 風(fēng)向和風(fēng)速風(fēng)玫瑰圖風(fēng)向和風(fēng)速風(fēng)玫瑰圖( ) 風(fēng)速風(fēng)速

23、,m/s 某地區(qū)某地區(qū)1998年的風(fēng)玫年的風(fēng)玫 瑰圖。同心圓表示風(fēng)的瑰圖。同心圓表示風(fēng)的 頻率，例如，吹南風(fēng)的頻率，例如，吹南風(fēng)的 頻率約為頻率約為11，其中風(fēng)速，其中風(fēng)速 大于大于10.82m/s的頻率約為的頻率約為 1 ， 風(fēng) 速 在 ， 風(fēng) 速 在 3 . 3 5 5.41m/s的頻率為的頻率為3.5左右。左右。 2002年氣象統(tǒng)計結(jié)果風(fēng)速玫瑰圖2002年氣象統(tǒng)計結(jié)果風(fēng)速玫瑰圖 一月,平均2.91m/s N NE E SE S SW W NW 二月,平均3.20m/s N NE E SE S SW W NW 三月,平均3.45m/s N NE E SE S SW W NW 四月,平均3.

24、53m/s N NE E SE S SW W NW 五月,平均3.40m/s N NE E SE S SW W NW 六月,平均3.68m/s N NE E SE S SW W NW 七月,平均3.03m/s N NE E SE S SW W NW 八月,平均3.21m/s N NE E SE S SW W NW 九月,平均3.30m/s N NE E SE S SW W NW 十月,平均3.40m/s N NE E SE S SW W NW 十一月,平均2.99m/s N NE E SE S SW W NW 十二月,平均3.83m/s N NE E SE S SW W NW 全部,平均3.3

25、3m/s N NE E SE S SW W NW 圖例(m/s) N E S W 2.0 4.0 6.0 8.0 p三三.氣象的熱力因子氣象的熱力因子 溫度層結(jié)與逆溫、大氣穩(wěn)定度溫度層結(jié)與逆溫、大氣穩(wěn)定度 溫度層結(jié)與逆溫溫度層結(jié)與逆溫 1干絕熱直減率干絕熱直減率d和氣溫垂直遞減率和氣溫垂直遞減率 A.干絕熱直減率干絕熱直減率d 干空氣快（包括未飽和的濕空氣）絕熱上升或下降單位高干空氣快（包括未飽和的濕空氣）絕熱上升或下降單位高 度時，溫度降低或升高的數(shù)值。度時，溫度降低或升高的數(shù)值。 B.氣溫垂直遞減率氣溫垂直遞減率 氣溫隨高度的變化氣溫隨高度的變化 三三. .大氣污染氣象學(xué)及大氣污染模型大氣

26、污染氣象學(xué)及大氣污染模型 p三三. .氣象的熱力因子氣象的熱力因子 溫度層結(jié)與逆溫、大氣穩(wěn)定度溫度層結(jié)與逆溫、大氣穩(wěn)定度 溫度層結(jié)與逆溫溫度層結(jié)與逆溫 2溫度層結(jié)溫度層結(jié) 氣溫垂直分布一般有四種情況氣溫垂直分布一般有四種情況 氣溫隨高度的增加而降低。此時氣溫隨高度的增加而降低。此時0 ， d d 氣溫基本上不隨高度變化。此時，氣溫基本上不隨高度變化。此時，=0（等溫層結(jié)）（等溫層結(jié)） 氣溫隨高度增加而上升。此時氣溫隨高度增加而上升。此時0 氣溫垂直遞減率接近于氣溫垂直遞減率接近于1K/100m1K/100m，即，即= = d d （中性層結(jié)）（中性層結(jié)） 三三. .大氣污染氣象學(xué)及大氣污染模型

27、大氣污染氣象學(xué)及大氣污染模型 圖圖 氣溫垂直遞減率氣溫垂直遞減率 標標 準準 大大 氣氣 壓壓 0 0 干干 絕絕 熱熱 等溫層等溫層 =0=0 逆溫層逆溫層 0 0 大大 氣氣 層層 高高 度度 氣溫氣溫 d d0 0 p三三.氣象的熱力因子氣象的熱力因子 溫度層結(jié)與逆溫、大氣穩(wěn)定度溫度層結(jié)與逆溫、大氣穩(wěn)定度 溫度層結(jié)與逆溫溫度層結(jié)與逆溫 2逆溫逆溫 近地層空氣溫度隨高度的增加而上升的一種現(xiàn)象近地層空氣溫度隨高度的增加而上升的一種現(xiàn)象. 逆溫類型逆溫類型 輻射逆溫（如圖輻射逆溫（如圖) 平流逆溫平流逆溫 下沉逆溫（如圖下沉逆溫（如圖) 鋒面逆溫鋒面逆溫 (如圖如圖) 三三. .大氣污染氣象學(xué)

28、及大氣污染模型大氣污染氣象學(xué)及大氣污染模型 圖圖 輻射逆溫的生消過程輻射逆溫的生消過程 ( (a) a)逆溫形成前的氣溫垂直分布逆溫形成前的氣溫垂直分布;( ;(b)b)逆溫開始生成逆溫開始生成;( ;(C)C)逆溫逆溫 逐漸向上擴展；逐漸向上擴展；( (d) d)逐漸消失；逐漸消失；( (e) e)完全消失完全消失 三三. .大氣污染氣象學(xué)及大氣污染模型大氣污染氣象學(xué)及大氣污染模型 圖圖 海風(fēng)入侵時的鋒面與擴散海風(fēng)入侵時的鋒面與擴散 下沉逆溫下沉逆溫： 由于空氣下沉受到壓縮增溫而形成的逆溫（由于空氣下沉受到壓縮增溫而形成的逆溫（圖圖3-11）。）。 鋒面逆溫鋒面逆溫： 在對流層中：鋒面上，冷

29、暖空氣團相遇時，如果冷暖空氣的溫差很大在對流層中：鋒面上，冷暖空氣團相遇時，如果冷暖空氣的溫差很大 時，就可以出現(xiàn)鋒面逆溫。時，就可以出現(xiàn)鋒面逆溫。 圖圖 下沉逆溫的形成下沉逆溫的形成 三三. .大氣污染氣象學(xué)及大氣污染模型大氣污染氣象學(xué)及大氣污染模型 p三三.氣象的熱力因子氣象的熱力因子 溫度層結(jié)與逆溫、大氣穩(wěn)定度溫度層結(jié)與逆溫、大氣穩(wěn)定度 大氣穩(wěn)定度大氣穩(wěn)定度 大氣穩(wěn)定度是表示空氣塊在鉛直方向的穩(wěn)定程度大氣穩(wěn)定度是表示空氣塊在鉛直方向的穩(wěn)定程度 1.大氣穩(wěn)定度的判別大氣穩(wěn)定度的判別 不穩(wěn)定類不穩(wěn)定類（d ）;中性類中性類（=d ）; 穩(wěn)定類穩(wěn)定類（ d ） 2.大氣穩(wěn)定度的分類大氣穩(wěn)定度的

30、分類(表表3.2 ) 穩(wěn)定類：穩(wěn)定類：E和和F 中性類：中性類：D 不穩(wěn)定類：不穩(wěn)定類：A、B 、C 季節(jié)季節(jié) 風(fēng)速風(fēng)速 白白 晝晝 夜夜 間間 02 晴晴 37 多云多云 810 (陰陰) 02 (晴晴) 37 多云多云 810 陰陰 夏夏春秋春秋冬冬夏夏春秋春秋冬冬各季各季各各 季季 6CDDDDDDD 三三. .大氣污染氣象學(xué)及大氣污染模型大氣污染氣象學(xué)及大氣污染模型 p四四. .大氣污染湍流擴散模型大氣污染湍流擴散模型 作用及建模條件作用及建模條件 1. 1. 預(yù)測大氣污染物排放后，在不同時間與空間的濃度分布預(yù)測大氣污染物排放后，在不同時間與空間的濃度分布 2. 2. 所有的模型都采用

31、必要的假設(shè)條件所有的模型都采用必要的假設(shè)條件 3. 3. 模型基于質(zhì)量守恒定律模型基于質(zhì)量守恒定律 高斯煙羽模型高斯煙羽模型 z y zyzy Hzy u Q c 2 2 2 2 2 exp 2 exp 2 四四. .顆粒污染物及除塵工藝顆粒污染物及除塵工藝 p一一.顆粒物粒徑與沉降速度顆粒物粒徑與沉降速度 air part buoyancy gravity Drag force a BuoyancyFGravitym d a dairpart FgDgD 33 66 airpart gDF 3 d 6 BuoyancyFGravity d 0 DVFd3 18 2airpart gDV St

32、okes law 四四. .顆粒污染物及除塵工藝顆粒污染物及除塵工藝 p二二. .除塵裝置概述除塵裝置概述 除塵裝置除塵裝置： 從氣體中除去或收集固態(tài)或液態(tài)粒子的設(shè)備。從氣體中除去或收集固態(tài)或液態(tài)粒子的設(shè)備。 除塵裝置類型除塵裝置類型： 1. 1. 機械式除塵器機械式除塵器 重力沉降室；慣性除塵器；旋風(fēng)除塵器重力沉降室；慣性除塵器；旋風(fēng)除塵器 2. 2. 濕式除塵器濕式除塵器 3. 3. 過濾式除塵器過濾式除塵器 4. 4. 電除塵器電除塵器 四四. .顆粒污染物及除塵工藝顆粒污染物及除塵工藝 p干式機械除塵器干式機械除塵器 p一) 重力沉降室重力沉降室 利用粉塵與氣體的密度不同利用粉塵與氣體

33、的密度不同, 依靠自身的重力從氣依靠自身的重力從氣 流中自然流中自然 沉降下來，達到凈化目的的裝置沉降下來，達到凈化目的的裝置. 類類 型型 a. 水平氣流沉降室；水平氣流沉降室； b. 垂直氣流沉降室。垂直氣流沉降室。 優(yōu)優(yōu) 點點 簡單，價低，便于維護，壓力損失小，可處理高溫氣體簡單，價低，便于維護，壓力損失小，可處理高溫氣體. 缺缺 點點 沉降小顆粒的效率低，一般只能除去沉降小顆粒的效率低，一般只能除去50m以上的大顆粒以上的大顆粒 . 圖圖 水平氣流簡易重力沉降室水平氣流簡易重力沉降室 四四. .顆粒污染物及除塵工藝顆粒污染物及除塵工藝 p干式機械除塵器干式機械除塵器 p二) 慣性除塵器

34、慣性除塵器 利用粉塵與氣體在運動中的慣性力不同，使粉塵從氣流中利用粉塵與氣體在運動中的慣性力不同，使粉塵從氣流中 分離出來的方法分離出來的方法 。 類類 型型 a.沖擊式結(jié)構(gòu)沖擊式結(jié)構(gòu) ； b.反轉(zhuǎn)式結(jié)構(gòu)反轉(zhuǎn)式結(jié)構(gòu) 。 慣性除塵器的特點慣性除塵器的特點 a. 能分離能分離10-30m左右的塵粒，除塵效率為左右的塵粒，除塵效率為70; b. 適合安裝在煙道上使用適合安裝在煙道上使用 ; c. 可設(shè)計成不同的結(jié)構(gòu)形式，作為前一級除塵器與其他除可設(shè)計成不同的結(jié)構(gòu)形式，作為前一級除塵器與其他除 塵方法組成多級除塵系統(tǒng)。塵方法組成多級除塵系統(tǒng)。 圖圖 慣性除塵器的分離機理示意圖慣性除塵器的分離機理示意圖

35、 四四. .顆粒污染物及除塵工藝顆粒污染物及除塵工藝 p干式機械除塵器干式機械除塵器 p三) 旋風(fēng)除塵器旋風(fēng)除塵器 利用離心力作用將塵粒從氣流中分離并捕集下來的裝置。利用離心力作用將塵粒從氣流中分離并捕集下來的裝置。 旋風(fēng)除塵器的構(gòu)造及工作原理旋風(fēng)除塵器的構(gòu)造及工作原理(圖圖) 旋風(fēng)除塵器的分類旋風(fēng)除塵器的分類 a. 切線進入式旋風(fēng)除塵器切線進入式旋風(fēng)除塵器 ；b. 軸向進入式旋風(fēng)除塵器軸向進入式旋風(fēng)除塵器 旋風(fēng)除塵器的特點旋風(fēng)除塵器的特點 a. 結(jié)構(gòu)簡單，造價低；結(jié)構(gòu)簡單，造價低； b. 無傳動機構(gòu)及運動部件維護、修理方便；無傳動機構(gòu)及運動部件維護、修理方便； c. 可用于高溫含塵煙氣的凈化

36、可用于高溫含塵煙氣的凈化; d. 可承受內(nèi)、外壓力；可承受內(nèi)、外壓力； e. 可干法清灰，可用它回收有價值的粉塵；可干法清灰，可用它回收有價值的粉塵； f. 可用以凈化含高腐蝕性粉塵的煙氣?？捎靡詢艋吒g性粉塵的煙氣。 四四. .顆粒污染物及除塵工藝顆粒污染物及除塵工藝 p濕式除塵器濕式除塵器 用水或其他液體與含塵廢氣相互接觸，實現(xiàn)分離捕集粉塵用水或其他液體與含塵廢氣相互接觸，實現(xiàn)分離捕集粉塵 粒子和吸收有害氣體的裝置粒子和吸收有害氣體的裝置. 類類 型型 a. 重力噴霧除塵器；重力噴霧除塵器；b. 旋風(fēng)水膜除塵器；旋風(fēng)水膜除塵器； c. 貯水式?jīng)_擊水浴除塵器；貯水式?jīng)_擊水浴除塵器；d.

37、填料塔除塵器；填料塔除塵器； f. 文丘里除塵器；文丘里除塵器； 優(yōu)優(yōu) 點點 除塵效率比干式除塵器的高；除塵效率比干式除塵器的高； 可處理高溫、高比阻、易燃易爆可處理高溫、高比阻、易燃易爆 含塵氣體；含塵氣體； 具有除塵、冷卻和凈化的作用。具有除塵、冷卻和凈化的作用。 缺缺 點點 有廢水處理問題；有廢水處理問題； 洗滌水有一定的腐蝕性，金屬設(shè)備易被腐蝕；洗滌水有一定的腐蝕性，金屬設(shè)備易被腐蝕； 在寒冷地區(qū)使用濕式除塵器容易凍結(jié)；在寒冷地區(qū)使用濕式除塵器容易凍結(jié)； 能耗比較大。能耗比較大。 圖圖 填料洗滌除塵器的類型填料洗滌除塵器的類型 a.錯流型；錯流型； b.順流型；順流型； c.逆流型逆流

38、型 圖圖 文丘里洗滌除塵器裝置系統(tǒng)文丘里洗滌除塵器裝置系統(tǒng) 四四.顆粒污染物及除塵工藝顆粒污染物及除塵工藝 p過濾式除塵器過濾式除塵器 p一) 過濾式除塵器過濾式除塵器 利用多孔過濾介質(zhì)分離捕集氣體中固體或液體粒子的凈化利用多孔過濾介質(zhì)分離捕集氣體中固體或液體粒子的凈化 裝置。裝置。 類類 型型 1. 按使用原料的性狀不同按使用原料的性狀不同; 2. 按除塵器的應(yīng)用目的按除塵器的應(yīng)用目的; 3. 按粉塵粒子在除塵器中被捕獲位置的不同按粉塵粒子在除塵器中被捕獲位置的不同(圖圖); 內(nèi)部過濾內(nèi)部過濾: 粉塵粒子是在濾層內(nèi)部而被捕集粉塵粒子是在濾層內(nèi)部而被捕集. 外部過濾外部過濾: 粉塵粒子是被阻擋

39、在濾料的表面上粉塵粒子是被阻擋在濾料的表面上. 圖圖 過濾除塵器的過濾方式過濾除塵器的過濾方式 四四. .顆粒污染物及除塵工藝顆粒污染物及除塵工藝 p過濾式除塵器過濾式除塵器 p二) 袋式除塵器袋式除塵器 含塵氣體通過濾袋濾去其中粉塵粒子的分離捕集裝置。含塵氣體通過濾袋濾去其中粉塵粒子的分離捕集裝置。 優(yōu)優(yōu) 點點 對凈化含微米或亞微米粉塵粒子的效率較高；對凈化含微米或亞微米粉塵粒子的效率較高； 可捕集多種干性粉塵，特別是高比電阻粉塵；可捕集多種干性粉塵，特別是高比電阻粉塵； 含塵氣體濃度在相當大的范圍內(nèi)變化；含塵氣體濃度在相當大的范圍內(nèi)變化； 可設(shè)計制造出適應(yīng)不同氣量的含塵氣體的要求；可設(shè)計制

40、造出適應(yīng)不同氣量的含塵氣體的要求； 穩(wěn)定可靠，無污泥處理和腐蝕等問題。穩(wěn)定可靠，無污泥處理和腐蝕等問題。 缺缺 點點 受濾料的耐溫和耐腐蝕等性能所影響；受濾料的耐溫和耐腐蝕等性能所影響； 不適于凈化含粘結(jié)和吸濕性強的含塵氣體不適于凈化含粘結(jié)和吸濕性強的含塵氣體 ； 凈化大含塵煙氣量所需投資比電除塵器高。凈化大含塵煙氣量所需投資比電除塵器高。 圖圖 濾布的濾塵過程濾布的濾塵過程 四四.顆粒污染物及除塵工藝顆粒污染物及除塵工藝 p電除塵器電除塵器 當含塵氣體通過強電場時被電離而荷電，荷電的塵粒在電場力作用下到達集塵當含塵氣體通過強電場時被電離而荷電，荷電的塵粒在電場力作用下到達集塵 極，從而使塵粒

41、從含塵氣體中分離出來一種除塵裝置。極，從而使塵粒從含塵氣體中分離出來一種除塵裝置。 電除塵器的機理電除塵器的機理 含塵氣體通過兩極間非均勻電場時，在放電極周圍強電場作用下，氣體被電離，含塵氣體通過兩極間非均勻電場時，在放電極周圍強電場作用下，氣體被電離， 使帶電塵粒在電場作用下推向集塵極，從而達到除塵目的。使帶電塵粒在電場作用下推向集塵極，從而達到除塵目的。 電除塵器的類型電除塵器的類型 1. 1. 按集塵電極的型式按集塵電極的型式 管式電除塵器管式電除塵器 ； 板式電除塵器板式電除塵器 。 2. 2. 按含塵氣流在電除塵器中流動方式按含塵氣流在電除塵器中流動方式 立式電除塵器；立式電除塵器；

42、 臥式電除塵器臥式電除塵器 3. 3. 按收塵極上清灰方式的不同按收塵極上清灰方式的不同 干式電除塵器；濕式電除塵器干式電除塵器；濕式電除塵器圖圖 平板型集塵極的不均勻電場示意圖平板型集塵極的不均勻電場示意圖 + + (+) (-) (-) (-) (-) (-) (-) (-) (-) (-) (-) (-) (-) (-) (-) (-) (-) (-) (-) 離子化區(qū)離子化區(qū) (A) 集集 塵塵 極極 (+) 荷電層荷電層荷電層荷電層 荷電層荷電層 (-) (-) 放電極放電極(-) (B) (A) 集集 塵塵 極極 (+) 高壓直流電源高壓直流電源 含含 塵塵 氣氣 體體 四四.顆粒

43、污染物及除塵工藝顆粒污染物及除塵工藝 圖圖 噴水型濕式電除塵器示意圖噴水型濕式電除塵器示意圖 圖圖 管式電除塵器的示意圖管式電除塵器的示意圖 五五.VOCs及凈化工藝及凈化工藝 p揮發(fā)性有機氣體來源、種類及治理要求揮發(fā)性有機氣體來源、種類及治理要求 常溫下是液體或固體，平衡蒸汽較高，沸點較低，易于揮發(fā)到空氣中常溫下是液體或固體，平衡蒸汽較高，沸點較低，易于揮發(fā)到空氣中 形成氣態(tài)污染物。形成氣態(tài)污染物。 來源來源 汽車制造業(yè)、自行車、摩托車、家用電器、電線電纜、漆包線、電機汽車制造業(yè)、自行車、摩托車、家用電器、電線電纜、漆包線、電機 及電機絕緣處、電器、儀表、電子、石油化工、涂料、化工、印鐵、及

44、電機絕緣處、電器、儀表、電子、石油化工、涂料、化工、印鐵、 印刷、家具、皮革、鞋業(yè)、玻璃、建材等行業(yè)等印刷、家具、皮革、鞋業(yè)、玻璃、建材等行業(yè)等 類型類型 甲醛、甲苯、苯、乙醚、丙酮等甲醛、甲苯、苯、乙醚、丙酮等 治理要求治理要求 2015年年10月月1日開始強制收費日開始強制收費 五五.VOCs及凈化工藝及凈化工藝 p揮發(fā)性有機氣體凈化工藝揮發(fā)性有機氣體凈化工藝 Condensation (冷凝法冷凝法) Adsorption (固體吸附法固體吸附法) Absorption (液體吸收法液體吸收法) combustion(Incineration) (焚燒法焚燒法) Biological O

45、xidation(Biofiltration) (生物氧化法生物氧化法) p工業(yè)上常用的吸附劑工業(yè)上常用的吸附劑 活性氧化鋁和氧化鋁；硅膠；活性炭；分子篩沸石活性氧化鋁和氧化鋁；硅膠；活性炭；分子篩沸石 p吸附后尾氣的催化燃燒吸附后尾氣的催化燃燒 廢氣入口廢氣入口 熱交換器熱交換器預(yù)熱室預(yù)熱室 催化床催化床 排氣排氣 補充能量補充能量 六六.SOx及脫硫工藝及脫硫工藝 pSOx的來源與脫硫途徑的來源與脫硫途徑 來源來源 1、煤燃燒中產(chǎn)生的低濃度的、煤燃燒中產(chǎn)生的低濃度的SO2煙氣是主要來源煙氣是主要來源 2、鉛鋅冶煉廠及硫酸廠排放的高濃度、鉛鋅冶煉廠及硫酸廠排放的高濃度SO2 脫硫途徑脫硫途徑

46、 u燃燒前脫硫（低硫煤，煤的分選與預(yù)處理）燃燒前脫硫（低硫煤，煤的分選與預(yù)處理） 1.選煤技術(shù)選煤技術(shù); 2.水煤漿技術(shù)水煤漿技術(shù); 3.煤氣化技術(shù)煤氣化技術(shù); 4.煤液化技術(shù)煤液化技術(shù). u燃燒中脫硫（爐內(nèi)脫硫）燃燒中脫硫（爐內(nèi)脫硫） 型煤；硫化床燃燒技術(shù)型煤；硫化床燃燒技術(shù) ；爐內(nèi)噴鈣技術(shù)；爐內(nèi)噴鈣技術(shù) u燃燒后脫硫（煙氣脫硫）燃燒后脫硫（煙氣脫硫） 六六.SOx及脫硫工藝及脫硫工藝 pSOx的來源與脫硫途徑的來源與脫硫途徑 燃燒后脫硫（煙氣脫硫）燃燒后脫硫（煙氣脫硫） FGD Plant Principle Picture Process water Limestone slurry t

47、ank Filtrate tank GGH Flue gas Clean gas Waste water Gypsum storage Oxidation air Limestone Vacuum belt filter Wet ball mill Limestone silo Gypsum Absorber FGD反應(yīng)原理反應(yīng)原理 煙氣脫硫工藝比較煙氣脫硫工藝比較 七七.NOx及脫氮工藝及脫氮工藝 pNOx的形成機理的形成機理 熱力型熱力型NOX： 高溫空氣燃燒時生成的高溫空氣燃燒時生成的NOX； 燃料型燃料型NOX： 有機燃料燃燒時分解的有機燃料燃燒時分解的N2和空氣中的和空氣中的O2反應(yīng)

48、生成的反應(yīng)生成的NOX； 瞬時瞬時NOX： 低溫火焰中由于含碳自由基的存在，通過中間產(chǎn)物轉(zhuǎn)換為低溫火焰中由于含碳自由基的存在，通過中間產(chǎn)物轉(zhuǎn)換為 NOX。 圖圖 煤粉爐中三種類型煤粉爐中三種類型NOX生成量與爐膛溫度間的關(guān)系生成量與爐膛溫度間的關(guān)系 七七.NOx及脫氮工藝及脫氮工藝 pNOx的控制技術(shù)的控制技術(shù) 一一.傳統(tǒng)的低傳統(tǒng)的低NOX燃燒技術(shù)燃燒技術(shù) 1.低空氣過剩系數(shù)運行技術(shù)；低空氣過剩系數(shù)運行技術(shù)； 2.降低助燃空氣預(yù)熱溫度降低助燃空氣預(yù)熱溫度 3.煙氣循環(huán)燃燒；煙氣循環(huán)燃燒； 4.多段燃燒技術(shù)多段燃燒技術(shù) 二二.先進的低低先進的低低NOX燃燒器技術(shù)燃燒器技術(shù) 1. 爐膛內(nèi)整體空氣分

49、級的低爐膛內(nèi)整體空氣分級的低NOX直流燃燒器直流燃燒器 2. 空氣分級的低空氣分級的低NOX旋流燃燒器旋流燃燒器 3. 空氣空氣 / 燃料分級的低燃料分級的低NOX燃燒器燃燒器 三三.循環(huán)流化床鍋爐燃燒技術(shù)循環(huán)流化床鍋爐燃燒技術(shù) 圖圖 空氣空氣 燃料分級燃料分級低低NOX燃燒器燃燒器 二次火焰二次火焰 煙煙 氣氣 燃盡區(qū)燃盡區(qū) 著火著火 火焰穩(wěn)定火焰穩(wěn)定 產(chǎn)生產(chǎn)生NOX 一次燃料一次燃料 空氣空氣 一次火焰一次火焰 分級燃料分級燃料 分級風(fēng)分級風(fēng) 排出熱量排出熱量排出熱量排出熱量 還原氣氛還原氣氛 還原還原NOX 控制控制NOX生成生成 利用的的氧濃度減利用的的氧濃度減 緩燃盡過程緩燃盡過程 圖圖 燃料分級再燃原理示意圖燃料分級再燃原理示意圖 七七.NOx及脫氮工藝及脫氮工藝 pNOx的控制技術(shù)的控制技術(shù) 燃燒后煙氣凈化燃燒后煙氣凈化催化燃燒還原催化燃燒還原 1. 選擇性催化還原法選擇性催化還原法(SCR)脫硝（圖）脫硝（圖） 在催化作用下，以氨作還原劑，將在催化作用下