大氣污染控制講義

概論第一節(jié)大氣和大氣污染一、大氣的組成大氣與空氣定義：大氣是指環(huán)繞地球的全部空氣的總和；環(huán)境空氣是指人類、植物、動(dòng)物和建筑物暴露于其中的室外空氣。區(qū)別和聯(lián)系：大氣所指的范圍比空氣大。大氣和空氣皆指環(huán)境空氣。大氣的組成大氣是由多種氣體混合組成的，按其成分可以概括為干燥清潔的空氣、水汽和懸浮微粒三部分。干燥清潔的空氣見表1-1，干潔空氣的組成比例在0-90km范圍內(nèi)基本保持不變。大氣中的水汽含量變化較大，其變化范圍可達(dá)0.01-4%，許多天氣現(xiàn)象與水汽含量有關(guān)。大氣中的懸浮微粒主要是大氣塵埃和懸浮雜質(zhì)。表1-1

干潔空氣的組成成分分子量體積比（%）成分分子量體積比（10-6）氮(N2)28.0178.09氖(Ne)20.1818氧(O2)32.0020.95氦(He)4.0035.3氬(Ar)39.940.93氪(Kr)83.801二氧化碳(CO2)44.010.03氫(H2)2.0160.5

氙(Xe)131.300.08

臭氧(O3)48.00

甲烷(CH4)16.041.5二、大氣污染大氣污染定義：大氣污染通常系指由人類活動(dòng)和自然過程引起某些物質(zhì)進(jìn)入大氣后，呈現(xiàn)出足夠的濃度，達(dá)到足夠的時(shí)間，并因此對(duì)人體的舒適、健康和福利或環(huán)境造成危害。分類：按大氣污染的范圍來說，大致可分為四類：（1）局部地區(qū)污染，如受某個(gè)工廠煙囪排氣的直接影響；（2）地區(qū)性污染，如工礦區(qū)域及其附近地區(qū)或整個(gè)城市大氣受到污染；（3）廣域污染，在大城市、大工業(yè)地帶可以看到的廣域污染；（4）全球性污染，如大氣中硫氧化物、氮氧化物、二氧化碳和飄塵的不斷增加，造成跨國(guó)界的酸性降雨和溫室氣體效應(yīng)。全球性大氣污染受到世界各國(guó)的關(guān)注，需要國(guó)際間的合作加以解決。表1-2清潔空氣與被污染空氣中污染物的含量污染物清潔空氣中的含量(10-6)污染空氣中的含量(10-6)二氧化硫0.001~0.010.02~2氮氧化物0.001~0.010.01~0.5碳?xì)浠?1~20一氧化碳＜15~200二氧化碳310~330350~370顆粒物10~20μg/m370~700μg/m3影響大氣污染的主要因素：污染物的排放情況、大氣的自凈過程，以及污染物在大氣中的轉(zhuǎn)化情況。三、全球性大氣污染問題溫室效應(yīng)定義：溫室氣體可以使太陽短波輻射幾乎無衰減的通過，同時(shí)可以吸收地面長(zhǎng)波輻射，由此引起全球氣溫升高的現(xiàn)象。溫室氣體：甲烷、一氧化二氮、臭氧、氟氯碳（CFCs）、水蒸氣等。二氧化碳是最重要的溫室氣體。近100年，全球平均氣溫上升了0.3-0.6℃，海平面上升了14-25cm.見下表：臭氧層破壞臭氧：O3含量一億分之一，集中在平流層，具有強(qiáng)烈吸收紫外線的功能?！皣?guó)際臭氧層日”：9月16日是。消耗臭氧層物質(zhì)：通常簡(jiǎn)稱為ODS（Ozonedepletionsubstance）破環(huán)原因：氟氯碳（CFCs）、氮氧化物排放。南極臭氧層：最新探測(cè)數(shù)據(jù)顯示，今年南極上空臭氧層空洞正以近２０年來最快的速度擴(kuò)展，目前空洞面積已超過２７００萬平方公里，直逼２０００年同期的歷史最高記錄３０００萬平方公里，預(yù)計(jì)空洞面積還將進(jìn)一步擴(kuò)大。造成這一現(xiàn)象的原因主要是氯氟烴、甲基溴、哈龍等人工合成化學(xué)物質(zhì)通過光化學(xué)作用對(duì)臭氧的消耗，而且人類幾十年前排放的臭氧層消耗物質(zhì)目前仍存在于大氣中。另外，除了化學(xué)物質(zhì)的排放，氣候也是影響臭氧層損耗情況的重要因素。去年，南極地區(qū)氣溫偏高，使得臭氧層損耗減弱，而今年該地區(qū)較為寒冷，也加劇了臭氧層空洞的擴(kuò)大。南極臭氧層恢復(fù)至少需要50年。結(jié)果：皮膚癌、角膜炎贈(zèng)加，生態(tài)系統(tǒng)破壞。酸雨定義：pH小于5.6的大氣降水原因：硫氧化物、氮氧化物的排放，在大氣中形成硫酸和硝酸，以酸沉降的形式返回地面。分布：歐洲、北美、東亞。中國(guó)的西南、華南、東南嚴(yán)重。一般認(rèn)為酸雨中各種酸的貢獻(xiàn)率為H２SO４65%，HNO３30%，HCl5%。國(guó)外如日本等酸雨嚴(yán)重,早在1975年東京一次酸雨的ｐＨ竟達(dá)3.1。我國(guó)過去對(duì)SO2未加控制,SO2排放量逐年增加,1983-1991年每年以3.84%的速度增長(zhǎng),1991-1994年SO2排放量從1495萬噸增至1825萬噸,2000年SO2排放量將達(dá)2600萬噸,超過美國(guó).目前居世界第一。因此,近年來我國(guó)許多地區(qū)酸雨不斷發(fā)生,特別是西南,因燃燒大量高含硫煤而造成。酸雨影響生態(tài),使水質(zhì)下降,土壤貧化,森林、作物枯萎,魚類死亡,腐蝕金屬和建筑物等。第二節(jié)大氣污染物及其來源一、大氣污染物大氣污染物定義：大氣污染物是指由于人類活動(dòng)或自然過程排放到大氣，并對(duì)人或環(huán)境產(chǎn)生有害影響的物質(zhì)。大氣污染物分類：1.按存在狀態(tài)分類：氣溶膠狀態(tài)污染物（顆粒污染物也稱為氣溶膠狀態(tài)污染物，是指固體粒子、液體粒子或它們?cè)跉怏w介質(zhì)中的懸浮體）和氣體狀態(tài)污染物（以二氧化硫?yàn)橹鞯暮蚧衔铩⒁砸谎趸投趸獮橹鞯暮衔?、碳的氧化物、碳?xì)浠衔锛胞u素化合物）1.1根據(jù)氣溶膠的來源和物理性質(zhì)，可將其分為如下幾種：（1）粉塵（dust）系指懸浮于氣體介質(zhì)中的細(xì)小固體粒子。通常是由固體物質(zhì)的破碎、分級(jí)、研磨等機(jī)械過程或土壤、巖石風(fēng)化等自然過程形成。粉塵粒徑一般在１~200μm。（2）煙（fume）通常系指由冶金過程形成的固體粒子的氣溶膠。它是由熔融物質(zhì)揮發(fā)后生成的氣態(tài)物質(zhì)的冷凝物，在生產(chǎn)過程中總是伴有諸如氧化之類的化學(xué)反應(yīng)。煙是很細(xì)的微粒，粒徑范圍一般為0.01~1μm.。

（3）飛灰（flyash）系指由燃料燃燒產(chǎn)生的煙氣帶走的灰分中分散得較細(xì)的粒子。灰分（ash）系含碳物質(zhì)燃燒后殘留的固體渣，盡管其中可能含有未完全燃盡的燃料，作為分析目的而總是假定它是完全燃燒的。

（4）黑煙（smoke）通常系指由燃燒產(chǎn)生的能見氣溶膠。黑煙的粒度范圍為0.05~1μm。

（5）霧：氣體中液滴懸浮體的總稱，能見度<1千米的小水滴懸浮體。煙塵（粉塵）：飛灰和黑煙此外，在大氣污染控制中，還根據(jù)大氣中粉塵顆粒的大小進(jìn)行分類，可分為總懸浮顆粒物和可吸入顆粒物?？倯腋☆w粒物（ＴＳＰ）：指能懸浮在空氣中，空氣動(dòng)力學(xué)當(dāng)量直徑《100μm的顆粒物?？晌祟w粒物（PM10）：指懸浮在空氣中，空氣動(dòng)力學(xué)當(dāng)量直徑《10μm的顆粒物。1.2氣體狀態(tài)污染物種類極多，常見的有五大類：以二氧化硫?yàn)橹鞯暮蚧衔?、以一氧化氮和二氧化氮為主的含氮化合物、碳的氧化物、有機(jī)化合物及鹵素化合物等，如表1-3所示。表1-3

氣體狀態(tài)大氣污染物的種類污

染

物一次污染物二次污染物含硫化合物SO2、H2SSO2、H2SO4、MSO4碳的氧化物CO、CO2無含氮化合物NO、NH3NO2、HNO3、MNO3碳?xì)浠衔顲mHn醛、酮、過氧乙酰硝酸酯、O3鹵素化合物HF、HCI無氣態(tài)污染物可分為一次污染物和二次污染物。若大氣污染物是從污染源直接排出的原始物質(zhì)，則稱為一次污染物。若是由一次污染物與大氣中原有成分或幾種一次污染物之間經(jīng)過一系列化學(xué)或光化學(xué)反應(yīng)而生成的與一次污染物性質(zhì)不同的新污染物，稱為二次污染物。在大氣污染中，受到普遍重視的二次污染物主要有硫酸煙霧（Sulfuroussmog）和光化學(xué)煙霧（Photochemicalsmog）。硫酸煙霧是由大氣中的二氧化硫等硫化物，在有水霧、含有重金屬的飄塵或氮氧化物存在時(shí)，發(fā)生一系列化學(xué)或光化學(xué)反應(yīng)而生成的硫酸霧或硫酸鹽氣溶膠。光化學(xué)煙霧是由大氣中的氮氧化物、碳?xì)浠衔锱c氧化劑之間在陽光照射下發(fā)生一系列光化學(xué)反應(yīng)所生成的藍(lán)色煙霧（有時(shí)帶紫色或黃褐色），其主要成分有臭氧、過氧乙?；跛嶂≒AN）、酮類及醛類等。二、大氣污染物的來源和發(fā)生量大氣污染源1.可分為自然污染源、人為污染源（點(diǎn)源、面源）2.功能劃分：生活污染源、工業(yè)污染源和交通運(yùn)輸污染源3.污染物統(tǒng)計(jì)分類：燃料燃燒、工業(yè)生產(chǎn)、交通運(yùn)輸。前兩類污染源通稱為固定源，交通運(yùn)輸工具（機(jī)動(dòng)車、火車、飛機(jī)等）則稱為流動(dòng)源。自70年代的能源危機(jī)以來，為了節(jié)約能源，多國(guó)普遍開始建造密閉型房屋，以增加保暖效果。室內(nèi)空調(diào)的普遍采用和室內(nèi)裝潢的流行，都影響著室內(nèi)空氣質(zhì)量（IAQ,IndoorAirQuality）。使IAQ問題日趨嚴(yán)重。國(guó)外學(xué)者調(diào)查表明室內(nèi)空氣污染物種類已高達(dá)900多種，主要包括甲醛等揮發(fā)性有機(jī)物、臭氧、一氧化碳、二氧化碳、氡及其子體等等。現(xiàn)將室內(nèi)空氣主要污染物及其來源綜合列在表1-4中。表1-4

室內(nèi)空氣主要污染物及其來源污染物污染源甲

醛

建筑材料：各種含脲醛樹脂的建筑材料，絕緣材料等

裝飾材料：木制家具，墻壁涂料，油漆，粘合劑，化纖地毯等

生活用品：液化石油氣的燃燒，化妝品，清洗劑，消毒劑，香煙煙霧，書刊雜志（油墨印刷）等

氡及其子體

建材（水泥、磚、地板等），地殼本體，地下坑道中的冷氣

揮發(fā)性有機(jī)物

涂料、化妝品、油漆、清潔劑、殺蟲劑、鞋油、指甲油、摩絲等

臭

氧

室外光化反應(yīng)進(jìn)入、復(fù)印機(jī)高壓產(chǎn)生

一氧化碳

燃料燃燒、吸煙、燃?xì)鉄崴魇褂貌划?dāng)

二氧化碳

燃料燃燒、吸煙、人類呼吸代謝、植物呼吸作用

氮氧化物

燃料燃燒、吸煙、使用電爐

過敏反應(yīng)物

植物花粉、孢子、動(dòng)物皮毛、家畜（貓、狗等），螨類

菌類微生物

人體、空調(diào)器、濕度器、家畜、不清潔的毛毯

有機(jī)氯化物

紡織物、殺蟲劑、集成電路半導(dǎo)體元件使用的有機(jī)氯清洗劑

顆粒物

室外、石棉、燃料燃燒、吸煙、發(fā)煙蚊香、室內(nèi)清掃、日化用品（如空氣清新劑、臭氧劑、化妝品）等大氣污染源的發(fā)生量全球主要大氣污染物的來源、發(fā)生量、背景濃度和主要反應(yīng)見表1-3（P8）中國(guó)大氣污染主要以煤煙型為主，主要污染物為二氧化硫和煙塵。表1-4(P10)為美國(guó)主要大氣污染物的排放量，主要污染源為交通運(yùn)輸和燃料燃燒，主要污染物為CO、氮氧化物、二氧化硫和VOC三、城市的大氣污染狀況長(zhǎng)沙酸雨屬全國(guó)前三名（一）大氣污染水平我國(guó)目前大氣污染形勢(shì)仍然嚴(yán)峻，城市的大氣污染更加突出。主要是污染物放量相當(dāng)大。2000年全國(guó)二氧化硫排放總量為1995萬噸，其中工業(yè)來源的排放量1612萬噸，生活來源的排放量383萬噸；煙塵排放總量1165萬噸，其中工業(yè)煙塵排放量953萬噸，生活煙塵排放量212萬噸；工業(yè)粉塵排放量1092萬噸。我國(guó)已成為世界上大氣污染排放總量最大的國(guó)家之一。據(jù)2000年中國(guó)環(huán)境狀況公報(bào)。在實(shí)行環(huán)境統(tǒng)計(jì)的338個(gè)城市中，63.5％的城市超過國(guó)家空氣質(zhì)量二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，其中112個(gè)城市超過三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。城市空氣質(zhì)量總體上比1999年度好轉(zhuǎn)。但整體污染水平仍較嚴(yán)重?？倯腋☆w粒物（TSP）中可吸入顆粒物（PM10）是影響城市空氣質(zhì)量的主要污染物，部分地區(qū)二氧化硫污染較重，少數(shù)大城市如北京、上海、廣州等空氣中的首要污染物為氮氧化物（NOx）。酸雨區(qū)面積約占國(guó)土面積的30％，酸雨區(qū)區(qū)域主要集中在華中、華南、西南及華東地區(qū)。

（二）當(dāng)前大氣污染的特點(diǎn)

1.大氣污染防治取得一定成績(jī)，城市空氣質(zhì)量惡化的趨勢(shì)有所減緩，但整體污染水平仍較嚴(yán)重。我國(guó)大氣污染無論是排放總量還是城市空氣質(zhì)量總體上均有進(jìn)步，見表1-51995~2000年廢氣中主要污染物排放量對(duì)比。表1-5

1995~2000年廢氣中主要污染物排放量及對(duì)比年度二氧化硫/萬t煙塵/萬t工業(yè)粉塵/萬t19952369.61743.61731.21996

199723461873

199820911455

19991857.51159

20001995.11165.41092.0增減(%)-15.8-32.2-36.9

2.大氣污染總體類型為煤煙型污染，大城市機(jī)動(dòng)車尾氣污染加劇，呈現(xiàn)汽車型污染特征。大氣污染的類型主要是由能源結(jié)構(gòu)決定。我國(guó)現(xiàn)階段以及今后相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)期內(nèi)，一次能源以煤為主。并且我國(guó)能源用煤的80％以上是直接燃燒，且燃燒方式落后，熱效率低，造成單位產(chǎn)品能耗大，排污大，加之煙氣凈化水平不高，是造成我國(guó)大氣污染嚴(yán)重的癥節(jié)所在。因此總體上我國(guó)大氣污染呈現(xiàn)以煙塵和SO2為特征污染物的煤煙型污染。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和我國(guó)城市機(jī)動(dòng)車數(shù)量大幅度增長(zhǎng)，但由于我國(guó)機(jī)動(dòng)車污染控制水平低，只相當(dāng)于國(guó)外70年代中期水平，單車污染排放水平是日本的10~20倍，美國(guó)的1~8倍。機(jī)動(dòng)車尾氣已成為空氣污染的重要來源，特別是北京、廣州等大城市，空氣中氮氧化物的空氣污染指數(shù)已達(dá)四級(jí)，成為空氣環(huán)境中首要污染物。有關(guān)研究結(jié)果表明，北京、上海等大城市機(jī)動(dòng)車排放的污染已占空氣污染負(fù)荷的60％以上。據(jù)測(cè)算，北京市大氣中74％的碳?xì)浠衔铩?3％的NO、50％的NOx來自機(jī)動(dòng)車的排放。這表明我國(guó)特大城市的空氣污染正由第一代煤煙型污染向第二代汽車型污染轉(zhuǎn)變。3.大氣污染范圍和類型有擴(kuò)大趨勢(shì)城市和工礦區(qū)的擴(kuò)展，鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)的迅速發(fā)展，使大氣污染范圍逐漸擴(kuò)大。一般來說，鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)的生產(chǎn)工業(yè)和污染治理水平相對(duì)較低，加上城市產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整以及為減緩城區(qū)的環(huán)境壓力，將一些污染較重的生產(chǎn)企業(yè)向郊區(qū)或農(nóng)村轉(zhuǎn)移，使某些地區(qū)鄉(xiāng)鎮(zhèn)的環(huán)境惡化加劇。此外，我國(guó)大氣污染的致因除了工業(yè)生產(chǎn)，交通運(yùn)輸和能源燃燒之外，目前我國(guó)不少北方城市大氣TSP的一半來自揚(yáng)塵，近兩年頻頻發(fā)生的沙塵暴使揚(yáng)塵污染更加嚴(yán)重。綜上所述我國(guó)大氣污染的防治范圍主要是重點(diǎn)城市的污染防治，燃煤的污染防治及其他領(lǐng)域的污染防治（包括機(jī)動(dòng)車尾氣及揚(yáng)塵污染等的控制）。4.大氣污染造成的危害不容忽視嚴(yán)重的大氣污染，直接影響人體的身體健康和生態(tài)環(huán)境，影響我國(guó)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。據(jù)中國(guó)社會(huì)科學(xué)院的一項(xiàng)研究報(bào)告，1995年我國(guó)環(huán)境污染造成的經(jīng)濟(jì)損失達(dá)到1875億元，占當(dāng)年GDP的3.27％。其中因大氣污染造成的經(jīng)濟(jì)損失占總損失的16.1％，因總懸浮顆粒物影響導(dǎo)致的人體健康損失估算為171億元，因酸雨造成的損失為130億元，世界銀行的一份報(bào)告測(cè)算，1995年我國(guó)僅大氣和水污染造成的損失約540億美元，占當(dāng)年GDP的8％。第三節(jié)大氣污染的影響一、對(duì)人體健康的影響大氣污染物侵入人體的三種途徑：表面接觸、食入含污染物的食物、吸入被污染的空氣。其中最后一條最為嚴(yán)重，大氣污染對(duì)人體健康的主要危害就是引起呼吸道疾病。比如顆粒物粉塵引起塵肺病、硫酸煙霧引起支氣管痙攣、CO濃度達(dá)到10-4時(shí)引起頭痛、眩暈、氮氧化物引起光化學(xué)煙霧、有機(jī)化合物致癌等。二、對(duì)植物的危害對(duì)植物的危害主要在葉子上，毒害氣體有二氧化硫、臭氧、HF、乙烯、氯化氫、硫化氫和氨等。三、對(duì)器物和材料的影響玷污性損害和化學(xué)性損害四、對(duì)大氣能見度和氣候的影響第四節(jié)大氣污染綜合防治一、大氣污綜合防治的意義大氣污綜合防治，實(shí)質(zhì)上是為了達(dá)到區(qū)域環(huán)境空氣質(zhì)量控制目標(biāo)，對(duì)多種大氣污染控制方案的技術(shù)可行性、經(jīng)濟(jì)合理性、區(qū)域適應(yīng)性和實(shí)施可行性等進(jìn)行優(yōu)化選擇和評(píng)價(jià)，從而得出最優(yōu)的控制技術(shù)方案和工程措施。2000年大氣污染控制需要采取綜合措施，需要從立法管理、環(huán)境規(guī)劃和污染控制技術(shù)幾個(gè)方面進(jìn)行。二、大氣污染綜合防治措施全面規(guī)劃，合理布局必須從協(xié)調(diào)地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和保護(hù)環(huán)境之間的關(guān)系出發(fā)，對(duì)該地區(qū)各污染源所排放的各類污染物質(zhì)的種類、數(shù)量、時(shí)空分布作全面的調(diào)查研究，并在此基礎(chǔ)上，制定控制污染的最佳方案。嚴(yán)格環(huán)境管理環(huán)境管理體制如圖：質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)國(guó)法質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)排放標(biāo)準(zhǔn)排放標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境立法標(biāo)準(zhǔn)警報(bào)標(biāo)準(zhǔn)警報(bào)標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境管理環(huán)境監(jiān)測(cè)環(huán)境管理機(jī)構(gòu)控制大氣污染的技術(shù)措施實(shí)施清潔生產(chǎn)、可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略、建立綜合性工業(yè)基地。

清潔生產(chǎn)的內(nèi)容包括清潔的產(chǎn)品、清潔的生產(chǎn)過程和清潔的服務(wù)三個(gè)方面第五節(jié)環(huán)境空氣質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境空氣質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)是執(zhí)行環(huán)境保護(hù)法和大氣污染防治法、實(shí)施環(huán)境空氣質(zhì)量管理及防治大氣污染的依據(jù)和手段。按用途分為四類：1.環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)是基于環(huán)境基準(zhǔn)，結(jié)合社會(huì)經(jīng)濟(jì)、技術(shù)能力指定的控制環(huán)境中各類污染物質(zhì)濃度水平的限值。2.大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)是以實(shí)現(xiàn)環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)為目標(biāo)，對(duì)從污染源排入環(huán)境的污染物的濃度和數(shù)量所作的限制規(guī)定。3.污染物控制技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)是根據(jù)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)所引申出來的附助標(biāo)準(zhǔn)，是為達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)而作的具體技術(shù)規(guī)定。4.警報(bào)標(biāo)準(zhǔn)是為了保護(hù)環(huán)境不致惡化，或根據(jù)污染發(fā)展趨勢(shì)，預(yù)防污染事故發(fā)生而規(guī)定的污染物含量的極限值。制定原則：考慮保障人體健康和保護(hù)生態(tài)環(huán)境。合理的協(xié)調(diào)和平衡實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)所需的代價(jià)與社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益之間的關(guān)系。1996年制訂《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》GB3095-96四級(jí)水平環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境空氣質(zhì)量分三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，不同功能區(qū)實(shí)行不同標(biāo)準(zhǔn)。附錄三（九種污染物的濃度限值）1979年重新修訂公布了《工業(yè)企業(yè)設(shè)計(jì)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》TJ36-79，規(guī)定了居住區(qū)大氣中有害物質(zhì)的最高容許濃度和車間空氣中有害物質(zhì)的最高允許濃度。見附錄三、四。制定原則和方法大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)

制定地方大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)方法本標(biāo)準(zhǔn)以大氣環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)為控制目標(biāo)，在大氣污染物擴(kuò)散稀釋規(guī)律的基礎(chǔ)上，使用控制區(qū)排放總量允許限值和點(diǎn)源排放允許限值控制大氣污染的方法制定地方大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)。氣態(tài)大氣污染物分為總量控制區(qū)和非總量控制區(qū)。總量控制區(qū)是當(dāng)?shù)厝嗣裾鶕?jù)城鎮(zhèn)規(guī)劃、經(jīng)濟(jì)發(fā)展與環(huán)境保護(hù)要求而決定對(duì)大氣污染物實(shí)行總量控制的區(qū)域?？偭靠刂茀^(qū)外的區(qū)域稱為非總量控制區(qū)，例如廣大農(nóng)村以及工業(yè)化水平較低的邊遠(yuǎn)荒僻地區(qū)。但對(duì)大面積酸雨危害地區(qū)應(yīng)盡量設(shè)置SO2和NOx排放總量控制區(qū)。五、空氣污染指數(shù)及報(bào)告空氣污染指數(shù)分級(jí)及其濃度限值目前，計(jì)入API（AirPollutionIndex）的項(xiàng)目有：PM10、二氧化硫、二氧化氮、一氧化碳和臭氧。范圍0-500，其中，50、100、200分別對(duì)應(yīng)于《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》中的一二三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的污染物平均濃度限值，500則是對(duì)應(yīng)于人體健康產(chǎn)生明顯危害的污染物水平。污染指數(shù)污染物濃度（毫克/立方米）APISO2（日均值）NO2（日均值）PM10（日均值）CO（小時(shí)均值）O3（小時(shí)均值）500.0500.0800.05050.1201000.1500.1200.150100.2002000.8000.2800.350600.4003001.6000.5650.420900.8004002.1000.7500.5001201.0005002.6200.9400.6001501.200空氣污染指數(shù)API空氣質(zhì)量狀況對(duì)健康的影響建議采取的措施0～50優(yōu)可正?；顒?dòng)51～100良101～150輕微污染易感人群癥狀有輕度加劇，健康人群出現(xiàn)刺激癥狀心臟病和呼吸系統(tǒng)疾病患者應(yīng)減少體力消耗和戶外活動(dòng)151~200輕度污染201～250中度污染心臟病和肺病患者癥狀顯著加劇，運(yùn)動(dòng)耐受力降低，健康人群中普遍出現(xiàn)癥狀老年人和心臟病、肺病患者應(yīng)在停留在室內(nèi)，并減少體力活動(dòng)251~300中度重污染>300重污染健康人運(yùn)動(dòng)耐受力降低，有明顯強(qiáng)烈癥狀，提前出現(xiàn)某些疾病老年人和病人應(yīng)當(dāng)留在室內(nèi)，避免體力消耗，一般人群應(yīng)避免戶外活動(dòng)第二章燃燒與大氣污染第一節(jié)燃料的性質(zhì)固體燃料（固體燃料燃燒困難，容易發(fā)生不完全燃燒，產(chǎn)生的污染物量大）、液體燃料和氣體燃料（物理狀態(tài)）非常規(guī)燃料及煤、石油、天然氣等化石燃料）一、煤煤可分為褐煤（最低品位的煤）、煙煤和無煙煤（含炭量高）三大類。煤的工業(yè)成分分析：水分（內(nèi)水分、外水分）、灰分（平均灰分25%，主要指煤中所含碳酸鹽、粘土礦物質(zhì)以及微量的稀土元素等。）、揮發(fā)分、固定碳，以及估測(cè)硫含量和熱值，這是評(píng)價(jià)工業(yè)用煤的主要指標(biāo)。煤的元素分析：C、H、O、S、N,其測(cè)定方法了解。煤中硫的形態(tài)四種：有機(jī)硫、硫鐵礦硫（主要為黃鐵礦硫）、硫酸鹽硫和有機(jī)硫。前兩種揮發(fā)硫，硫酸鹽硫是灰分的一部分。據(jù)分析：低硫煤中主要為有機(jī)硫，高硫煤中主要為無機(jī)硫。煤中成分的表示方法：收到基、空氣干燥基、干燥基、干燥無灰基。定義及符號(hào)表示。二、石油液體燃料主要是石油。原油是天然存在的由鏈烷烴、環(huán)烷烴和芳香烴等碳?xì)浠衔锝M成的混合液體，含碳、氫和少量的氧、氮、硫等元素，還含有微量金屬元素，如釩、鎳等，也可能受氯、砷和鉛的污染。液體燃料發(fā)熱量高，燃燒產(chǎn)生的污染量較少。三、天然氣天然氣是氣態(tài)的化石燃料，主要由甲烷（約85%）、乙烷（約10%）、丙烷3%等碳?xì)浠衔锝M成，還可能含有水蒸氣、二氧化碳、氮、氦和硫化氫等氣體。天然氣中硫化氫、惰性組分含量超過一定值時(shí)，會(huì)影響燃燒效率。氣體燃料容易燃燒，燃燒效率高，產(chǎn)生的污染物量很少。四、非常規(guī)燃料除常規(guī)燃料外的可燃物質(zhì)即為非常規(guī)燃料。第二節(jié)燃料燃燒過程一、影響燃燒的主要因素燃燒過程及燃燒產(chǎn)物燃燒是可燃混合物的快速氧化并伴隨著能量釋放的過程；化石燃料完全燃燒產(chǎn)物為二氧化碳和水，但如果燃燒條件控制不佳，就產(chǎn)生一氧化碳和黑煙（主要是碳?xì)浠衔铮┑炔煌耆剂袭a(chǎn)物。燃料中的硫、氮等雜質(zhì)元素還會(huì)產(chǎn)生二氧化硫和氮氧化合物。燃料完全燃燒的條件（1）.空氣條件

燃料燃燒時(shí)必須保證供應(yīng)與燃料燃燒相適應(yīng)的空氣量。如果空氣供應(yīng)不足，燃燒就不完全。相反空氣量過大，也會(huì)降低爐溫，增加鍋爐的排煙損失。因此按燃燒不同階段供給相適應(yīng)的空氣量是十分必要的。（2）、溫度條件

燃料只有達(dá)到著火溫度，才能與氧化合而燃燒。著火溫度系在氧存在下可燃質(zhì)開始燃燒所必須達(dá)到的最低溫度。各種燃料都具有自己的特征著火溫度，按固體燃料、液體燃料、氣體燃料的順序上升。各種燃料的著火溫度見表2-1。表2-1

燃料的著火溫度燃料著火溫度（K）木炭593~643無煙煤713~773重油803~853發(fā)生爐煤氣973~1073氫氣853~873甲烷923~1023當(dāng)溫度高于著火溫度且放熱速率高于向周圍的散熱速率，從而能夠維持在較高的溫度時(shí)，才能使燃燒過程繼續(xù)進(jìn)行。（3）、時(shí)間條件

燃料在燃燒室中的停留時(shí)間是影響燃燒完全程度的另一基本因素。燃料在高溫區(qū)的停留時(shí)間應(yīng)超過燃料燃燒所需要的時(shí)間。因此，在所要求的燃燒反應(yīng)速度下，停留時(shí)間將決定于燃燒室的大小和形狀。反應(yīng)速度隨溫度的升高而加快，所以在較高溫度下燃燒所需要的時(shí)間較短。（4）、燃料與空氣的混合條件

燃料和空氣中氧的充分混合也是燃燒完全的基本條件。混合程度取決于空氣的湍流度。若混合不充分，將導(dǎo)致不完全燃燒產(chǎn)物的產(chǎn)生。對(duì)于蒸氣相的燃燒，湍流可以加速液體燃料的蒸發(fā)。對(duì)于固體燃料的燃燒，湍流有助于破壞燃料產(chǎn)物在燃料顆粒表面形成的邊界層，從而提高表面反應(yīng)的氧利用率，并使燃燒過程加速。適當(dāng)?shù)乜刂瓶杖急取囟?、時(shí)間和湍流度，是實(shí)現(xiàn)有效燃燒和低污染排放所必須的條件，評(píng)價(jià)燃燒過程和燃燒設(shè)備時(shí)，必須認(rèn)真地考慮這些因素。通常把溫度、時(shí)間和湍流度稱為燃燒過程的“三T”。二、燃料燃燒過程中的理論空氣量理論空氣量單位量燃料按燃燒反應(yīng)方程式計(jì)算求得燃燒所需要的空氣量稱為理論空氣量。建立燃燒化學(xué)方程式時(shí)，通常假定：①、空氣僅是由氮和氧組成的，其體積比為79/21=3.76；②、燃料中的固定態(tài)氧可用于燃燒；③、燃料中的硫主要被氧化為SO2；④、燃燒中忽略NOx的生成可；⑤、燃料的化學(xué)式為CxHySzOw，其下標(biāo)x、y、z、w分別代表碳、氫、硫和氧的原子數(shù)。由此可得燃料與空氣中氧完全燃燒的化學(xué)反應(yīng)方程式。

（2-8）其中Q代表燃燒熱?？諝膺^剩系數(shù)燃料完全燃燒時(shí)所需的實(shí)際空氣量取決于所需的理論空氣量和“三T”條件的保證程度。在理想的混合狀態(tài)下，理論量的空氣即可保證完全燃燒。但在實(shí)際的燃燒裝置中，“三T”條件不可能達(dá)到理想化的程度，因此為使燃料完全燃燒，就必須供給過量的空氣。一般把超過理論空氣量多供給的空氣量稱為過剩空氣量，并把實(shí)際空氣量Va與理論空氣量Vao之比定義為空氣過剩系數(shù)α，即

（2-3）通常α>1，α值的大小決定于燃料種類、燃燒裝置型式及燃燒條件等因素。表2-3給出了不同燃料和爐型的空氣過剩系數(shù)。爐子的空氣過剩系數(shù)燃燒方式煙煤無煙煤重油煤氣手燒爐和拋煤機(jī)爐1.3~1.51.3~2.0

鏈條爐1.3~1.41.3~1.5

懸燃爐1.21.251.15~1.21.05~1.1空然比有時(shí)也采用空燃比（AF）這一術(shù)語?？杖急榷x為單位質(zhì)量燃料燃燒所需要的空氣質(zhì)量，它可以由燃燒方程式直接求得。例如，甲烷在理論空氣量下的完全燃燒CH4+2O2+7.52N2→CO2+2H2O+7.52N2空燃比

（2-2）三、燃燒產(chǎn)生的污染物燃燒產(chǎn)生的污染物主要有二氧化碳、硫氧化物、氮氧化物、煙、飛灰、金屬及氧化物等四、熱化學(xué)關(guān)系式發(fā)熱量高位發(fā)熱量（水蒸氣的氣化潛熱）和低位發(fā)熱量燃料燃燒設(shè)備的熱損失排放熱損失（6-12%；排煙帶走熱量；與排煙溫度和體積（正相關(guān)）有關(guān)）、不完全燃燒熱損失（化學(xué)和機(jī)械不完全燃燒）、散熱損失第三節(jié)煙氣體積及污染物排放量計(jì)算一、煙氣體積計(jì)算=pM/RTVa改為Va0（理論空氣量）二、污染物排放量的計(jì)算排放量=濃度×煙氣量濃度由化學(xué)計(jì)量式進(jìn)行預(yù)測(cè)或監(jiān)測(cè)湍流擴(kuò)散的基本理論湍流概念簡(jiǎn)介定義：大氣的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)叫做湍流。分類（按成因）：熱力湍流（由于垂直方向溫度分布不均勻引起的，其強(qiáng)度取決于大氣穩(wěn)定度）和機(jī)械湍流（垂直方向上風(fēng)速分布不均勻及地面粗糙度引起的，其強(qiáng)度取決于風(fēng)速梯度和地面粗糙度。）風(fēng)和湍流是決定污染物在大氣中擴(kuò)散稀釋的最直接最本質(zhì)的因素。風(fēng)速越大，湍流越強(qiáng)，污染物的擴(kuò)散速度越快，污染物的濃度越低。補(bǔ)充：風(fēng)向擺動(dòng)也可用風(fēng)位角的方差或標(biāo)準(zhǔn)差來描述。描述湍流運(yùn)動(dòng)有兩種方法，一種是歐拉法，它在空間劃出一個(gè)控制體為對(duì)象，考察流體流經(jīng)它的情形，歐拉法注重于特定時(shí)刻整個(gè)流場(chǎng)及某定點(diǎn)不同時(shí)刻的流體運(yùn)動(dòng)性質(zhì)。另一種是拉格朗日法，它在流體運(yùn)動(dòng)時(shí)，追隨研究一個(gè)典型的流體單元。按照湍流形成的原因可分兩種湍流。由鉛直方向氣溫分布的不均勻性產(chǎn)生的湍流，叫熱力湍流。它的強(qiáng)度主要取決于大氣穩(wěn)定度。由鉛直方向風(fēng)速分布的不均勻性及地面粗糙度產(chǎn)生的湍流，叫機(jī)械湍流。它的強(qiáng)度主要取決于風(fēng)速梯度和地面粗糙度。實(shí)際湍流是上述兩種湍流的迭加。湍流有極強(qiáng)的擴(kuò)散能力。它比分子擴(kuò)散快105-106倍。大氣中污染物能被擴(kuò)散，主要是湍流的貢獻(xiàn)。和煙團(tuán)尺度相仿的湍流，對(duì)煙團(tuán)擴(kuò)散能力最強(qiáng)，比煙團(tuán)尺度大好多倍的大湍渦，對(duì)煙團(tuán)起搬運(yùn)作用，使煙流擺動(dòng)，擴(kuò)散作用不大；比煙團(tuán)尺度小好多倍的小湍渦，對(duì)煙團(tuán)的擴(kuò)散能力較小。二、湍流擴(kuò)散理論1.梯度輸送理論2.湍流統(tǒng)計(jì)理論3.相似理論1.湍流梯度輸送理論德國(guó)科學(xué)家菲克，在1855年發(fā)表了一篇題為“論擴(kuò)散”的著名論文。在這篇論文中，他首先提出了梯度擴(kuò)散理論。他把這個(gè)理論表述為：“假定食鹽在其溶劑中的擴(kuò)散定律與在導(dǎo)體中發(fā)生的熱擴(kuò)散相同，是十分自然的?！保悍瓶硕傻臄?shù)學(xué)陳述：它是一維的大氣擴(kuò)散方程式，是經(jīng)典的熱傳導(dǎo)方程式。湍流梯度輸送理論的基本假定是：由湍流所引起的局地的某種屬性的通量與這種屬性的局地梯度成正比，通量的方向與梯度方向相反，比例系數(shù)K稱為湍流交換系數(shù)。

2．湍流統(tǒng)計(jì)理論：泰勒是湍流統(tǒng)計(jì)理論的創(chuàng)始人之一。他在1921年發(fā)表的論文中，首先應(yīng)用統(tǒng)計(jì)學(xué)的方法來研究湍流擴(kuò)散問題，提出了著名的泰勒公式。它把描寫湍流的擴(kuò)散參數(shù)Y2(t)，和另一統(tǒng)計(jì)特征量相關(guān)系數(shù)R建立起關(guān)系，只要能找到相關(guān)系數(shù)的具體函數(shù)，通過積分就可求出擴(kuò)散參數(shù)Y2(t)，污染物在湍流中擴(kuò)散問題就得到解決。薩頓首先找到了相關(guān)系數(shù)的具體表達(dá)式，應(yīng)用泰勒公式，提出了解決污染物在大氣中擴(kuò)散的實(shí)用模式，成為這一領(lǐng)域的先驅(qū)者。高斯煙流模式是在大量實(shí)測(cè)資料分析的基礎(chǔ)上，應(yīng)用統(tǒng)計(jì)理論得到的。它是目前應(yīng)用較廣的模式。3．相似擴(kuò)散理論湍流相似擴(kuò)散理論，最早始于英國(guó)科學(xué)家里查森和泰勒。后來由于許多科學(xué)家的努力，特別是俄國(guó)科學(xué)家的貢獻(xiàn)，使湍流擴(kuò)散相似理論得到很大發(fā)展。湍流擴(kuò)散相似理論的基本觀點(diǎn)是，湍流由許多大小不同的湍渦所構(gòu)成，大湍渦失去穩(wěn)定分裂成小湍渦，同時(shí)發(fā)生了能量轉(zhuǎn)移，這一過程一直進(jìn)行到最小的湍渦轉(zhuǎn)化為熱能為止。從這一基本觀點(diǎn)出發(fā)，利用量綱分析的理論，建立起某種統(tǒng)計(jì)物理量的普適函數(shù)，再找出普適函數(shù)的具體表達(dá)式，從而解決湍流擴(kuò)散問題。我們把這種理論稱為相似擴(kuò)散理論。高斯擴(kuò)散模式一、高斯模式的有關(guān)假設(shè)坐標(biāo)系高斯模式的坐標(biāo)系為：以排放點(diǎn)(無界點(diǎn)源或地面源)或高架源排放點(diǎn)在地面的投影點(diǎn)為原點(diǎn)，平均風(fēng)向?yàn)閤軸，y軸在水平面內(nèi)垂直于x軸，y軸的正向在x軸的左側(cè)，z軸垂直于水平面，向上為正方向。即為右手坐標(biāo)系。在這種坐標(biāo)系中，煙流中心或與x軸重合(無界點(diǎn)源)，或在xoy，面的投影為x軸(高架點(diǎn)源)。高斯模式的四點(diǎn)假設(shè)高斯模式的四點(diǎn)假設(shè)為：(1)污染物在空間yoz平面中按高斯分布(正態(tài)分布)，在x方向只考慮遷移，不考慮擴(kuò)散；(2)在整個(gè)空間中風(fēng)速是均勻、穩(wěn)定的，風(fēng)速大于lm／s；(3)源強(qiáng)是連續(xù)均勻的；(4)在擴(kuò)散過程中污染物質(zhì)量是守衡的。對(duì)后述的模式只要沒有特殊指明，以上四點(diǎn)假設(shè)條件都是遵守的。無界空間連續(xù)點(diǎn)源擴(kuò)散模式由正態(tài)分布的假設(shè)(1)寫出下風(fēng)向任意點(diǎn)(x、y、z)污染物平均濃度分布的函數(shù)為:由概率統(tǒng)計(jì)理論可以寫出方差的表達(dá)式：；由假設(shè)（4）可寫出：上述四個(gè)方程，組成一個(gè)方程組，源強(qiáng)Q、平均風(fēng)速u、標(biāo)準(zhǔn)差σy、σz為已知量，濃度C、待定函數(shù)A(x)、待定系數(shù)a和b為未知量。因此，方程組可求解。將式(5—19)依次代入式(5—20)的兩式中，積分后得到：最后得到無界空間連續(xù)點(diǎn)源高斯模式：式中σy、σz為污染物在y、z方向的標(biāo)準(zhǔn)差，為平均風(fēng)速m／s，Q源強(qiáng)。三、高架連續(xù)點(diǎn)源擴(kuò)散模式高架連續(xù)點(diǎn)源的擴(kuò)散問題，必須考慮到地面對(duì)擴(kuò)散的影響。根據(jù)前述假設(shè)(4)，可以認(rèn)為地面象鏡面那樣，對(duì)污染物起著全反射的作用。按照全反射原理，可以用像源法來處理這類問題。如圖5-6所示，我們可以把P點(diǎn)的污染物濃度看成是兩部分之和。一部分是不存在地面影響情況下,P點(diǎn)所具有的污染物濃度；另一部分是由于地面反射作用所增加的污染物濃度。這相當(dāng)于實(shí)源在地面下的-H位置處的像源，按照無限空間連續(xù)點(diǎn)源模式，在P點(diǎn)所造成的污染物濃度。首先看實(shí)源的作用：P點(diǎn)在以實(shí)源排放點(diǎn)(有效源高處)為原點(diǎn)的坐標(biāo)系(無限空間)中的鉛直坐標(biāo)（距煙流中心線的鉛直距離）為(z-H)。當(dāng)不考慮地面影響時(shí)，濃度按式(5-24)計(jì)算，它在P點(diǎn)所造成的污染物為：（5-25（5-25）像源的作用：P點(diǎn)在以像源排放點(diǎn)(負(fù)的有效源高處)為原點(diǎn)的坐標(biāo)系（無限空間）中的鉛直坐標(biāo)(距像源產(chǎn)生的煙流中心線的鉛直距離)為(z+H)。它在P點(diǎn)產(chǎn)生的污染物濃度也按式(5-24)計(jì)算，它在P點(diǎn)所造成的污染物為：（5-26（5-26）P點(diǎn)的實(shí)際污染物濃度應(yīng)為實(shí)源和像源作用之和，即（5-27（5-27）式(5-27)為高架連續(xù)點(diǎn)源正態(tài)分布假設(shè)下的擴(kuò)散模式。由這一模式可求出下風(fēng)向任一點(diǎn)的污染物濃度。按照這一普適公式,如果H=0,則對(duì)應(yīng)于地面源的情況；如果z=0,則對(duì)應(yīng)于連續(xù)點(diǎn)源作用下，地面處的污染物濃度情況；如果z=0且y=0,則對(duì)應(yīng)于點(diǎn)源作用下，正風(fēng)向軸線上，地面處的污染物濃度情況；在實(shí)施環(huán)境評(píng)價(jià)時(shí),我們往往特別關(guān)注這樣一些特殊情況。表5-2歸納總結(jié)了這些高斯模式的濃度擴(kuò)散公式。HHsHHsHs

PC(x,y,z)像源圖高架連續(xù)點(diǎn)源高斯模式的推導(dǎo)H顆粒物的擴(kuò)散模式對(duì)于粒徑小于15微米的顆粒物，其地面濃度可按氣體擴(kuò)散模式計(jì)算。對(duì)于粒徑大于15微米的顆粒物，按傾斜煙流模式計(jì)算。表高斯模式的濃度擴(kuò)散公式匯總

地面源（H=0）高架源（H≠0）無界(任一點(diǎn))C(x,y,z)（（5-24）

（（5-28）半無界(任一點(diǎn))C(x,y,z)（（5-29）（（5-27）地面點(diǎn)C(x,y,0)（（5-30）（5-32（5-32）（（5-31）地面軸線上點(diǎn)C(x,0,0)（（5-33）污染物濃度的估算煙氣抬生高度的計(jì)算產(chǎn)生煙流抬升的原因有兩個(gè)，一是煙囪出口處的煙流具有一定的初始動(dòng)量，二是由于煙流溫度高于周圍空氣溫度而產(chǎn)生的凈浮力。影響這兩種作用的因素很多，歸結(jié)起來可分為排放因素和氣象因素兩類。排放因素有煙囪出口的煙流速度、煙氣溫度和煙囪出口內(nèi)徑。氣象因素有平均風(fēng)速、環(huán)境空氣溫度、風(fēng)速垂直切變、湍流強(qiáng)度及大氣穩(wěn)定度。由于影響煙流抬升的因素較多，使煙流抬升問題變得十分復(fù)雜。到目前為止，國(guó)內(nèi)外已提出的煙流抬升公式有數(shù)十個(gè)之多，還沒有一個(gè)公式考慮了上述所有這些因素。大多數(shù)煙流抬升公式是半經(jīng)驗(yàn)的，是在各自有限的，觀測(cè)資料基礎(chǔ)上歸納出來的，所以具有局限性。1.霍蘭德(Holland)公式霍蘭德采用了勒普由風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)得出的動(dòng)力抬升公式，并增加了浮力抬升項(xiàng)，利用三個(gè)發(fā)電廠煙流上升軌跡的照片進(jìn)行了校核，于1953年得出中性條件適用的公式：（（5-36）（（5-37） 此后公式中符號(hào)同上者不予說明?？紤]到大氣穩(wěn)定度的影響，霍蘭德建議：對(duì)不穩(wěn)定大氣，按上式計(jì)算出的ΔH再增大10-20％，對(duì)穩(wěn)定大氣，按上式計(jì)算出的ΔH減小10—20％。國(guó)內(nèi)外學(xué)者都認(rèn)為霍蘭德公式保守，特別對(duì)高煙囪、強(qiáng)熱源計(jì)算結(jié)果偏低。煙氣的熱釋放率是指單位時(shí)間內(nèi)向環(huán)境釋放的熱量，即：（5-34（5-34）這里ΔT是煙氣溫度與環(huán)境溫度的差值,QN是煙氣折合成標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)時(shí)的體積流量（NM3/s）CP是標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的定壓熱容(=1.298KJ/度.NM3)。當(dāng)煙氣以實(shí)際出口溫度Ts゜K時(shí)的排煙流量Qvm3/s表示時(shí)，熱釋放率的計(jì)算公式為：（（5-35）這里Pa——大氣壓力，（KPa）。2.布里吉斯（Briggs）公式布里吉斯在“2／3次律”抬升公式的基礎(chǔ)上，先后推導(dǎo)出一系列抬升公式，然后用實(shí)測(cè)資料進(jìn)行參數(shù)估值，推算常數(shù)項(xiàng)。該模型獲得了廣泛的應(yīng)用。它適應(yīng)于不穩(wěn)定和中性條件。3.我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的公式《制定地方大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)防法》GB/T13201-91對(duì)煙氣抬升計(jì)算公式作了如下規(guī)定。二、擴(kuò)散參數(shù)的確定擴(kuò)散參數(shù)σy、σz的確定，可以現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定，也可以風(fēng)洞模擬試驗(yàn)確定，還可以通過實(shí)測(cè)和試驗(yàn)數(shù)據(jù)歸納整理的經(jīng)驗(yàn)公式或圖表來估算。1.P—G擴(kuò)散曲線法（帕斯圭爾和吉福德）要點(diǎn)：根據(jù)太陽輻射情況和距地面10m高風(fēng)速將大氣的擴(kuò)散稀釋能力劃分為A-F六個(gè)穩(wěn)定度級(jí)別，然后根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)和理論考慮，用曲線表示每一個(gè)穩(wěn)定度級(jí)別的σy、σz隨下風(fēng)距離的變化。應(yīng)用：根據(jù)常規(guī)氣象資料確定穩(wěn)定度級(jí)別；利用擴(kuò)散曲線確定σy、σz；濃度估算。2.我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的方法穩(wěn)定度分類方法；擴(kuò)散參數(shù)的選?。黄渲蠵—G擴(kuò)散曲線冪函數(shù)數(shù)據(jù)如下：第四節(jié)特殊氣象條件下的擴(kuò)散模式一、封閉型擴(kuò)散模式實(shí)際中，時(shí)常會(huì)出現(xiàn)這樣的氣溫層結(jié)，低層為不穩(wěn)定大氣，在離地面幾百米到1～2km高空，存在一個(gè)明顯的逆溫層，即通常所稱的上部逆溫情況。它使污染物的鉛直擴(kuò)散受到抑制，實(shí)際上被限制在地面到逆溫層之間進(jìn)行。因此，有上部逆溫時(shí)的擴(kuò)散亦稱為封閉型擴(kuò)散。為推導(dǎo)封閉型擴(kuò)散，首先假設(shè)：擴(kuò)散制到逆溫層中的污染物可忽略不計(jì)，把逆溫層底和地面看作是起全反射的鏡面。這樣，封閉型擴(kuò)散實(shí)際上是污染物在地面和逆溫層底之間的空間進(jìn)行擴(kuò)散。仍可用像源法處理這個(gè)問題，這時(shí)污染源在兩個(gè)鏡面上所形成的像不是一個(gè)，而是無窮多個(gè)像對(duì)。污染物的濃度可看成是實(shí)源和無窮多對(duì)像源作用之和。于是，地面到上部逆溫層底之間的空間中任一點(diǎn)的污染物濃度可以在高斯模式的高架源基礎(chǔ)上疊加計(jì)算。由于實(shí)際計(jì)算公式過于復(fù)雜，我們采用一種簡(jiǎn)化的方法。分為三種情況。H圖高架連續(xù)點(diǎn)封閉型擴(kuò)散模式γ>0Hshγ<0XD（1）X《XD時(shí)，σH圖高架連續(xù)點(diǎn)封閉型擴(kuò)散模式γ>0Hshγ<0XD（2）X》2XD，可得到：（3）當(dāng)在二者之間，利用內(nèi)插值法求得。二、熏煙型擴(kuò)散模式在夜間，當(dāng)存在輻射逆溫時(shí)，高架連續(xù)點(diǎn)源排放的煙流排入穩(wěn)定的逆溫層中，形成平展型擴(kuò)散。這種煙流在鉛直方向?yàn)槁U(kuò)散，在源高度上形成一條狹長(zhǎng)的高濃度區(qū)。日出以后，太陽輻射逐漸增加，地面逐漸變暖，輻射逆溫從地面開始破壞，逐漸向上發(fā)展。當(dāng)輻射逆溫破壞到煙流下邊緣稍高一些時(shí)，在熱力湍流的作用下，煙流中的污染物便發(fā)生了強(qiáng)烈的向下混合作用，增大了地面的污染物濃度,這個(gè)過程稱為熏煙(漫煙)過程。熏煙過程可一直進(jìn)行到煙流上邊緣處的逆溫破壞為止。這一過程多發(fā)生在早晨8：00—10：00，因地而異。熏煙過程持續(xù)時(shí)間在0.5-2小時(shí)左右。分四種情況：hf<Hhf=Hhf=H+2σzhf>H+2σz第五節(jié)城市和山區(qū)的擴(kuò)散模式一、城市大氣擴(kuò)散模式線源擴(kuò)散模式1.無限長(zhǎng)線源擴(kuò)散模式當(dāng)風(fēng)向與線源垂直時(shí)，主導(dǎo)風(fēng)向的下風(fēng)向?yàn)閤軸。連續(xù)排放的無限長(zhǎng)線源下風(fēng)向濃度模式為:當(dāng)風(fēng)向與線源不垂直時(shí)，如果風(fēng)向和線源交角為ф且ф>45°，線源下風(fēng)向的濃度模式為，2.有限長(zhǎng)線源擴(kuò)散模式當(dāng)估算有限長(zhǎng)線源產(chǎn)生的環(huán)境濃度時(shí)，必須考慮有限長(zhǎng)線源兩端引起的“邊緣效應(yīng)”。隨著接收點(diǎn)距線源距離的增加，邊緣效應(yīng)將在更大的橫風(fēng)距離上起作用。當(dāng)風(fēng)向垂直于有限長(zhǎng)線源時(shí)，通過所關(guān)心的接收點(diǎn)作垂直于有限長(zhǎng)線源的直線，該直線與有跟長(zhǎng)線源的交點(diǎn)選作坐標(biāo)原點(diǎn)，直線的下風(fēng)方向?yàn)閤軸。線源的范圍為從y1延伸到y(tǒng)2。有限線源擴(kuò)散模式為：面源擴(kuò)散模式（1）箱模式（2）轉(zhuǎn)化為點(diǎn)源的面源模式（3）窄煙流模式二、山區(qū)擴(kuò)散模式1.封閉山谷擴(kuò)散模式2.NOAA（美國(guó)國(guó)家海洋和大氣局NationalOceanicandAtmosphericAdministration）和EPA（EnvironmentalProtectionAgency）模式。3.ERT（環(huán)境技術(shù)有限公司）模式。第六節(jié)煙囪高度的設(shè)計(jì)一、煙囪高度的計(jì)算確定煙囪高度，既要滿足大氣污染物擴(kuò)散稀釋要求，又要節(jié)約投資。最終保證地面濃度不超過《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》。根據(jù)地面濃度的要求不同，計(jì)算方法如下：1.按地面最大濃度由高斯模式最大地面濃度∴ 2.按地面絕對(duì)最大濃度第一種方式Hs較小，只要u小于，地面濃度便會(huì)超標(biāo)。第二種方式Hs較大，無論風(fēng)速大小，地面濃度皆不會(huì)超標(biāo)，但煙囪造價(jià)大。因此煙囪設(shè)計(jì)可按最大濃度的一定保證率來計(jì)算。3.按一定的保證律4.P值法∴二、煙囪設(shè)計(jì)中的幾個(gè)問題1.上述煙囪設(shè)計(jì)公式皆為錐形煙流一高斯模式導(dǎo)出（溫度層結(jié)相同）。在逆溫頻率較高地區(qū)，應(yīng)按逆溫層結(jié)模式較核。封閉和熏煙型2．煙流抬升高度影響煙囪高度，故煙流抬升高度應(yīng)按相近條件計(jì)算。一般采用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中推薦的公式。3．①煙囪高度不得低于它從屬建筑物高度2倍；②不得低于它所附屬的建筑物高度的2倍；③出口煙氣流速不得低于該高處平均風(fēng)速的1.5倍(15~30m/s)；④排煙溫度宜在100℃以上；⑤幾個(gè)煙囪布置接近時(shí)，應(yīng)采用集合式（多管）煙囪。第七節(jié)廠址選擇一、廠址選擇中所需要的氣候資料1.風(fēng)向和風(fēng)速。（靜風(fēng)：平均風(fēng)速<0.5m/s;小風(fēng)：）風(fēng)向頻率和風(fēng)速復(fù)合玫瑰圖。見課本111頁。污染系數(shù)玫瑰圖矢線長(zhǎng)度表頻率，失線尾端羽數(shù)表平均風(fēng)速。污染系數(shù)=2.大氣穩(wěn)定度的氣候資料3.混合層高度混合層高度的確定：在溫度層結(jié)曲線圖上，從下午最大地面溫度點(diǎn)作干絕熱線，與早晨溫度層結(jié)線的交點(diǎn)的高度，即為全天混合層高度。最大混合層高度最大混合層高度日最高溫度二、長(zhǎng)期平均濃度的估算污染物濃度在一定時(shí)間內(nèi)數(shù)據(jù)是變化的，要計(jì)算長(zhǎng)期平均濃度?？捎靡韵路椒?。1．利用疊加法計(jì)算長(zhǎng)期平均濃度2．按風(fēng)向方位計(jì)算的長(zhǎng)期平均濃度氣象部門把風(fēng)劃有16個(gè)方位，一個(gè)方位相當(dāng)于22.5°扇形。假定：①在同一扇形內(nèi)各個(gè)角度的風(fēng)向具有相同頻率，即Y方向濃度相同。②當(dāng)吹某一扇形風(fēng)時(shí)，全部污染物都落在這一扇形內(nèi)oAXPB由oAXPB弧AB上的平均濃度將地面濃度公式代入以上積分式，可以導(dǎo)出按風(fēng)向方位計(jì)算的平均濃度。三、廠址選擇1．背景濃度（本底濃度）2．風(fēng)向、風(fēng)速污染程度與時(shí)間、濃度有關(guān)。污染系數(shù)=污染系數(shù)玫瑰圖。3．溫度層結(jié)選廠、擴(kuò)散最不利條件應(yīng)是近地層逆溫，（輻射）和上層逆溫。4．地形考慮地域性風(fēng)場(chǎng)（山谷風(fēng)、海陸風(fēng)、城市熱島）習(xí)題：例5-1某城市電廠有一座高100m的煙囪，煙囪出口內(nèi)徑5m，煙囪出口煙流速度17.42m／s，煙囪出口工況煙氣流量342m3／s,煙氣溫度100℃，大氣溫度20℃，煙囪出口處平均風(fēng)速4m／s，試用霍蘭德和布里吉斯公式計(jì)算0.9和1.3km處陰天時(shí)的抬升高度。解：熱釋放率為：計(jì)算結(jié)果和使用公式如表5-3所示。計(jì)算表明，即使將霍蘭德公式的結(jié)果再放大一倍，仍小于用布里吉斯公式計(jì)算的結(jié)果。因此，適當(dāng)選用抬升公式在環(huán)境評(píng)價(jià)工作中具有重要意義。環(huán)境評(píng)價(jià)導(dǎo)則規(guī)定，對(duì)于一、二級(jí)評(píng)價(jià)項(xiàng)目，可通過實(shí)際觀測(cè)，采用更符合實(shí)際條件的煙氣抬升公式。表5-3電廠煙流抬升高度的計(jì)算公式和結(jié)果第五章顆粒污染物控制技術(shù)基礎(chǔ)大氣污染控制中涉及到的顆粒物，一般是指所有大于分子的顆粒物，但實(shí)際上最小界限為0.01微米。粉體：呈堆積狀態(tài)存在的顆粒物，通常稱為粉塵。本章主要講述了顆粒的粒徑分布等特性及除塵裝置性能表示方法，最后對(duì)粉塵顆粒在各種力場(chǎng)中的空氣動(dòng)力學(xué)行為----分離、沉降、捕集進(jìn)行了扼要介紹。研究粉塵的物理特性，這些物理特性是研究顆粒分離，沉降和捕集的機(jī)制、選擇、設(shè)計(jì)、使用除塵裝置的基礎(chǔ)。第一節(jié)顆粒的粒徑及粒徑分布一、顆粒的粒徑顆粒的大小不同，物理和化學(xué)性質(zhì)不同，對(duì)除塵裝置的性能影響較大。粒徑定義方法：1.用顯微鏡觀測(cè)時(shí)，采用三種方法。定向直徑（菲雷特直徑dF：顆粒在投影圖同一方向上的最大投影長(zhǎng)度。）、定向面積等分直徑（馬丁直徑dM：在投影圖上的按同一方向?qū)㈩w粒投影面積二等分的線段長(zhǎng)度。）、投影面積直徑（黑烏德直徑dA：與顆粒投影面積相等的圓的直徑）。據(jù)分析：dF>dA>dM2.用篩分法測(cè)定時(shí)，篩分直徑：顆粒物能夠通過的最小方篩孔的寬度3.用光散射法測(cè)定時(shí)，等體積直徑dV.與顆粒體積相等的圓球的直徑。若顆粒體積為V，則=dV4.用沉降法測(cè)定。斯托克斯直徑ds：同一流體中與顆粒的密度相同和沉降速度相等的圓球的直徑、空氣動(dòng)力學(xué)當(dāng)量直徑da：為空氣中與顆粒的沉降速度相等的單位密度相等的圓球的直徑。(除塵技術(shù)中應(yīng)用最多的)定向直徑d定向直徑dF幾何性質(zhì)測(cè)定定向面積等分直徑dM投影面積直徑dA篩分直徑d物理性質(zhì)測(cè)定斯托克斯直徑dS等體積直徑dV空氣動(dòng)力學(xué)直徑da

圓球度：顆粒形狀和圓球型顆粒不一致程度的尺度。定義：與顆粒體積相等的圓球的表面積和顆粒的表面積之比。<1某些顆粒的圓球度顆粒種類砂粒0.534—0.628煙煤0.625粉煤0.696破啐的固體0.63二、粒徑分布定義：粒徑分布是指不同粒徑范圍內(nèi)的顆粒的個(gè)數(shù)（質(zhì)量或表面積）所占的比例。也稱作粉塵的分散度。以顆粒的個(gè)數(shù)表示所占比例時(shí)，稱為個(gè)數(shù)分布。同理，稱為質(zhì)量分布或表面積分布。除塵技術(shù)中多用質(zhì)量分布。1.個(gè)數(shù)分布個(gè)數(shù)頻率、個(gè)數(shù)篩下累積頻率、個(gè)數(shù)頻率密度、個(gè)數(shù)中位直徑（NMD）：累積頻率等于0.5時(shí)對(duì)應(yīng)的粒徑。2.質(zhì)量分布質(zhì)量頻率（也稱作頻數(shù)）：粒徑dp至（dp+Δdp）之間的粉塵質(zhì)量占粉塵試樣總質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)，即并有g(shù)=100%質(zhì)量篩下累積頻率：小于某一粒徑dp的所有粒子質(zhì)量占粉塵試樣總質(zhì)量的百分比數(shù)稱為篩下累積分布。質(zhì)量頻率密度（頻度）：指粉塵中某粒徑的粒子質(zhì)量占其試樣總質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)f（％／μm）。單位粒徑間隔寬度時(shí)的頻率分布質(zhì)量中位直徑（MMD）：質(zhì)量累積頻率0.5時(shí)對(duì)應(yīng)的粒徑。三、平均粒徑平均粒徑表示方法1.眾徑dd：粒徑分布中頻度q值最大時(shí)所對(duì)應(yīng)的粒徑。的拐點(diǎn)2.中位直徑d50：粒徑分布的累積頻率等于50%的粒徑。即把頻度分布曲線下面積二等分時(shí)所對(duì)應(yīng)的粒徑。3.長(zhǎng)度（算術(shù)）平均直徑：所有顆粒直徑之和與顆粒總數(shù)之比。4.表面積平均直徑：5.體積平均直徑：6.表面積－體積平均直徑：7.幾何平均粒徑：為N個(gè)顆粒的粒徑之積的N次方根，即或四、粒徑分布函數(shù)正態(tài)分布函數(shù)、對(duì)數(shù)正態(tài)分布函數(shù)、羅辛－拉姆勒分布函數(shù)1.對(duì)數(shù)正態(tài)分布函數(shù)粒徑的頻度分布可用正態(tài)分布函數(shù)表示：式中：：為正態(tài)分布的兩個(gè)特征函數(shù) ：在正態(tài)分布中的平均粒徑：一般粒徑頻度分布曲線，不像正態(tài)分布那樣對(duì)稱。大都向大頻度顆粒方向偏離。但用lndp代替dp后，頻度分布曲線就呈對(duì)稱的鐘形曲線，符合正態(tài)分布。因此，我們認(rèn)為粉塵粒徑分布符合對(duì)數(shù)正態(tài)分布。對(duì)數(shù)正態(tài)分布的兩個(gè)特征數(shù)?！鄬?duì)數(shù)正態(tài)分布的頻度分布函數(shù)可表示：篩下累積分布函數(shù)：在粉塵粒徑分布數(shù)據(jù)分析中，應(yīng)用對(duì)數(shù)概率坐標(biāo)紙，檢驗(yàn)粉塵粒徑分布是否合乎對(duì)數(shù)正態(tài)分布，粒徑為對(duì)數(shù)刻度。i對(duì)于正態(tài)分布，一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)差等于累積頻率為84.1%的粒徑d84.1和中位徑d50之差。ii對(duì)于對(duì)數(shù)正態(tài)分布∵ 當(dāng)則成為粒徑皆相同的單分散粉塵。如果粒徑分布符合對(duì)數(shù)正態(tài)分布，則無論質(zhì)量分布，粒數(shù)分布，表面積分布的幾何標(biāo)準(zhǔn)差相同。它們的頻度分布曲線形狀相同，篩下累積頻率分布曲線在對(duì)數(shù)坐標(biāo)紙上為相互平行的直線，只是沿粒徑坐標(biāo)移動(dòng)一個(gè)常量距離篩上累積頻率分布曲線為一條趨近于1的漸近線

2.羅辛－拉姆勒分布羅辛－拉姆勒分布，簡(jiǎn)稱R-R分布，適用于描述破碎、研磨、篩分等過程產(chǎn)生的分布很廣的各種粉塵及霧滴的粒徑分布。篩上累計(jì)頻率函數(shù)形式為：

（3-167或

（3-17a）式中

n――分布指數(shù)；

β、β′――分布系數(shù)，并有β＝ln10β′＝2.303β′。對(duì)式（3-17a）兩端取兩次對(duì)數(shù)可得

（3-18）在以lgdp為橫坐標(biāo)，以lg(lg100/R)為縱坐標(biāo)的圖上，則式（3-18）為一條直線。直線的斜率為指數(shù)n，直線在縱坐標(biāo)上的截距為dp=1μm時(shí)的lgβ′值，即

（3-19）若將中位粒徑d50(R＝50%對(duì)應(yīng)的粒徑)代入式（3-17）中，得到

（3-20）再將β表達(dá)式代入（3-17）中，便得到一個(gè)常用的R-R分布表達(dá)式

（3-21）第二節(jié)粉塵的物理性質(zhì)除形狀和大小外，粉塵還具有許多不同的理化性質(zhì)。除塵凈化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和運(yùn)行操作，在很大程度上取決于粉塵的理化性質(zhì)和氣體的基本參數(shù)是否選取得恰當(dāng)。因此，充分利用對(duì)除塵過程有利的粉塵物性，或采取某些措施改變對(duì)除塵過程不利的粉塵物性，則可以有效地提高除塵凈化效果，保證設(shè)備運(yùn)行可靠。本節(jié)將對(duì)粉塵的幾個(gè)主要物理性質(zhì)，如粉塵的密度、潤(rùn)濕性、導(dǎo)電性、安息角、粘附性及爆性等，分別加以簡(jiǎn)要介紹一、粉塵密度粉塵的密度分為真密度和堆積密度。由于塵粒表面不平和內(nèi)部有空隙，所以塵粒表面和內(nèi)部吸附著一定的空氣。設(shè)法將吸附在塵粒表面和內(nèi)部的空氣排除以后，測(cè)得的粉塵自身的密度稱為粉塵的真密度ρp（kg/m3或g/cm3）。固體磨碎而形成的粉塵，在表面未氧化前，其真密度與母料密度相同。粉塵的真密度在通風(fēng)除塵中有廣泛用途，它對(duì)機(jī)械分離過程影響大，粉塵的真密度大，容易分離。自然堆積狀態(tài)下的粉塵，由于粉塵間存在空隙，因此其總體密度要比粉塵的真密度小。將包括粉塵粒子間氣體空間在內(nèi)的粉塵密度稱為堆積密度ρp。堆積密度主要用于貯倉或灰斗容積及氣力輸送粉料方面的設(shè)計(jì)。將粉塵粒子間的空間體積與包含空間的粉塵的總體積之比稱為空隙率ε，則粉塵的真密度ρp與堆積密度ρb之間關(guān)系為：ρb＝（1-ε）ρp

(3-22)

某些粉塵的真密度和堆積密度列入表3-3中。表3-3

幾種工業(yè)粉塵的真密度與堆積密度粉塵名稱或塵源真密度(g/cm3)堆積密度(g/cm3)

粉塵名稱或塵源真密度(g/cm3)堆積密度(g/cm3)滑石粉0.750.59~0.71

煙灰(0.7~56μm)2.21.07煙灰2.151.2

硅酸鹽水泥(0.7~91μm)3.121.5炭黑1.850.04

造型用粘土2.470.72~0.8硅砂粉(105μm)2.631.55

燒結(jié)礦粉3.8~4.21.5~2.6硅砂粉(30μm)2.631.45

氧化銅(0.9~42μm)6.42.62硅砂粉(8μm)2.631.15

鍋爐炭末2.10.6硅砂粉(0.5~72μm)2.631.26

燒結(jié)爐3~40.7電爐4.50.6~1.5

轉(zhuǎn)爐5.00.2化鐵爐2.00.8

銅精煉4~5~0.3黃銅熔解爐4~80.25~1.2

石墨21.0亞鉛精煉50.5

鑄物砂2.7~1.2鉛精煉6－

鉛再精煉~60.13鋁二次精煉3.00.3

墨液回收3.1

水泥干燥窯30.6

二、粉塵的安息角和滑動(dòng)角粉塵通過小孔連續(xù)地下落到水平面上時(shí)，堆成的錐體母線與水平面的夾角稱為安息角。也叫靜止角或堆積角安息角是粉塵物料特有的性質(zhì)，與種類粒徑、形狀、含水率有關(guān)。對(duì)于同一種粉塵、粒徑大，接近球形，表面光滑，含水率低時(shí)，安息角就小。一般在35°-55°左右。安息角是設(shè)計(jì)錐角和除塵管道傾角的主要依據(jù)?；瑒?dòng)角是自然堆放在光滑平板上的粉塵，隨平板作傾斜運(yùn)動(dòng)時(shí)，粉塵開始發(fā)生滑動(dòng)時(shí)的平板傾斜角，也稱為靜安息角。一般40°-55°三、粉塵的比表面積比表面積：?jiǎn)挝惑w積（質(zhì)量）粉塵所具有的表面積： （質(zhì)量比表面積）卡門形狀系數(shù)。以堆積體積表示的比表面積大部分煙塵比表面積在：1000cm2/g（粗煙塵）---10000cm2/g（細(xì)煙塵）四、粉塵的含水率含水率：粉塵中所含的水份質(zhì)量與粉塵總質(zhì)量之比。粉塵含水率大小，會(huì)影響到粉塵的其他物理性質(zhì)，同時(shí)還與粉塵的吸濕性有關(guān)。五、粉塵的潤(rùn)濕性粉塵顆粒能否與液體相互附著或難易程度的性質(zhì)稱為粉塵的潤(rùn)濕性。當(dāng)塵粒與液體接觸時(shí)，接觸面能擴(kuò)大而相互附著的粉塵稱為潤(rùn)溫性粉塵；如果接觸面趨于縮小而不能附著，則稱為非潤(rùn)濕性粉塵。粉塵的潤(rùn)濕性與粉塵的性質(zhì)、塵粒的大小和表面狀況等因素有關(guān)。一般來說大顆粒和球形顆粒容易潤(rùn)濕。例如：小于5μm特別是1μm的塵粒，很難被水潤(rùn)濕。這是由于細(xì)塵粒和水滴表面皆存在著一層氣膜，只有在兩者之間以較高相對(duì)速度運(yùn)動(dòng)時(shí)，才能沖破氣膜，相互附著凝并。此外，粉塵的潤(rùn)溫性還隨溫度升高而減小，隨壓力升高而增大，隨液體表面張力減小而增強(qiáng)。根據(jù)粉塵能被液體潤(rùn)濕的程度可將粉塵大致分為兩類：容易被水潤(rùn)濕的親水性粉塵；難以被水潤(rùn)濕的疏水性粉塵。粉塵的潤(rùn)濕性可用液體（通常用水）對(duì)試管中粉塵的潤(rùn)濕速度來表征。潤(rùn)濕時(shí)間通常取20min，根據(jù)其潤(rùn)濕高度H20，按下式計(jì)算出濕潤(rùn)速度：

據(jù)υ20作為評(píng)定粉塵潤(rùn)濕性的指標(biāo),將粉塵的潤(rùn)濕性劃分為４類列于表3-4。表3-4

粉塵潤(rùn)濕性的分類粉塵類型ⅠⅡⅢⅣ潤(rùn)濕性絕對(duì)疏水疏水中等親水強(qiáng)親水υ20(mm/min)<0.50.5~2.52.5~8.0>8.0實(shí)際粉塵舉例石蠟、聚四氯乙烯、瀝青等石墨、煤塵、硫磺塵等玻璃微球、石英粉塵等鍋爐飛灰、石灰塵等在除塵技術(shù)中，各種濕式洗滌器的除塵機(jī)制，主要是靠粉塵被水的潤(rùn)濕作用。粉塵的潤(rùn)濕性是選用濕式除塵器的主要依據(jù)之一。對(duì)于潤(rùn)濕性好的親水性粉塵，可選用濕式除塵，對(duì)于潤(rùn)濕性差的疏水性粉塵，一般不宜采用濕式除塵器。在采用濕式除塵器時(shí)，為了加速水對(duì)粉塵的浸濕，可加入某些浸濕劑（如皂角等）以減少固液之間的表面張力，增加粉塵的親水性。某些粉塵，如水泥、熟石灰、白云石砂等，雖是親水性的，但它們一旦吸水后就形成了不溶于水的硬垢。一般將粉塵的這一性質(zhì)稱為水硬性。由于水硬性粉塵會(huì)造成除塵設(shè)備和管道結(jié)垢或堵塞，所以不適宜采用濕式洗滌器。六、粉塵的荷電性和導(dǎo)電性1.粉塵的荷電性：粉塵在其產(chǎn)生和運(yùn)動(dòng)過程中，由于碰撣、摩擦、放射線照射、電暈放電及接觸帶電體等原因，幾乎都帶有一定的電荷。粉塵荷電后，將改變其某些物理性質(zhì)，如凝聚性、附著性及其在氣體中的穩(wěn)定性等，對(duì)人體的危害也將增強(qiáng)。粉塵的荷電量隨溫度升高、比表面積增大及含水率減小而增大，還與其化學(xué)成分有關(guān)。2.粉塵的導(dǎo)電性：粉塵的比電阻是表示粉塵導(dǎo)電性的重要指標(biāo)，比電阻用ρ表示為：

（3-24）式中ρ――比電阻，Ω·cm；V――通過粉塵層的電壓，V；J――通過粉塵層的電流密度，A/cm2；δ――粉塵層厚度,cm。粉塵的比電阻不僅與粉塵顆粒自身的導(dǎo)電性有關(guān)，而且與顆粒物堆積的松散度、含水量和溫度等因素有關(guān)，并且還與載體中導(dǎo)電氣體的存在情況有關(guān)。粉塵導(dǎo)電機(jī)理取決于粉塵、氣體的溫度和組成成分。容積導(dǎo)電：體內(nèi)電子、離子發(fā)生→溫度高時(shí)（體積比電阻）表面導(dǎo)電：水膜、化學(xué)膜導(dǎo)電→電阻率高，溫度低粉塵比電阻隨溫度升高先增加，后減少。如圖所示：工業(yè)排氣中的粉塵比電阻值變化大（表面比電阻）容積容積表面和容積合成表面溫度粉塵的比電阻對(duì)電除塵器的運(yùn)行有很大的影響。電除塵器最適宜的范圍是：104--1010Ωcm。超出此范圍，則必須采取措施對(duì)煙氣組成進(jìn)行調(diào)節(jié)。1、調(diào)溫（燃煤鍋爐的飛灰）2、調(diào)濕（燃煤鍋爐）3.添加其他氣體，以降低比電阻。4、飛灰成分的影響七、粉塵的粘附性

粉塵附著在固體表面上，或塵粒彼此相互附著的現(xiàn)象稱為粘附。附著的強(qiáng)度，也就是克服附著現(xiàn)象所需要的力稱為粘附力。

粉塵的粘附是一種常見的實(shí)際現(xiàn)象，由于粘附力的存在，粉塵的相互碰撞會(huì)導(dǎo)致塵粒的凝并，凝并作用在各類除塵器中都有助于粉塵的捕集。在電除塵器和袋式除塵器中，粘附力的影響更為突出，因?yàn)槌龎m效率很大程度上取決于收塵極板上或?yàn)V袋上清除粉塵的能力。此外，粉塵的粘附性對(duì)除塵管道及除塵器的運(yùn)行管理也有很大的影響，需要防止粉塵在壁面上粘附過度堵塞管道或設(shè)備。前蘇聯(lián)根據(jù)用垂直拉斷法測(cè)出粉塵層的斷裂強(qiáng)度將粉塵分為四類，見表3-5。表3-5

粉塵粘性強(qiáng)度的分類粉塵類型ⅠⅡⅢⅣ粉塵粘性不粘性微粘性中等粘性強(qiáng)粘性粘性強(qiáng)度(Pa)0~6060~300300~600>600實(shí)際粉塵舉例干礦渣粉石英粉飛灰、焦粉高爐灰泥煤灰、金屬粉黃鐵礦粉、水泥、鋸木石膏粉、熟料灰纖維塵粘附力：范德華力、靜電引力、毛細(xì)力粉塵粒徑小、形狀不規(guī)則、表面粗糙、含水率高、濕潤(rùn)性好、荷電量大時(shí)，易于粘附。除塵裝置中既要粘附，在某些地方又不要粘附。八、粉塵的自然性和爆炸性自燃性自燃：粉塵在常溫下存放過程中自然發(fā)熱，此熱量經(jīng)長(zhǎng)時(shí)間的積累，達(dá)到該粉塵的燃點(diǎn)而引起燃燒的現(xiàn)象。

粉塵自燃性：可燃性粉塵在沒有外部火源的作用時(shí)，僅因受熱或自身發(fā)熱并蓄熱所產(chǎn)生的自然燃燒的性質(zhì)稱為粉塵自燃性。自然發(fā)熱原因：氧化熱、分解熱、聚合熱、發(fā)酵熱。爆炸性爆炸：可燃物的劇烈氧化作用，在瞬間產(chǎn)生大量的熱量和燃燒產(chǎn)物，在空間造成很大的溫度和壓力，故稱為化學(xué)爆炸。爆炸條件：引起粉塵爆炸的條件一是可燃粉塵懸浮于空氣中的濃度達(dá)到一定數(shù)量，二是存在著能量足夠的火源。能引起爆炸的粉塵濃度稱為爆炸濃度。能夠引起爆炸的最低含塵濃度稱為爆炸下限；最高濃度稱為爆炸上限。氣體與粉塵混合物的爆炸危險(xiǎn)性是以其爆炸下限（g/m3）來表示的。爆炸上限的濃度太高，如糖粉的爆炸上限為13500g/m3，在大多數(shù)場(chǎng)合都不會(huì)達(dá)到，所以沒有實(shí)際意義。粉塵混合物的爆炸下限不是固定不變的，它的變化與粉塵的分散度、濕度、溫度，火源的性質(zhì)，混合物中可燃?xì)夂颗c氧含量，惰性粉塵和灰分等因素有關(guān)。爆炸性：有些粉塵分散在空氣或其它助燃?xì)怏w中所形成的粉塵云達(dá)到一定濃度時(shí)，若遇著能量足夠的火源，可發(fā)生爆炸，這種性質(zhì)稱為粉塵的爆炸性。據(jù)粉塵爆炸性及火災(zāi)危害可將其分為四類，如表3-6所示。表3-6

粉塵爆炸性分類粉塵類型爆炸下限濃度g/m3自燃溫度K粉塵舉例爆炸危險(xiǎn)性最大的粉塵15

砂糖、泥煤、膠木粉、硫及松香等有爆炸危險(xiǎn)的粉塵16~65

鋁粉、亞麻、頁巖、面粉、淀粉等火災(zāi)危險(xiǎn)最在的粉塵>65低于523煙草粉待等有火災(zāi)危險(xiǎn)的粉塵>65高于523鋸末等第三節(jié)凈化裝置的性能除塵器性能指標(biāo)1.技術(shù)指標(biāo)：處理氣量、凈化效率、壓損2.經(jīng)濟(jì)指標(biāo)：設(shè)備費(fèi)、運(yùn)行費(fèi)、占地一、凈化裝置技術(shù)性能的表示方法1、處理氣體流量體積流量 式中——裝置進(jìn)口氣流量，； ——裝置出口氣流量，；凈化裝置漏風(fēng)率上式中的氣體體積流量QN，表示標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)（273.15K，101.33kPa）下的氣體流量，實(shí)際工況下氣體流量要進(jìn)行狀態(tài)換算。Q2NQ2NC2Ns2g2

QQ1NC1Ns1g1

S3S3,g3

2．凈化效率，除塵效率式中：Sc——捕集量kg/h Si——入口量kg/h So——出口量kg/h除塵效率當(dāng)時(shí)3.壓力損失壓損代表裝置能耗大小的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，指進(jìn)口和出口氣流全壓之差。大小取決于裝置的種類和結(jié)構(gòu)形式，還與流量有關(guān)。二、凈化效率的表示方法1.總效率總效率系指同一時(shí)間內(nèi)除塵裝置捕集的粉塵量與進(jìn)入裝置的粉塵量之比。如圖3-5所示，裝置進(jìn)口的氣體流量為Q1N（mN3/s）、粉塵流人量為S1（g/s）、含塵濃度為C1N（g/mN3），裝置出口的相應(yīng)量為Q2N（g/mN3）S2（g/s）、C2N（g/mN3），裝置捕集粉塵量為S3(g/s)，則有：總除塵效率η可表示成為：

（3-44）或

（3-45）

若除塵裝置本體不漏氣，即Q1N=Q2N，則式（3-45）簡(jiǎn)化為：

（3-46）2.通過率對(duì)于高效除塵裝置，如袋式過濾器除塵效率達(dá)99％以上，若表示成99.9%或99.99%，不僅有些笨拙，而且在表達(dá)除塵器性能的差別上也不明顯。所以有時(shí)采用通過率P來表示裝置的性能，它系指在同一時(shí)間內(nèi)從除塵裝置排出的粉塵量與入口粉塵量之比，即：

（3-47）例如，一除塵器的除塵效率η=99.0%，通過率P=1.0%；另一除塵器的η=99.9%，P=0.1%，則前者的通過率是后者的10倍。3.分級(jí)效率除塵裝置的除塵效率η，皆是指在一定運(yùn)行條件下除塵器對(duì)某種粉塵的總除塵效率。但是，同一除塵器在同樣運(yùn)行條件下對(duì)粒徑分布不同的粉塵的除塵效率是不同的，所以為表示除塵效率與粉塵粒徑的關(guān)系，提出了分級(jí)除塵效率的概念。分級(jí)除塵效率（簡(jiǎn)稱分級(jí)效率）系指除塵器對(duì)某一粒徑dpi或粒徑間隔Δdpi內(nèi)粉塵的除塵效率，前以ηi表示。設(shè)除塵器的進(jìn)口、出口和捕集的dpi（或Δdpi）顆粒的質(zhì)量流量分別為S1i、S2i和S3i，則該除塵器對(duì)dpi（或Δdpi）顆粒的分級(jí)效率為：

（3-48）對(duì)于分級(jí)效率，一個(gè)非常重要的值是ηi=50%，與此值相對(duì)應(yīng)的粒徑稱為除塵器的分割粒徑，一般用dc表示。分割粒徑dc在討論除塵器性能時(shí)經(jīng)常用到。4.分級(jí)效率與總除塵效率之間的關(guān)系（1）由總效率求分級(jí)效率g—粒徑頻率分布或 （2）由分級(jí)效率求總除塵效率∵兩邊對(duì)各種粒徑求和或 上式可用解析法和圖解法求出。5.多級(jí)串聯(lián)運(yùn)行時(shí)的總凈化效率實(shí)際工程中，有的需要把兩種或多種不同型式的除塵器串聯(lián)起來使用，形成兩級(jí)或多級(jí)除塵系統(tǒng)。分級(jí)除塵器的總除塵效率第四節(jié)顆粒捕集的理論基礎(chǔ)除塵過程機(jī)理：將含塵氣體引入具有一種或幾種力作用的除塵器，使顆粒對(duì)氣流發(fā)生相對(duì)位移，并從氣相中分離出來，最后沉降到捕集表面上。粉塵大小不同，種類不同，所受動(dòng)力學(xué)行為也不同。捕集作用力：外力：重力、離心力、慣性力、靜電力、磁力、熱力、泳力流體阻力顆粒相互作用力（可忽略）一、流體阻力阻力形狀阻力：運(yùn)動(dòng)時(shí)，排開周圍氣體，導(dǎo)致前面壓力大，后面壓力小。磨擦阻力：顆粒與周圍流體之間的摩擦。阻力方向：與速度向量方向相反大?。菏街校篊D——阻力系數(shù) AP——顆粒在其運(yùn)動(dòng)方向上的投影面積，m2對(duì)球形——流體的密度kg/m2；u——顆粒與流相相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度，m/s由相似理論可知： 討論CD與Rep關(guān)系①Rep≤1時(shí)，CD=24/Rep 對(duì)球形顆粒斯托克斯阻力定律Rep≤1稱為斯托克斯區(qū)域。②1<Rep<500顆粒運(yùn)行處于紊流速度區(qū)③500<Rep<2×105時(shí)，牛頓區(qū)域。顆粒運(yùn)動(dòng)處于紊流狀態(tài)，CD與Rep幾乎無關(guān)。此時(shí)：④當(dāng)顆粒尺寸小到與氣體分子平均自由程大小差不多時(shí)，顆粒開始脫離與氣體分子接觸，顆粒運(yùn)行發(fā)生所謂“滑動(dòng)”。這時(shí)，顆粒所接觸的流體介質(zhì)不再連續(xù)，流體阻力將減小。為了對(duì)這種滑動(dòng)條件進(jìn)行修正，將一個(gè)稱為坎寧漢修正因子C引入斯托克斯定律。即 （dp<10um）C值取決于努森(knudsen)數(shù)戴維斯公式氣體分子平均自由程一般0.1um左右，式中氣體分子算術(shù)平均速度坎寧漢因數(shù)C=f(T,P,dp)當(dāng)T↑；P↓；dp↓C↑作為粗略估計(jì)，293K,1atmT二、阻力導(dǎo)致的減速運(yùn)動(dòng)在靜止空氣中FDu0阻力造成的加速度據(jù)費(fèi)克研究Rep<1000時(shí)，阻力與減速度無關(guān)。忽略CD對(duì)影響顆粒在斯托克斯區(qū)時(shí)此時(shí)： 顆粒的馳豫時(shí)間在時(shí)，顆粒速度u0，減速到u時(shí)間從t=0，到t，顆粒遷移距離x的物理意義：由于阻力使顆粒的速度減小到它的初速度的1/t（36.8%）的所需的時(shí)間。對(duì)于處于滑動(dòng)領(lǐng)域的顆粒，也應(yīng)引入坎寧漢漢修正系數(shù)C?！? ∴ 顆粒由初速度到靜止，所遷移距離叫停止距離 或 三、重力沉降FDFG,u0FB靜止流體中的顆粒FD=FG-FB=在斯托克斯區(qū)域的顆粒：終未沉降速度：當(dāng)流體是氣體時(shí)，，可忽略浮力。沉降速度公式簡(jiǎn)化為：對(duì)于坎寧漢滑動(dòng)區(qū)域領(lǐng)域的小顆粒對(duì)于大的球形顆粒：（Re>1）重力作用下的終未沉降速度()對(duì)紊流過渡區(qū)()ii對(duì)牛頓區(qū)，則()斯托克斯直徑和空氣動(dòng)力學(xué)當(dāng)量直徑進(jìn)而可以得出。四、離心沉降旋風(fēng)除塵器是應(yīng)用離心力分離作用的除塵裝置；離心力也是慣性碰撞和攔截作用的主要除塵機(jī)制。離心力牛頓定律式中：R——流線半徑 Vt——R處切線速度在斯托克斯區(qū)，兩力達(dá)到平衡離心終未沉降速度 為離心加速度離心沉降原理分析離心沉降——依靠慣性離心力的作用而實(shí)現(xiàn)的沉降過程叫離心沉降。慣性離心力：任何質(zhì)量為m的物體在與轉(zhuǎn)軸的距離為R，切向速度為的位置上的為：

方向沿旋轉(zhuǎn)半徑從中心指向外周，從而能更快更好地將分散質(zhì)與分散介質(zhì)分離出來。若慣性離心力作用下的沉降速度當(dāng)流體帶著顆粒旋轉(zhuǎn)時(shí)，如果顆粒的密度大于流體的，則顆粒在慣性離心力作用下在徑向與流體發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)向飛離中心。一、離心力場(chǎng)中顆粒在徑向的受力情況：1．慣性離心力

方向如圖示2．向心力（顆粒周圍的流體對(duì)顆粒的作用力），方向如圖示

與重力場(chǎng)中的浮力相當(dāng)3．曳力相對(duì)徑向運(yùn)動(dòng)速度，方向如圖示

類似于重力沉降，即二、離心沉降速度

與比較，式中的g改用

方向向下，是恒值，而方向沿徑向由中心指向外，并隨R的不同而不同，值是變化的。三、分離因數(shù)若將離心沉降速度計(jì)算式與重力沉降速度相除則可得

分離因數(shù)對(duì)于一定的懸浮系，當(dāng)采用離心沉降時(shí)，可加快沉降過程。值大小是反映離心分離設(shè)備性能的重要指標(biāo)。高速離心機(jī)的值可達(dá)1萬以上。五、靜電沉降在電場(chǎng)中，顆粒受力FDq.e=FE平衡時(shí)電力沉降速度/驅(qū)進(jìn)速度對(duì)dp<1um時(shí) 六、慣性沉降氣流中的顆粒隨氣流一起運(yùn)動(dòng)，若在氣流中有障礙物，則此障礙物則成為一個(gè)靶。使氣體及顆粒產(chǎn)生繞流，較遠(yuǎn)的大顆?？衫@開，較小的顆?？衫@開，距離停滯流線較近的大顆粒，由于本身的慣性而脫離流線，與靶碰撞，繼而被捕集。這種捕塵機(jī)理稱為慣性碰撞。顆粒剛好避開與靶碰撞，但其表面與靶表面接觸而被靶攔截。慣性碰撞與攔截皆是靠靶來捕塵的捕塵的重要除塵機(jī)制。在慣性捕集過程中，顆粒以初速u0運(yùn)動(dòng)，除阻力外，不受其它力作用，這種運(yùn)動(dòng)力式屬于非穩(wěn)態(tài)的減速運(yùn)動(dòng)。1．慣性碰撞慣性碰撞的除塵效率取決于：1.氣流速度在靶周圍的分布（ReD：捕集體的雷諾數(shù)；）2.顆粒運(yùn)動(dòng)軌跡；3.顆粒對(duì)捕集體的附著能力。①

氣流速度在靶周圍的分布。隨ReD變化。-------------無擾動(dòng)氣流時(shí)相對(duì)捕集體的流速，m/s---捕集體的定性尺寸。②顆粒運(yùn)動(dòng)軌跡取決于顆粒的質(zhì)量，氣流阻力，捕集體尺寸及形狀，氣流速度用無因次碰撞系數(shù)St表征顆粒運(yùn)動(dòng)的量，又稱斯托克斯準(zhǔn)數(shù)。圖5-16給出了不同形狀的捕集體在不同的ReD下慣性碰撞效率與的關(guān)系斯托克斯準(zhǔn)數(shù)

斯托克斯準(zhǔn)數(shù)St↑ ↑2．?dāng)r截顆粒在捕集體上直接攔截，一般剛好發(fā)生在顆粒距集體表面dp/2的距離內(nèi)，可用攔截比R表示攔截效率（1）當(dāng)時(shí)，慣性大，沿直線運(yùn)動(dòng)。①顆粒只要在Dc內(nèi)，都會(huì)與捕集體碰撞。②顆粒在()之間的流環(huán)內(nèi)，都會(huì)與捕集體表面接觸。因此攔截會(huì)引起捕集效率增加，這個(gè)增量是：對(duì)園柱形捕集體 對(duì)球形捕集體（2）當(dāng)時(shí)，慣性小攔截效率對(duì)繞圓柱體的勢(shì)流對(duì)繞球體的勢(shì)流對(duì)繞圓柱體的粘性流對(duì)繞球體的粘性流攔截效率隨粉塵粒徑增加和捕集體直徑減小而增大，攔截效率與氣流速度無關(guān)。與氣流流動(dòng)狀態(tài)有關(guān)。七、擴(kuò)散沉降1.擴(kuò)散系數(shù)和均方根位移微細(xì)的粉塵粒子在氣流中常伴有布朗運(yùn)動(dòng)，由于布朗運(yùn)動(dòng)的結(jié)果，小粒