1、注册环保工程师考试培训（注册环保工程师考试培训（2019）第第3篇篇 大气污染防治工程基础与实践大气污染防治工程基础与实践 华北电力大学环境科学与工程学院华北电力大学环境科学与工程学院大拇指环保科技集团大拇指环保科技集团(福建福建)有限公司有限公司李李 守守 信信第第1章章 大气污染防治工程基础大气污染防治工程基础1.1大气污染物的形成大气污染物的形成1.1.1 大气污染大气污染 1、大气污染的定义、大气污染的定义 大气污染是指由于人类活动或自然过程使得某些物质进入大气污染是指由于人类活动或自然过程使得某些物质进入大气中，呈现出足够的浓度，达到了足够的时间大气中，呈现出足够的浓度，达到了足够的
2、时间,并因此危并因此危害了人体的舒适、健康和人们的福利，甚至危害了生态环害了人体的舒适、健康和人们的福利，甚至危害了生态环境。境。2、大气污染范围的分类、大气污染范围的分类 （1）局部地区污染）局部地区污染 （2）地区性污染）地区性污染 （3）广域性污染）广域性污染 （4）全球性污染）全球性污染 23、大气污染的类型四种类型、大气污染的类型四种类型（1）煤烟型污染煤烟型污染（2）石油型污染石油型污染（3）混合型污染混合型污染（4）特殊型污染特殊型污染 4、全球性大气污染问题全球性大气污染问题（1）温室效应）温室效应（2）臭氧层破坏）臭氧层破坏（3）酸雨酸雨 3 31.1.2 大气污染物的分类、
3、来源及危害大气污染物的分类、来源及危害 1、大气污染物的分类、大气污染物的分类 两大类：颗粒污染物（气溶胶状态污染物）和气态污两大类：颗粒污染物（气溶胶状态污染物）和气态污 染物。染物。（1）颗粒污染物（气溶胶状态污染物）颗粒污染物（气溶胶状态污染物）粉尘粉尘 烟烟 飞灰飞灰 黑烟黑烟 雾雾 在环境空气质量标准（在环境空气质量标准（GB3095-2019）中，分为）中，分为 总悬浮颗粒物（总悬浮颗粒物（TSP：d 100m）和可吸入颗粒物）和可吸入颗粒物 （PM10:d 10m）。）。（2）气态污染物气态污染物 以分子状态存在的污染物。可以分为五大类：以二氧以分子状态存在的污染物。可以分为五大
4、类：以二氧 化硫为主的含硫污染物、以氧化氮和二氧化氮为主的化硫为主的含硫污染物、以氧化氮和二氧化氮为主的 含氮污染物、碳氧化物、有机化合物及卤素化合物含氮污染物、碳氧化物、有机化合物及卤素化合物 等。等。如如P468表表3-1-1所示。所示。气态污染物又可以分为一次污染物和二次污染物气态污染物又可以分为一次污染物和二次污染物。42、主要大气污染物的来源、主要大气污染物的来源 P470 表表3-1-2 硫氧化物硫氧化物 硫氧化物中主要是硫氧化物中主要是SO2，是目前大气污染物中数量较大、影响范围，是目前大气污染物中数量较大、影响范围广的一种气态污染物。广的一种气态污染物。大气中大气中SO2的来源
5、很广，几乎所有工业企业都可的来源很广，几乎所有工业企业都可能产生。它主要来自化石燃料的燃烧过程，以及硫化物矿石的焙烧、能产生。它主要来自化石燃料的燃烧过程，以及硫化物矿石的焙烧、冶炼等热过程。火力发电厂、有色金属冶炼厂、硫酸厂、炼油厂以及冶炼等热过程。火力发电厂、有色金属冶炼厂、硫酸厂、炼油厂以及所有烧煤或油的工业炉窑等都排放所有烧煤或油的工业炉窑等都排放SO2烟气。烟气。氮氧化物氮氧化物 氮和氧的化合物有六种，用氮和氧的化合物有六种，用NOx表示。表示。主要是主要是NO、NO2。NO由燃由燃料燃烧直接生成，料燃烧直接生成，其毒性不大，但进入大气后可以被缓慢的氧化成其毒性不大，但进入大气后可以
6、被缓慢的氧化成NO2，当大气中有当大气中有O3等强氧化剂存在时，或在催化剂的作用下，其氧化速度等强氧化剂存在时，或在催化剂的作用下，其氧化速度会加快。会加快。NO2的毒性约为的毒性约为NO的的5倍。当倍。当NO2参与大气中的光化学反应，参与大气中的光化学反应，形成光化学烟雾后，其毒性更强。形成光化学烟雾后，其毒性更强。人类活动产生的人类活动产生的NOx，主要来自火，主要来自火力发电厂、各种窑炉、机动车和采油机的排气，其次是硝酸生产、硝力发电厂、各种窑炉、机动车和采油机的排气，其次是硝酸生产、硝化过程、炸药生产及金属表面处理等过程。其中由燃料燃烧产生的化过程、炸药生产及金属表面处理等过程。其中由
7、燃料燃烧产生的NOx约占约占83%。5碳氧化物碳氧化物 CO和和CO2是各种大气污染物中发生量最大的一类污染是各种大气污染物中发生量最大的一类污染物，物，主要来自燃料燃烧和机动车排气。主要来自燃料燃烧和机动车排气。CO是一种窒息性是一种窒息性气体，在城市冬季采暖季节或在交通繁忙的十字路口，气体，在城市冬季采暖季节或在交通繁忙的十字路口，当气象条件不利于排气扩散稀释时，当气象条件不利于排气扩散稀释时，CO的浓度有可能达的浓度有可能达到危害人体健康的水平。到危害人体健康的水平。CO2是无毒气体，但当其在大气中的浓度过高时，使是无毒气体，但当其在大气中的浓度过高时，使氧气含量相对减小，对人产生不良影
8、响。地球上氧气含量相对减小，对人产生不良影响。地球上CO2浓浓度的增加，能产生度的增加，能产生“温室效应温室效应”，迫使各国政府开始实，迫使各国政府开始实施控制。施控制。有关有关CDM。6有机化合物有机化合物种类很多，其中包括碳氢化合物（烃类、芳香烃等）、含氧有种类很多，其中包括碳氢化合物（烃类、芳香烃等）、含氧有机物（醇、醛、酮、酸、醚）以及含有卤素的有机物（例如氯机物（醇、醛、酮、酸、醚）以及含有卤素的有机物（例如氯仿、三氯乙烯等）。较低分子量的有机化合物极易挥发到大气仿、三氯乙烯等）。较低分子量的有机化合物极易挥发到大气中，因此这些有机化合物又称为挥发性有机化合物（中，因此这些有机化合物
9、又称为挥发性有机化合物（VOCs）。）。在发现的在发现的2000余种可疑致癌物质中，有机化合物中的芳烃类余种可疑致癌物质中，有机化合物中的芳烃类（PHA）就是最主要的一类。其中比较典型的有苯并）就是最主要的一类。其中比较典型的有苯并a芘；其芘；其他如多氯联苯、乙烯进入大气后将会导致植物生长发育异常，他如多氯联苯、乙烯进入大气后将会导致植物生长发育异常，环境中的氯乙烯是致癌物质。氟氯烃是制冷剂，排入大气扩散环境中的氯乙烯是致癌物质。氟氯烃是制冷剂，排入大气扩散到平流层，生成化学性质活泼的氯离子，参与破坏臭氧分子的到平流层，生成化学性质活泼的氯离子，参与破坏臭氧分子的活动。二噁英是一类极毒的物质，
10、有活动。二噁英是一类极毒的物质，有“世纪之毒世纪之毒”之称，其毒之称，其毒性比氰化钾高性比氰化钾高1000倍。倍。VOCs主要来自化工、石油化工、石油炼制、机动车和燃主要来自化工、石油化工、石油炼制、机动车和燃料燃烧排气以及轻工生产等，其他来源也非常广泛，如油漆涂料燃烧排气以及轻工生产等，其他来源也非常广泛，如油漆涂料和溶剂、黏合剂等等。料和溶剂、黏合剂等等。73、大气污染物的影响及危害、大气污染物的影响及危害（1）对人体健康的影响）对人体健康的影响 .颗粒物颗粒物 颗粒物对人体健康的影响，取决于颗粒物的浓度和在其中颗粒物对人体健康的影响，取决于颗粒物的浓度和在其中暴露的时间。影响上呼吸道感染
11、、心脏病、支气管炎、气喘、暴露的时间。影响上呼吸道感染、心脏病、支气管炎、气喘、肺炎、肺气肿等疾病。暴露在合并有其它污染物（如肺炎、肺气肿等疾病。暴露在合并有其它污染物（如SO2）的）的颗粒物中所造成的健康危害，要比分别暴露在单一污染物中严颗粒物中所造成的健康危害，要比分别暴露在单一污染物中严重得多。重得多。.硫氧化物硫氧化物 人类及其他动物对人类及其他动物对SO2的反应是支气管收缩。空气中的反应是支气管收缩。空气中SO2浓浓度在度在0.5ng/m3以上，对人体健康已有潜在影响，以上，对人体健康已有潜在影响，13ng/m3时时多数人开始受到刺激，多数人开始受到刺激，10ng/m3时刺激加剧，个
12、别人还会出现时刺激加剧，个别人还会出现严重的支气管痉挛。与颗粒物和水分结合的硫氧化物是对人类严重的支气管痉挛。与颗粒物和水分结合的硫氧化物是对人类健康影响非常严重的公害（如著名的伦敦烟雾事件）。健康影响非常严重的公害（如著名的伦敦烟雾事件）。当大气中的当大气中的SO2氧化形成硫酸和硫酸烟雾时，其毒性是氧化形成硫酸和硫酸烟雾时，其毒性是SO2的的420倍。倍。8 一氧化碳一氧化碳 高浓度的高浓度的CO能够引起人体生理上和病理上的变化，甚至死能够引起人体生理上和病理上的变化，甚至死亡。亡。CO是一种能夺取人体组织所需氧的有毒吸入物。是一种能夺取人体组织所需氧的有毒吸入物。CO与血与血红蛋白结合生成
13、碳氧血红蛋白，由于血红蛋白与红蛋白结合生成碳氧血红蛋白，由于血红蛋白与CO的亲和能的亲和能力大约为对氧的亲合力的力大约为对氧的亲合力的210倍，因而倍，因而COHb的直接作用是降的直接作用是降低血液的输氧能力。低血液的输氧能力。CO达到一定浓度时，大多数人感觉眩晕、达到一定浓度时，大多数人感觉眩晕、头痛和倦怠，甚至死亡。头痛和倦怠，甚至死亡。氮氧化物氮氧化物 NO的毒性仅为的毒性仅为NO2的的1/5。NO2对呼吸器官有强烈的刺激作对呼吸器官有强烈的刺激作用，会迅速破坏肺细胞，可能是哮喘病、肺气肿和肺癌的一种用，会迅速破坏肺细胞，可能是哮喘病、肺气肿和肺癌的一种病因。病因。NOx与碳氢化合物混合
14、时，在阳光照射下发生光化学反与碳氢化合物混合时，在阳光照射下发生光化学反应生成的光化学氧化剂，危害更加严重。应生成的光化学氧化剂，危害更加严重。9 光化学氧化剂光化学氧化剂 氧化剂、臭氧（氧化剂、臭氧（O3）、过氧化乙酰硝酸酯（）、过氧化乙酰硝酸酯（PAN）、）、过氧苯酰硝酸酯（过氧苯酰硝酸酯（PBN）和其它能使碘化钾的碘离子）和其它能使碘化钾的碘离子 氧化的痕量物质，都称为光化学氧化剂。臭氧和氧化的痕量物质，都称为光化学氧化剂。臭氧和PAN 以最高的浓度存在。氧化剂（主要是以最高的浓度存在。氧化剂（主要是PAN和和PBN）会）会 严重的刺激眼睛，当它和臭氧混合在一起时，它们还严重的刺激眼睛，
15、当它和臭氧混合在一起时，它们还 会刺激鼻腔、喉，引起胸腔收缩，在浓度高达会刺激鼻腔、喉，引起胸腔收缩，在浓度高达3.90 mg/m3时，就引起剧烈的咳嗽和注意力不能集中。时，就引起剧烈的咳嗽和注意力不能集中。有机化合物有机化合物 有很多有机化合物是可疑的致变物和致癌物，包括卤有很多有机化合物是可疑的致变物和致癌物，包括卤 代烷烃、氯烯烃、氯芳烃、芳烃、氧化产物和氮化产物代烷烃、氯烯烃、氯芳烃、芳烃、氧化产物和氮化产物 等。特别是多环芳烃（等。特别是多环芳烃（PAH）类，大多数有致癌作用，）类，大多数有致癌作用，其中苯并其中苯并a芘是强致癌物质。苯并芘是强致癌物质。苯并a芘主要通过呼吸芘主要通过
16、呼吸 道侵入肺部，并引起肺癌。实测数据表明，肺癌发病率道侵入肺部，并引起肺癌。实测数据表明，肺癌发病率 与大气污染、苯并与大气污染、苯并a芘含量有显著的相关性。芘含量有显著的相关性。10 （2）对植物的伤害）对植物的伤害 大气污染对植物的伤害，通常发生在叶子结构中。最常大气污染对植物的伤害，通常发生在叶子结构中。最常 遇到的毒害植物的气体是：二氧化硫、臭氧、遇到的毒害植物的气体是：二氧化硫、臭氧、PAN、氟、氟 化氢、乙烯、氯化氢、氯、硫化氢和氨。化氢、乙烯、氯化氢、氯、硫化氢和氨。（3）对器物和材料的影响）对器物和材料的影响 大气污染对金属制品、油漆涂料、皮革制品、纸制品、纺大气污染对金属制
17、品、油漆涂料、皮革制品、纸制品、纺 织品、橡胶制品和建筑物的损害也是很严重的。这种损害织品、橡胶制品和建筑物的损害也是很严重的。这种损害 包括玷污性损害和化学性损害两个方面。包括玷污性损害和化学性损害两个方面。（4）对大气能见度和气候的影响）对大气能见度和气候的影响 大气污染最常见的效应是大气能见度降低。大气污染对大气污染最常见的效应是大气能见度降低。大气污染对 气候产生的影响越来越受到重视，如气候产生的影响越来越受到重视，如CO2等温室气体引等温室气体引 起的温室效应、起的温室效应、SO2、NOx排放产生的酸雨、氟氯烃等排放产生的酸雨、氟氯烃等 的排放破坏臭氧层等。大气污染对全球气候变化的影
18、的排放破坏臭氧层等。大气污染对全球气候变化的影 响，已是全人类共同面临的环境问题。响，已是全人类共同面临的环境问题。111.2 大气污染物扩散大气污染物扩散1.2.1 主要气象要素主要气象要素 与大气污染关系密切的气象要素主要有气温、气压、湿度、与大气污染关系密切的气象要素主要有气温、气压、湿度、风、湍流、云、太阳高度角以及能见度等。风、湍流、云、太阳高度角以及能见度等。1、气温：指在离地面、气温：指在离地面1.5m高处的百叶箱中观测到的空气温高处的百叶箱中观测到的空气温度。表示气温的单位一般用摄氏温度（度。表示气温的单位一般用摄氏温度（），理论计算时则用），理论计算时则用绝对温度（绝对温度（
19、K）来表示。两者的换算关系是：）来表示。两者的换算关系是：T(K)=T()+273.16 2、气压、气压 气压是指大气压强气压是指大气压强。单位可用帕斯卡（。单位可用帕斯卡（Pa）、大气压）、大气压（atm）、毫米汞柱（）、毫米汞柱（mmHg）及毫米水柱（）及毫米水柱（mmH2O）来表）来表示。示。123、气湿、气湿 大气的湿度简称为气湿，用来表示空气中水汽的含量。大气的湿度简称为气湿，用来表示空气中水汽的含量。4、风向、风向 风是个矢量，具有大小和方向。风向是只来风的方风是个矢量，具有大小和方向。风向是只来风的方 向，可用向，可用8个或个或16个方位表示（个方位表示（P475 图图3-1-1
20、）。）。5、风速、风速 单位时间内空气在水平方向上移动的距离，单位时间内空气在水平方向上移动的距离，m/s。6、云、云7、能见度、能见度8、大气稳定度、大气稳定度9、逆温、逆温10、地方性风场、地方性风场（1）海陆风海陆风 海风和陆风的总和，发生在海陆交界处。海风和陆风的总和，发生在海陆交界处。（2）山谷风山谷风（3）城市热岛环流城市热岛环流 13 141.2.2 大气扩散模式大气扩散模式1高斯扩散模式高斯扩散模式 适用于均一的大气条件以及地面开适用于均一的大气条件以及地面开 阔的平坦地区。阔的平坦地区。2污染物扩散浓度估算污染物扩散浓度估算（1）有效源高的计算：烟囱的有效高度简称有效源高。）
21、有效源高的计算：烟囱的有效高度简称有效源高。由于烟气的抬升作用，相当于烟囱的几何高度增加了。由于烟气的抬升作用，相当于烟囱的几何高度增加了。因此，烟囱的有效高度等于烟囱的几何高度与烟气的因此，烟囱的有效高度等于烟囱的几何高度与烟气的抬升高度之和。若用抬升高度之和。若用H表示烟囱的有效高度，表示烟囱的有效高度，Hs表示表示烟囱的几何高度，烟囱的几何高度，H表示烟气的抬升高度，则：表示烟气的抬升高度，则：H=Hs+H （2）污染物扩散浓度估算）污染物扩散浓度估算根据地面上方根据地面上方10m处的风速、日照等级、阴云分布状处的风速、日照等级、阴云分布状况及云量等气象资料，查表确定某时某地的大气稳定况
22、及云量等气象资料，查表确定某时某地的大气稳定度级别。然后利用度级别。然后利用P-G扩散曲线图查出对应于当时当扩散曲线图查出对应于当时当地的大气稳定度处下风向距离为地的大气稳定度处下风向距离为x的的y和和z值及扩散方值及扩散方程中其他各个参数值，利用扩散模式，就可以估算出程中其他各个参数值，利用扩散模式，就可以估算出各种情况下污染物浓度值。各种情况下污染物浓度值。SHSHSHSHSHSHSHSHSHSHSHSHSHSHSHSHSHSHSHSHSHSHSHSHSHSHSHSH1.2.3 大气扩散与厂址选择的关系大气扩散与厂址选择的关系1选址所需要的气候资料选址所需要的气候资料（1）风向与风速的气候
23、资料）风向与风速的气候资料（2）大气稳定度气候资料）大气稳定度气候资料2选址时要考虑的几个因素选址时要考虑的几个因素（1）对背景浓度的考虑）对背景浓度的考虑（2）对气象条件和地形的考虑）对气象条件和地形的考虑 -山谷较深，烟囱有效高度不能超过经常出现的静风和小风高度时，不宜建厂山谷较深，烟囱有效高度不能超过经常出现的静风和小风高度时，不宜建厂 -烟囱有效高度不可能超过下坡风厚度和背风坡湍流区高度的地方不宜建厂。烟囱有效高度不可能超过下坡风厚度和背风坡湍流区高度的地方不宜建厂。-谷地四周山坡有居民区及农田，烟囱有效高度不能超过山的高度不宜建厂。谷地四周山坡有居民区及农田，烟囱有效高度不能超过山的
24、高度不宜建厂。-高山围绕的深谷地不宜建厂。高山围绕的深谷地不宜建厂。-烟流虽能越过山头，仍会在背风面污染时，居民区不宜建在背风坡污染区。烟流虽能越过山头，仍会在背风面污染时，居民区不宜建在背风坡污染区。-在海陆风（或水陆风）较稳定的大型水域与山地交界的背山地段不宜建厂。在海陆风（或水陆风）较稳定的大型水域与山地交界的背山地段不宜建厂。必须建厂时，应使生活区与厂区的连线与海岸平行，以减少海陆风造成的污染。必须建厂时，应使生活区与厂区的连线与海岸平行，以减少海陆风造成的污染。15 1.2.4 烟囱高度烟囱高度 1、烟囱高度设计原则、烟囱高度设计原则 确定烟囱高度时既要满足大气污染物的稀释要求，又要
25、确定烟囱高度时既要满足大气污染物的稀释要求，又要 考虑节省投资，最终目的是保证地面浓度不超过考虑节省投资，最终目的是保证地面浓度不超过环境环境 质量标准质量标准。2、烟囱高度设计方法、烟囱高度设计方法 目前应用最普遍的是按高斯模型的简化公式。由于对地目前应用最普遍的是按高斯模型的简化公式。由于对地 面浓度的要求不同，常用烟囱高度的计算方法有：面浓度的要求不同，常用烟囱高度的计算方法有：（1）地面最大允许浓度计算法）地面最大允许浓度计算法 （2）P值法值法 （3）按一定保证率计算法。）按一定保证率计算法。16（1）按地面最大允许浓度计算法）按地面最大允许浓度计算法 该法是保证污染物的地面最大浓度
26、不超过该法是保证污染物的地面最大浓度不超过环境空气环境空气 质量标淮质量标淮规定的浓度限值来确定烟囱的高度。设国规定的浓度限值来确定烟囱的高度。设国 家大气质量标准中规定的污染物浓度为家大气质量标准中规定的污染物浓度为Co，该地区的，该地区的 背景浓度为背景浓度为C b，在设计烟囱高度下，排放污染物所产，在设计烟囱高度下，排放污染物所产 生的地面最大浓度为生的地面最大浓度为CmaxCoCb，根据污染物地面，根据污染物地面 浓度的高斯模式，则烟囱的最低高度可由下式求得：浓度的高斯模式，则烟囱的最低高度可由下式求得：（3-1-31）171202()zsbyQHHeu CC（2）按地面绝对最大浓度计
27、算法按地面绝对最大浓度计算法 地面最大浓度高斯模式是在风速不变的情况下导出的，实际上地面最大浓度高斯模式是在风速不变的情况下导出的，实际上 风速是变化的，风速风速是变化的，风速对地面最大浓度对地面最大浓度Cmax有双重影响，有双重影响，增大增大 时，时，Cmax减小，而减小，而增大时，拾升高度增大时，拾升高度H减小，减小，Cmax反而增反而增 大，这两种相反作用的结果，定会在某一风速下出现地面最大大，这两种相反作用的结果，定会在某一风速下出现地面最大 浓度。地面最大浓度极值称为绝对地面最大浓度，此时的风速浓度。地面最大浓度极值称为绝对地面最大浓度，此时的风速 称为危险风速，以称为危险风速，以c
28、表示。一般烟流抬升公式可简化为表示。一般烟流抬升公式可简化为HB （式中（式中B为抬升高度公式中除为抬升高度公式中除以外一切量的计算值）。按以外一切量的计算值）。按保保 证地面绝对最大浓度不超过证地面绝对最大浓度不超过环境空气质量标推环境空气质量标推规定的浓度规定的浓度 限值限值Co，可得到另一烟囱高度计算式：，可得到另一烟囱高度计算式：（3-1-32）18120022zzSbybcyeQQHeB CCCCu（3）按）按P值法值法 对于高架连续点源的容许排放模式对于高架连续点源的容许排放模式P值法有三种模式值法有三种模式 SO2排放源排放源 （3-1-33）式中式中QSO2允许排放量，允许排放
29、量，t/h；P允许排放指标；允许排放指标；H抬高高度，抬高高度，m。对于城市及其他平原城市的远郊区的对于城市及其他平原城市的远郊区的P值可按下式计算：值可按下式计算：P=P0 P1 P2 P3 P4 （P值的计算方法参见值的计算方法参见P490）1916210SQHHP其他有害气体排放源其他有害气体排放源 （3-1-37）式中式中C当气体污染物为当气体污染物为环境空气质量标准环境空气质量标准中所中所列入的有毒气体时，列入的有毒气体时，C值应取用该污染物任何一次的值应取用该污染物任何一次的浓度限值，浓度限值，mgm3；K区域调节系数，城区区域调节系数，城区K1，非城区，非城区K=1.01.5；其
30、他符号的意义同上。其他符号的意义同上。本公式适用于除本公式适用于除SO2以外的有害气体，且排气口离地以外的有害气体，且排气口离地面大于面大于15m的高架源。的高架源。20 1322101012.8SQHHP KCu颗粒物排放源颗粒物排放源 （3-1-38）式中式中Qo烟尘容许排放量，烟尘容许排放量，t/h；P允许排放指标；允许排放指标；其他符号意义同上。其他符号意义同上。式式3-1-38适用于电站烟囱。适用于电站烟囱。21162010SQHHP 若除尘器入口烟尘量为若除尘器入口烟尘量为Q，除尘器满负荷运行时规定，除尘器满负荷运行时规定的效率是的效率是，由于发电厂实际排放的烟尘量不应大于容许，由
31、于发电厂实际排放的烟尘量不应大于容许排放量排放量Q0，则有，则有Qi（1）Qo。如果把实际排放量如果把实际排放量Q作为容许排放量作为容许排放量Q0，按要求选取，按要求选取除尘器的效率除尘器的效率，P值为值为GB 384083中给出的已知量，中给出的已知量，则按上述模式即可求出有效烟囱高度则按上述模式即可求出有效烟囱高度H，再计算烟囱抬升，再计算烟囱抬升高度高度H，便可确定出烟囱的实际高度，便可确定出烟囱的实际高度Hs。因此因此P值法是实际工作中比较简便的实用方法。值法是实际工作中比较简便的实用方法。另外，一个污染源往往同时排放另外，一个污染源往往同时排放SO2、颗粒物和其他、颗粒物和其他有害气
32、体，如发现三个公式计算出的烟囱高度不同，则有害气体，如发现三个公式计算出的烟囱高度不同，则取最大值作为设计烟囱高度。取最大值作为设计烟囱高度。22 3、烟囱设计应注意的事项、烟囱设计应注意的事项（1）增加烟气抬升高度的措施）增加烟气抬升高度的措施 决定烟气抬升的主要因素有烟气本身的热力性质、动力性质、决定烟气抬升的主要因素有烟气本身的热力性质、动力性质、气象条件和近地层下垫面等。气象条件和近地层下垫面等。影响烟气抬升高度的第一因素是烟气的初始动量和浮力。初影响烟气抬升高度的第一因素是烟气的初始动量和浮力。初始动量的大小取决于烟气出口速度（始动量的大小取决于烟气出口速度（us）和烟囱口的内径）和
33、烟囱口的内径（Ds）；浮力大小决定于烟气和周围空气的密度差和温度，）；浮力大小决定于烟气和周围空气的密度差和温度，若烟气与空气因组分不同而产生的密度差异很小时，烟气抬若烟气与空气因组分不同而产生的密度差异很小时，烟气抬升的浮力大小就主要取决于烟气温度（升的浮力大小就主要取决于烟气温度（Tb）与空气温度（）与空气温度（Ta）之差。当风速为之差。当风速为5m，烟气温度在，烟气温度在100200时，时，Tb与与Ta每相差每相差1K，抬升高度约增加，抬升高度约增加1.5m。因此，提高排气温度有利。因此，提高排气温度有利于烟气抬升，所以应注意减少烟道及烟囱的热损失。于烟气抬升，所以应注意减少烟道及烟囱的
34、热损失。.烟气与周围空气的混合速率是影响烟气抬升的第二因烟气与周围空气的混合速率是影响烟气抬升的第二因 素，决定混合速率的主要因素是平均风速和湍流强度。素，决定混合速率的主要因素是平均风速和湍流强度。平均风速越大，湍流越强，烟气与周围空气混合平均风速越大，湍流越强，烟气与周围空气混合 越快，烟气的初始动量和热量散失得就越快，其抬升越快，烟气的初始动量和热量散失得就越快，其抬升 高度就越低。高度就越低。增大烟气出口速度有利于动力抬升，但也加快烟增大烟气出口速度有利于动力抬升，但也加快烟 气与空气的混合，因此，应选择一个适当的出口速度。气与空气的混合，因此，应选择一个适当的出口速度。.增加排气量对
35、动量抬升和浮力抬升均有利，因此在附近增加排气量对动量抬升和浮力抬升均有利，因此在附近 有几个烟囱时采用集合烟囱排气。有几个烟囱时采用集合烟囱排气。24（2）进行烟囱高度设计时应注意的问题）进行烟囱高度设计时应注意的问题 对于设计的高烟囱（大于对于设计的高烟囱（大于200m），若所在地区上），若所在地区上 部逆温出现频率较高时，则应按有上部逆温的扩部逆温出现频率较高时，则应按有上部逆温的扩 散模式校核地面污染物浓度。散模式校核地面污染物浓度。对于设计中小型烟囱，当辐射逆温很强时，则对于设计中小型烟囱，当辐射逆温很强时，则 应按漫烟型扩散模式校核地面污染物浓度。应按漫烟型扩散模式校核地面污染物浓度
36、。烟流抬升公式的选择也是烟囱设计的重要一环。烟流抬升公式的选择也是烟囱设计的重要一环。应选择抬升公式适用条件和设计条件相近的公应选择抬升公式适用条件和设计条件相近的公 式，最好采用国标式，最好采用国标GB 384083推荐的公式。推荐的公式。25关于气象参数的取值方法有两种，一种是取多年的关于气象参数的取值方法有两种，一种是取多年的 平均值，另一种取值是保证频率值。例如若已知烟平均值，另一种取值是保证频率值。例如若已知烟 囱高度处的风速大于囱高度处的风速大于3ms的频率为的频率为80，取，取 3ms可以保证在可以保证在80情况下污染物浓度不超过标情况下污染物浓度不超过标 准，而平均地面最大浓度
37、可能比标准更低。准，而平均地面最大浓度可能比标准更低。y z之值在之值在0.51.0之间变化。之间变化。烟囱的最低高度应满足各行业大气污染物排放标准烟囱的最低高度应满足各行业大气污染物排放标准 的要求；烟囱的最低高度应符合批准的环境影响报的要求；烟囱的最低高度应符合批准的环境影响报 告书（表）要求；烟囱的最低高度还应高出周围告书（表）要求；烟囱的最低高度还应高出周围 200m半径范围的建筑半径范围的建筑3m以上（特殊情况以上（特殊情况5m以以 上）。上）。261.3 颗粒污染物控制原理颗粒污染物控制原理1.3.1 颗粒污染物成因颗粒污染物成因1、颗粒污染物的来源：天然来源和人为来源。、颗粒污染
38、物的来源：天然来源和人为来源。2、颗粒污染物的分类、颗粒污染物的分类 自然性颗粒污染物；自然性颗粒污染物；生活性颗粒污染物；生活性颗粒污染物；生产生产性颗粒污染物。性颗粒污染物。3、固体颗粒物的成分：无机物和有机物以及吸附成分。、固体颗粒物的成分：无机物和有机物以及吸附成分。4、颗粒污染物的形成机理、颗粒污染物的形成机理（1）燃烧过程中颗粒物的形成）燃烧过程中颗粒物的形成 碳粒子的生成碳粒子的生成 燃烧过程中生成一些主要成分为碳的粒子，通常由气燃烧过程中生成一些主要成分为碳的粒子，通常由气相反应生成积炭，由液态烃燃料高温分解产生的那些相反应生成积炭，由液态烃燃料高温分解产生的那些粒子都是结焦或
39、煤胞。粒子都是结焦或煤胞。27燃煤烟尘的形成燃煤烟尘的形成 固体燃料燃烧产生的颗粒物通常称为烟尘，它包括黑烟和固体燃料燃烧产生的颗粒物通常称为烟尘，它包括黑烟和 飞灰两部分。黑烟主要是未燃尽的炭粒，飞灰则主要是燃飞灰两部分。黑烟主要是未燃尽的炭粒，飞灰则主要是燃 料所含的不可燃矿物质微粒，是灰分的一部分。飞灰中含料所含的不可燃矿物质微粒，是灰分的一部分。飞灰中含 有有Hg、As、Se、Pb、Cu、Zn、Cl、Br、S，均属污染，均属污染 元素，有害健康。煤粉燃烧时，如果燃烧不够理想，甚至元素，有害健康。煤粉燃烧时，如果燃烧不够理想，甚至 很差，煤不但燃烧不好，而且在高温下发生热解。煤热解很差，
40、煤不但燃烧不好，而且在高温下发生热解。煤热解 很易形成多环化合物，这样就会冒黑烟。很易形成多环化合物，这样就会冒黑烟。燃煤尾气中飞灰的产生燃煤尾气中飞灰的产生 燃煤尾气中飞灰的浓度和粒度与煤质、燃烧方式、烟气流燃煤尾气中飞灰的浓度和粒度与煤质、燃烧方式、烟气流 速、炉排和炉膛的热负荷、锅炉运行负荷以及锅炉结构等速、炉排和炉膛的热负荷、锅炉运行负荷以及锅炉结构等 多种因素有关。多种因素有关。P495表表3-1-9给出了几种燃烧方式的烟尘给出了几种燃烧方式的烟尘 占灰分的百分比。占灰分的百分比。参见参见P495 表表3-1-9 28 燃烧方式对烟尘颗粒分布影响也很大。如表燃烧方式对烟尘颗粒分布影响
41、也很大。如表3-1-8所示，其中所示，其中煤粉炉的烟尘颗粒最细。煤粉炉的烟尘颗粒最细。见见P494 表表3-1-8 在理想条件下，是否容易形成黑烟，与煤的种类和质量有在理想条件下，是否容易形成黑烟，与煤的种类和质量有很大关系。易于燃烧又少出现黑烟的燃料顺序为：无烟煤很大关系。易于燃烧又少出现黑烟的燃料顺序为：无烟煤焦炭焦炭褐煤褐煤低挥发分烟煤低挥发分烟煤高挥发分烟煤。即烟煤最易形高挥发分烟煤。即烟煤最易形成黑烟。成黑烟。煤质（灰分和水分含量以及颗粒大小）对排尘浓度也有较煤质（灰分和水分含量以及颗粒大小）对排尘浓度也有较大影响。一般灰分越高，排尘浓度就越高。大影响。一般灰分越高，排尘浓度就越高。
42、（2）生产和交通过程中粉尘的产生）生产和交通过程中粉尘的产生 物料间剪切压缩造成的尘化作用物料间剪切压缩造成的尘化作用 诱导空气造成的尘化作用诱导空气造成的尘化作用 热气流上升造成的尘化作用热气流上升造成的尘化作用 291.3.2 粉尘物理性质粉尘物理性质 1、粉尘颗粒的粒径、粉尘颗粒的粒径 2、粉尘粒径分布、粉尘粒径分布 3、粉尘的密度、粉尘的密度 4、粉尘的安息角与滑动角、粉尘的安息角与滑动角 5、粉尘的比表面积、粉尘的比表面积 6、粉尘的含水率和润湿性、粉尘的含水率和润湿性 7、粉尘的荷电性与导电性（比电阻）、粉尘的荷电性与导电性（比电阻）8、粉尘的粘附性、粉尘的粘附性 9、粉尘的自燃性
43、和爆炸性、粉尘的自燃性和爆炸性 301.3.3 除尘器的性能指标和分类除尘器的性能指标和分类 除尘器的性能指标主要表现在以下几个方面：除尘器的性能指标主要表现在以下几个方面：1.含尘气体处理量含尘气体处理量:是衡量除尘器处理能力重要的指标，一般用工况体积流量表示，即除尘器是衡量除尘器处理能力重要的指标，一般用工况体积流量表示，即除尘器入口风量加上设备漏风量。针对具体行业要参照行业的设计规范。入口风量加上设备漏风量。针对具体行业要参照行业的设计规范。当工况风量换算成标准状态下风量时，方法如下：当工况风量换算成标准状态下风量时，方法如下：（3-1-49）式中式中Q0、T0、P0标准状态下的流量（标
44、准状态下的流量（m3s）、温度（）、温度（K）、）、绝对压力（绝对压力（Pa）；）；Q、T、P工况状态下的流量（工况状态下的流量（m3s）、温度（）、温度（K）、绝对压力（）、绝对压力（Pa）。）。000pTQQTp2漏风率漏风率 由于加工或操作的原因，会出现进口气体量与出口气由于加工或操作的原因，会出现进口气体量与出口气 体量不同的现象，这是由于漏风造成的，一般用漏风体量不同的现象，这是由于漏风造成的，一般用漏风 率率来表示除尘器的严密程度。来表示除尘器的严密程度。计算公式如下：计算公式如下：=100%（3-1-50）式中式中漏风率，漏风率，%；Q1、Q2进口气体量与出口气体量的流量，进口气
45、体量与出口气体量的流量，m3s。32112QQQ3除尘效率除尘效率 除尘效率是表示除尘器净化性能的重要技术指示。除尘效率是表示除尘器净化性能的重要技术指示。（1）除尘器全效率）除尘器全效率 （%）全效率是指在同一时间内除尘器捕集的粉尘质量占进入除尘全效率是指在同一时间内除尘器捕集的粉尘质量占进入除尘 器的粉尘质量的百分数，用器的粉尘质量的百分数，用表示。若除尘器进、出口的气表示。若除尘器进、出口的气 体流量分别为体流量分别为Q1、Q2（m3/s），粉尘流入量分别为），粉尘流入量分别为G1、G2 （g/s），气体含尘浓度分别为），气体含尘浓度分别为C1、C2（g/m3）。）。根据除尘效率的定义，
46、除尘效率表示式为：根据除尘效率的定义，除尘效率表示式为：（3-1-51）若装置不漏风，若装置不漏风，于是有：，于是有：（3-1-52）33 1222111100%(1)100%GGQ CGQC12QQ21(1)100%CC（2）通过率）通过率 P（%）通过率是指在同一时间内，穿过除尘器的粒子质量与通过率是指在同一时间内，穿过除尘器的粒子质量与 进入的进入的 粒子质量的比，一般用粒子质量的比，一般用P（%）表示。）表示。（3-1-53）例如，除尘器例如，除尘器的效率的效率=99.0%时，则时，则P=1.0%（3）分级效率）分级效率 为了表示除尘效率与粉尘粒径的关系，提出分级效率的念。为了表示除尘
47、效率与粉尘粒径的关系，提出分级效率的念。分级效率分级效率i表示除尘装置对某一粒径表示除尘装置对某一粒径dpi或粒径间隔或粒径间隔 dp内粉尘内粉尘的除尘效率。的除尘效率。3421100%100%GpG若设除尘器进口、出口和捕集的若设除尘器进口、出口和捕集的dpi颗粒质量流量分别为颗粒质量流量分别为 S1i、S2i和和S3i，则该除尘器对，则该除尘器对dpi颗粒的除尘效率为：颗粒的除尘效率为：（3-1-54）对于分级效率，一个非常重要的值是分级效率对于分级效率，一个非常重要的值是分级效率i50与与 此值相对应的粒径称为除尘器的分割粒径，一般用此值相对应的粒径称为除尘器的分割粒径，一般用dc表示。
48、表示。割粒径割粒径dc在讨论除尘器性能时经常用到。在讨论除尘器性能时经常用到。(4)分级效率与除尘全效率之间的关系分级效率与除尘全效率之间的关系由全效率求分级效率由全效率求分级效率在除尘器测试中，只要测出除尘器进口和出口的粉尘浓度在除尘器测试中，只要测出除尘器进口和出口的粉尘浓度C1和和C2，就可以计算出全除尘效率，就可以计算出全除尘效率。如果要求出各粒级的分级效。如果要求出各粒级的分级效率，就必需同时测出除尘器进口、出口和捕集的粉尘的质量频率，就必需同时测出除尘器进口、出口和捕集的粉尘的质量频率率g1i、g2i、g3i中任意两组数据。中任意两组数据。35iiiiiSSSS12131 由质量频
49、率定义式和分级频率定义式和分级效率定义式有：由质量频率定义式和分级频率定义式和分级效率定义式有：，（3-1-55）或或 1（1）g2i/g1i （3-1-56）或或 i （3-1-57）可以根据实际测定的数据分别选取上面公式计算分级除尘效率。可以根据实际测定的数据分别选取上面公式计算分级除尘效率。P503 例题例题3-1-6 36iigSS111iigSS222iigSS333iiiiigggSgS131133iiiiiggPgSgS12112211iigg12/)1(由分级效率求全效率由分级效率求全效率在设备设计计算中，常常遇到根据某种除尘器净化某类粉尘的分级效率数据和在设备设计计算中，常常
50、遇到根据某种除尘器净化某类粉尘的分级效率数据和某粉尘的粒径分布数据，计算所设计的除尘器净化该粉尘所能达到的全效率。某粉尘的粒径分布数据，计算所设计的除尘器净化该粉尘所能达到的全效率。若分级效率以函数形式给出，进口粉尘粒径分布以累积分布函数形式或频度若分级效率以函数形式给出，进口粉尘粒径分布以累积分布函数形式或频度函数形式给出，则全效率可按积分式计算：函数形式给出，则全效率可按积分式计算：（3-1-58）为求出上式积分值，可用解析法或图解法。若为求出上式积分值，可用解析法或图解法。若i和和Gi（或（或q1）皆以显函数形）皆以显函数形式给出，可求得精确积分值，否则只能用图解法或数值近似法求值。式给
