第二章 大气污染控制技术基础 学习要求： 掌握大气污染物的基本性质，了解其来源和产生机理；

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1 第二章 大气污染控制技术基础 学习要求： 掌握大气污染物的基本性质，了解其来源和产生机理；
第二章 大气污染控制技术基础 学习要求： 掌握大气污染物的基本性质，了解其来源和产生机理； 掌握各种燃料的种类及特性；燃料的燃烧条件对污染物产生的影响； 了解和掌握大气污染控制设备的性能指标； 了解大气污染物排放重点行业的排污特性。

2 主要内容： 1. 大气污染物的性质 2. 大气污染物的来源和产生机理 3. 大气污染物控制设备的性能指标

3 大气污染物的种类 颗粒污染物 气态污染物 粉尘 (dust) 烟 (fume) 飞灰 (fly ash) 黑烟 (smoke)
漂尘 降尘 粉尘 (dust) 烟 (fume) 飞灰 (fly ash) 黑烟 (smoke) 雾 (fog) 总悬浮微粒 (TSP) 根据物理性质的不同分 气态污染物 含硫化合物、含氮化合物、碳化物、碳氢化合物、卤化物 Photochemical Smog 一次污染物 二次污染物：如硫酸烟雾、光化学烟雾 按形成过程分 Sulfurous Smog

4 2.1 大气污染物的性质 （1）粉尘的粒径和粒径分布
2.1 大气污染物的性质 颗粒污染物的性质 在大气污染中，颗粒污染物按照其来源和物理性质，主要分为粉尘、烟尘、扬尘和油烟（简称三尘一烟）。 1 .粉尘的性质 （1）粉尘的粒径和粒径分布 颗粒大小是颗粒物的基本特征之一。因为粉尘颗粒大小不同，其物理、化学性质不同，对人和环境的危害也不相同，对除尘装置的性能影响很大。 测定方法 1、显微粒径 2、 筛分直径d 、光散（球等体积）直径dv 、沉降直径 粒径分布： 指某种粉尘中，各种粒径的颗粒所占的比例。 表达方式：个数分布、质量分布和表面积分布。除尘技术中多采用质量分布。

5 （2）粉尘的密度 真密度(ρ P)——将粉尘颗粒表面及其内部的空气排出后测的的粉尘自身的密度，即以粉尘的真实体积求的密度。 用于尘粒的运动研究等方面。 堆积密度(ρb)——呈堆积状态的粉尘，每个颗粒及颗粒之间的空隙中都含有空气，堆积体积包括颗粒之间和颗粒内部的空隙体积，以堆积体积求的密度称为堆积密度， 用于容积确定。 对同一粉尘来说，堆积密度小于等于真密度。

6 （3）粉尘的安息角 安息角：粉尘从漏斗连续落到水平面上，自然堆积成一个圆锥体，圆锥体母线与水平面的夹角。也称动安息角或堆积角，多数粉尘的安息角一般的平均值为 。对于同一种粉尘，粒径越小，安息角越大；表面越光滑和越接近球形的粒子，安息角越小；含水率越大，安息角则越大。 滑动角：自然堆放在光滑平板上的粉尘，随平板做倾斜运动时，粉尘开始滑动时的平板倾斜角。也称静安静角，一般为 。

7 （3）粉尘的安息角 指标和依据 ： 粉尘的安息角与滑动角是评价粉尘流动特性的一个重要指标。安息角小的粉尘，其流动性好，安息角大的粉尘，其流动性差。是设计除尘器灰斗的锥度及除尘管路或输灰管路倾斜角的依据。与粉尘的种类、粒径、表面光滑程度、黏附性、形状和含水率有关。 影响因素： 粉尘粒径（大）、含水率（低）、颗粒形状（球）、颗粒表面光滑程度（大）、粉尘粘性（小），安息角变小。

8 （4）粉尘的比表面积 粉尘的比表面积定义为单位体积（或质量）粉尘所具有的表面积。用SP表示，单位cm2 ／ｃｍ3 。
粉尘粒子越细，比表面积越大。 粉状物料的许多理化性质，往往与其表面积大小有关，细颗粒往往表现出显著的物理、化学活动性。例如，通过颗粒层的流体阻力,会因细颗粒表面积增大而增大；氧化、溶解、蒸发、吸附、催化及生理效应等，都因细颗粒表面积增大而被加速；有些粉尘的爆作性和毒性，随粒径减小而增加。

9 （5）粉尘的润湿性 定义： 粉尘颗粒与液体接触后能否与液体相互附着或附着难易的性质称为粉尘的润湿性。
定义： 粉尘颗粒与液体接触后能否与液体相互附着或附着难易的性质称为粉尘的润湿性。 润湿性粉尘：当尘粒与液体接触时，接触面能扩大而相互附着，就是能润湿。 非润湿性粉尘：当尘粒与液体接触时，接触面趋于缩小而不能附着、则是不能润湿。 亲水性粉尘和疏水性粉尘： 一般根据粉尘能被液体润湿的程度将粉尘大致分为两类：容易被水润湿的亲水性粉尘和难以被水润湿的疏水性粉尘。当然，这种分类只是相对的。

10 （5）粉尘的润湿性 影响因素 （1） 粉尘越细，越难被润湿 （2） 粉尘的润湿性还随压力的增加而增加。 （3） 随温度升高而减小。
（3） 随温度升高而减小。 （4）  随液体表面张力减小而增强。 （5） 水硬性粉尘不能用湿式除尘装置。 某些粉尘如水泥、熟石灰和白云石粉尘等，虽是亲水性的但一旦吸水后就形成了不溶于水的硬垢。一般将这一类粉尘称为水硬性粉尘。由于水硬性粉尘容易在管道、设备内结垢，造成堵塞，所以不宜采用湿式除尘装置。

11 （6）粉尘的粘附性 粘附性——粉尘颗粒附着在固体表面上（互粘），或颗粒彼此相互附着（自粘）的现象。附着强度，即克服附着现象所需要的力称为粘附力。气体介质中粘附力包括范德华力、静电力和毛细力等。 影响因素： 颗粒本身的形状、粒径、表面粗糙度、含水率、润湿性、荷电量等；介质的性质；颗粒-气体的运动状态等。 粉尘的粘附，有有利的一面，也有有害的一面。如许多除尘装置依赖于分离下来的粉尘在捕集表面上的粘附；但在含尘气流管道和设备中，粉尘粘附会造成堵塞。

12 （7）粉尘的荷电性 粉尘带电荷后，会引起其物理性质的变化，如影响粉尘的凝聚性、附着性以及在气体中的稳定性等。
粉尘在其产生和运动过程中，因其相互碰撞、摩擦、放射线照射、电晕放电以及接触带电体等原因带有一定的电荷，称为粉尘的荷电性（电子/cm2） 产生原因：碰撞、摩擦、放射线照射、电晕放电及接触体带电等，带有一 定量的电荷。 粉尘带电荷后，会引起其物理性质的变化，如影响粉尘的凝聚性、附着性以及在气体中的稳定性等。 其带电量随着温度的增高、表面积的增大和含水量的减少而增加。

13 （8）粉尘的比电阻 粉尘的导电性常用比电阻来表示。是指电流通过面积为1 cm2 、厚度为1cm的粉尘时具有的电阻值，单位:Ω·cm。
粉尘导电原理（机制）有两种，取决于粉尘、气体的温度和组成成分。 低温（一般在100℃以下）范围内，粉尘的导电主要靠尘粒表面吸附的水分或其他化学物质的离子进行。这种表面导电占优势的粉尘比电阻，称为表面比电阻。 高温（一般在200℃以上）范围内，粉尘层的导电主要靠粉尘本体内部的电子或离子进行，这种本体导电占优势的粉尘比电阻，称为容积比电阻。 随着温度的升高，容积比电阻下降。

14 （8）粉尘的比电阻 在中间温度（100-200℃）范围内粉尘比电阻是体积和表面比电阻的合成 ，两种导电机制起作用 。
粉尘比电阻对电除尘器的运行有很大的影响，最适宜于电除尘器运行的比电阻范围为 Ω.cm 当比电阻值超出这一范围时，则需采取措施进行调节。

15 （9）粉尘的自燃性和爆炸性 当空气中的某些粉尘达到一定浓度时，就会在高温、明火、电火花、 摩擦、撞击等条件下爆炸，这类粉尘称为爆炸性粉尘。
粉尘的粒径越小，比表面积越大，粉尘和空气的湿度越小，爆炸的 危险性就越大。 爆炸：指可燃物的剧烈氧化作用，在瞬间产生大量的 热量和 燃烧 产物，在空间造成很高的温度和压力，故称为化学爆炸。 爆炸的条件：可燃混合物达到一定浓度，能量足够的火源。 可燃混合物包括可燃粉尘、可燃气体和蒸汽等。 爆炸浓度下限：能引起可燃混合物爆炸的最低可燃物浓度； 爆炸浓度上限：最高可燃物浓度。 另外，某些粉尘与水接触会自燃或爆炸, （如镁粉，碳化钙粉）； 某些粉尘互相接触或混合后也会爆炸（溴与磷,锌粉与镁粉）。

16 2、烟尘 烟尘：由燃烧或其他化学过程所形成的飞灰和未完全燃烧的碳粒及可凝缩的有害气体等混合悬浮物称为烟尘。它是熔融物质挥发后生成的气态物质冷凝物，生成过程中会伴有氧化之类的化学反应。例如冶炼、燃烧、金属焊接等过程中，由于升华及冷凝而形成。烟尘的特点是粒度大都比较细，粒径大约在0.01~1μm。 常见的烟尘有黑烟、红烟、黄烟和灰烟。黑烟含有大量的焦油、炭黑，主要来源于燃煤、燃油业。红烟含有大量氧化铁，主要来源于钢铁厂。黄烟含有大量的氮氧化物，主要来源于化工厂。灰烟来源于水泥厂和石灰厂。 其一般含有有毒气体和不完全燃烧的碳粒，还有许多碳氢化合物，有些为强致癌物质，如苯并芘等。会引发呼吸系统疾病。

17 3、扬尘 扬尘：是由于地面上的尘土在风力、人为带动及其他带动飞扬而进入大气的开放性污染源，是环境空气中总悬浮颗粒物的重要组成部分。
一次扬尘：在处理散状物料时，由于诱导空气的流动，将粉尘从处理物料中带出，污染局部地带。 二次扬尘：由于室内空气流、室内通风造成的流动空气及设备运动部件转动生成的气流，，把沉落在设备、地坪、及建筑构筑上的粉尘再次扬起，称为二次扬尘。

18 4、油烟 油烟：油类物质不完全燃烧沉积出的细而疏松的黑煤烟。
我们平时炒菜散发出的油烟是食用油和食物在高温条件下，产生的大量热氧化分解产物。烹调时，油脂受热，当温度达到食用油的发烟点170℃时，出现初期分解的蓝烟雾，随着温度继续升高，分解速度加快，当温度达250℃时，出现大量油烟，并伴有刺鼻的气味，油烟粒度在0.01－0.3μm。

19 4、油烟 有关部门从居民家庭收集的经常煎炸食物的油烟样品进行分析，共测出220 多种化学物质，其中主要有醛、酮、烃、脂肪酸、醇、芳香族化合物、酯、内酯、杂环化合物等。在烹调油烟中还发现挥发性亚硝胺等已知突变致癌物。属于室内空气污染物。 炒菜温度在 ℃之间产生的油烟中含有多种有害物质，包括丙烯醛、苯、甲醛、巴豆醛等，均为有毒物质和致癌嫌疑物质。 目前国内外研究均已经确认，油烟是肺癌的风险因素。在华人烹调圈中，无论是内地、台湾、香港还是新加坡的研究，都验证了油烟与烹调者健康损害之间的密切关系。

20 5、PM2.5与雾霾 大气污染物因子有很多种，2012年前我国环境保护部门监测环境大气污染物时采用的是PM10(可入肺颗粒物）这个指标。其定义是监测环境空气中尘埃或飘尘的空气当量直径为10微米的尘埃或飘尘在环境空气中的浓度。由此，我们就知道了PM2.5，就是指：空气中尘埃或飘尘的空气当量直径为微米的尘埃或飘尘在环境空气中的浓度。

21 5、PM2.5与雾霾 PM2.5是指大气中直径小于或等于2.5微米的颗粒物，也称为可入肺颗粒物。虽然PM2.5只是地球大气成分中含量很少的组分，但它对空气质量和能见度等有重要的影响。PM2.5粒径小，富含大量的有毒、有害物质且在大气中的停留时间长、输送距离远，因而对人体健康和大气环境质量的影响更大。

22 5、PM2.5与雾霾 2012年2月，国务院同意发布新修订的《环境空气质量标准》增加了PM2.5监测指标。2012年9月9日，北京市环保局监测中心表示，新版空气质量发布平台2012年1月1日上线。2012年10月6日，北京35个PM2.5监测站点试运行数据全部上线发布。

23 雾与霾 其实雾与霾从某种角度来说是有很大差别的。 比如：出现雾时空气潮湿；出现霾时空气则相对干燥，空气相对湿度通常在60%以下。
其形成原因是由于大量极细微的尘粒、烟粒、盐粒等均匀地浮游在空中，使有效水平能见度小于10KM的空气混蚀的现象。符号为“∞”。霾的日变化一般不明显。当气团没有大的变化，空气团较稳定时，持续出现时间较长，有时可持续10天以上 。

24 雾与霾 雾霾天气形成原因： 在这些灰尘中，硫酸、硝酸、重金属、灰尘、浑浊大气等占据了很大的一部分。“秋冬毒雾杀人刀”，雾霾对老年群体的危害较为严重。 雾霾的危害一：对呼吸系统的影响 专家表示，由于雾霾中含有大量的化学物质，如物颗粒物、海盐、硫酸盐等，能直接进入呼吸道病粘着在肺泡上，除了会造成鼻炎等呼吸道疾病，严重的还会诱发肺癌。

25 雾与霾 雾霾的危害二：对心血管系统的影响 有研究数据证明，雾霾天气引发心血管疾病的概率要比平时要高上许多，这是因为，雾霾天气水汽及微尘海量较高，除直接呼入体内部分微尘外，人体汗液不宜排出，容易造成胸闷、气喘、血压增高等心脑血管疾病。

26 雾与霾 雾霾的危害三：传染病增多 由于空气污染严重，光照严重不足，接近底层的紫外线明显减弱，使得空气中细菌很难被杀死，从而传染病的概率大大增加。 此外，雾霾天气还会对儿童成长早场一定的危害，实在是令人痛彻心脾。

27 气态污染物的性质 气态污染物是在常态、常压下以分子状态存在的污染物。气态污染物 包括气体和蒸汽。气体是某些物质在常温、常压下所形成的气态形式。常见的气体污染物有：含硫化合物、一氧化氮和二氧化氮为主的含氮化合物、碳氢化合物及卤素化合物等。

28 2.1.2 气态污染物的性质 1.硫氧化物 硫氧化物中主要是SO2，它是目前大气污染物中数量较大、影响范围广的一种气态染物。大气态污染物
气态污染物的性质 1.硫氧化物 硫氧化物中主要是SO2，它是目前大气污染物中数量较大、影响范围广的一种气态染物。大气态污染物 中SO2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、有色金属治炼厂、硫酸厂、炼油厂以及所有烧煤或油的工业炉窑等都排放SO2烟气。

29 气态污染物的性质 2.氮氧化物 氮和氧的化合物有NO、NO2等，总起来用氮氧化物表示。其中造成大气污染的主要污染物是NO、NO2，也就是通常所说的氮氧化由燃料燃烧直接生成，进入大气后可以被缓慢地氧化成NO2，当大气中有O3存在时或在催化剂的作用下，其氧化速度会加快。当NO2参与大气中的光化学形成光化学烟雾后，其毒性更强。人类活动产生的NOx，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NOX约占83%。

30 气态污染物的性质 3.碳氧化物 CO和CO2是各种大气污染物中发生量最大的一类污染物，主要来自燃烧和机动车排气。CO是一种窒息性气体，进人大气后，由于大气的扩散稀释作用和氧化作用；一般不会造成危害。但在城市冬季采暖季节或在交通繁忙的十字路口，当气都排气扩散稀释时，CO的浓度有可能达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，使氧气含量相对减小，良影响。地球上CO2浓度的增加，能产生“温室效应”，迫使各国政府开始实施控制。

31 2.1.2 气态污染物的性质 4.碳氢化合物 较低分子量的碳氢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（VOCS）。
气态污染物的性质 4.碳氢化合物 较低分子量的碳氢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（VOCS）。 目前在人们发现的2000余种可疑致癌物质中，碳氢化合物中的芳烃类（PHA）就是最主要的一类。其中比较典型的有苯并芘，蒽和菲的衍生物都是致癌物质。其他有机化合物，如多氯联苯，乙烯进入大气后经会导致植物生长发育异常，环境中的氯乙烯是致癌物质，可以诱发肝脏血管瘤。氟氯烃是人工合成的制冷剂，人为活动排入大气的氟氯烃扩散到平流层，并在那里进行光化学分解，生成化学性质活泼的氯离子，参与破坏臭氧层的活动。VOCS主要来自化工、石油化工、石油炼制。和燃料燃烧排气以及轻工生产等。

32 气态污染物的性质 二恶英是一类极毒的物质，有“世纪之毒“之称。一旦进入人体，难以被分解排出。因此，1997年世界卫生组织国际癌病研究中心将其列为一级致二昭英是生产木材防腐剂、杀虫剂五氯酚钠和三氯苯乙酸时的副产品；塑料有机完全燃烧也可以产生二嗽英；一些杀虫剂的杂质中也含有二恶英；利用垃圾焚烧咖生活垃圾时也容易产生二恶英。

33 气态污染物的性质 5.酸雾 酸雾的形成机理主要有两种：一种是酸液表面蒸发，酸分子进入空气，与空气中的水分凝并而形成雾滴；另一种是酸溶液内有化学反应，形成气泡上浮到液面后爆破，将液滴带出。另外，伴随酸雾排放过程不可避免地会有呈分子态的酸性气态污染物如SO2和NOX等的排放，所以其排放过程和排放物成分比较复杂。

34 气态污染物的性质 5.酸雾 城市大气中的酸雾主要是硫酸雾和硝酸雾，它们大部分来源于化石燃料燃烧排放的硫氧化物和氮氧化物，也有部分来自汽车排气(主要是氮氧化物)。常见的可以形成酸雾的气体有以下几种： 1、卤化氢（HX）均为无色、有刺激性气味的气体，易溶于水，水溶液为酸（氢卤酸），具有挥发性，易形成酸雾。 2、二氧化硫与水蒸汽结合,极易形成酸雾。 3、SO3易被水吸收,若高温下,易与水蒸汽形成酸雾。

35 气态污染物的性质 5.酸雾 危害：酸雾的排放会造成工作场所的空气中酸雾和酸性气体弥漫，排入大气后又会造成大气环境中的酸沉降。它不仅危及工人及厂房周围居民的身体健康，腐蚀厂房设备及精密仪器，造成生产和生活的损失，而且还会对农作物及其他动植物的生存带来不良影响，造成对建筑物、文物古迹等的损坏等。因此，人们在加强对燃煤烟气、汽车尾气等进行治理的同时，也迫切需要采取得力措施控制酸雾的排放，以遏制大气环境的酸化和酸雨的发展。

36 2.1.2 气态污染物的性质 6.光化学烟雾 1974年以来，中国兰州的西固石油化工区也出现光化学烟雾。
气态污染物的性质 6.光化学烟雾 光化学烟雾（photo-chemical smog）是汽车、工厂等污染源排入大气的碳氢化合物（HC）和氮氧化物（NOx）等一次污染物在阳光（紫外光）作用下发生光化学反应生成二次污染物，参与光化学反应过程的一次污染物和二次污染物的混合物（其中有气体污染物，也有气溶胶）所形成的烟雾污染现象，是碳氢化合物在紫外线作用下生成的有害浅蓝色烟雾。光化学烟雾可随气流漂移数百公里，使远离城市的农作物也受到损害。光化学烟雾多发生在阳光强烈的夏秋季节，随着光化学反应的不断进行，反应生成物不断蓄积，光化学烟雾的浓度不断升高。约在3-4h后达到最大值。光化学烟雾对大气的污染造成很多不良影响，对动植物有影响，甚至对建筑材料也有影响，并且大大降低能见度影响出行。 1974年以来，中国兰州的西固石油化工区也出现光化学烟雾。

37 2.1.2 气态污染物的性质 7、卤化物 卤化物主要包括氟化物和氯化物，按组成卤化物元素的属性分为金属卤化物和非金属卤化物。
气态污染物的性质 7、卤化物 卤化物主要包括氟化物和氯化物，按组成卤化物元素的属性分为金属卤化物和非金属卤化物。 氟化氢危害：具有腐蚀性和挥发性，因此可通过吸入或皮肤吸收而进入人体，造成氟中毒。葡萄糖酸钙是常用的解毒剂。

38 2.1.2 气态污染物的性质 四氟化硅：用于氟硅酸及氟化铅的制取，也用作水泥和人造大理石的硬化剂，有机硅化合物的合成材料。危害：
气态污染物的性质 四氟化硅：用于氟硅酸及氟化铅的制取，也用作水泥和人造大理石的硬化剂，有机硅化合物的合成材料。危害： 本品对眼、皮肤、粘膜和呼吸道有严重损害。局部腐蚀作用强。严重中毒者可致肺炎、肺水肿。 燃爆危险： 本品不燃，有毒，具腐蚀性、刺激性，可致人体灼伤。 危险特性： 在潮湿空气中产生白色有腐蚀性和刺激性的氟化氢烟雾。遇水缓慢水解硅酸及氟化氢。

39 2.1.2 气态污染物的性质 氯化物主要是指氯化氢和氯气。
气态污染物的性质 氯化物主要是指氯化氢和氯气。 氯气是一种有毒气体，它主要通过呼吸道侵入人体并溶解在黏膜所含的水分里，生成次氯酸和盐酸，对上呼吸道黏膜造成损伤：次氯酸使组织受到强烈的氧化；盐酸刺激黏膜发生炎性肿胀，使呼吸道黏膜浮肿，大量分泌黏液，造成呼吸困难，所以氯气中毒的明显症状是发生剧烈的咳嗽。症状重时，会发生肺水肿，使循环作用困难而致死亡。由食道进入人体的氯气会使人恶心、呕吐、胸口疼痛和腹泻。1L空气中最多可允许含氯气1mg，超过这个量就会引起人体中毒。

40 气态污染物的性质 8.汽车尾气 机动车尾气中含有大量的有害物质，包括一氧化碳、氮氧化物、碳氢化合物和固体悬浮颗粒等，近期成为社会关注焦点的PM2.5就属于固体悬浮颗粒的范畴。汽车尾气除了是大型城市PM2.5的主要来源之一外，还是很多城市大气污染的罪魁祸首之一，光化学烟雾就是其主要影响之一。 尾气在直接危害人体健康的同时，还会对人类生活的环境产生深远影响。尾气中的二氧化硫具有强烈的刺激气味，达到一定浓度时容易导致“酸雨”的发生，造成土壤和水源酸化，影响农作物和森林的生长。

41 2.2 大气污染物的来源和产生机理 2.2.1. 燃料与燃料燃烧 1.燃料的种类及特性
大气污染物的来源和产生机理 2.2.1. 燃料与燃料燃烧 1.燃料的种类及特性 定义：燃料是指在燃烧过程中，能够放出热量，且在经济上可以取得效益的物质。 按获得方法分 按物态分 天然燃料 人工燃料 固体燃料 木柴、煤、油页岩 木炭、焦炭、煤粉等 液体燃料 石油 汽油、煤油、柴油、重油 气体燃料 天然气 高炉煤气、发生炉煤气、焦炉煤气

42 气体燃料的优点是燃烧迅速，其燃烧状态可基本上由空气与燃料的扩散或混合所控制。
按物理状态分气体、液体和固体燃料三大类。 气体燃料的优点是燃烧迅速，其燃烧状态可基本上由空气与燃料的扩散或混合所控制。 液体燃料也是以气态形式燃烧，因此它的燃烧速度受其蒸发过程控制。 固体燃料的燃烧则受这两种现象的控制：燃料中挥发性组分被蒸馏后以气态燃烧，而遗留下来的固定碳则以固态燃烧，后者的速率由氧向固体表面的扩散控制。

43 2.1.1 固体燃料 1. 煤炭的分类 褐煤（Ligite, Brown coal) 烟煤(Bituminous)
1. 煤炭的分类 褐煤（Ligite, Brown coal) 最低品味的煤，形成年代最短，热值较低 烟煤(Bituminous) 形成年代较褐煤长，碳含量75%~90％。成焦性较强，适宜工业一般应用 无烟煤(Anthracite) 煤化时间最长，含碳量最高（高于93％），成焦性差,发热量大

44 2.煤炭的组成 碳：可燃元素。1 kg纯碳完全燃烧时，放出32，860 kJ的热量。当不完全燃烧生成CO时，放出9，268kJ的热量。纯碳起燃温度很高，燃烧缓慢，火焰也短。煤中的碳不是单质状态存在，而是与氢、氮、硫等组成有机化合物。煤形成的地质年代越长，其挥发性成分含量越少，而含碳量则相对增加。例如，无烟煤含碳量约90%~98%，一般煤的含碳量约50%~95%。

45 2.煤炭的组成 氢：是燃料中发热量最高的元素。固体燃料中氢的含量为2%~10%，以碳氢化合物的形式存在，1 kg氢完全燃烧时能放出120，500 kJ的热量。 氧：氧在燃料中与碳和氢生成化合物，降低了燃料的发热量 氮：燃料中含氮量很少，一般为0.5%~1.5% 硫：以三种形态存在：有机硫、硫化铁硫和硫酸盐硫。前两种能放出热量，称之为挥发硫。硫燃烧生成产物为SO2和SO3，其中SO2占95%以上。

46 2.煤炭的组成 水分：水分的存在使燃料中可燃成分相对地减少。煤中水分由表面水分（外部水分）和吸附水分（内部水分）组成。外部水分可以靠自然干燥方法除去。内部水分要放在干燥箱中加热到102~105C，保持2h后才能除掉。 灰分：是燃料中不可燃矿物质，为燃料中有害成分。

47 煤的成分分析 2.煤的组成 工业分析（ proximate analysis ） 元素分析（ ultimate analysis ）
测定煤中水分、挥发分、灰分和固定碳。估测硫含量和热值，是评价工业用煤的主要指标。 元素分析（ ultimate analysis ） 用化学分析的方法测定去掉外部水分的煤中主要组分碳、氢、氮、硫和氧的含量。

48 2.煤的组成 煤的工业分析 水分： 一定重量13mm以下粒度的煤样，在干燥箱内318～323K温度下干燥8h，取出冷却，称重  外部水分 将失去外部水分的煤样保持在375～380K下，约2h后，称重  内部水分 挥发分： 失去水分的试样密封在坩埚内，放在1200K的马弗炉中加热7min，放入干燥箱中冷却至常温再称重

49 2.煤的组成 煤的工业分析（续） 固定碳 失去水分和挥发分后的剩余部分（焦炭）放在80020C的环境中灼烧到重量不再变化时，取出冷却。焦炭所失去的重量为固定碳 灰分： 从煤中扣除水分、灰分以及挥发分后剩余的部分为固定碳

50 2.煤的组成 煤中灰分的组成： 我国煤炭的平均灰分含量为25％ 灰分的存在降低了煤的热值，也增加了烟尘污染和出渣量

51 碳和氢：通过燃烧后分析尾气中CO2和H2O的生成量测定
2.煤的组成 煤的元素分析 碳和氢：通过燃烧后分析尾气中CO2和H2O的生成量测定 氮：在催化剂作用下使煤中的氮转化为氨，碱液吸收，滴定 硫：与氧化镁和无水硫酸钠混合物反应，S SO42-，滴定

52 2.煤的组成 煤中硫的形态

53 （2）液体燃料 2.1.3 气体燃料 石油 液体燃料的主要来源 链烷烃、环烷烃和芳香烃等多种化合物组成的混合物
主要含碳和氢，还有少量硫、氮和氧 氢含量增加时，比重减少，发热量增加 2.1.3 气体燃料 天然气 典型的气体燃料 一般组成为甲烷85％、乙烷10％、丙烷3％

54 非常规燃料 非常规燃料通常需要专门技术转化为易于利用的形式 城市固体废物用作燃料必须考虑其大气污染问题 其他燃料 城市固体废弃物
商业和工业固体废弃物 农产物和农村废物 水生植物和水生废物 污泥处理厂废物 可燃性工业和采矿废物 天然存在的含碳和含碳氢的资源 合成燃料 非常规燃料通常需要专门技术转化为易于利用的形式 城市固体废物用作燃料必须考虑其大气污染问题

55 燃料的最重要的两个属性 热值 决定燃料的消耗量 杂质 污染物产生的来源

56 2. 燃料的燃烧过程 燃烧是可燃混合物的快速氧化过程，并伴随着能量（光和热）的释放，同时使燃料的组成元素转化为相应的氧化物。
2. 燃料的燃烧过程 燃烧是可燃混合物的快速氧化过程，并伴随着能量（光和热）的释放，同时使燃料的组成元素转化为相应的氧化物。 1.影响燃烧过程的主要因素 （1） 燃烧过程及燃烧产物 完全燃烧：CO2、H2O 不完全燃烧： CO2、H2O & CO、黑烟及其他部分氧化产物 如果燃料中含有S和N，则会生成SO2和NO 空气中的部分N可能被氧化成NO－热力型NOx

57 （2）燃料完全燃烧的条件（三T） 空气条件：提供充足的空气；但是空气量过大，会降低炉温，增加热损失
温度条件（Temperature）：达到燃料的着火温度 时间条件（Time）：燃料在高温区停留时间应超过燃料燃烧所需时间 燃料与空气的混合条件（Turbulence湍流）：燃料与氧充分混合，混合程度取决于空气的湍流度 把温度、时间和湍流称为燃烧过程的“三T”

58 （3） 燃烧产生的主要污染物 硫氧化物的形成机制 有机硫的分解温度较低 无机硫的分解速度较慢 含硫燃料燃烧的特征是火焰呈蓝色，由于反应：
在所有的情况下，它都作为一种重要的反应中间体

59 元素硫燃烧

60 硫化物硫燃烧

61 有机硫的燃烧

62  氮氧化物形成机制 a.燃料型NOx：燃料中的固定氮生成的NOx 燃料中的N通常以原子状态与HC结合，C—N键的键能较N ≡N 小，燃烧时容易分解，经氧化形成NOx，火焰中燃料氮转化为NO的比例取决于火焰区NO/O2的比例，燃料中20％～80％的氮转化为NOx。

63 b.热力型NOx： 高温下N2与O2反应生成的NOx
N2+O2——2NO NO+O2——2NO2 （1）室温条件下，几乎没有NO和NO2生成，并且所有的NO都转化为NO2； (2)800K左右，NO与NO2生成量仍然很小，但NO生成量已经超过NO2； (3) 常规燃烧温度（>1500K）下，有可观的NO生成，但NO2量仍然很小。 3.瞬时NOx： 低温火焰下由于含碳自由基的存在生成的NOx

64  颗粒污染物的形成机制 a.燃煤粉尘的形成 烟尘：固体燃料燃烧产生的颗粒物， 包括：黑烟：未燃尽的碳粒； 飞灰：不可燃矿物质微粒
b.气、液燃料燃烧形成的碳粒子 气态燃料燃烧的颗粒污染物为积炭，液态燃料高温分解形成的颗粒污染物为结焦和煤胞。

65 积炭的生成： ①核化过程：气相脱氢反应并产生凝聚相固体碳 ②核表面上发生非均质反应 ③较为缓慢的聚团和凝聚过程 影响积炭的因素： ①燃料的分子结构（主导因素）； ②积炭的生成与火焰的结构有关； ③提高氧气量可以防止积炭生成； ④压力越低则积炭的生成趋势越小。

66 3.洁净燃烧技术 (1)洗选煤技术 通过物理的或物理化学方法将含硫矿物和矸石等杂质除去以提高煤质量的工艺过程。可以提高燃烧率，减少污染物排放。 (2)煤炭的转化 将固态的煤转化为气态或液态的燃料，即煤的气化和液化。可以将大部分硫除去。 (3)型煤固硫 是指用外力将粉煤挤压制成具有一定强度且块度均匀的固体型块。一般分为无胶黏剂成型、胶黏剂成型和热压成型三种。

67 4. 燃烧设备简介 （1 ）炉排炉 包括手烧炉和机烧炉。 （2 ）煤粉炉 （3） 旋风燃烧炉
燃尽率较高，具有体积小、灰分少、使用经济等优点。 （4 ）流化床锅炉 能实现炉内脱硫；NOX排放比较少，能燃烧各种燃料，热效率高、费用较低。

68 2.2.2 部分工业生产废弃简介 1.化学工业废气 2.电力工业废气 3.钢铁工业废气 4.建材工业废气

69 2.2.3 交通与汽车尾气 1.交通污染概述 2.城市机动车运行使用状况调查 3.机动车尾气污染的特点 （1）氮氧化物超标现象严重
（2）机动车的尾气排放直接导致了城市中各种污染物浓度的增加 （3）城市颗粒物污染不容忽视 （4）城市潜藏着发生光化学烟雾的危险

70 2.2.4 服务行业餐饮与生活油烟 1.油烟形成机理 　　人们每天食用的油主要有两种，一种是植物油，另一种是动物油，植物油主要有豆油、花籽油和花生油；动物油主要成分是饱和脂酸甘油酯。而食用油是混合物，高于270度之后，高沸点的食用油组成成分开始汽化，并形成大量“青烟”，主要是不为肉眼可见的微油滴所组成。此时往油中加入食品，食品中所含水分急剧汽化膨胀，其中部分冷凝成雾和油烟并一起形成油烟雾。在随着温度上升的各阶段所形成的混合气体在离开锅灶上升过程中与液面外的空气分子碰撞。与此同时，燃烧热分解产生出一些细颗粒物和有害气体，最终形成食用油及食品在高温下的挥发物及其冷凝雾、气溶胶、水汽及含细颗粒物所组成的油烟雾。

71 2.2.4 服务行业餐饮与生活油烟 2.油烟的危害 　　油烟由油气、油滴和油雾组成。其主要来源有三种：由油脂及食物本身所含脂质的热氧化分解；食物中碳水化合物、蛋白质等发生化学反应；上述反应的中间产物或最终产物之间相互作用的二次反应物等。污染物有颗粒和挥发性气态两种形态，油烟废气中含有75种以上的有机物，脂肪酸、烷烃、烯烃、醛类、酮、醇、酯、芳香族化合物和杂环化合物。当油烟的温度达到300℃以上时，形成大量的自由基和脂质过氧化物，且脂溶性高，容易进入血液循环，对机体具有肺脏毒性、免疫毒性、致癌致突变性，而且在体内诱导形成的自由基是癌症的病理基础之一。同时食物烹调中产生的某些刺激性气味随油烟一起排放到周围的环境中，对人体的呼吸系统、视觉器官和健康造成了极大的影响。

72 2.3 大气污染控制设备的性能指标 评价净化装置性能的指标 技术指标 处理气体流量 净化效率 压力损失 经济指标 设备费 运行费 占地面积

73 净化装置技术性能的表示方法 1、处理气体流量——代表装置处理气体能力的大小， 以体积流量来表示。

74 净化装置技术性能的表示方法 2、净化效率 净化效率是表示装置净化污染物效果的重要技术指标。包括除尘效率，吸收效率，吸附效率。
处理气体流量、压力损失和净化效率是净化装置技术性能的表示方法

75 净化效率 1.总效率——在同一时间内净化装置去除的污染物数量与进入装置的污染物 数量之比. 若装置不漏风，即 ，那么

76 净化效率的表示方法 2.通过率 当净化效率很高时，或为了说明污染物的排放率，可采用通过率来表示装置性能。

77 净化效率的表示方法 3.多级串联运行时的总净化效率
实际工程中，需要把两种或多种不同型式的除尘器串联起来使用。若多级除尘器中每一级的运行性能是独立的，可由每级除尘器的分级通过率或分级 效率求出该级除尘器的总分级通过率或总分级效率 粒径越来越小，各级除尘器的除尘效率一般越来越小。

78 净化效率的表示方法 4.分级除尘效率 分级除尘效率即表示了除尘效率与粉尘粒径的关系。指除尘装置对
某一粒径 或粒径间隔内粉尘的除尘效率。可以用表格、曲线图或显函 数的形式表示。

79 净化效率的表示方法 （4）分级效率与除尘总效率的关系 a.由总效率求分级效率

80 净化效率的表示方法 b.由分级效率求总除尘效率

81 净化装置技术性能的表示方法 3、压力损失 压力损失是代表装置能耗大小的技术经济指标，指装置的进口和出口气流全压之差。与装置的种类、结构型式和处理气体流量大小有关。通常压力损失与装置进口气流的动压成正比。 压力损失实质上是气流通过装置时所消耗的机械能，与通风机所耗功率成正比。多数除尘装置具有1-2kpa的 压力损失。

82 2.3.4 林格曼烟气黑度和排放浓度 1.林格曼烟气黑度 林格曼是反映烟气烟尘黑度（浓度）的一项指标。 林格曼烟尘浓度表的使用方法：
林格曼烟气黑度和排放浓度 1.林格曼烟气黑度 林格曼是反映烟气烟尘黑度（浓度）的一项指标。 林格曼烟尘浓度表的使用方法： 观察者站立在与排放点距离40米左右的地方，（中间无障碍物），将林格曼图板竖立在距观察者一定距离上，这个距离的大小取决于观察者的视力，一般以15米为好。放好之后，将烟色与图板的黑度进行对比，从而可以得知烟气的烟尘浓度。 林格曼图是用来衡量烟气黑度级别的，共有6级，从0至5级。在白色的底上用黑色的小方格表示，白色面积为100%时为0级，当黑色面积为20%时为1级，黑色面积为40%为2级，依次类推，60%为3级，80%为4级，100%为5级。 5级为污染最严重。

83 常用的测烟仪器有：HNT800林格曼烟气浓度图、测烟望远镜、光电测烟仪。
将烟气浓度分为六级。以全白、微灰、灰、深灰、灰黑、全黑六种颜色分别代表含烟尘量为0、0.25、0.70、1.20、2.30、4.0～5.0g/m3。凭借监测者的视觉评价烟气的浓度。方法简便，但易产生误差。

84 2.排放浓度 （1）最高允许排放浓度： mg/m3 （2）最高允许排放速率排放系数:mg/m3 （3）排放速率：kg/h