化工废气处理技术总复习

化工废气处理技术总复习第一章工业废气处理概述1、工业废气的特点种类繁多：行业多，原材料不同，工艺路线差异大，生产过程化学反应繁杂，因此，造成工业废气种类繁多组成复杂：从原料到产品，由于经过许多复杂的化学反应过程，产生多种副产品，致使某些废气的组成非常复杂污染物浓度高：不少工艺设备陈旧或管理不善，原材料流失严重，废气中污染物浓度高污染面广，危害性大：中小型占90%以上，遍布全国各地；工艺落后，设备陈旧，技术力量薄弱，污染防治所需要的技术、设备和资金难以解决。2、工业废气处理概念：是指是专门针对工业场所如工厂、车间产生的废气在对外排放前进行预处理，以达到国家废气对外排放的标准的工作。第二章大气污染气象学1、气温、气压、相对湿度、露点的含义（1）气温：指距离地面1.5m高度、在百叶箱中观测到的空气温度（2）气压：指单位面积上所承受的大气柱的压力（3）相对湿度：空气的绝对湿度与同温度下饱和空气的绝对湿度的百分比（4）露点：在一定气压下空气达到饱和状态时的温度，F（℃）2、风是一个矢量，具有大小和方向。风向及风速的概念（1）风向：风的来向（2）风速：单位时间内空气在水平方向上运动距离（2或10min平均），u—m/s或km/h3、能见度概念及其等级划分（1）概念：正常视力的人，在天空背景下能看清的最远水平距离（2）级别共10级：0~9级，相应距离为50～50000米（级数越高，能见度越远）4、引起大气作水平运动的作用力有哪些？水平气压梯度力G：由于水平方向气压差的存在而作用在单位质量空气上的力，叫水平气压梯度力（水平气压梯度力是引起大气水平运动的原动力）地转偏向力（地球自转偏向力）DN：由于地球自转而产生的使运动着的空气偏离气压梯度力方向的力，即DN=2vωsinФ惯性离心力C：以曲率半径r作曲线运动的单位质量空气所受的惯性离心力为：C=v2/r摩擦力（或粘滞力）R5、近地层中风随高度的变化规律（指数律、对数律）（1）对数律（中性层结）：卡门常数k=0.4（2）指数律（非中性层结）：稳定性参数m含义、取值及变化（农村及城市）①m—稳定度参数②参数m的变化取决于温度层结和地面粗糙度；层结越不稳定，m越小6、干绝热直减率d（0.98K/100m）的概念（1）干空气（或未饱和的湿空气）在绝热上升或下降过程中，每升高或降低单位高差(通常取100m)的温度变化率的负值，称为干空气温度绝热垂直递减率，简称干绝热直减率，用γd表示，℃/100m或K/100m7、气温垂直递减率（1）定义：空气每升高或降低单位高度（通常取100m），气温变化率的负值，用γ表示，单位为℃/100mTzd0，正常分布层结＝，中性层结（绝热直减率）＝0，等温层结0，逆温层结Tzd0，正常分布层结＝，中性层结（绝热直减率）＝0，等温层结0，逆温层结或K/100m（2）温度层结及其类型气温沿垂直高度的分布曲线《大气污染控制工程》P75图3-3类型：8、大气稳定度及其判据（1）定义：大气在垂直方向上稳定的程度；反映其是否容易对流（2）定性描述：（3）定量判断的推导过程：当γ-γd0，即γγd时，若ΔZ0，则F0，若ΔZ0则F0，即外力F始终与位移ΔZ保持一致，那么气块受外力总要离开原来的位置，气块一旦开始上升就持续上升，一旦开始下降就持续下降，大气湍流增加，处于不稳定状态；当γ-γd0，即γγd时，若ΔZ0，则F0，若ΔZ0则F0，即外力F与位移ΔZ方向不一致，气块有返回原来位置的趋势，此时湍流减弱，大气稳定；当γ-γd=0，即γ=γd时，则F=0，气块可停留在任何一个位置，或作等速直线运动，大气处于中性状态。9、逆温及其分类（1）定义：是指在大气边界层中，由于气象或地形条件的影响，有时会出现气温随高度的增加而升高的现象，即γ＜0。（2）逆温分为辐射逆温、下沉逆温、平流逆温、锋面逆温及湍流逆温等五种10、辐射逆温（五种逆温图形变化）和下沉逆温的形成过程（1）辐射逆温：地面白天加热，大气自下而上变暖；地面夜间变冷，大气自下而上冷却（2）下沉逆温（多在高空大气中，高压控制区内）的形成过程：很厚的气层下沉→压缩变扁→顶部增温比底部多11、烟流型与大气稳定度的关系（1）波浪型（不稳）；锥型（中性or弱稳）；扇型（逆温）；爬升型（下稳，上不稳）；漫烟型（上逆、下不稳）第三章大气污染物扩散模式1、湍流扩散的基本理论（1）风和湍流是决定污染物在大气中扩散稀释的最直接最本质的因素ZgmTFd')(1221,aayzxx（2）目前处理大气扩散的基本问题有三种广泛应用的理论是梯度输送理论、湍流统计理论和相似扩散理论2、高斯模式（1）概念：应用了湍流统计理论，对大量的实测资料进行分析，在污染物浓度符合正态分布的前提下，得出了污染物在大气中扩散的使用模式。（2）右手坐标系（3）建立高斯模式的四点假设污染物浓度在y、z风向上分布为正态分布全部高度风速均匀稳定源强是连续均匀稳定的扩散中污染物是守恒的（不考虑转化）（4）无界空间连续点源扩散模式（5）高架连续点源扩散模式实际浓度：地面浓度：地面轴线浓度：地面最大浓度：地面源高斯模式：3、烟气抬升高度△H（1）有效源高H=HS+△H（2）抬升的原因：初始动量、烟气温度高于周围温度产生浮力4、扩散参数的确定（1）大气稳定度分为A、B、C、D、E、F，A为极不稳定，F为稳定；（2）只要风速、云量和太阳高度角等资料，就可以客观地确定大气稳定度的等级；（书P27）（3）扩散参数的计算平原地区和城市远郊区，D、E、F向不稳定方向提半级工业区和城市中心区，C提至B级，D、E、F向不稳定方向提一级丘陵山区的农村或城市，同工业区表达式为：5、特殊气象下的扩散模式（1）封闭式扩散模式当x≤xD时，2.15zDHDx,地面轴线浓度当x≥2xD时，地面浓度（2）烟熏型大气扩散模式6、重点掌握按地面最大浓度、地面绝对最大浓度及P值法计算烟囱高度（1）按地面最大浓度计算max22()πezyqCuHyzs02πe()zbyqHHuCCbCCC0max在0.5～1.0之间取0C－标准浓度bC－本底浓度max22()πezyqCuHyzs02πe()zbyqHHuCCbCCC0max在0.5～1.0之间取0C－标准浓度bC－本底浓度0C－标准浓度bC－本底浓度（2）按地面绝对最大浓度计算maxCu（4-10）max(321)HHC出现极大值maxCu（4-10）max(321)HHC出现极大值1．BHu（代入sBHHu2．maxcsd0dCBuHu（危险风速危险风速））1．BHu（代入sBHHu2．maxcsd0dCBuHu（危险风速危险风速））此时sc2BHHHuabsm2ssc()2πe2πezzyyqqCHBHu代入下式可得sc02πe()zybqHucc此时sc2BHHHuabsm2ssc()2πe2πezzyyqqCHBHu代入下式可得sc02πe()zybqHucc（3）P值法（国标GB/T13201-91）6s10qHHP第四章工业废气净化系统设计1、净化系统的组成：集气罩、风管、净化设备、通风机、排气管等2、净化系统设计的基本内容：捕集装置设计、净化设备选择或设计、管道系统设计（管道布置、管道内气体流速确定、管径选择、压力损失计算、通风机选择以及各种管件确定等）、排气管设计等3、集气罩（1）概念：是烟气净化系统污染源的收集装置，可将粉尘及气体污染源导入净化系统，同时防止其向生产车间及大气扩散，造成污染。（2）形式：按罩口气流流动方式分为：吸气式集气罩和吹吸式集气罩（3）形式：按集气罩与污染源的相对位置及适用范围，吸气式集气罩分为：密闭罩、排气柜、外部集气罩、接受式集气罩（4）密闭罩的作用原理及排气量计算①作用原理：使污染物的扩散限制在一个很小的密闭空间内，仅在必须留出的罩上开口缝隙处吸入若干室内空气，使罩内保持一定负压，达到防止污染物外逸的目的。②密闭罩的排气量计算：影响密闭罩排气量的因素：罩子结构、罩内气流情况、工艺设备的种类、操作情况等。密闭罩排气量Q:Q=Q1+Q2+Q3+Q4+Q5-Q6m3/s式中：Q1-被运动物料带入罩内的诱导空气量；Q2-由罩密闭不严处吸入的空气量；Q3-由化学反应，受热膨胀，水分蒸发等产生的气体量；Q4-由于设备运转而鼓入罩内的空气量；Q5-被压实的物料所排挤出的空气量；Q6-随物料排出所带走的烟气量。理论上计算很困难，实际中常根据经验数据和有关手册来确定。排放量主要由两部分组成：由运动物料带入的诱导空气量和由开口或不严密缝隙吸入的空气量。适当的排气量应保证密闭罩内的负压不小于5～12Pa。工程设计中常用以下几种方法确定排风量：（A）按开口或缝隙处空气的吸入速度v0计算：Q=F0v0（m3/s）式中：F0-开口或缝隙的总面积（m2）；v0-开口缝隙处F0的空气吸入速度（m/s）；（B）按经验公式或数据确定排风量。如：砂轮机和抛光机的排风量可按下式：Q=KD（m3/s）式中：K-每毫米轮径的排风量，对砂轮取K=2；对毡轮取K=4；对布轮取K=6；D–轮径，mm；（5）外部集气罩：定义、类型、速度分布、吸捕原则、吸捕速度、罩口速度、吸风量计算①定义：通过罩的抽吸作用，在污染源附近把污染物全部吸收起来的集气罩。②常见形式：顶吸罩、侧面吸罩、底吸罩、槽边吸气罩③速度分布：等速面的形式确定其分布规律将吸气口近似视为一个点汇，等速面是以该点为中心的球面（见图7a），假设点汇吸风量为Q，等速面的半径为r1、r2，相应气流速度为u1、u2，由于通过每个等速面的风量相等，则有Q=4πr12u1=4πr22u2于是：u1/u2=(r2/r1)2表明吸气口外气流速度衰减很快，应尽量减少罩口至污染源的距离。图7点状吸气口气流运动情况罩口的设置位置对气流分布的影响如果吸气口设在墙上（见图7b），其吸气量为Q=2πr12u1=2πr22u2(13.5)比较式(13.4)与(13.5)，可见：（1）吸气速度相同时，同一距离上Q（悬空设置的吸气口）=2Q（有一面阻挡的吸气口）（2）吸风量相同时，同一距离上u（有一面阻挡的吸气口）=2u（悬空设置的吸气口）吸风罩的形式对气流速度分布的影响有边的吸风口比无边的吸风口流速衰减慢，实际等速面为椭圆形。（见图8、图9）图8无边的圆形吸气口的速度分布图图9有边的圆形吸气口的速度分布图（以吸气口速度的百分数表示）（以吸气口速度的百分数表示）④吸捕原则：即通过建立吸捕气流，其流速足以克服各方向二次气流的速度而把污染物带入罩内，并按所需吸捕速度计算吸风量。⑤吸捕速度：为克服各种背向、横向气流，使罩前任意一点的污染物均能吸入罩内的速度。吸捕速度应大于最不利控制点的横穿或背向气流速度。吸捕速度不能小于0.75m/s，一般在0.25～1m/s之间选用。⑥罩口速度：是使被吸捕的污染物进入罩内所应具有的罩口截面速度。⑦吸风量的计算：罩口为圆形或矩形（宽长比B/L≥0.2），沿罩子轴线的气流速度衰减公式为于是：式中：u0-罩口气流速度，m/s；ux-控制点的控制速度；x-罩口到控制点的距离，m；A0-罩口面积，m2；C-系数，与外部吸气罩的结构、形状和布置情况有关。外部吸气罩吸风量公式Q=u0A0于是：亦可采用下述吸风量公式Q=uxAx式中：ux-最不利控制点的吸捕速度；吸捕速度取决于尘化情况和二次气流强弱。Ax-最不利控制点的等速面积；等速面积取决于罩口形式。（6）吹吸式排气罩：工作原理、4、管道系统设计（1）管道系统的布置：系统的合一及分开、管网配置类型、除尘管道布置原则①合一：污染物性质相同，生产设备同时运转，便于污染物统一集中回收处理场合；污染物性质不同，生产设