《大气污染控制工程》教案 第十章
大气污染控制工程》第十章 集气罩及管道设计【环境工程系】
吸入气流流动的基本规律
点汇流
吸气口附近为负压 、口较小
通过每个等速面的空气量相等（吸风口的流量 ）
4πr12v1=4πr22v2 =Q
( ) v1
r2 2
v2
r1
集气罩尽量靠近污染源，以提高捕集效率。
吸气范围减少一半， 2πr12v1=2πr22v2 =Q
则 vx=0.075×2=0.15m/s 此时，vx<0.5m/s，尘粒不能被吸入集气罩内。由分 析可知，只有距离吸风口75mm以内的尘粒才能被吸入。 因此，实际操作中吸风口应尽量靠近产尘点。
吹出气流流动的基本规律
▪射流：空气从孔口中吹出，在空间形成的气流。 ▪等温圆形射流 ▪等温扁射流
▪等温圆射流和扁射流参数计算公式 pp.590表13－1
吸入气流与吹出气流的比较
• 流量
吸入气流 通过等速面呈椭球面，等流量且等于吸入口的流量； 射流由于卷吸作用，沿射流前进方向流量不断增加，射流作用 区呈锥形。
• 速度衰减规律不同
射流各断面动量相等，吹出气流在较远处能保持其能量密度。 吹出气流 输送能力强 x=20d 10%v 吸入气流 控制能力强 x=d 10%v
环境工程系
大气污染控制工程
《大气污染控制工程》
小袋子
第10章 净化系统的设计
第10章 净化系统的设计
❖1.净化系统的组成与设计内容 ❖2.集气罩的捕集机理 ❖3.集气罩的结构形式 ❖4.集气罩的主要性能参数及计算 ❖5.集气罩的设计
第1节 净化系统的组成与设计内容
局部排气净化系统的组成
集气罩（局部排风罩）
吹出气流流动的基本规律
《大气污染控制工程》第10章 集气罩(60P)
图 点汇气流流动情况
实际上，吸气口是有一定大小的，气体流动也是有阻力的。所以，吸气 区气体流动的等速面不是球面而是椭球面。 吸气口气流速度分布特点： ①在吸气口附近的等速面近似与吸气口平行，随离吸气口距离x的增大， 逐渐变成椭圆面，而在1倍吸气口直径d处已接近为球面。因此，当x/d > 1时，可近似当作点汇，吸气量Q可按式1、3计算。当x/d＜1时，应根 据有关气流衰减公式计算。 ②吸气口气流速度衰减较快。如图所示，当x/d＝1时，该点气流速度已 大约降至吸气口流速的7.5%。
集
用范围，吸气式集气罩分为： 密闭
气 罩
吹吸式
罩、排气柜、外部集气罩、接受式 集气罩等
1、密闭罩
将污染源的局部或整体密闭起来，在罩内保持一定负压，可防止污 染物的任意扩散。特点：所需排风量最小，控制效果最好，且不受 室内气流干扰，设计中应优先选用。 按照结构形式分为： 局部密闭罩 特点：体积小，材料消耗少，操作与检修方便； 适用：产尘点固定、产尘气流速度较小且连续产尘的地点。 整体密闭罩 特点：容积大，密闭性好。 适用：多点尘源、携气流速大或有振动的产尘设备。 大容积密闭罩 特点：容积大，可缓冲产尘气流，减少局部正压，设备检修可在罩 内进行。 适用：多点源、阵发性、气流速度大的设备和污染源。
4、吹吸气流
由两股气流组合而成的气 流。在集气罩设计中，利 用吹出气流与吸入气流联 合作用来提高所需“控制 风速”的形成，称为吹吸 式集气罩。
三、集气罩的基本类型
集气罩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。
吸气式
按集气罩与污染源的相对位置及适
其他：根据处理对象不同(如含尘气体、有毒高温易燃易爆气体等) 还应增设必要的设备，如清灰孔、冷却装置、余热利用装置、防爆 装置、消音器、各种阀门仪表等。
《大气污染控制工程》教案 第十章
第十章挥发性有机物污染控制VOC S是一类有机化合物的统称，在常温下它们的蒸发速率大，易挥发。
有些VOC S是无害的，有些则是有害的。
VOC S部分来源与大型固定源（如化工厂）的排放，大量来自交通工具、电镀、喷漆以及有机溶剂使用过程中所排的废气。
第一节蒸气压及蒸发一、蒸气压是判断有机物是否属于挥发性有机物的主要依据。
液态或固态物质的蒸气压的大小与温度有关，温度越高，蒸气压越大。
例10－1例10－2二、挥发与溶解污染预防第二节VOCS一、VOC S替代涂料施工、喷漆、电缆、印刷、粘接、金属清洗等行业都需要利用有机溶剂作为原材料的稀释剂或清洗剂，在使用过程中，这些有机溶剂绝大部分经挥发进入到大气环境中，造成严重的局部污染。
因此，采用无毒的或低毒原材料代替部分有机溶剂，做到不排或少排有害的是减少VOC S这类污染物的有效途径。
二、工艺改革通过工艺改革以减少VOC S的形成比末端治理措施更为经济有效。
三、泄漏损耗及控制1.充入、呼吸和排空损耗2.汽油的转移和呼吸损耗污染第三节燃烧法控制VOCS一、燃烧转化机理及燃烧动力学（自学）二、燃烧工艺1.直接燃烧也称为直接火焰燃烧，它是把废气中可燃有害组分当作燃料直接燃烧。
因此，该方法只适用于净化含可燃有害组分浓度较高的废气，或者用于净化有害组分燃烧时热值较高的废气。
2.热力燃烧用于可燃有机物质含量较低的废气净化处理工艺。
3.催化燃烧法实际上为完全的催化氧化，即在催化剂作用下，使废气中的有害可染组分完全转化为二氧化碳和水。
此法已成为净化含碳氢化合物废气的有效手段之一。
污染第四节吸收法控制VOCS一、吸收工艺及吸收剂1.吸收工艺吸收工艺如图10－8。
2.吸收剂吸收剂必须对被去除的VOC S有较大的溶解性。
同时，如果需回收有用的VOC S 组分，则回收组分不得和其他组分互溶；吸收剂的蒸气压必须相当低，如果净化过的气体被排到大气中，吸收剂的排放量必须降到最低。
二、吸收设备（自学）污染第五节冷凝法控制VOCS一、冷凝原理物质在不同的温度和压力下，具有不同的饱和蒸气压。
《大气污染控制》课程设计
《大气污染控制工程》课程设计DZL2-13型锅炉高硫无烟煤烟气袋式除尘湿式脱硫系统设计目录前言 (2)1.总论 (3)1.1设计任务 (3)1.2设计内容及要求 (3)1.3设计原始资料 (3)1.4参考文献 (3)2.脱硫工艺流程的选择及说明 (4)2.1工艺比较 (4)2.2工艺流程介绍 (4)2.3吸收SO2的吸收塔的选择 (5)2.4填料的选择 (5)3.除尘器设计及计算 (6)3.1燃煤锅炉烟气量、烟尘和二氧化硫浓度的计算 (6)3.2除尘器的选择 (7)4.管道布置及各管段的管径 (8)4.1各装置及管道布置原则 (8)4.2确定管径 (8)5.烟囱的设计 (9)5.1烟囱高度的计算 (9)5.2烟囱直径的计算 (9)5.3烟囱的抽力 (10)5.4系统阻力计算 (10)5.6风机和电机的选择和计算 (11)6.填料塔的设计及计算 (13)6.1塔径的计算 (13)6.2填料层高度计算 (13)6.3填料塔高度计算 (13)6.4填料塔附件的选择 (13)7.课程设计总结 (14)前言当前我国大气污染状况依然十分严重，主要表现为煤烟型污染。
城市大气环境中总悬浮颗粒物浓度普遍超标；二氧化硫污染一直在较高水平；机动车尾气污染物排放总量迅速增加；氮氧化物污染呈加重趋势。
空气是地球表面一切有生命的物质赖以生存的基本条件。
如果没有空气，人类的生存及其社会活动就无法维持下去，植物的光合作用不能进行，其它生物也不复存在。
所以，当大气遭受污染之后，其成分、性质都发生了改变，这势必会对人体健康、动植物生长生活以及生态平衡乃至各种器官的存放产生有害的影响。
近年来，随着城市工业的发展，大气污染日益严重，空气质量进一步恶化，不仅危害到人们的正常生活，而且威胁着人们的身心健康。
我国11个城市中，空气中的烟尘和细颗粒物每年使40万人感染上慢性支气管炎。
在一定程度上，城市生活正在背离人们所追求的健康目标。
呼吸道疾病、温室效应、臭氧层破坏、酸雨、PM2.5等等，在这些名词已经频繁的出现在我们的日常生活中，大气污染的控制已经刻不容缓。
大气污染控制工程教案
《大气污染控制工程教案》课程名称：大气污染控制工程学生专业及年级：环境工程0203教师姓名：教师职称：讲师所用教材：《大气污染控制工程》郝吉明、马广大参考书：《大气污染及其控制》彭定一、林少宁《大气污染及其防治》唐永鉴本课程总学时数：64 本学期总学时数：64本学期上课周数：16 平均每周学时数：4讲课：实验：0测验：习题课：课程性质：必修专业课环境与生物工程学院辽宁石油化工大学第一章概论【课时安排】§1.1大气污染和大气污染物1学时§1.2 大气污染的综合防治0.5学时§1.3 大气环境标准0.5学时总计2学时【掌握内容】1基本概念：大气污染、一次污染物、二次污染物2 大气的组成、大气污染的形成过程、主要的污染源、大气污染物的种类【熟悉内容】1基本概念：大气污染的综合防治2 大气污染综合防治采取的措施3 大气环境质量标准、大气污染物排放标准、大气污染控制技术标准、警报标准【教学难点】1大气污染源及污染物的种类2一次污染物和二次污染物【教学重点】1大气的组成2大气污染源及污染物的种类3一次污染物和二次污染物【教学目标】1了解大气污染形成的原因2大气污染综合防治采取的措施【教学内容】§1—1 大气污染和大气污染物一大气的组成及大气污染二大气污染源及污染物的种类【授课时间】1学时【教学手段】课堂讲授【教学过程】一大气的组成及大气污染1．大气（1）大气的定义：下垫面（即地球表面）0m—2000～3000km包含的气体（2）大气的质量：5.3×1015T（3）空气：小区域的大气2．大气的组成恒定组分：氮N2（78.09%）、氧O2（20.95%）、氩Ar、氖Ne、氦He、氪Kr、氙Xe等组成比例90km以下基本保持不变（由于空气的垂真运动、水平运动以及分子扩散）可变组分：CO2、O3、H2O（0.02～6%）随时间、地点、气象条件等不同而变化（例如，CO2来源于燃料的燃烧、有机体的腐解以及动植物的呼吸等，从总量上来讲，夏天>冬天，陆地>海洋，城市>乡村，在大工业城市CO2含量高达0.05～0.07%）不定组分：由自然因素和人为因素形成的气态物质和悬浮颗粒例如，NO2自然因素：雷雨时产生；人为因素：燃料的燃烧SO2自然因素：火山和温泉的排出物；人为因素：燃料的燃烧关系：恒定组分+ 可变组分= 纯净大气纯净大气－H2O = 干洁大气3．大气污染（1）定义；大气污染系指由于人类活动或自然过程引起某些物质介入大气中，呈现出足够的浓度，达到了足够的时间，并因此而危害了人体舒适，健康和福利或危害了环境。
大气污染过程控制工程教案
大气污染过程控制工程教案第一章：大气污染概述1.1 大气污染的定义与分类1.2 大气污染物的来源与排放1.3 大气污染的危害1.4 大气污染控制的意义与目标第二章：大气污染物的迁移与转化2.1 大气污染物的传输机制2.2 大气污染物的转化过程2.3 大气污染物的衰减与扩散2.4 大气污染物的受体分布第三章：大气污染物监测技术3.1 大气污染物采样方法3.2 分析仪器与设备3.3 监测数据处理与质量控制3.4 大气污染物监测案例分析第四章：大气污染控制技术原理4.1 静电除尘技术4.2 布袋除尘技术4.3 湿式除尘技术4.4 活性炭吸附技术第五章：大气污染控制设备与应用5.1 常用大气污染控制设备介绍5.2 设备选型与设计原则5.3 设备安装与运行维护5.4 案例分析：大气污染控制设备应用实例第六章：大气污染化学与反应工程6.1 大气污染物的化学反应机制6.2 气溶胶化学6.3 光化学烟雾与臭氧6.4 酸雨成因与控制第七章：大气污染数值模拟与模型7.1 大气污染扩散模型7.2 空气质量模型7.3 大气污染控制模型7.4 数值模拟软件与应用第八章：区域大气污染控制策略8.1 区域大气污染现状与问题8.2 区域大气污染控制规划8.3 区域大气污染协同控制8.4 案例分析：区域大气污染控制实践第九章：大气污染法律法规与标准9.1 大气污染防治法律法规体系9.2 国际大气污染控制政策与协议9.3 我国大气污染控制标准与规范9.4 企业大气污染排放管理与合规第十章：大气污染过程控制工程案例分析10.1 案例一：工业炉窑大气污染控制10.2 案例二：电力行业大气污染控制10.3 案例三：交通领域大气污染控制10.4 案例四：城市空气质量改善工程重点和难点解析重点环节1：大气污染物的传输机制和转化过程补充和说明：这部分内容是理解大气污染过程控制的基础，需要重点关注大气污染物的来源、传输机制和转化过程。
这包括了解大气污染物的种类、来源、排放方式，掌握大气污染物的传输机制和转化过程，以及了解大气污染物对人体和环境的影响。
大气污染过程控制工程教案
大气污染过程控制工程教案第一章：大气污染概述教学目标：1. 理解大气污染的定义和分类。
2. 掌握大气污染的主要来源和影响。
3. 了解我国大气污染现状及治理政策。
教学内容：1. 大气污染的定义和分类2. 大气污染的主要来源和影响3. 我国大气污染现状及治理政策教学方法：1. 讲授法：讲解大气污染的基本概念、来源和影响。
2. 案例分析法：分析我国大气污染实例，了解治理政策及效果。
教学活动：1. 引入大气污染的话题，让学生了解大气污染的基本概念。
2. 通过PPT展示大气污染的分类及主要来源。
3. 分析我国大气污染现状，了解治理政策及实施效果。
作业与评估：2. 课堂讨论：学生汇报自己的作业成果，进行课堂讨论。
第二章：大气污染物的迁移和转化教学目标：1. 理解大气污染物的迁移和转化过程。
2. 掌握大气污染物的输送、扩散和衰减规律。
3. 了解大气污染物的转化机制及影响因素。
教学内容：1. 大气污染物的迁移和转化过程2. 大气污染物的输送、扩散和衰减规律3. 大气污染物的转化机制及影响因素教学方法：1. 讲授法：讲解大气污染物的迁移和转化过程。
2. 模拟实验法：通过模拟实验让学生了解大气污染物的输送、扩散和衰减规律。
3. 案例分析法：分析实际案例，了解大气污染物的转化机制及影响因素。
教学活动：1. 引入大气污染物迁移和转化的话题。
2. 通过PPT讲解大气污染物的输送、扩散和衰减规律。
3. 进行模拟实验，让学生直观了解大气污染物的迁移和转化过程。
4. 分析实际案例，了解大气污染物的转化机制及影响因素。
作业与评估：2. 课堂讨论：学生汇报自己的作业成果，进行课堂讨论。
第六章：大气污染监测技术教学目标：1. 理解大气污染监测的重要性。
2. 掌握大气污染物监测的基本方法和技术。
3. 了解大气污染监测设备的应用及数据处理。
教学内容：1. 大气污染监测的重要性2. 大气污染物监测的基本方法和技术3. 大气污染监测设备的应用及数据处理教学方法：1. 讲授法：讲解大气污染监测的基本概念和技术。
大气污染控制工程-教学大纲
《大气污染控制工程》教学大纲一、课程基本信息课程代码：课程英文名称：Air Pollution Control Engineering课程类型：必修课先修课程：《高等数学》《环境工程原理》《物理化学》学分：4总学时：64（理论学时：64）二、课程性质、目的与任务《大气污染控制工程》是环境工程专业的一门主干专业课程，由讲课、实验、课程设计等环节组成。
学习本课程之前要求先修完《高等数学》、《环境工程原理》、《物理化学》等有关基础课或专业基础课。
通过本课程的学习与实践，全面掌握大气污染的来源、途径和机理（包括基本概念、基本理论、基本技能）、大气污染控制的原理、方法和实践以及前沿研究领域，同时，还要求掌握与此相关的标准和政策法规及其发展前景。
通过本课程的学习，达到三个目标：（1）学习必要的理论知识和方法、技巧；（2）培养学生工程设计能力和研究能力，解决大气污染问题的实际操作、设计等实践实验能力；（3）了解大气污染控制工程领域前沿研究内容，激发学生的创造力，培养创新思维。
三、课程教学内容与要求（一）概论要求了解大气污染的分类、组成、分布及大气污染问题，理解大气污染的综合防治措施定义。
（1）大气污染和大气污染物（2）大气污染及其控制情况（3）大气污染的综合防治措施（4）大气环境标准2、教学重点大气污染的综合防治措施。
3、教学难点大气污染的来源，大气污染的综合防治措施。
（二）燃烧与大气污染1、教学内容与要求要求了解燃料的种类、组成，理解燃烧的基本原理和相关污染物形成机理，掌握燃烧的计算。
（1）燃料的性质（2）燃料燃烧过程（3）烟气体积及污染物排放量计算（4）燃烧过程硫氧化物的形成与控制（5）燃烧过程氮氧化物的形成与控制（6）燃烧过程中颗粒污染物的形成（7）燃烧过程中其他污染物的形成重点理解燃烧的基本原理和相关污染物形成机理，重点掌握燃烧过程污染物排放计算。
3、教学难点燃烧过程污染物排放计算。
（三）大气污染气象学1、教学内容与要求要求了解与大气污染相关的气象学基本知识，理解和掌握大气圈的结构、主要气象要素、大气稳定度和逆温的概念。
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第十章挥发性有机物污染控制
VOC S是一类有机化合物的统称，在常温下它们的蒸发速率大，易挥发。
有些VOC S是无害的，有些则是有害的。
VOC S部分来源与大型固定源（如化工厂）的排放，大量来自交通工具、电镀、喷漆以及有机溶剂使用过程中所排的废气。
第一节蒸气压及蒸发
一、蒸气压
是判断有机物是否属于挥发性有机物的主要依据。
液态或固态物质的蒸气压的大小与温度有关，温度越高，蒸气压越大。
例10－1
例10－2
二、挥发与溶解
污染预防
第二节VOC
S
一、VOC S替代
涂料施工、喷漆、电缆、印刷、粘接、金属清洗等行业都需要利用有机溶剂作为原材料的稀释剂或清洗剂，在使用过程中，这些有机溶剂绝大部分经挥发进入到大气环境中，造成严重的局部污染。
因此，采用无毒的或低毒原材料代替部分有机溶剂，做到不排或少排有害的是减少VOC S这类污染物的有效途径。
二、工艺改革
通过工艺改革以减少VOC S的形成比末端治理措施更为经济有效。
三、泄漏损耗及控制
1.充入、呼吸和排空损耗
2.汽油的转移和呼吸损耗
污染
第三节燃烧法控制VOC
S
一、燃烧转化机理及燃烧动力学（自学）
二、燃烧工艺
1.直接燃烧
也称为直接火焰燃烧，它是把废气中可燃有害组分当作燃料直接燃烧。
因此，该方法只适用于净化含可燃有害组分浓度较高的废气，或者用于净化有害组分燃烧时热值较高的废气。
2.热力燃烧
用于可燃有机物质含量较低的废气净化处理工艺。
3.催化燃烧法
实际上为完全的催化氧化，即在催化剂作用下，使废气中的有害可染组分完全转化为二氧化碳和水。
此法已成为净化含碳氢化合物废气的有效手段之一。
污染
第四节吸收法控制VOC
S
一、吸收工艺及吸收剂
1.吸收工艺
吸收工艺如图10－8。
2.吸收剂
吸收剂必须对被去除的VOC S有较大的溶解性。
同时，如果需回收有用的VOC S 组分，则回收组分不得和其他组分互溶；吸收剂的蒸气压必须相当低，如果净化过的气体被排到大气中，吸收剂的排放量必须降到最低。
二、吸收设备（自学）
污染
第五节冷凝法控制VOC
S
一、冷凝原理
物质在不同的温度和压力下，具有不同的饱和蒸气压。
对应于废气中有害物质的饱和蒸气压下的温度，称为该混合气体的露点温度。
也就是说，在一定压力下，某气体物质开始冷凝出现的第一个液滴使的温度，即为露点温度。
因此，混合气体中有害物质的温度必须低于露点，才能冷凝下来。
在衡压下加热液体，液体开始出现第一个气泡时的温度，简称泡点。
冷凝温度一般在露点和泡点之间，冷却温度越接近泡点，净化程度越高。
二、气态污染物的冷凝分离
1.相平衡常数
2.露点和泡点温度的计算
三、VOC S的冷凝
四、冷凝类型和设备
1.接触冷凝
2.表面冷凝
3.冷凝系统的设计计算
第六节吸附法控制VOC
污染
S
一、吸附工艺
二、吸附容量
对工程应用而言，吸附容量直接决定了吸附质在吸附床中的停留时间和吸附设备的规模。
通过吸附试验可得到吸附质在指定吸附剂中的吸附容量曲线。
三、所组分吸附（自学）
四、活性炭的吸附热
污染
第七节生物法控制VOC
S
一、原理
二、工艺
1.生物洗涤塔（悬浮生长系统）
2.生物滴滤塔
3.生物过滤塔（附着生长系统）
生物过滤塔易于操作，而且滤料具有比表面积大，吸附性能高的特点，可大大减缓有机负荷变化二引起的降解效果的波动。
目前较为常用的生物过滤工艺有土壤法和堆肥法。
土壤法：以土壤中的胶状颗粒作为滤料，利用其吸附性能和土壤中的细菌、霉菌等微生物的分解作用，将污染物去除的生物过滤工艺。
堆肥法：利用泥炭、堆肥、木屑等为滤料，经熟化后形成一种有利于气体通过的堆肥层，更适宜于微生物的生长繁殖。
三、生物法工艺性能比较及其应用前景
1.工艺性能：见表10－19
2.适用范围
生物法可处理的有机化合物种类包括：
烃类：苯、甲苯、二甲苯、乙烷、石脑油、环几烷等；
卤烃：三氯乙烯、四氯乙烯、三氯乙烷、二氯甲烷、三氯苯等；
酮类，酯类，乙醚类，醇类等。
适用行业：汽车、造船、摩托车、自行车、家用电器、钢琴、集装箱生产厂的喷漆、涂装车间或生产线产生的有机废气；印铁制罐等流水线产生的有机废气等。