锅炉燃煤所需理论空气量和烟气中水蒸气量的计算
燃煤锅炉烟气量、烟尘、二氧化硫、氮氧化物排放量计算公式(根据《环境统计手册》)
烟尘排放量
SO2排放量
Gd
B A dfh(1 ) 1 C fh
项目
符号
烟尘排放量
Gd
燃煤量
B
煤的灰份
A
烟气中烟尘占灰份量的百分数 d fh
烟尘中可燃物的含量
C fh
除尘效率
h
取值 5.08 3600 10% 15%
15% 92%
单位 t t / /
/ /
GSO2 1.6BS（1 S )
项目 二氧化硫排放量
燃煤量 煤中的含硫量
脱硫效率
放量计算公式（根据《环境统计手册》）
SO2排放量
氮氧化物（NOx）排放量
GSO2 1.6BS（1 S )
G NOX 1.63B（ n 10-6VyC NOX ）
符号 G SO 2
B S hs
取值 7.2 3600 0.50% 75%
单位 t t / /
项目 氮氧化物排放量
燃煤量 燃料氮向燃料型NO的转变率
燃料中氮的含量
1kg燃料生成的烟气量 燃烧时生成的温度型NO的浓度
符号 G NO X
B β n
Vy C NO X
取值 22.77 3600 25% 1.20%
9.38 93.8
量
10-6VyC NOX ）
单位 t t
Nm3/kg mg/ Nm3
燃煤锅炉烟气量、烟尘、二氧化
锅炉烟气量
Vy
1.04
Q
y L
4187
0.77 1.016（1
- 1）V0
项目 烟气排放量 燃料低位发热量 过剩空气系数 燃料理论空气量
符号 Vy Qy L α V0
Байду номын сангаас
锅炉设备空气动力计算
锅炉设备空气动力计算引言锅炉是工业生产中常用的热能转换设备，通过燃烧燃料产生高温高压的蒸汽或热水，用于供热或发电。
在锅炉运行过程中，空气动力计算是非常重要的一环，它可以帮助我们确定锅炉所需的空气量和风机的运行参数，保证锅炉的正常运行和热能的高效利用。
一、空气需求量计算1. 燃料燃烧所需的理论空气量燃料的燃烧需要一定的氧气参与，理论上每种燃料在完全燃烧时所需的空气量是固定的。
常见燃料的理论空气量如下：- 煤：1kg煤需要7-8kg空气；- 油：1kg燃油需要12-14kg空气；- 天然气：1m³天然气需要9-10m³空气。
2. 燃料燃烧过程中的过剩空气量过剩空气量是指燃烧过程中实际供给的空气量与理论所需空气量之间的差值。
过剩空气量的大小直接影响锅炉的热效率和燃烧产物的排放。
一般情况下，煤炭锅炉的过剩空气量为20-30%，油燃锅炉为10-20%，天然气锅炉为5-10%。
3. 锅炉的额定蒸发量和额定热负荷额定蒸发量是指锅炉在规定的工况下所能产生的蒸汽或热水的质量。
额定热负荷是指锅炉在额定工况下所需的热能输入量。
根据锅炉的额定蒸发量和额定热负荷，可以计算出锅炉的额定空气量。
4. 高效锅炉的空气需求量对于高效锅炉，由于其燃烧过程更为充分，空气需求量相对较低。
一般来说，高效锅炉的过剩空气量可以控制在10%以下。
二、风机参数计算1. 风机的静压风机的静压是指风机在运行时所产生的压力差，用于克服锅炉系统的阻力和风道的阻力。
静压的大小与锅炉的设计参数和系统的阻力特性有关。
2. 风机的风量风机的风量是指风机在单位时间内所能输送的空气体积。
风量的大小与锅炉的额定空气量和过剩空气量有关。
3. 风机的功率风机的功率是指风机在运行时所消耗的电能或热能。
风机的功率与风机的静压和风量有关。
4. 风机的效率风机的效率是指风机在工作过程中能量转换的有效性。
风机的效率与风机的设计参数、运行条件和负载特性有关。
三、锅炉空气动力计算实例以某燃煤锅炉为例，该锅炉的额定蒸发量为10吨/小时，额定热负荷为7兆瓦。
锅炉烟气量计算
锅炉烟气量计算【实用版】目录一、引言二、锅炉烟气量计算的方法1.理论空气量的计算2.燃料元素组分分数的确定3.完全燃烧产生烟气量的计算4.燃烧带入的 N2 过剩空气量的计算5.实际烟气量的计算三、锅炉烟气量计算的实例1.燃煤成分的分析2.锅炉燃煤量的计算3.烟气量的计算四、结论正文一、引言锅炉烟气量计算是锅炉设计和运行过程中的关键环节，对于提高锅炉的热效率、降低污染物排放和保护环境具有重要意义。
烟气量的计算需要考虑燃料的元素分析、燃烧反应、空气量和燃烧过剩系数等因素。
本文将详细介绍锅炉烟气量计算的方法和实例。
二、锅炉烟气量计算的方法1.理论空气量的计算理论空气量是指完全燃烧 1kg 燃料所需要的干空气量。
根据燃料的元素分析，可以计算出燃料中的碳、氢、氧、氮、硫等元素的质量。
然后根据这些元素的化学当量反应式，计算出需要的理论空气量。
2.燃料元素组分分数的确定燃料元素组分分数的确定是烟气量计算的关键步骤。
通常需要对燃料进行化学分析，确定燃料中各元素的质量分数。
对于固液态燃料，可以采用元素分析方法进行测定；对于气态燃料，可以采用气体分析方法进行测定。
3.完全燃烧产生烟气量的计算根据燃料的元素组分分数和化学当量反应式，可以计算出完全燃烧产生的烟气量。
烟气量包括二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物等。
4.燃烧带入的 N2 过剩空气量的计算燃烧带入的 N2 过剩空气量是指实际燃烧过程中，空气中的氮气未被完全消耗的部分。
根据空气中氧和氮的容积比（21:79）和空气密度，可以计算出燃烧带入的 N2 过剩空气量。
5.实际烟气量的计算实际烟气量是指锅炉实际排放的烟气量。
根据燃烧反应的化学方程式和燃烧过剩系数，可以计算出实际烟气量。
三、锅炉烟气量计算的实例1.燃煤成分的分析以燃煤为例，根据煤的低位发热量和收到基原素分析，可以确定煤中的碳、氢、氧、氮、硫等元素的质量分数。
2.锅炉燃煤量的计算根据锅炉的热效率和燃料低位发热量，可以计算出锅炉燃煤量。
燃煤锅炉污染物排放量测算
燃煤锅炉的二氧化硫排放量，目前环保局按以下方式计算：1.二氧化硫产量（Kg）＝1600×耗煤量（吨）×含硫率（％）2.二氧化硫脱出量（Kg）＝1000×石膏量（吨）×（1－水分％）×石膏纯度％×64÷1723.二氧化硫排出量（Kg）＝二氧化硫产量（Kg）－二氧化硫脱出量（Kg）二氧化硫脱出量是按石灰石/石膏脱硫工艺计算。
一、烟气量的计算：－理论空气需求量（Nm3/Kg或Nm3/Nm3（气体燃料））；－收到基低位发热量（kJ/kg或kJ/Nm3（气体燃料））；－干燥无灰基挥发分（％）；VY－烟气量（Nm3/Kg或Nm3/Nm3（气体燃料））；－过剩空气系数, = 。
1、理论空气需求量>15％的烟煤：<15％的贫煤及无烟煤：劣质煤<12560kJ/kg：液体燃料：气体燃料，<10468kJ/Nm3：气体燃料，>14655kJ/Nm3：2、实际烟气量的计算（1）固体燃料无烟煤、烟煤及贫煤：<12560kJ/kg的劣质煤：（2）液体燃料：（3）气体燃料：<10468kJ/Nm3时：>14655kJ/Nm3时：炉膛过剩空气系数表燃烧方式烟煤无烟煤重油煤气链条炉 1.3～1.4 1.3～1.5煤粉炉 1.2 1.25 1.15～1.2 1.05～1.10沸腾炉 1.25～1.3漏风系数表漏风部位炉膛对流管束过热器省煤器空气预热器除尘器钢烟道（每10m）钢烟道（每10m）0.1 0.15 0.05 0.1 0.1 0.05 0.01 0.05烟气总量：V－烟气总量，m3/h或m3/a；B－燃料耗量，kg/h、m3/h、kg/a、m3/a。
3、SO2的计算：式中：－二氧化硫的产生量（t/h）；B－燃料消耗量（t/h）；C－含硫燃料燃烧后生产的SO2份额，一般取0.8；－燃料收到基含硫量（％）；64－SO2相对分子质量；32－S相对分子质量。
燃气、燃煤锅炉废气排放参数及计算
锅炉废气锅炉废气燃气1工程使用3台5t/h〔两用一备〕锅炉提供热源，年运行6000小时，天然气使用量为5.4×106m3。
天然气燃烧会产生烟尘和SO2。
参照环境保护实用数据手册〔机械工业出版社〕及川气天然气成分〔总硫含量≤200mg/Nm3〕进展分析计算，工程锅炉年烟气产生量为5.6×107Nm3，燃烧产生污染物为烟尘：2.4kg/万m3，SO2：4.0kg/万m3。
工程烟尘量为1.30t/a，产生浓度为23.3mg/m3，SO2产生量为2.16t/a，产生浓度为38.8mg/m3，烟尘、SO2排放浓度能够满足GB13271－1996锅炉大气污染物排放标准二类区Ⅱ时段标准要求。
另外，根据GB13271－1996锅炉大气污染物排放标准要求，锅炉应设置15m高排气筒，通过同一15m高排气筒排放。
建立单位应根据GB/T16157-1996固定污染源排气中颗粒物测定与气态污染物采样方法关于采样位置要求，在锅炉排气筒应设置检测采样孔。
采样位置应优先选择在垂直管段，应避开烟道弯头和断面急剧变化部位。
采样位置应设置在距弯头、阀门、变径管下游方向不小于6倍直径，和距上述部件上游方向不小于3倍直径处，对矩形烟道，其当量直径D＝2AB/(A+B)，式中A、B为边长。
在选定测定位置上开设采样孔，采样孔内径应不小于80mm，采样孔管应不大于50mm，不使用时应用盖板、管堵或管帽封闭，当采样孔仅用于采集气态污染物时，其内径应不小于40mm。
同时为检测人员设置采样平台，采样平台应有足够工作面积是工作人员平安、方便地操作，平台面积应不小于1.5m2，并设有1.1m高护栏，采样孔距平台面约为1.2-1.3m。
锅炉废气燃气2工程使用2台6t/h锅炉提供热源，每天运行20h，年运行5000h，天然气使用量为5.0×106m3。
天然气燃烧会产生烟尘和SO2。
根据环境统计手册，燃气锅炉烟气量计算公式如下：yQLVy＝1.14－0.25＋1.0161〔－1〕V0 4187其中：Vy——实际烟气量〔Nm3/ Nm3〕；y QL——燃料低位发热值〔kj/kg〕，天然气为38630kj/m3；α——过剩空气系数，α取1.2；yQL－250. V0——理论空气需要量〔Nm/kg〕，V0＝0.2610003，经计算得V0：9.18。
燃烧所需空气量和过量空气系数
二、不完全燃烧方程式 定义：燃料不完全燃烧时，各烟气成分之间的关系。 表达：燃料的元素成分、烟气分析所得各烟气成分。
CO 21 - O2 - (1 )RO 2 % 0.605
(3 - 41)
第四节 根据烟气成分求过量空气系数及烟气焓
一、运行时过量空气系数的计算 运行时过量空气系数可以由烟气分析结果加以确定。
Vy VCO2 VSO2 VN2 VH2O VO2 VCO Nm3 / kg
二、根据燃烧化学反应计算烟气容积
※计算思路： 实际烟气容积=理论烟气容积+过量空气容积（干）+过量空气带入 的水蒸气容积 或：实际烟气容积=干烟气容积+水蒸气容积
（一）理论烟气容积
定义：=1并且燃料完全燃烧 计算：
（1）VRO2 的计算
①燃料中的氢生成的水蒸气
11.1 H y 0.111 H y Nm3 / kg
100
100
②燃料中的水分生成的水蒸气
22.4 W y 0.0124 W y Nm3 / kg 18 100
③理论空气量带入的水蒸气
“空气含湿2128.4量1W0d0y k0”.01是24W指yNm13k/ kgg 干空气带入的水蒸气量，单位为 g/kg干空气。 每标准立方米干空气带入的水蒸气容积为：
“过量空气系数”、“过量空气量”
炉膛出口过量空气系数
" l
的作用及最佳值
与燃料种类、燃烧方式以及 燃烧设备的完善程度有关
炉膛出口
固态排渣煤粉炉中， 无烟煤和贫煤的炉 膛出口过量空气系数 为1.25，而烟煤与 褐煤则为1.20。 思考：这是为什么？
第二节 烟气成分及其烟气量的计算
一、烟气成分
⑴当=1并且完全燃烧时，烟气由CO2、SO2、N2和H2O组成， 其容积为
锅炉烟气量计算公式
锅炉烟气总量
101424 m3/h
标态
标态 空气过剩系 数 标态
标态
系统漏风系数
K＝ 1.05
排放烟气温度
锅炉引风机额 定风量Q＝
T＝
165
℃
170861 m3/h
由于空气中O2 的容积含量为
a＝ 1.45
Car Sar Har Oar 为C S H O 在煤中的含 量，直接代入 表中给出的数 字。
22.4 Nar
VN 2
0.79 V0
100 14 2
0.79 (1.4 1) V0.790为氮气
占空气比
6.3313 (Nm3/kg)
例，1.4为过 量空气系数
2N=N2
VO2 0.21(1.41)V0 0.4804 (Nm3/kg)
0.21为氧气 占空气百分 百，1.4为过 量空气
ka/kg
a.煤 中氢元素的氧 化 由式(2)可 知，1kgH2完 全燃烧后生成 44.8/4.032≈ 11.11(m3)的 水蒸气，所以 1kg煤中的氢 燃烧后生成的 水蒸气的体积 为：
c.随空气带 入的水蒸气
式(4)、式(5) 、式(6)相加即 得到烟气中水 蒸气的体积：
所以烟气中含 量为：
Vy VCO2 VN2 VSO2 VH2O VO2
1、燃煤成 分
序号 1 2 3 4 6 5 8 7 9
名称
碳 氢 氧 硫 氮 全水分 灰分 低位发热量
符号
单位
收到基原素分析
C
％
H
％
O
％
S
％
N
％
Mar
％
Aar
％
Qent.ar
kJ/kg
燃煤烟气量计算说明
w(Oar )
另外，根据燃料燃烧所需的理论空气量与可燃成分的含量成比例 的关系，通常用燃料的发热量来近似估算所需的空气量 对于 w（Vdaf）<15%的无烟煤和贫煤：
V0 = 0.241× Qnet ,V ,ar + 0.61，m3 / kg 1000
对于 w（Vdaf）>15%的烟煤和贫煤： V0 = 0.253× Qnet,V ,ar + 0.278，m3 / kg 1000
对于 Qnet,V,ar < 12500KJ/kg 的劣质烟煤：
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V0 = 0.241× Qnet,V ,ar + 0.455，m3 / kg 1000
式中 Qnet,V,ar——燃料的收到基低位发热量，KJ/kg；
VRO2 = VCO2 + VSO2 + VNO2 =0.01867 w(Car ) +0.007 w(Sar ) +0.0016 w(Nar ) ，m3/kg
V0 H2O
=0.112
w(H ar
)
+0.0124
w(M ar
)
+0.0161
V0+1.24Gw
,
m3/kg
V0 N2 =0.79 V0，m3/kg
质量占燃料总质量的百分数表示，各成分质量百分数的总和为 100%。 即 w(C)+ w(H)+ w(O)+ w(N)+ w(S)+ w(A)+ w(M)=100% 其中 w(C)、w(H)、w(O)、w(N)、w(S)、w(A)、w(M) 分别表示燃料 中的碳、氢、氧、氮、硫（可燃硫）、灰分、水分的质量分数。由于 煤中水分和灰分含量常常受到开采、运输、贮存及气候条件的影响， 煤中其他成分的质量分数亦将随之变更。为了实际应用的需要和理论 研究的方便，通常采用四种基数作为燃料成分分析的基准。 ①收到基（下标符号 ar，as received）：燃料中全部成分的质量百分数
燃烧所需空气量及过量空气系数
⑵当>1并且完全燃烧时，烟气由CO2、SO2、O2 、 N2和H2O 组成，其容积为
Vy VCO2 VSO2 VN2 VH2O VO2 Nm3 / k g
⑶当≥1且不完全燃烧时，烟气由CO2、SO2、CO、O2 、 N2 和H2O组成，其容积为
定义：1㎏燃料完全燃烧、无剩余氧 推导：以碳的完全燃烧为例
表示：Vo ，Nm3/kg
C O2 CO2 12kgC 22.4Nm3O2 22.4Nm3CO2 1kgC 1.866Nm3O2 1.866Nm3CO2
1kg收到基燃料含有 C y 100
kg
碳，完全燃烧时需要的氧量为：1.866
第三章 锅炉物质平衡和热平衡
本章目的：了解燃烧所需空气量、产生烟气量，锅炉热量平衡； 本章关键：学会空气量、烟气量计算，热平衡分析 本章难点：相关计算，主要在于分析
本章在全部内容的重要性：中等偏上 对后面内容影响：锅炉燃烧效率提高，涉及配风
送风方式
第一节 燃烧所需空气量及过量空气系数
※慨念：理想气体→标准状态→22.4Nm3/kg 一、理论空气量
1.293 dk 22.4 1.293 10 22.4 0.0161Nm3 / Nm3干空气
1000 18
1000 18
理论空气量带入的水蒸气容积为
0.0161V oNm3 / kg
☆对于固体燃料，理论水蒸气容积为上述三部分之和，即
Vo H2O
0.111H
y
0.0124W
y
0.0161V oNm3
Car 0.375Sar
(3- 37)
由式（3-36）可以看出，当燃料的 值一定时，无论过量空气 量如何，干烟气成分都应满足该式。如不满足，可能有以下几
锅炉烟气量估算办法
精心整理常用锅炉烟气量估算方法烧一吨煤，产生1600×S%千克SO2，1万立方米废气，产生200千克烟尘。
3L!p+A)H#y&z9H#^烧一吨柴油，排放2000×S％千克SO2，1.2万立米废气；排放1千克烟尘。
烧一吨重油，排放2000×S％千克SO2，1.6万立米废气；排放2千克烟尘。
大电厂，烟尘治理好，去除率超98%，烧一吨煤，排放烟尘3-5千克。
4b4p3u#E0W普通企业，有治理设施的，烧一吨煤，排放烟尘10-15千克；)u%S!h+k%X,g0]砖瓦生产，每万块产品排放40-80千克烟尘；12-18千克二氧化硫。
规模水泥厂，每吨水泥产品排放3-7千克粉尘；1千克二氧化硫。
9^)e8|$w/q+P乡镇小水泥厂，每吨水泥产品排放12-20千克粉尘；1千克二氧化硫。
;~#I+I8I!]"h8q物料衡算公式：8v;_$M*U'V8T;~1吨煤炭燃烧时产生的SO2量＝1600×S千克；S含硫率，一般0.6-1.5%。
若燃煤的含硫率为1%，则烧1吨煤排放16公斤SO2。
,C8S r9W"L&J1吨燃油燃烧时产生的SO2量＝2000×S千克；S含硫率，一般重油1.5-3%，柴油0.5-0.8%。
若含硫率为2%，燃烧1吨油排放40公斤SO2。
'J5D"G3m2C$\*U6p¬排污系数：燃烧一吨煤，排放0.9-1.2万标立方米燃烧废气，电厂可取小值，其他小厂可取大值。
燃烧一吨油，排放1.2－1. 6万标立方米废气，柴油取小值，重油取大值。
【城镇排水折算系数】 0.7~0.9，即用水量的70-90%。
2E#C1W&]'g3V+Q+Q【生活污水排放系数】采用本地区的实测系数。
*B-t G1f:U)N)j【生活污水中COD产生系数】60g/人.日。
也可用本地区的实测系数。
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锅炉燃煤所需理论空气量和烟气中水蒸气量的计算
盛益平
(杭州半山发电有限公司，浙江杭州 310015)
摘要：介绍了锅炉燃煤所需理论空气量和烟气中水蒸气量的计算公式及推导过程，认为按总空气量的水分计算，烟气中的水蒸气更符合实际，精度高。
关键词：燃煤锅炉；烟气；水蒸气量；理论空气量
Calculations of Theoretical Combustion Air Demand and Steam Vapour Amount in Flue-gas
of Coal-fired Boiler
Abstract：This paper introduces the calculating formulas and their derivation process for theoretical combustion air demand and steam vapour content in flue-gas.The author believes that the calculated steam vapour content in flue-gas based on moisture in total air amount is more realistic and in higher accuracy.
Keywords：coal-fired boiler；flue-gas；steam vapour amount；theoretical combustion air demand
烟气是燃料燃烧后的产物，燃料在锅炉内燃烧时，需经过一系列的化学变化，燃烧的实质是燃料与氧气发生化学反应并生成烟气。
在现代大型火力发电厂中，煤粉燃烧所用的O
2
直接来源于空气，为保证充分燃烧，进入炉膛的空气都是过
剩的。
烟气的主要成分有N
2、O
2
、SO
2
、CO
2
、水蒸气，还有少量的CO，SO
3
、H
2
、
CH
4
和其它碳氢化合物。
N2主要来自于空气，煤中也含有少量的氮；O2来源于过剩空气；CO2、SO2和SO3主要是煤中的碳元素、硫元素与氧化合的生成物。
另外，过剩空气中也有少量的
CO
2。
水蒸气，一部分是煤中氢元素与氧反应的生成物，而另一部分是原煤中水
分的蒸发，还有一小部分是随空气带入的。
CO、CH
4、H
2
和其它碳氢化合物是由
于煤的不完全燃烧造成的。
SO
3
3的生成是很少量的。
在锅炉正常燃烧情况下形成
的烟气中，CO、CH
4、H
2
和其它碳氢化合物以及SO
3
的含量很少，在除尘器的一般
工业试验研究中常常被忽略或者只考虑CO。
1火电厂环境统计软件中关于水蒸气的计算公式 在火电厂环境统计软件指标解释一节中，水蒸气的计算公式为：
式中B
i
——每台锅炉年平均负荷下1h燃原煤量，t/h；
H ar——燃煤收到基氢分；
W ar——燃煤收到基水分；
α——除尘器出口过剩空气系数；
V Oi——燃烧1kg煤的理论空气量，m3/kg。
统计公式中，空气带入炉膛的水蒸气仅考虑了过量部分，而未考虑总空气量中的水蒸气，下面对此进行分析。
2 理论空气量的计算
假定1kg煤完全燃烧，空气中的氧和煤中能参加燃烧的氧(固有氧)全部被耗尽，此时所需要的空气量称理论空气量。
2.1碳与氧的作用
(在标准状态下，下同)
此式表明，12kgC完全燃烧时，需消耗22.4m3O2 ，并生成22.4m3CO2，所以1kg
为22.4/12=1.8667(m3 )。
碳完全燃烧消耗的O
2
2.2氢与氧的作用
由式(2)可知,1kgH2燃烧后要消耗O222.4/4.032=5.5556(m3)。
2.3硫与氧的作用
由式(3)可知,1kgS燃烧时,需消耗O222.4/32=0.7(m3)。
但这些氧并非完全来源于空气，因为1 kg煤中还含有的氧，这部分氧可与碳、氢、硫化合，因此，在计算空气需要量时，应将这部分氧量扣除。
由于空气中O2的容积含量为21% ，所以，1kg煤燃烧所需的理论空气量为：
这是理想状态下燃烧所需的空气量，在实际燃烧过程中所需的空气量αV Oi
＞V
Oi。
3水蒸气量的计算
在标准状态下，空气的密度γOi=1.293kg/m3，空气中水蒸气的含量d=10g/kg 空气，水蒸气的密度γH2O=0.804kg/m3 。
1kg煤在理论空气量下燃烧所生成的烟气体积称理论烟气体积，它包括CO2、
SO
2、N
2
和水蒸气等，在理论烟气体积中水蒸气有以下3个来源。
a.煤中氢元素的氧化由式(2)可知，1kgH
2
完全燃烧后生成44.8/4.032
≈11.11(m3)的水蒸气，所以1kg煤中的氢燃烧后生成的水蒸气的体积为：
c.随空气带入的水蒸气其体积为：
式(4)、式(5)、式(6)相加即得到烟气中水蒸气的体积：
参考文献
［1］李桂中，李健宇，李锦文.电力建设与环境保护［M］.天津：天津大学出版社, 2000.
［2］蒋文举，宁平.大气污染控制工程［M］.重庆：四川大学出版社, 2001.。