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大气污染控制实验及课程设计指导书

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2020年4月19日
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实验一、粉尘安息角测量（注：自备直尺）
一、实验目的：
粉尘安息角是设计料仓的锥角和含尘管道倾角的主要依据，经过本实验加深对粉尘安息角概念的理解。
二、实验原理：
粉尘经过小孔连续下落到平面上时，堆积成的锥体母线与水平面的夹角，称为安息角。
三、实验步骤：
1、用研钵将粉笔研成细粉备用
2、将漏斗安装在铁架台上（如图1），放好白纸
3、从安置好的漏斗上部，将备好的粉笔粉徐徐放下，同时进行观察。就会发现白纸上的料堆角度不断发生变化，即沙堆的半径和其高度的变化是不成比例的。（在从漏斗上部不断补充粉灰的时候，应随时将安置漏斗的试管架栋梁逐渐上移，以保持漏斗下部与沙堆顶部距离始终不小于1.0cm左右）。
4、一边逐渐上移试管架横梁，一边继续向漏斗内加入粉粒，直至料堆的半径与其高度比例不再发生变化，即料堆的坡度不再发生改变为止。测量高度H，圆锥直径D，此时得到的料堆角既为采用一定粒径粉灰风干时的安息角。
5、重复做5次。

图1 实验装置图
四、实验数据的记录与处理

序号
高度（mm）
圆锥直径（mm）
安息角
平均值
1

2

3

4

5

附：GBT 16913- 粉尘物理试验方法 粉尘安息角测定仪（注入限定底面法）
FT-103B粉尘安息角测定仪技术参数：
1、漏斗锥度60°± 0.5°；
2、流出口径 5mm，漏斗中心与下部料盘中心应在一条垂线上；
3、流出口底沿与盘面距离80mm 2 mm，量角器7.5cm~10 cm；
4、料盘直径 80 mm， 容积100 ml的量筒；
5、平直的尘样刮片，棒针；
实验二 粉尘粒径及分布测定
一．实验的目的和意义
粉尘粒径的大小与除尘效率有着密切的关系，因此粉尘粒径大小的测定示研究通风除尘技术的重要组成部分。
经过本实验应达到以下目的：
1．掌握光学法测定粉尘粒径的基本原理及实验方法。
2．了解偏光显微镜的构造原理以及操作方法。
3．学会与粉尘粒径分布有关的数据处理及分析方法。
二．实验原理
在光学显微镜下观察并测定的粉尘的粒径为投影粒径，包括面积等分径（Martin径）、定向径（Feret径）、长径、短径。为便于操作，本实验使用定向直径。

在显微镜下测定光片中粉尘投影粒径的大小，一般使用带有刻度的接目镜来进行，这种接目镜的十字丝上刻有100个小格（又称刻度尺），每小格所代表的长度因物镜放大倍数的不同而异。经过观测物台微尺给定长度的刻度，便能够确定目镜刻度尺上每小格所代表的长度。
粉尘是由各种不同粒径的粒子组成的集合体。因此，测定好各个单一粉尘粒子的投影径以后，可经过多种方法得出粉尘的分散度。常见的方法有列表法、直方图法、频率曲线法等。为了更好地了解粉尘粒径分布、比较不同的粒子总体，能够适当地计算粉尘的几个特征数。粉尘的特征数主要包括：算术平均径（d）、中位径（50%）（d50）、众径（dm）、方差、标准差等。
三．实验设备
本实验应用它测定粉尘颗粒的投影粒径。偏光显微镜的式样很多，中国常见的有江南光学仪器厂制造的XB--01、XPT--06型630倍中级偏光显微镜，上海光学仪器厂制造的XPG型1000倍偏光显微镜及偏光显微镜及蔡司厂生产制造的文柯型偏光显微镜。本实验使用的是XPV-203E型偏光显微镜。

四．实验方法与步骤
（一）粉尘样品光片的制备
1．将待测粉尘样品放入烘箱，烘干后置于干燥器中冷却备用。
2．滴入半滴至一滴松节油于载玻片上，然后用钳子取少量粉尘样品，将粉尘均匀洒在载玻片的松节油中。
3．待粉尘在松节油分散均匀后，在载玻片上面加上盖玻片。在加盖玻片时，应先将盖玻片的一边置于载玻片上，然后轻轻地向下按，以免产生气泡，影响粉尘粒径的观察和测定。
（二）偏光显微镜的操作
1．装卸镜头
（1）装目镜：将选用的目镜插入镜筒上端，使其十字丝位于东西、南北方向。
（2）装卸物镜
2．调节照明（对光）
转动反光镜对准光源，使视域达到最亮。
3．调节焦距（准焦）
（1）将欲观察的光片置于物台上（光片的盖玻片必须向上），用夹子夹紧。
（2）从侧面看镜头，旋动粗动螺丝，将镜筒下降到最低的位置。
（3）从目镜中观察，并拧动主动螺丝使镜筒缓慢上升，直到视物中的物像清楚为止。如果视像不够清楚，可转动微动螺丝使之清楚。
在显微镜下观察时，最后学会两只眼同时睁开，轮流观察，这样既能够保护视力又便于观察操作。
若用摄影镜头取得物像，可在计算机屏幕上观察，减轻视力疲劳。
（三）偏光显微镜下粉尘投影径的测定
1.目镜刻度尺每格代表尺寸的测定
将物台微尺置于物台上，准焦，然后转动物台，使微尺与目镜刻度尺平行，再移动微尺，使两零点对齐。仔细观察两小尺的刻度在什么地方重合，数出这两个尺子在这段刻度内各自的格子数。例如目镜刻度尺为50格，物台微尺为48格，则目镜刻度尺每小格为物台微尺的48/50，再乘以物台微尺每小格代表的长度，即48/50x0.01mm=0.0096mm（9.6um）,就是该放大倍数下目镜刻度尺所代表的长度，如图所示。显微镜的放大倍数不同，目镜中刻度尺每格所代表的尺寸也不同。

2．粉尘粒径的测定
在一定放大倍数下，目镜刻度尺每格所代表的尺寸确定以后，将物台微尺取下，将粉尘样品光片置于物台上，依一定的次序测定光片中粉尘样品投影径的大小，如图所示，将所测得的数据记录下来。
五、实验数据的记录与处理
（一）原始数据的记录
1．放大倍数为▁▁▁的显微镜中目镜刻度尺每格所代表的长度为▁▁▁um。
2．将粉尘粒子投影径大小的测定结果列于下表。
粒子序号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
格数

粒径μm

（二）实验数据的处理
按教材中所述粉尘粒径分布的计算方法，将数据整理成下表形式。
粉尘粒径分布表
组 序
粒径范围 (um)
组 中 点
频数n
相对频度（%）
频度（%）
筛上累计（%）
筛下累计（%）
1

2

3

根据上表整理的数据，画出粒径分布的直方图、频数曲线及累计频率曲线。按教材中的计算方法得出粉尘的特征数，整理成下表。

粉尘的特征数
特征数
种 类
表征粉尘集中趋势的特征数
表征粉尘离中趋势的特征数
表征粉尘粒径分布不对称程度的偏度特征数a3
算术平均数
中位径
众径
几何平均径
极差
标准差
特征数大 小

六、实验结果讨论
1．在显微镜下测定粉尘的投影径时会产生哪些误差？如何避免？
2．在调节显微镜焦距时应注意什么？
3．在显微镜下会不会观察到比别的粒子大得多的粒子？这是由什么原因引起的？在光片制作中应如何尽量避免这种情况的发生？

实验三、燃煤锅炉用机械振打袋式除尘器设计
课题名称
燃煤锅炉用机械振打袋式除尘器设计(1)
指导教师

学生姓名

院系

专业

班级

课题概述：
袋式除尘器是控制粉尘污染应用最广的设备，其运行过程是以过滤-清灰-再过滤的程序进行的，要保证袋式除尘器长期稳定运行，关键是清灰技术和滤料特性。本设计要求依据锅炉的型号规格、煤种等工艺条件及排放标准的要求，对燃煤锅炉机械振打袋式除尘器进行了选型，并对袋式除尘器的性能和结构进行设计计算；经过合理选择滤料、均匀布气、及时清灰等措施，提高袋式除尘器的效率，有效降低袋式除尘的压力损失。

原始资料及主要参数：
1. 原始资料
对燃煤锅炉用机械振打袋式除尘器进行设计，设计要求：
处理最大烟气量1000 m3/h；烟气最高温度150℃；除尘效率>99%；过滤风速 1 m/min；煤的成分见表1。
表1 煤的组成成分 单位 %（质量分数）
C
H
O
N
S
A
W
65.7
3.2
2.3
0
1.7
18.1
9.0

2. 设计依据
《火电厂大气污染排放标准》（GB13223- ）;
《锅炉大气污染排放标准》（GB13271- ）；
《火电厂烟气排放连续监测技术规范》（HJ/T75- ）;
《袋式除尘器性能测试方法》（GB12138-89）
《袋式除尘器用滤袋框架技术条件》（JB/T 5917- ）
《袋式除尘器用滤料及滤袋技术条件》（GB12625- ）
《脉冲喷出类袋式除尘器技术条件》（JB/T 8532-1997）
《袋式除尘器安装技术要求及验收规范》（JB/T 8471-1996）
参考资料：
[1] 郝吉明，马广大等编著.《大气污染控制工程》，北京：高等教育出版社.
[2] Noel de Nevers主编.《大气污染控制工程》 (影印版) (第2版). 北京：清华大学出版社.
[3] 刘景良 主编.《大气污染控制工程》， 北京： 中国轻工业出版社.
[4] 粱丽明，彭林 著.《城市大气有机物污染》，北京： 煤炭工业出版社.
[5] 赵毅，李守信主编.《有害气体控制工程》，北京： 化学工业出版社.
[6] 林肇信主编. 《大气污染控制工程》 北京：高等教育出版社.1991

设计成果要求：
设计报告的重点是对设计计算成果的说明和合理性分析以及其它有关问题讨论。设计报告要力求文字通顺、简明扼要，图表要清楚整齐，每个图、表都要有名称和编号，并与说明书中内容一致，最后成果及图表要字体工整，合订时，说明书在前，附表和附图分别集中，依次放在后面。
经过课程设计应使学生具有初步的综合运用知识的能力；收集资料和使用技术资料的能力；方案比较分析、论证的能力；设计计算的能力等。
课程设计说明书内容完整、计算准确、论述简洁、文理通顺、装订整齐。
课程设计图纸应能较好地表示设计意图，图面布局合理、正确清晰、符合制图标准及有关规定。

课题名称
燃煤锅炉用机械振打袋式除尘器设计(2)
指导教师

学生姓名

院系

专业

班级

课题概述：
袋式除尘器是控制粉尘污染应用最广的设备，其运行过程是以过滤-清灰-再过滤的程序进行的，要保证袋式除尘器长期稳定运行，关键是清灰技术和滤料特性。本设计要求依据锅炉的型号规格、煤种等工艺条件及排放标准的要求，对燃煤锅炉机械振打袋式除尘器进行了选型，并对袋式除尘器的性能和结构进行设计计算；经过合理选择滤料、均匀布气、及时清灰等措施，提高袋式除尘器的效率，有效降低袋式除尘的压力损失。

原始资料及主要参数：
3. 原始资料
对燃煤锅炉用机械振打袋式除尘器进行设计，设计要求：
处理最大烟气量2500 m3/h；烟气最高温度120℃；除尘效率>99%；过滤风速 0.9 m/min；煤的成分见表1。
表1 煤的组成成分 单位 %（质量分数）
C
H
O
N
S
A
W
79.5
3.7
4.7
0.9
0.6
10.6
——

4. 设计依据
《火电厂大气污染排放标准》（GB13223- ）;
《锅炉大气污染排放标准》（GB13271- ）；
《火电厂烟气排放连续监测技术规范》（HJ/T75- ）;
《袋式除尘器性能测试方法》（GB12138-89）
《袋式除尘器用滤袋框架技术条件》（JB/T 5917- ）
《袋式除尘器用滤料及滤袋技术条件》（GB12625- ）
《脉冲喷出类袋式除尘器技术条件》（JB/T 8532-1997）
《袋式除尘器安装技术要求及验收规范》（JB/T 8471-1996）
参考资料：
[1] 郝吉明，马广大等编著.《大气污染控制工程》，北京：高等教育出版社.
[2] Noel de Nevers主编.《大气污染控制工程》 (影印版) (第2版). 北京：清华大学出版社.
[3] 刘景良 主编.《大气污染控制工程》， 北京： 中国轻工业出版社.
[4] 粱丽明，彭林 著.《城市大气有机物污染》，北京： 煤炭工业出版社.
[5] 赵毅，李守信主编.《有害气体控制工程》，北京： 化学工业出版社.
[6] 林肇信主编. 《大气污染控制工程》 北京：高等教育出版社.1991

设计成果要求：
设计报告的重点是对设计计算成果的说明和合理性分析以及其它有关问题讨论。设计报告要力求文字通顺、简明扼要，图表要清楚整齐，每个图、表都要有名称和编号，并与说明书中内容一致，最后成果及图表要字体工整，合订时，说明书在前，附表和附图分别集中，依次放在后面。
经过课程设计应使学生具有初步的综合运用知识的能力；收集资料和使用技术资料的能力；方案比较分析、论证的能力；设计计算的能力等。
课程设计说明书内容完整、计算准确、论述简洁、文理通顺、装订整齐。
课程设计图纸应能较好地表示设计意图，图面布局合理、正确清晰、符合制图标准及有关规定。