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开放源类是一种复合源类,具有源强不确定、排放随机性和排放位置不确定等特点,不同城市因其工业布局、能源结构、地理环境及气象条件和地形的不同,其组成也不同。据统计,在中国北方城市,开放源类对城市空气颗粒物的贡献率已达40-70%,而对于作为城市环境空气中颗粒物的主要来源的开放源类,目前所做的研究工作还不够。
本文选择对济南市大气颗粒物贡献较大的建筑尘、土壤尘、黄河沙、钢铁尘四种污染源作为实验物料,利用先进的分析测试手段,研究了济南市大气开放源类的物理和化学特性。利用与维也纳工业大学共同合作开发建立的实验装置,系统地研究了这四种物料下落过程中可吸入颗粒物的排放特性,探讨了自由下落过程中可吸入颗粒物排放的主要影响因素和在线加湿控制可吸入颗粒物排放的影响,寻求在线加湿抑制可吸入颗粒物排放的最佳操作条件。
实验结果表明,随着下落物料质量流量的增加,可吸入颗粒物排放率逐渐减小,而且这种减小速度逐渐变慢,粉尘排放率与质量流量呈倒数关系;不同的实验室空气湿度,可吸入颗粒物排放率不同,空气湿度越大,粉尘排放率越低,空气湿度对粗颗粒影响较大,而对细粒子影响较小,可吸入颗粒物排放率与空气湿度呈倒数关系;不同物料对可吸入颗粒物排放率也有影响,建筑尘排放的可吸入颗粒物最多,黄河沙最少;本文建立了质量流量、空气湿度等影响因素与可吸入颗粒物排放率之间的数学模型。
采取加湿方式降低可吸入颗粒物产生及排放,这是目前物料自由下落过程中降低粉尘排放的简单且有效方法之一。在线加湿时,雾化喷头的空气压力和加水流量不同,可吸入颗粒物排放率不同,其粉尘产生函数也不同;当采用气水两相喷嘴,空气压力为0.3MPa时,粉尘产生函数值最小。当加水流量为2.1L/h时,可吸入颗粒物排放率最低,粉尘产生函数值最小;加湿的情况下,随着空气湿度增大,可吸入颗粒物的排放率也是逐渐降低;本文建立了在线加水可吸入颗粒物排放率与加水流量和喷头压力的数学模型,优化了在线加水的操作条件,为可吸入颗粒物的源头治理及有效控制可吸入颗粒物的排放提供参考。