大气污染控制工程复习资料

第一章 概 论第一节：大气与大气污染1. 大气的组成：干洁空气、水蒸气和各种杂质。2. 大气污染：系指由于人类活动或自然过程使得某些物质进入大气中，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的舒适、健康和福利，或危害了生态环境。P3（名词解释/选择）3. 按照大气污染范围分为：局部地区污染、地区性污染、广域污染、全球性污染。4. 全球性大气污染问题包括温室效应、臭氧层破坏和酸雨等三大问题。P3（填空）5. 温室效应：大气中的二氧化碳和其他微量气体，可以使太阳短波辐射几乎无衰减地通过，但却可以吸收地表的长波辐射，由此引起全球气温升高的现象，称为“温室效应” 。P3第二节：大气污染物及其来源1. 大气污染物的种类很多，按其存在状态可概括为两类：气溶胶状态污染物，气体状态污染物。P4气溶胶：系指沉降速度可以忽略的小固体粒子、液体粒子或它们在气体介质中的悬浮体系。P4气溶胶状态污染物粉尘：指悬浮于气体介质中的小固体颗粒，受重力作用能发生沉降，但在一段时间内能保持悬浮状态。 烟：烟一般指由冶金过程形成的固体颗粒的气溶胶。飞灰：指随燃料燃烧产生的烟气排出的分散的较细的灰分。 黑烟：由燃烧产生的能见气溶胶。霾（灰霾）：大气中悬浮的大量微小尘粒使空气浑浊，能见度降低到 10km以下的天气现象。 雾：气体中液滴悬浮体的总称。总悬浮颗粒物（TSP）：指能悬浮在空气中，空气动力学当量直径100 um的颗粒物。P5可吸入颗粒物（PM10）：指悬浮在空气中，空气动力学当量直径10 um的颗粒物。P5气体状态污染物：硫氧化物、氮氧化物、碳氧化物、有机化合物、硫酸烟雾、光化学烟雾对于气体污染物，有可分为一次污染物和二次污染物。P5一次污染物：是指直接从污染源排到大气中的原始污染物质。P5二次污染物：是指由一次污染物与大气中已有组分或几种一次污染物之间经过一系列化学或光化学反应而生成的与一次污染物性质不同的新污染物质。P6硫酸烟雾：硫酸烟雾系大气中的 SO2等硫氧化物，在有水雾、含有重金属的 悬浮颗粒或氮氧化物存在时，发生一系列化学或光化学反应而生成的硫酸雾或硫酸盐气溶胶。硫酸烟雾引起的刺激作用和生理反应等危害，要比 SO2气体大得多。P7光化学烟雾：光化学烟雾是在阳光照射下，大气中的氮氧化物、碳氢化合物和氧化剂之间发生一系列光化学反应而生成的蓝色烟雾。其主要成分有臭氧、过氧乙酰硝酸酯、酮类和醛类等。光化学烟雾的刺激性和危害要比一次污染物强烈得多。P7大气污染物的来源可分为自然污染源和人为污染源两类。人为污染源有各种分类方法。按污染源的空间分布可分为：点源、面源、线源。人为源：生活污染源、工业污染源、交通运输污染源对主要大气污染物的分类统计：燃料燃烧、工业生产、交通运输16.大气污染的影响：大气污染物侵入人体的主要三条途径：表面接触、食入含污染物的食物和水、吸入被污染的空气1.对人体健康的影响：颗粒物、硫氧化物、一氧化碳、氮氧化物、光化学氧化剂、有机化合物 2.对植物的伤害 3.对器物和材料的影响 4.对大气能见度和气候的影响第四节：大气污染综合防治大气污染综合防治：实质上就是为了达到区域环境空气质量控制目标，对多种大气污染控制方案的技术可行性、经济合理性、区域适应性和实施可能性等进行最优化选择和评价，从而得出最优的控制技术方案和工程措施。P19大气污染综合防治措施：P19（1）全面规划、合理布局影响环境空气质量的因素很多，因此，为了控制城市和工业区的大气污染，必须在进行区域性经济和社会发展规划的同时，做好全面环境规划，采取区域性综合防治措施。（2）严格环境管理从环境管理的概念可知，环境管理是对环境污染源和污染物的管理，通过对污染物的排放、传输承受三个环节的调控达到改善环境的目的。（3）控制大气污染的技术措施 实施清洁生产 实施可持续发展的能源战略 建立综合性工业基地（4）控制污染的经济政策 保证必要的环境保护投资，并随着经济的发展逐年增加 实行“污染者和使用者支付原则”（5）控制污染的产业政策 1 鼓励类 2 限制类 3 淘汰类（5）绿化造林绿化造林是区域生态环境中不可缺少的重要组成部分，绿化造林不仅能美化化境，调节空气温湿度或城市小气候，保持水土，防治风沙，而且在净化空气（吸收二氧化碳、有害气体、颗粒物、杀菌）和降低噪声方面皆会起到显著作用。（6）安装废气净化装置安装废气净化装置，是控制环境空气质量的基础，也是实行环境规划与管理等项综合防治措施的前提。第五节：环境空气质量控制标准一、环境空气质量控制标准的种类和作用 P22环境空气质量标准（环境） 大气污染物排放标准（工业污染源） 大气污染控制技术标准 警报标准（工业企业设计卫生标准）：车间二、环境空气质量标准中：P23大气污染物综合排放标准规定：任何一个排气筒必须同时遵守最高允许排放浓度（任何 1小时浓度平均值）和最高允许排放速率（任何 1小时排放污染物的质量）两项超标，超过其中任何一项均为超标排放。P24大气污染物综合排放标准中，按照综合排放标准与行业性排放标准不交叉执行的原则，仍继续执行行业性标准（优先使用行业标准） 。P25五、空气污染指数及报告：1.目前计入空气污染指数（API）的项目定为：可吸入颗粒物（PM10） 、二氧化硫（SO2） 、二氧化氮（NO2） 、一氧化碳（CO）和臭氧（O3） 。P25 2.污染指数的计算结果只保留整数，小数点后的数值全部进位。P27（例：污染指数的计算结果为 100.1，则 API值为 101【进位】 ）3.各种污染物的污染分指数都计算出以后，取最大者为该区域或城市的空气污染指数 API，则该种污染物即为该区域或城市空气中的首要污染物。API1。P41=0空燃比（AF）：单位质量燃料燃烧所需的空气质量，它可由燃烧方程直接求得。P42（空燃比为无量纲）发热量：单位燃料完全燃烧时发生的热量变化，即在反应物开始状态和反应产物终了状态相同的情况下（通常为 298K和 1atm）的热量变化，称为燃料的发热量，单位是 kJ/kg（固体、液体燃料）或 kJ/m3（气体燃料） 。燃料的发热量QNwzyxSOHCNwzyxOwzyxOSHCwzyx 2222 78.3478.34 kgm wzyxwzyx zyxzyxVa/ 163208.12/41.07 0./78.23 有：低位发热量和高位发热量 P44燃料设备的热损失：（1）排烟热损失（2）不完全燃烧热损失（3）炉体散热损失第三节：烟气体积及污染物排放量计算 P46P49理论烟气体积：在理论空气量下，燃料完全燃烧所生成的烟气体积称为理论烟气体积，以 Vfg0表示。烟气成分主要是 CO2、SO2、N2 和水蒸气。P46理论烟气体积：等于干烟气体积和水蒸气体积之和。P46干烟气：除水蒸气以外的成分称为干烟气；湿烟气：包括水蒸气在内的烟气。Vfg0=V干烟气+V 水蒸气；V理论水蒸气=V 燃料中氢燃烧后的水蒸气+V 燃料中水+V 理论空气量带入的实际烟气体积 Vfg0 Vfg = Vfg0 + (a-1)Va0烟气体积和密度的校正燃烧产生的烟气其 T、P 总高于标态（273K、1atm）故需换算成标态。大多数烟气可视为理想气体，故可应用理想气体方程。设观测状态下（Ts、Ps 下）：烟气的体积为 Vs，密度为 s。标态下（TN、PN 下）： 烟气的体积为 VN，密度为 N。标态下体积为：标态下密度为：过剩空气较正因为实际燃烧过程是有过剩空气的，所以燃烧过程中的实际烟气体积应为理论烟气体积与过剩空气量之和。用奥氏烟气分析仪测定烟气中的 CO2、O2 和 CO的含量，可以确定燃烧设备在运行中烟气成分和空气过剩系数。空气过剩系数为： a= M过剩空气中 O2的过剩系数设燃烧是完全燃烧，过剩空气中的氧只以 O2形式存在，燃烧产物用下标 P表示，假设空气只有 O2、N2,分别为 20.9%、79.1%，则空气中总氧量为理论需氧量：0.264N2P-O2P 所以（燃烧完全时）若燃烧不完全会产生 CO，须校正。即从测得的过剩氧中减去 CO氧化为 CO2所需的 O2 此时SNNSTPm1理 论 空 气 量实 际 空 气 量PPPNOCNmOC 2222267.311 PPa224.0各组分的量均为奥氏分析仪所测得的百分数。标况下烟气量计算式： 污染物排放量的计算（例题、习题）P47第五节：燃烧过程中颗粒污染物的形成燃烧过程中生成一些主要成分为碳的粒子，通常由气相反应生成积碳，由液态烃燃料高温分解产生的那些粒子都是结焦或煤胞。P54燃煤烟尘的形成：固体燃料燃烧产生的颗粒物通常称为烟尘，它包括黑烟和飞灰两部分。黑烟主要是未燃尽的碳粒，飞灰则主要是燃料所含的不可燃矿物质微粒，是飞灰的一部分。P55减少燃煤层气体中未燃尽碳粒的主要控制途径是：（1）改善燃料和空气的混合（2）保证足够高的燃烧温度（3）保证碳粒在高温区必要的停留时间影响燃煤烟气中飞灰排放特征的因素 燃烧方式：手烧炉 层燃炉 室燃炉 沸腾炉第三章 污染气象学基础知识1. 干绝热垂直递减率（干绝热直减率）: 干气块（包括未饱和的湿空气）绝热上升或下降单位高度（通常取 100m）时，温度降低或升高的数值，称为干空气温度绝热垂直递减率，简称干绝热直减率。以 d 表示。2.逆温：温度随高度的增加而增加。逆温的最危险状况是逆温层正好处于烟囱排放口。逆温形成的过程：形成逆温的过程多种多样，最主要有以下几种：（1）辐射逆温（较常见） （2）下沉逆温（3）平流逆温（4）湍流逆温（5）锋面逆温。3.辐射逆温由于大气是直接吸收从地面来的辐射能，愈靠近地面的空气受地表的影响越大，所以接近地面的空气层在夜间也随之降温，而上层空气的温度下降得不如近地层空气快，因此，使近地层气温形成上高下低的逆温层，这种因地面辐射冷却而形成的气温随高度增加而递增现象叫辐射逆温。以冬季最强 4.五种典型烟流和大气稳定度（1）波浪型 ro，rrd 很不稳定（2）锥型：ro，r rd 中性或稳定（3）扇型：ro，rrd 稳定（4）爬升型（屋脊型）：大气处于向逆温过渡。在排出口上方：ro，rrd 不稳定;在排出下方；ro，rrd，大气处于稳定状态。 （5）漫烟型（熏烟型）：大气逆温向不稳定过渡时，排出口上方：ro，rrd，大气处于稳定状态；第四章 大气扩散浓度估算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。PPCONOa5.0264.0.12 )1(0gaffgVV第七节 烟囱高度的设计 P117P120设计目的：使烟囱排放的大气污染物在环境空气中产生的地面浓度与背景值叠加后的预测浓度，不超过环境空气质量标准规定的浓度限值。1、有效源高 烟囱的有效高度 H（烟轴高度，它由烟囱几何高度 Hs和烟流（最大）抬升高度H 组成，即 H=Hs+H） ，要得到 H，只要求出 H 即可。H：烟囱顶层距烟轴的距离，随 x而变化的。（1）烟气抬升：烟气从烟囱排出，有风时，大致有四个阶段: a）喷出阶段；b）浮升阶段；c）瓦解阶段；d）变平阶段：（2）烟云抬升的原因有两个：是烟囱出口处的烟流具有一初始动量（使它们继续垂直上升） ；是因烟流温度高于环境温度产生的静浮力。这两种动力引起的烟气浮力运动称烟云抬升，烟云抬升有利于降低地面的污染物浓度。 （3）影响烟云抬升的因素：影响烟云抬升的因素很多，这里只考虑几种重要因素： 1）烟气本身的因素 ：a）烟气出口速度（Vs）：决定了烟起初始动力的大小；b）热排放率（QH）烟囱口排出热量的速率。QH 越高烟云抬升的浮力就越大，大多数烟云抬升模式认为 HQ，其中 =1/41，常取 为2/3。c）烟囱几何高度（看法不一）有人认为有影响： 32s；有人认为无影响。 2）环境大气因素：a）烟囱出口高度处风速越大，抬升高度愈低；b）大气稳定度：不稳时，抬升较高；中性时，抬升稍高；稳定时，抬升低。c）大气湍流的影响：大气湍流越强，抬升高度愈低。3）下垫面等因素的影响 第八节 厂址选择 P120第五章 颗粒污染物控制技术基础第一节：颗粒的粒径及粒径分布几种常用的粒径表示方法：P127-128 用显微镜法观测颗粒时，采用如下几种粒径： 定向直径 定向面积等分直径 投影面积直径 同一颗粒的 dF dAdM。 用筛分法测定时，可得到筛分直径 有光散射法测定时，可得到等体积直径 用沉降法测定时，一般采用如下两种定义： 斯托克斯直径 ：为在同一流体中与颗粒的密度相同和沉降速度相等的圆球直径。 空气动力学当量直径 ：为在空气中与颗粒的沉降速度相等的单位密度（）的圆球的直径。=13（例：空气动力学当量直径 是用哪种方法测定的？-沉降法）个数频率：为第 间隔中的颗粒个数 与颗粒总个数 之比（或百分比） 。 个数筛下累积频率：为小于第 间隔上限粒径的所有颗粒个数与颗粒总个数之比（或百分比） 。P129-130（区别两者）第二节：粉尘的物理性质粉尘的物理性质（密度、安息角、滑动角、比表面积、含水率、润湿性、荷电性、粘附性、自然性和爆炸性）若所指的粉尘体积不包括粉尘颗粒之间和颗粒内部体积，而是粉尘自身所占的真实体积，则以此真实体积求得的密度称为粉尘的真密度，并以 表示。呈堆积状态存在的粉尘（即粉体） ，它的堆积体积包括颗粒之间和颗粒内部的空隙体积，以此堆积体积求得的密度称为粉尘的堆积密度，并以 表示。P143安息角：粉尘从漏斗连续落到水平面上，自然堆积成一个圆锥体，圆锥体母线与水平面的夹角称为粉尘的安息角，也称动安息角或堆积角等，一般为3555。P144滑动角：系指自然堆放在光滑平板上的粉尘，随平板做倾斜运动时，粉尘开始发生滑动时的平板倾斜角，也称静安息角，一般为 4055。P144粉尘的润湿性：粉尘颗粒与液体接触后能否相互附着或附着难易程度的性质。P146 （粉尘的润湿性是选用湿式除尘器的主要依据。 ）体积比电阻：在高温（一般在 200以上）范围内，粉尘层的导电主要靠粉尘本体内部的电子或离子进行。这种本体导电占优势的粉尘比电阻称为体积比电阻。P148表面比电阻：在低温（一般在 100以下）范围内，粉尘的导电主要靠尘粒表面吸附的水分或其他化学物质中的离子进行。这种表面导电占优势的粉尘比电阻称为表面比电阻。P148高温范围内，粉尘比电阻随温度的升高而降低，其大小取决于粉尘的化学组成低温范围内，粉尘比电阻随温度的升高而增大，随气体中水分或其他化学物质含量的增加而降低。粉尘比电阻对电除尘器的运行有很大影响，最适宜于电除尘器运行的比电阻范围为 1041010 。 P149颗粒物的沉降方式有：重力沉降、离心沉降、静电沉降、惯性沉降、扩散沉降。第三节：净化装置的性能评价净化装置性能的指标：P151包括技术指标和经济指标两方面。技术指标主要有处理气体流量、净化效率和压力损失等；经济指标主要有设备费、运行费和占地面积等。此外，还应考虑装置的安装、操作、检修的难易等因素。【计算】1，处理气体流量；2，总效率；3，多级除尘的总净化效率（计算：1，烟气；2，总效率/处理气体流量/多级除尘的总净化效率）P151-155分级效率：系指除尘装置对某一粒径 或粒径间隔 内粉尘的除尘效率。 P153第六章 除尘装置第一节：机械除尘器机械除尘器通常指利用质量力（重力、惯性力和离心力等）的作用使颗粒物与气流分离的装置，包括重力沉降室、惯性除尘器和旋风除尘器等。P161（填空）旋风除尘器的基本原理？P167（简答）旋风除尘器是利用旋转气流产生的离心力使尘粒从气流中分离的装置。含尘气流进入除尘器后，沿外壁由上而下作旋转运动，同时有少量气体沿径向运动到中心区域。气流作旋转运动时，尘粒在离心力作用下逐步移向外壁，到达外壁的尘粒在气流和重力共同作用下沿壁面落入灰斗，当旋转气流的大部分到达锥体底部后，转而向上沿轴心旋转，最后经排出管排出。普通旋风除尘器是由进气管、筒体、锥体和排气管等组成。P167（填空）除尘器相对尺寸对压力损失影响较大，当除尘器结构型式相同时，几何相似放大或缩小，压力损失基本不变。P169（选择） （了解“相对尺寸”的概念）分割直径：处于平衡状态的尘粒有 50%的可能进入内漩涡，也有 50%的可能性移向外壁，除尘效率为 50%使所对应的粒径即为除尘器的分割直径。P170（名词解释）？二次效应：即被捕集粒子重新进入气流。P171（名词解释）第二节：电除尘器电除尘器的工作原理：P178-179（简答）其原理涉及 悬浮粒子荷电，带电粒子在电场内迁移和捕集，以及将捕集物从集尘表面上清除等三个基本过程。起始电晕电压：开始产生电晕电流是所施加的电压。P180（名词解释）粒子荷电中：1，电场荷电；2，扩散荷电。P183（了解）电晕闭塞：当含尘量大到某一数值时，电晕现象消失，颗粒在电场中根本得不到电荷，电晕电流几乎减少到零，失去除尘作用。P186（名词解释）克服高比电阻影响的方法有：保持电极表面尽可能清洁；采用较好的供电系统，烟气调质，以及发展新型电除尘器。P196（选择）烟气调质：增加烟气湿度，或向烟气中加入 SO3、NH3、及 Na2CO3等化合物，可使粒子导电性增加。P197（名词解释/选择/填空）第三节：湿式除尘器在工程上使用的湿式除尘器总体上分为：低能和高能两类。低能湿式除尘器包括喷雾塔和旋风除尘器等，高能湿式除尘器包括文丘里洗涤器等。P200（填空）（例： 是典型的高能湿式除尘器。-文丘里洗涤器）第四节：过滤式除尘器过滤式除尘的原理？P213（简答）？含尘气体流通过过滤材料将粉尘分离捕集,颗粒因截留、惯性碰撞、静电和扩散等作用，逐渐在滤袋表面形成粉尘层，常称为粉尘初层。初层形成后，它成为袋式除尘器的主要过滤层，提高了除尘效率。气布比：烟气实际体积流量与滤布面积之比。P214（名词解释）袋式除尘器的压力损失 由通过清洁滤料的压力损失 和通过颗粒层的压力损 失 组成。 P215（填空）袋式除尘器是按清灰方式命名和分类的。P218（填空）常用的清灰方式有三种：机械振动式、逆气流清灰和脉冲喷吹清灰。P218（填空）“四大除尘技术”: 目前常用的除尘器分为：机械除尘器、电除尘器、袋式除尘器、湿式除尘器。机械除尘器包括：重力沉降室、惯性除尘器和旋风除尘器。设计重力沉降室的模式有：层流式和湍流式。提高重力沉降室除尘效率的主要途径：降低沉降室内的气流速度、增加沉降室长度、降低沉降室高