大气控制工程整理.doc

1. 大气污染系指由于人类活动或自然过程引起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。2. 温室效应：大气中的二氧化碳和其他微量气体如甲烷、一氧化二碳、臭氧、氟氯烃、水蒸气等，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”。3. 霾（或灰霾）：霾天气是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，易出现在逆温、静风、相对湿度较大等气象条件下。4. 总悬浮颗粒物（TSP）：指能悬浮在空气中，空气动力学当量直径100m的颗粒物。5. 可吸入颗粒物（PM10）：指能悬浮在空气中，空气动力学当量直径10m的颗粒物。6. 细颗粒物（PM2.5）：指能悬浮在空气中，空气动力学当量直径2.5m的颗粒物。7. 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8. 二次污染物：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。9. 主要气态污染物的特征、来源的介绍P610. 中国的大气环境污染仍以煤烟型为主，主要污染物为颗粒物和SO211. 目前计入空气污染指数的项目定为：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）。12. 空气污染指数范围及相应的空气质量级别P2613. 人们一般把硫分划为硫化铁硫、有机硫、硫酸盐硫三种。硫酸盐硫不参加燃烧，是灰分的一部分。14. 要使燃料完全燃烧，必须具备的条件。P3815. 理论空气量：单位量燃料按燃烧反应方程式完全燃烧所需要的空气量16. 一般把超过理论空气量而多供给的空气量称为过剩空气量，并把实际空气量Va与理论空气量之比定义为空气过剩系数，即17. 大气圈课分为五层：对流层、平流层、中间层、暖层和散逸层。18. 云高;云高是指云底距地面的高度，根据云底高度可将云分为：高云-云底高度一般在5000m以上。中云-云底高度一般在25005000m之间。低云-云底高度一般在2500m以下。19. 能见度是指视力正常的人在当时的天气条件下，能够从天空背景中看到或辨认出的目标物（黑色、大小适度）的最大水平距离。20. 辐射逆温的生消过程P7721. 辐射逆温：由于地面强烈辐射冷却而形成的逆温22. 投影面积直径dA,也称黑乌德直径，为与颗粒投影面积相等的园的直径。若颗粒的投影面积为A，则。根据黑乌德测定分析表明，同一颗粒的dFdAdM.23. 斯托克斯直径ds，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的直径空气动力学当量直径da，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。24. 粒径分布是指不同粒径范围内的颗粒的个数（或质量或表面积）所占的比例。25. 滑动角：粉尘的滑动角系指自然堆放在光滑平板上的粉尘，随平板作倾斜运动时，粉尘开始发生滑动时的平板倾斜角，也称静安息角，一般为405526. 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27. 对于分级效率，一个非常重要的值是=50%，与此值相对应的粒径称为除尘器的分割粒径，一般用de表示。28. 机械除尘器通常是指利用质量力（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。29. 旋风除尘器原理和优缺点：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。它具有结构简单、应用广泛、种类繁多等特点。30. 影响旋风除尘器效率的因素（简答题）p182-184：二次效应、比例尺寸、烟尘的物理性质会和操作变量。 除尘器结构对除尘效率的影响：筒体直径D愈小，粒子受到的惯性离心力愈大，除尘效率愈高，但若筒体直径过小，粒子容易逃逸，使效率下降。锥体适当加长，对提高除尘效率有利。排出管直径愈少分割直径愈小，即除尘效率愈高。一般取排出管直径de=(0.4-0.65)D。31. 电除尘器：是含尘气体在通过高压电场进行电离的过程中，使尘粒荷电，并在电场力的作用下使尘粒沉积在集尘板上，将尘粒从含尘气体中分离出来的一种除尘设备。 电除尘过程与其他除尘过程的根本区别在于：分离力（主要是静电力）直接作用在粒子上，而不是作用在整个气流上，这就决定了它具有分离粒子耗能小。气流阻力也小的特点。32. 简述电除尘器的优缺点：优点：压力损失小，一般为200-500Pa;处理烟气量大，可达105106 m3/h;能耗低,大约0.20.4 kWh/(1000m3) ;对细粉尘有很高的捕集效率，可高达99%；可在高温或强腐蚀性气体下操作；分离作用力直接作用于粒子本身，而机械方法大多把作用力作用在整个气体；捕集细小颗粒（1m左右）的效率高。缺点：设备庞大，消耗钢材多，初投资大，要求安装和运行管理技术较高。33. 电除尘器的工作原理涉及的基本过程（选择）：悬浮粒子荷电，带电粒子在电场内迁移和捕捉，将捕集物从集尘表面上清除。34. 电晕放电机理p19035. 雪崩过程：假如电晕电极为负极，从金属丝表面或附近放出的电子迅速向接地极或正极运动，与气体分子发生撞击并使之分离化，结果又产生大量电子，通常称这种过程为雪崩过程。 电场击穿：当电压超过击穿电压时，电晕区范围逐渐扩大至极间空气全部电离。36. 电场荷电 p19337. 扩散核电 p19438. 有效驱进速度：根据在一定的除尘器结构形式和运行条件下测得的总捕集效率值，代入德意西分级效率方程反算出相应的驱进速度值，称之为有效驱进速度，以e表示。39. 袋式除尘器的工作原理（简答）：p21140. 粉尘初层：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。41. 袋式除尘器的清灰种类（选择）：机械振动清灰、逆气流清灰、脉冲喷吹清灰。42. 湿式除尘器：使含尘气体与液体（一般为水）亲密接触，利用水滴和颗粒的惯性碰撞及其他作用捕集颗粒，或使粒径增大的装置。 湿式除尘器特点：可以有效地将直径为0.120m的液态或固态粒子从气流中除去；能脱除气态污染物；能够处理高温、高湿的气流；安全性好，可有效防止可燃粉尘的燃烧、爆炸。 湿式除尘器优缺点：优点：不仅可以去除粉尘，还可净化气体；效率较高，可去除的粉尘粒径较小；体积小，占地面积小；能处理高温、高湿的气流。 缺点：有泥渣；需防冻（冬天）；易腐蚀设备；动力消耗大。43. 文丘里洗涤器的优缺点：优点：构造简单、占地少、不易堵，可处理含易燃、易粘着、易潮解粉尘的气体和高温气体。 缺点：压力损失大，操作费用高。 引起压力降的原因：气体在管道中的局部阻力和摩擦阻力，雾化液体时传递给雾滴的动能损失，后者所占比重极大。 文丘里洗涤器内高速气流的动能要用于雾化和加速滴液，因而气流的压力损失自然大雨其他湿式和干式除尘器。简答题1. 简要分析煤烟型污染与机动车污染的差别答：2. 列举大气中主要的气态污染物及其来源 答:（1）硫氧化物：硫氧化物中主要有SO2，它是目前大气污染物中数量较大、影响范围广的一种气态污染物。大气中的SO2来源很广，几乎所有工业企业公司能产生。它主要来自化石燃料的燃烧过程，以及硫化物矿石的焙烧、冶炼等热过程。（2）氮氧化物：氮和氧的化合物有很多种总起来可用NOx表示。其中污染大气的主要是NO，NO2，NO毒性不太大，但进人大气后可被缓慢地氧化成NO2，当大气中有O3等强氧化剂存在时，或在催化剂作用下，其氧化速度会加快。NO2的毒性约为NO的5倍。人类活动产生的NO2，主要来自各种炉窑、机动车和柴油机的排气，其次是硝酸生产、硝化过程、炸药生产及金属表面处理等过程。其中由燃料燃烧产生的NO，约占83。（3）碳氧化物：CO和CO2是各种污染物中发生量最大的一类污染物，主要来自于原料燃烧和汽车尾气排放。CO是一种窒息性气体，进入大气后，由于大气的扩散，一般对人体没有伤害作用。（4）硫酸烟雾：硫酸烟雾是大气中的SO2等硫氧化物，在有水雾、含有重金属的悬浮颗粒物或氮氧化物存在时，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。（5）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（有时带些紫色或黄褐色）。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。 ( 6 )有机化合物:有机化合物种类很多，从甲烷到长链聚合物的烃类。大气中的挥发性有机化合物（VOCs），一般是C1-C10化合物，它不完全相同于严格意义上的碳氢化合物，因为它除含有碳和氢原子外，还常含有氧、氮和硫的原子。甲烷被认为是一种非活性烃，人们常以非甲烷总烃类（NMHC）的形式报道环境中烃的浓度。多环芳烃类（PAHs）中的苯并，是强致癌物质。VOCs是光化学氧化剂臭氧和过氧乙酰硝酸酯（PAN）的前体物，也是室温效应的贡献者之一。VOCs主要来自机动车和燃料燃烧排气，以及石油炼制和有机化工生产等。3. 净化NOx的选择性与非选择性催化还原的主要区别是什么？答：选择性催化还原法（SCR）脱硝是以氨作还原剂将NOx还原为N2，催化剂的活性材料通常由贵金属、碱性金属氧化物和沸石等组成。反应原理如下：4NH34NOO2=4N26H2O8NH36NO2=7N212H2OSCR系统的最佳反应温度为290400，NOx的转化率为60%90%。非选择性催化还原法（SNCR）脱硝是以尿素或氨基化合物作为还原剂，将NOx还原为N2。反应原理如下：4NH36NO5=N26H2OSNCR系统需要的反应温度为9301090，NO的还原率较低，通常在30%60%之间。4. 列举燃料完全燃烧需要的条件并解释“三T”的含义。答：空气条件：提供充足的空气，但是空气量过大，会降低炉温，增加热损失。温度条件：达到燃料的着火温度。时间条件：燃料在高温区停留时间应超过燃烧所需时间。燃料与空气的混合条件：燃料与氧充分混合。 燃烧过程的“三T”为：温度、时间和湍流。5. 电除尘器的优缺点有哪些？答：优点：压力损失小，一般为200-500Pa;处理烟气量大，可达105106 m3/h;能耗低,大约0.20.4 kWh/(1000m3) ;对细粉尘有很高的捕集效率，可高达99%；可在高温或强腐蚀性气体下操作；分离作用力直接作用于粒子本身，而机械方法大多把作用力作用在整个气体；捕集细小颗粒（1m左右）的效率高。缺点：设备庞大，消耗钢材多，初投资大，要求安装和运行管理技术较高。6. 氮氧化物对环境的危害有哪些？答：NOx对环境的主要影响：1。酸沉降；2。形成O3；3。形成二次颗粒物。7. 简述袋式除尘器的工作原理。答：含尘气流从下部孔板进入圆筒形滤袋内，在通过滤料的空隙时，粉尘被捕集于滤料上，透过滤料的清洁气体由排出口排出。沉积在滤料上的粉尘，可在机械振动的作用下从滤料表面脱落，落入灰斗中。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。8. 试描述辐射逆温的形成和消散过程。答：由于地面强烈辐射冷却而形成的逆温，称为辐射逆温。在晴朗无云（或少云）、风速不大的夜间，地面辐射冷却很快，贴近地面气层冷却最快，较高的气层冷却较慢，因而形成自地面开始逐渐向上发展的逆温层，即辐射逆温。下午时为递减温度层结，日落前1小时逆温开始形成，随着地面辐射冷却加剧，逆温逐渐向上扩展，黎明时逆温强度最强，日出后太阳辐射逐渐增强，地面逐渐增温，空气也随之自下而上的增温，逆温便自下而上逐渐消失，大约在上午10点钟左右逆温层完全消失。9. 主要的气象要素有哪些？其中对大气污染状况影响较大的有哪些？答：气温、气压、湿度、风、云况、能见度、降水情况、辐射、日照等。这些气象要素均随时间、空间而变化。其中对大气污染状况影响较大的有气温、气压、湿度、风、云况、能见度。10. 简要分析风速如何影响高架点源对地面污染物浓度的贡献。答：风速越大，湍流越强，污染物的扩散速度越快，污染物的浓度就越低。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。其他一切气象因素都是通过风和湍流的作用来影响扩散稀释的风速对烟气的抬升高度的影响:抬升高度与烟囱出口处的平均风速成反比，即风速越大，烟气抬升高度越小。意味着污染源的影响范围将变大。 2:风速对污染物在y,z方向的偏差的影响，风速越大，大气有不稳定向中性层结过度，y，z越小，污染物在下风向各点的浓度差异性变小，即混合和扩散作用加强。 3:由高斯扩散模式可知，风速越大，地面污染物浓度变小。 4:风向对地面污染起重要作用，下风向是污染的主要区域。11. 说明正态烟羽扩散模式中各参数的意义。C(x,y,z)=exp(-)exp-+exp-答：C(x，y，0)为下风向(x，y)点处的地面浓度，mg/m3； Q为大气污染物单位时间排放量，mg/s； U为烟囱出口处的平均风速，m/s； He为排气筒有效高度，m。12. 测定单个颗粒粒径有哪些方法？简述每种方法的特点。答：（1）用显微镜法观测颗粒时，有以下几种方法：定向直径，为各颗粒在投影图中同一方向上的最大投影长度。 定向面积等分直径，为各颗粒在投影图中按同一方向将颗粒投影面积二等分的线段长度。 投影面积直径，为与颗粒投影面积相等的圆的直径。 （2） 用筛分法测定时可得到筛分直径，为颗粒能够通过的最小方筛孔的宽度。 （3） 用光散射法测定时可得到等体积直径，为与颗粒体积相等的圆球的直径。 （4）用沉降法测定时，一般采用以下两种定义：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的直径。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.从一次污染物和二次污染物的角度，分析NOx排放对环境可能造成的影响。答：一次污染物是指从各类污染源排出的物质。对于NOx来说，有N2O、NO、NO2、N2O3、N2O4和N2O5等，其中污染大气的主要是NO、NO2。在高温燃烧条件下NOx主要以NO形式存在，但是在NO大气中很不稳定，极易与空气中的氧发生反应生成NO2，故大气中普遍以NO2的形式存在。NO2的毒性约为NO的5倍。在湿度较大时，NO2进一步与水反应生成硝酸；当有催化剂存在时，NO2转化成硝酸的速度加快。另外，飞行器在平流层中排放的NOx能与平流层内的臭氧发生反应，从而破坏臭氧层。 二次污染物是一次污染物在大气中反应生成的一系列新的污染物。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蓝色烟雾，我们称为光化学烟雾。光化学烟雾的刺激性和危害要比一次污染物强烈得多。14. 简述燃料燃烧前脱硫的优缺点。答：燃烧前脱硫是在燃烧前对燃料脱硫，煤的燃烧前脱硫可以分为物理方法、化学方法和生物方法等。（1） 物理脱硫方法只能从煤炭中分离出物理性质不同的物体，而不能分离以化学状态存在于煤中的硫。常规的物理选煤是十分成熟的工艺，也是减少SO2排放的经济衫的途径。其中重介质选煤分选效率高、分选密度调节范围宽、适应性强、分选粒度范围宽、生产过程易于实现自动化。缺点是增加了重介质的净化回收工序及设备磨损比较严重。跳汰选煤可以省掉许多工序和大量设备，因此建设投资少、成本低、工作可靠、经济效益高。风力选煤不用进行产品脱水、煤泥回收等工序，可以节省设备和系统投资。但其入料粒度范围非常窄，对入选原料的水分和颗粒形状非常敏感。风选系统中要求设置降尘、集尘设施，分选效率低、成本高。（2） 化学脱硫方法一般采用强酸、强碱和强氧化剂，在一定温度和压力下通过化学氧化、还原提取、热解等步骤来脱除煤中的黄铁矿。化学法特别适用于在物理分选排除了大部分矿物质后的最后一道工序。大多数化学分选工艺在成本方面缺乏足够的吸引力，限制了其使用。它包括碱法脱硫、气体脱硫和氧化脱硫等。（3） 生物脱硫是利用某些嗜酸耐热菌在生长过程中消化吸收Fe3+、S等的作用，从而促进黄铁矿硫的氧化分解与脱除。它具有反应条件温和、对煤质损害小、能脱除煤中的在部分硫，而且处理量大、不受场地限制等优点。其成本与某些分选技术相当，应用前景十分广阔。但生物法脱硫周期长、工艺复杂，不适应工业脱硫的需要。15. 管道系统设计时应采取哪些防爆措施。答：16. 简述重力沉降室的原理答：重力沉降室是通过重力作用使尘粒从气流中沉降分离的除尘装置。含尘气流进入重力沉降室后，由于扩大了流动截面积而使气体流速大大降低，使较重颗粒在重力作用下缓慢向灰斗沉降。设计重力沉降室的模式有层流式和湍流式两种。17. 简要分析旋风除尘器结构对其除尘效率的影响？答：a）排放管直径越小，dc越小，除尘效率越高；b）筒体直径D越小，粒子所受的离心力越大，其效率越高；但D过小，粒子容易出现二次逃逸，效率反而下降；c）锥体适当加长，可以提高效率；d）除尘器下部的严密性不好，会引起除尘效率的下降。18. 简要分析SO2排入大气环境后造成的不良影响。答：主要的不良影响有a）本身对人体、动植物等具有毒害作用；b）导致酸沉降；c）是形成二次颗粒物的前体物质。19. 简述旋风除尘器的原理以及优缺点答：原理：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。优缺点：优点：结构简单、占地面积小，投资低，