环境工程(大气)复习提要

1、环境工程（大气）复习提要第一章1、大气污染的定义；大气污染的三要素是什么？大气污染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，并因此危害了人体的舒适、甚至危害了生态环境。大污染系统可以概括为由三个基本部分：污染源、大气气象因素和受体。这三个要素必然联系，缺一不可。2、全球性大气污染问题有哪些？什么是温室效应？温室气体主要有哪些？1、温室效应 2、臭氧层破坏 3、 酸沉降温室效应指“温室气体”可使太阳短波幅射几乎无衰减地通过，但却可吸收地表的长波幅射，由此引起的全球气温升高的现象温室气体主要有CO2、CFCS、CH4、N2O3、大气污染物按其存在状态可概括

2、为哪两大类？按存在状态分为气溶胶状污染物和气体状态污染物。气溶胶状污染物：根据物理性质的不同分：粉尘（飘尘和降尘）、烟 、飞灰 、黑烟 、雾我国环境空气质量标准中：气体状态污染物指以分子状态存在的污染物，简称气态污染物。主要为：含硫化合物、含氮化合物、碳氧化物、有机化合物、卤化物4、按人们的社会活动功能不同，大气人为污染源主要有哪三方面？按人们的生活功能可分成生活污染源、工业污染源和交通运输污染源。5、粉尘粒径的大小对人体健康的影响有何不同？细颗粒物对人体健康和大气环境质量造成的危害要远比粗颗粒物大（1）粒径越小，越难沉降，易被吸入体内并深入肺部。（2）粒径越小，比表面积越大，物化活性越高，易

3、成为其它污染物的运载体和反应体6、我国将环境空气质量分为几级？环境空气质量功能区分为几类？（1）环境空气质量功能区分类一类区为自然保护区、风景名胜区和其它需要特殊保护的地区。二类区为城镇规划中确定的居住区、商业交通居民混合区、文化区、一般工业区和农村地区。三类区为特定工业区。（2）环境空气质量标准分级（环境空气质量标准分为三级）一类区执行一级标准 二类区执行二级标准 三类区执行三级标准7、TSP、PM10的定义。总悬浮颗粒物TSP：<100m 的颗粒； 可吸入颗粒物PM10：<10m的颗粒8、API的计算。计算公式：当第k种污染物浓度为 时，其分指数为第二章1、燃料完全燃烧必需具备

4、的条件是什么？燃烧过程的“三T”指的是哪些条件？（1）空气条件：需要充足的空气；如果空气供应不足，燃烧就不安全。但是空气量过大，会降低炉温，增加热损失温度条件（Temperature）：燃料只有达到着火温度才能与氧化合燃烧。着火温度是在氧存在下可燃物质开始燃烧所必须达到的最低温度。着火温度：固体<液体<气体时间条件（Time）：燃料在高温区停留时间应超过燃料燃烧所需时间燃料与空气的混合条件（Turbulence）：混合条件即燃料与空气的混合程度，一般取决于空气的湍流度。若混合不充分，部分燃料在富燃条件下燃烧，将导致不完全燃烧产物的产生。对于固体燃料的燃烧，湍流有助于破坏燃烧产物在燃

5、料表面形成的边界层，从而提高表面反应的氧利用率，并使燃烧过程加速。（2）通常把温度、时间和湍流称为燃烧过程的“三T”2、空燃比的定义。单位质量燃料燃烧所需要的空气质量，可以由燃烧方程式直接求得。3、燃烧设备的热损失主要包括哪些？（1）排烟热损失：烟温升高1215K，排烟热损失增加1%。但烟温过低会造成受热面的酸腐蚀。（2）不完全燃烧热损失：化学不完全燃烧和机械不完全燃烧。（3）散热损失：由于设备管道温度高于周围空气温度造成热损失。补充：在充分混合的条件下，热损失在理论空气量条件下最低不充分混合时，热损失最小值出现在空气过剩一侧4、燃烧过程中理论空气量的计算，过剩系数以及污染物排放量的相关计算（

6、1）理论空气量得计算：燃烧方程式：燃料重量 = 12x+1.008y+32z+16w (kg/kmol)22.4理论需氧量于是，理论空气量 （2）过剩系数的计算：把超过理论空气量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Va0之比定义为空气过剩系数 通常>1，值的大小取决于燃料种类、燃烧装置形式及燃烧条件等因素。 （3）污染物排放量的计算：例题：例2-4 已知重油成分（按质量）为：C 88.3，H 9.5，S 1.6，H2O 0.05，灰分0.10%。试确定（1）燃烧1kg重油所需要的理论空气量；（2）若燃料中硫全部转化为SOx（其中SO2占97），试计算空气过剩系数为

7、1.20时烟气中SO2及SO3的浓度，以10-6表示，并计算此时干烟气中CO2的含量，以体积百分比表示。解：以1kg重油燃烧为基础，则组分质量/g摩尔数/mol需氧量/mol产生烟气量/molC88373.5873.5873.58（CO2）H959523.7547.5（ H2O ）S160.50.50.5（ SO2）H2O0.50.027800.0278 （ H2O ）（1）理论需氧量为73.5823.750.597.83mol/kg重油 重油完全燃烧所需要的理论空气量为：97.83×（3.781）467.63mol/kg重油 即467.63×22.4/1000=10.47

8、m3N/kg重油（2）理论空气量条件下烟气组成(mol)为CO2: 73.58，H2O：47.50.0278， SO2: 0.5, N2: 97.83×3.78理论烟气量为：491.4mol/kg重油即 491.4×22.4/100011.01m3N/kg重油空气过剩系数a1.2，实际烟气量为11.0110.47×0.213.10m3N/kg重油烟气中SO2的体积为： 0.5×0.97×22.4/1000=0.0109 m3N/kg重油SO3的体积为： 0.5×0.03×22.4/10003.36×104 m3N/

9、kg重油所以，烟气中SO2及SO3的浓度分别为：rSO2=0.0109/13.10×106832×10-6rSO3=3.36×10-4/13.10×10625.75×10-6（3）当a1.2时，干烟气量为：491.4-(47.5+0.0278)×22.4/1000+10.47×0.212.04m3NCO2的体积为：73.58×22.4/1000=1.648m3N/kg重油所以干烟气中CO2的含量以体积计为：1.648/12.04×10013.695、燃烧过程中产生的NOx主要有哪两种？燃烧过程形成的NOx

10、分二类：一类是燃料中的固定氮生成的NOx，称为燃料NOx；一类是大气中的氮在高温下被氧化生成的，成为热力型NOx。第三章1. 大气圈垂直圈层结构有哪五层？对流层（10km左右） 平流层（对流层顶5055km） 中间层（平流层顶85km）暖层（中间层顶800km） 散逸层（暖层以上）2. 什么是干绝热直减率？通常取为多少？大气中温度层结的四种类型干气团绝热上升或下降单位高度(通常100m)的温度变化量称为干绝热直减率，用d表示，单位K/100m。 表示干空气在作干绝热上升（或下降）运动时，每升高（或下降）100m，温度降低（或升高）约1。3. 大气稳定程度的判别方法，典型的烟流形状有哪些？定义：

11、大气在垂直方向上稳定的程度；反映其是否容易发生对流定性描述：小结：大气稳定度的判定（定性）：当d 时，大气是稳定的：当d时，大气是不稳定的；当=d时，大气是中性平衡状态。大气稳定度还可细分为A、B、C、D、E、F六个级别，分别代表极不稳定、不稳定、弱不稳定、中性、弱稳定和稳定。典型的烟流形状有：（1）翻卷型（波浪型）（2）锥形烟流（3）扇形烟流（4）屋脊型烟流（5）熏烟型烟流波浪型（不稳）锥型（中性or弱稳）扇型（逆温）爬升型（下稳，上不稳）漫烟型（上逆、下不稳） 4. 逆温主要包括哪五种类型？1.辐射逆温在晴朗无云或少云、风力不大的夜晚，地面辐射冷却很快，贴近地面的大气温度下降最多，而高层大

12、气冷却慢，造成温度自下而上的增加，称为辐射逆温。 辐射逆温层的产生是有规律的，一般只在夜间形成，早晨随着太阳不断加热地表，地面温度上升，逆温自下而上逐渐消失，一般在上午完全消失。 2.下沉逆温 由于空气下沉受到压缩而增温所形成的逆温（多在高空大气中，高压控制区内）3.平流逆温暖空气平流到冷地面上而下部降温而形成（温差越大，逆温越强）4.湍流逆温由低层空气的湍流混合所形成的逆温。 5.锋面逆温5. 城市热岛环流第四章1、高架连续点源扩散模式中的地面轴线浓度模式、地面最大浓度模式2、封闭型和熏烟型扩散现象发生的气象条件是什么？所谓封闭型扩散就是指在上部存在逆温层的气象条件下，上部逆温层就象盖子使污

13、染物的铅直扩散受到限制，扩散只能在地面和逆温层之间进行。所以又称为封闭型扩散。熏烟过程：早晨太阳升起后，地面得到来自太阳的辐射逐渐加热，夜间产生的逆温层逐渐抬升，当逆温破坏到烟流下边缘以上时，使烟流发生向下的强烈混合，地面污染物浓度增大，产生熏烟过程。熏烟过程一般多在早晨发生，持续时间不超过2小时。3、烟气抬升高度的计算（懂得使用）4、从防止大气污染的角度考虑，新建厂址应具备哪些条件？从环保角度出发，理想的建厂位置是污染本底值小，扩散稀释能力强，排出的污染物被输送到城市或居民区的可能性最小的地方。第五章1、斯托克斯直径和空气动力学直径的定义。斯托克斯（Stokes）直径ds：同一流体中与颗粒密

14、度相同、沉降速度相等的球体直径空气动力学当量直径da：在空气中与颗粒沉降速度相等的单位密度（1g/cm3）的球体的直径2、粉尘的物理性质主要包括哪些？粉尘的密度 粉尘的安息角与滑动角 粉尘的比表面积 粉尘的含水率 粉尘的润湿性粉尘的荷电性和导电性 粉尘的粘附性 粉尘的自燃性和爆炸性 3、如何根据粉尘的润湿性确定是否选用湿式除尘器？n 润湿性粉尘颗粒与液体接触后能够互相附着或附着的难易程度的性质n 润湿性与粉尘的种类、粒径、形状、生成条件、组分、温度、含水率、表面粗糙度及荷电性有关，还与液体的表面张力及尘粒与液体之间的粘附力和接触方式有关。n 粉尘的润湿性随压力增大而增大，随温度升高而下降n 润

15、湿速度 n 润湿性是选择湿式除尘器的主要依据4、粉尘发生爆炸必备的条件有哪些？粉尘发生爆炸必备的条件：（1）可燃物与空气或氧气构成的可燃混合物达到一定的浓度（最低可燃物浓度爆炸浓度下限、爆炸浓度上限） （2）存在能量足够的火源5、评价净化装置性能的技术指标主要有哪三项。处理气体流量 净化效率 压力损失6、净化效率各种表示方式的计算（主要为总效率、多级串联时的总净化效率）Q气体流量, mN3/s； S污染物流量, g/s； 污染物浓度, g/mN3； g 污染物质量频率总净化效率第六章1、目前常用的除尘器主要有哪四大类。了解各类除尘器的代表。1. 机械除尘器（旋风除尘器、惯性除尘器）2. 电除尘

16、器（静电除尘器）3. 湿式除尘器（文丘里洗涤器、旋风洗涤器、旋风水膜除尘器、喷雾塔洗涤器）4. 过滤式除尘器（袋式除尘器、颗粒层除尘器 ）2、什么是机械式除尘器？主要包括哪几种。3、重力沉降室分级效率与水平隔板数的关系4、提高重力沉降室的捕集效率可采用哪三种途径？5、在旋风除尘器内，气流的运动非常复杂，为研究方便，通常将气体在除尘器内的运动分解哪三个速度分量。在何处气流切向速度最大？气流运动包括切向、轴向和径向：切向速度、轴向速度和径向速度 在内涡旋，轴向速度向上逐渐增大，在排出管底部达到最大值 6、旋风除尘器的结构型式按进气方式可分为哪两类？按进气方式分：切向进入式和轴向进入式 7、分割直径

17、的定义粒级效率正好为50%的颗粒直径,称为分割粒径。分级效率d=50%时颗粒的直径，以dc表示。它是除尘装置除尘效率的简明表示，除尘装置的分割直径愈小，装置的除尘性能愈好。8、旋风除尘器下部漏风为什么会降低其除尘效率？答：除尘器的锥体底部是处于负压状态的，如果底部不严密，漏入外部空气，会把正在落入灰斗的粉尘重新带走，使除尘效率下降。9、 “二次效应”捕集粒子的重新进入气流称为二次效应。在工业上，如何有效地控制二次效应？（1）在较小粒径区间内，理应逸出的粒子由于聚集或被较大尘粒撞向壁面而脱离气流获得捕集，筒壁静电对较小颗粒的吸引。实际效率高于理论效率（2）在较大粒径区间，粒子被反弹回气流或沉积的

18、尘粒被重新吹起，实际效率低于理论效率（3）通过环状雾化器将水喷淋在旋风除尘器内壁上，能有效地控制二次效应 10、旋风除尘器压力损失的计算。从压力损失和除尘效率两方面分析入口风速的影响。旋风除尘器的压力损失 x：局部阻力系数 （A：旋风除尘器进口面积 ）（思考题：一个进口面积为0.36m2，排气管直径0.6m的旋风除尘器，和另一个进口面积为4m2 ，排气管直径2m的旋风除尘器，在气体入口速度相同时，压力损失哪个大？为什么？）提高旋风除尘器入口风速，可增大除尘器内气流的切向速度，使粉尘受到的离心力增加，有利提高其除尘效率，同时，也可提高处理含尘风量。但入口气速过高，二次效应大大增加，使部分已分离的

19、粉尘重新被带走，影响除尘效果。另外，进风口气流增加，除尘阻力也会急剧上升，压损增大，能耗增加。11、轴向进入式旋风除尘器的特点轴向进入式是利用固定的导流叶片促使气流旋转，在相同的压力损失下，能够处理的气体量较大,且气流分布较均匀,主要用于多管旋风除尘器和处理气体量大的场合。12、电除尘器的除尘过程包括哪四个阶段。四个过程：1气体电离 2粒子荷电 3荷电粒子的迁移与沉积 4颗粒的清除13、什么是电晕闭塞？电除尘器最适宜的粉尘比电阻范围为多少？比电阻过高或过低，对电除尘器的除尘效率有哪些影响？如何克服高比电阻影响？（1）电晕闭塞指电除尘器中当含尘量达到某一数值时，电晕现象消失，颗粒在电场中根本得不

20、到电荷，电晕电流几乎减小到零，失去除尘作用的现象。（2）比电阻过高或过低都会大大降低电除尘器的除尘效率，适宜的范围是从1034·cm 1×1010·cm。（3）高比电阻粉尘既不易荷电，也不易放电，到达集尘极后，残留部分电荷，对随后而至的同性电荷颗粒产生排斥，阻止其沉降。高于1011/cm时，产生明显反电晕随着颗粒层变厚，会在表面与极板间造成大的电压降，发生电晕放电。这种在集尘板上的电晕放电叫反电晕放电，其结果产生大量正离子，部分或全部中和颗粒所带负电荷，导致除尘效率下降。如果灰尘的比电阻小于103104·cm，则易荷电，也易放电，粉尘到达集尘极后很快放出

21、电荷并马上因静电感应获得与集尘极相同的电荷而被排斥出去。形成在集尘电极上跳跃的现象，最后可能被气流带出电除尘器。用电除尘器处理各种金属粉尘和石墨粉尘、炭黑粉尘都可以看到这一现象。解决途径：采取在电除尘气后面串联旋风除尘器的办法来解决。（4）克服高比电阻影响的方法：a保持电极表面尽可能清洁 b采用较好的供电系统c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，使粒子导电性增加。最常用的化学调质剂是SO3 p139）d改变烟气温度（烟气温度调至403K以下或623K以上，可使粉尘有较高的导电性或向烟气中喷水，可以同时增加烟气湿度和降低温度）e发展新型电除尘器 14、荷

22、电粒子驱进速度的计算，德意希分级效率方程。捕集效率一德意希公式 15、湿式除尘器有何优缺点？优点：  不仅可以除去粉尘，还可净化气体； 效率较高（高于干式机械除尘器），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。16、惯性碰撞参数对除尘效率有什么影响？为什么液滴直径不是愈小愈好？（1）定义惯性碰撞参数NI：停止距离xs与液滴直径dD的比值。除尘效率：NI值越大，粒子惯性越大，则越高（2）液滴直径并非越小越好，直径过小的液滴易随气流一起流动，减小了液气相对运动的速度；对于给定尘粒的最大

23、除尘效率应有一个最佳液滴直径。一般dD>100m17、文丘里洗涤器由哪几部分组成？如何确定它们的几何尺寸？（1）文丘里洗涤器由文丘里管（简称文氏管）和脱水器两部分组成（2）几何尺寸A进气管直径D1按与之相联管道直径确定B收缩管的收缩角1常取23o25oC喉管直径DT按喉管气速vT确定，其截面积与进口管截面积之比的典型值为1：4D扩散管的扩散角2一般为5o7oE出口管的直径Dz按与其相联的除雾器要求的气速确定18、袋式除尘器的除尘机制，粉尘初层的作用除尘机制：a含尘气流从下部进入圆筒形滤袋，在通过滤料的孔隙时，粉尘被捕集于滤料上。b粉尘因拦截、惯性碰撞、静电和扩散等作 用，在滤袋表面形成粉

24、尘层，常称为粉层初层。粉尘初层形成后，成为袋式除尘器的主要过滤层，提高了除尘效率19、袋式除尘器的压力损失是一个非常重要的技术经济指标。它不仅决定着袋式除尘器的 能量消耗 ，而且决定着袋式除尘器的 除尘效率 和清灰周期 等。20、袋式除尘器的清灰方式主要有哪三种？常用的清灰方式有三种：机械振动式 、逆气流清灰、脉冲喷吹清灰第七章1、双膜理论的基本要点2、吸收可分为哪两大类？物理吸收和化学吸收3、吸收操作线方程、最小液气比操作线方程：低浓度气体吸收操作线方程： Yy，Xx， GGB，LLs最小液气比：5、物理吸附与化学吸附的区别与比较物理吸附化学吸附1.吸附力范德华力；2.不发生化学反应；3.过

25、程快，瞬间达到平衡；4.放热反应；5.吸附可逆；1.吸附力化学键力；2.发生化学反应（如石灰吸附CO2 CaCO3）；3.过程慢；4.升高温度有助于提高速率；5.吸附不可逆；6、工业吸附剂必须具备的六个条件吸附剂需具备的特性：内表面积大、具有选择性吸附作用、高机械强度、化学和热稳定性吸附容量大、来源广泛，造价低廉、良好的再生性能7、吸附剂如何再生？（1）加热再生：通过升高吸附剂温度，使吸附质脱附而获得再生（2）降压或真空解吸（3）置换再生：选择合适的气体，将吸附质置换与吹脱出来。但脱附剂需要再脱附，以使吸附剂恢复吸附能力（4）溶剂萃取：活性炭吸附SO2，可用水脱附8、吸附剂活性（静活性、动活性

26、）吸附剂活性：单位吸附剂吸附的吸附质的量。以被吸附物质的重量对吸附剂的重量或体积分数表示。静活性：是指在一定温度下，与气相中被吸附物质的初始浓度平衡时的最大吸附量，即在该条件下，吸附达到饱和时的吸附量。动活性：气体通过吸附层时，当流出吸附层的气体中刚刚出现被吸附物质时即认为此吸附层已失效。这时单位吸附剂所吸附的吸附质的量称为动活性。第八章1、流化床燃烧脱硫的主要影响因素有哪些，会产生怎样的影响？（1）钙硫比：表示脱硫剂用量的指标，影响最大的性能参数，Ca/S比（R）对脱硫率（h）的影响可用下式近似表达 （2）煅烧温度Ø 存在最佳脱硫温度范围（一般为800850）Ø 温度低时

27、，孔隙量少、孔径小，反应被限制在颗粒外表面Ø 温度过高，CaCO3的烧结作用变得严重（3）脱硫剂的颗粒尺寸和孔隙结构Ø 颗粒尺寸小于临界尺寸时脱硫剂发生扬析，脱硫率仍是增加的，但综合考虑，颗粒尺寸并非越小越好Ø 颗粒孔隙结构应有适当的孔径大小，既保证一定孔隙容积，又保证孔道不易堵塞（4）脱硫剂的种类：白云石的孔径分布和低温煅烧性能好，但易发生爆裂扬析，且用量大于石灰石近两倍2、燃烧设备的脱硫技术可以分为三大类？燃烧设备的脱硫技术可以分为三大类:燃烧前脱硫、燃烧中脱硫、燃烧后烟气脱硫3、烟气脱硫技术按脱硫剂形态可分为哪三种？按脱硫剂形态分：湿法（91%）、干法、半干

28、法（9%）4、目前应用最广泛的脱硫技术是哪一种？石灰石/石灰法洗涤是目前应用最广泛的脱硫技术部分习题选解7.220时O2溶解于水的亨利系数E=40100atm，计算大气压力1atm下平衡时水中氧的含量(mg/L)解：当x<0.05时，故1atm的大气压力下平衡时水中氧的含量为2、某市某日测得空气质量如下：PM10160g/m3，SO290g/m3，NO2120g/m3，CO16mg/m3。（最大小时平均），试求该市当日的API。解：略 3、某发电厂烟囱高50m ,烟气抬升高度为30m，排出SO2量为100g/s，烟囱出口处平均风速为6m/s。在当时气象条件下，正下风向500m处的x=35

29、.3m,y=18.1m。试求正下风向500m处SO2的地面浓度。解：略 4、在20，压力1 atm条件下，填料塔中用水洗涤含有8%SO2的低浓度烟气。要求净化后塔顶排气中SO2浓度降至1%，每小时净化烟气量为300m3。试计算逆流吸收过程所需最小液气比。 解：在20，1.01×105Pa条件下查表92得E=0.355×104kPa。 由于低浓度气体吸收，且溶液为稀溶液，其气液关系服从亨利定律从而最小气液比为： =30.75、已知某一装置排放烟气量为55000m3/h，含尘浓度为3.0g/m3。地区的环境管理部门限定该装置每日排尘量不得大于60kg，试问应选用多大除尘效率的除尘器才能满足环境保护的要求。解：略6、普通煤的元