大气污染复习题与答案.doc

1、1大气污染控制工程综合复习资料一、填空题（120 分）1、大气污染物的种类很多，按其存在状态可概括为两大类：气溶胶状污染物和气态污染物。2、按人们的社会活动功能不同，大气人为污染源主要有三方面：燃料燃烧、工业生产过程、交通运输 。3、环境空气质量分为三级；环境空气质量功能区分为三类；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。4、煤的元素分析常用的基准主要有水分、灰分、挥发分和固定碳四种。 5、理论空气量是指单位燃料按燃烧反应方程式完全燃烧所需要的空气量，它由氮气、氧气的组成决定。一般把超过理论空气量多供给的空气量称为空气过剩量，过剩空气系数是指实际空气量与理论空气量之比。6、

2、燃料完全燃烧所必需的条件有适量的空气、 足够的温度、 必要的燃烧时间 、 燃料与空气的充分混合 。通常把 温度 、时间 和 湍流度 称为燃烧过程的“三 T”7、空燃比定义为 单位质量燃料燃烧所需的空气质量 ，它可以由燃烧方程式直接求得。8、燃烧设备的热损失主要包括排烟热损失、不完全燃烧热损失(包括化学不完全燃烧和机械不完全燃烧)、散热损失 。9、 燃烧烟气分为干烟气、湿烟气；燃烧烟气中的水蒸气主要来自三方面：燃料中氢燃烧后的水蒸气、燃料中水、理论空气量带入。10、实际烟气体积等于理论烟气体积、过剩烟气体积之和。11、用显微镜法观测颗粒时，得到 投影径 、 几何当量径 、 物理当量径 三种粒径。

3、13、粉尘的物理性质主要包括粉尘密度，安息角与滑动角、比表面积、含水量、湿润性、荷电性和导电性、粘附性及自然性和爆炸性等几种（任意说出四种） 。214、评价净化装置性能的技术指标主要有处理气体流量、净化效率和压力损失等三项。15、驰豫时间为颗粒-气体系统的一个基本特征参数，它的物理意义为：由 于 流体阻力使 颗 粒 的 速 度 减 小 到 它 的 初 速 度 1/e 的 时 所 需 的 时 间 。16、 目 前 常 用 的 除 尘 器 主 要 有 机械除尘器、静电除尘器 、袋式除尘器 、湿式除尘器等四大类。惯性除尘器在除尘过程中除借助惯性 力的作用外，还利用了重力和离心力的作用。17、机械式除

4、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。18、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为三个速度分量，即切向速度 、径向速度 、轴向速度。切向速度是决定气流速度大小的主要速度分量。外涡旋的切向速度反比于旋转半径，内涡旋的切向速度 正比 于旋转半径，在内外旋流交接的圆柱面上处气流切向速度最大。19、在旋风除尘器内，粒子的沉降主要取决于离心力 Fc 和向心运动气流作用于尘粒上的阻力FD。在内、外涡旋界面上：如果 FCFD，粒子在离心力推动下移向外壁而被捕集；如果 FCFD，粒

5、子在向心气流的带动下进入内涡旋，最后由排出管排出；如果 FC=FD，粒子在交界面上不停地旋转。20、旋风除尘器的结构型式按进气方式可分为切流反转进入式和轴流进入式两类，切流反转进入式又分为直入式和蜗壳式。22、燃烧过程中形成的 NOx 分为两类，一类是由燃料中固定氮生成的 NOx，称为燃料型NOx，另一类是由大气中氮生成，称为热力型 NOx。在 NOx 形成过程中，低温有利于NO 的生成，高温有利于 NOx 的生成。因此，控制燃烧过程中 NO 的形成主要发展了传统的低 NOx 燃烧技术 、先进的低 NOx 燃烧技术两项技术。23、催化还原法除 NOx 分为非选择性催化还原法、选择性催化还原法

6、两类。前者所用还原剂为H 和 CO，后者用 NH3 作还原剂，选择性地将 NOx 还原为 N2。324.按集尘电极的型式不同，电除尘器可以分为圆管除尘器和平板除尘器。25、电除尘器的工作原理涉及三个方面：气体电离、粉尘荷电、粉尘沉积、清灰三个基本过程。26、湿式除尘器在通常的工作条件下主要是液滴和尘粒之间的碰撞及拦截作用。因此，与尘粒的粒径 密切相关。27、惯性碰撞参数定义为：停止距离 xs与液滴直径 dD的比值 。28、文丘里洗涤器，常用在高温烟气降温和除尘上，由收缩管、喉管和扩散管组成。29、过滤式除尘器的滤袋表面形成的粉尘层称为粉尘初层，它是袋式除尘器的主要过滤层。一般用 m 表示滤布表

7、面粉层的厚度。气布比是指烟气实际 体积流量与 滤布面积之比。30、在电除尘器中存在两种截然不同的粒子荷电机理，一种是电场荷电，另一种是扩散荷电。对前一种荷电过程主要依赖于离子的静电力，后一种荷电过程则依赖于离子的扩散。粒子的荷电过程取决于粒径大小，对于粒径大于 0.5m 的微粒，以电场荷电为主，粒径小于 0.15m 的微粒，则以扩散荷电为主，粒径介于 0.150.5m 的微粒，需同时考虑这两种过程。31、影响旋风除尘器效率的因素有：工作条件、流体性质、分离器的气密性和二次效应。32、湿式除尘器是使含尘气体与液体（一般为水）密切接触，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

8、。在工程上使用的湿式除尘器型式很多，总体上可分为高能耗和低能耗两类。33、过滤式除尘器是使含尘气流通过过滤材料将粉尘分离捕集的装置，采用滤纸或玻璃纤维等填充层作滤料的过滤器，称为空气过滤器，主要用于通风和空气调节方面的气体净化；采用廉价的砂、砾、焦炭等颗粒物作为滤料的过滤器称为颗粒层除尘器，在高温烟气除尘方面引人注目；采用纤维织物作滤料的过滤器称为袋式除尘器，在工业尾气的除尘方面应用较广。二 、 简 答 题 （ 100 分 ）1、 电 除 尘 器 最 适 宜 的 粉 尘 比 电 阻 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 ？

9、 （ 5 分 ）4答 ： 电 除 尘 器 最 适 宜 的 粉 尘 比 电 阻 为 1010 cm 以 下 （ 2 分 ） 。 当 低 于 1010 cm 时 ，比 电 阻 几 乎 对 除 尘 器 操 作 和 性 能 没 有 影 响 ； 当 比 电 阻 介 于 1010-1011 cm 之 间 时 ， 火 花率 增 加 ， 操 作 电 压 降 低 ； 当 高 于 1011 cm 时 ， 集 尘 板 粉 尘 层 内 会 出 现 电 火 花 ， 即 会 产 生明 显 反 电 晕 。 反 电 晕 的 产 生 导 致 电 晕 电 流 密 度 大 大 降 低 ， 进 而 严 重 干 扰 粒 子 荷 电 和

10、 捕 集 。（ 3 分 ）2、 石 灰 石 灰 石 吸 收 法 烟 气 脱 硫 存 在 哪 些 问 题 ， 如 何 解 决 ？ （ 5 分 ）答 ： 石 灰 /石 灰 石 吸 收 法 烟 气 脱 硫 存 在 的 问 题 主 要 为 结 垢 和 堵 塞 ， 另 外 固 废 产 生 量 大 。 （ 2分 ） 解 决 的 方 法 主 要 有 ： 加 入 己 二 酸 ， 提 高 了 石 灰 石 利 用 率 ， 减 少 固 废 产 生 量 ； 添加 硫 酸 镁 ， 可 以 消 除 洗 涤 塔 内 的 结 垢 ； 双 碱 流 程 也 可 以 克 服 结 垢 的 弱 点 ， 提 高 二 氧 化 硫的 去 除

11、 率 （ 3 分 ）3、 选 择 除 尘 器 时 应 注 意 哪 几 个 方 面 的 问 题 ？ （ 5 分 ）答 ： （ 1） 选 用 的 除 尘 器 必 须 满 足 排 放 标 准 规 定 的 排 放 浓 度 。（ 2） 粉 尘 的 物 理 性 质 对 除 尘 器 性 能 具 有 较 大 的 影 响 。（ 3） 气 体 的 含 尘 浓 度 较 高 时 ， 在 静 电 除 尘 器 或 袋 式 除 尘 器 前 应 设 置 低 阻 力 的 初 净 化 设备 ， 去 除 粗 大 尘 粒（ 4） 气 体 温 度 和 其 它 性 质 也 是 选 择 除 尘 设 备 时 必 须 考 虑 的 因 素 。

12、选 择 除 尘 器 时 ， 必 须同 时 考 虑 捕 集 粉 尘 的 处 理 问 题 。4、 湿 式 除 尘 器 有 何 优 缺 点 ？ （ 10 分 ）主 要 优 点 : 1) 除 尘 效 果 好 ； 2) 能 同 时 清 除 废 气 中 的 可 溶 性 气 态 污 染 物 ； 3) 可 直 接 处 理 高 温 、 高 湿 和 含 粘 性 粉 尘 的 废 气 ； 4) 操 作 灵 活 性 较 大 ； 5) 安 全 性 好 ； 6） 结 构 简 单 、 造 价 低 、 占 地 面 积 小 ， 操 作 及 维 修 方 便 。主 要 缺 点 ：1) 产 生 泥 浆 或 废 液 ， 处 理 比 较

13、麻 烦 ， 容 易 造 成 二 次 污 染 。52) 可 能 存 在 严 重 的 腐 蚀 ， 对 有 些 设 备 容 易 发 生 堵 塞 。3) 不 利 于 副 产 品 的 回 收 。4) 寒 冷 和 缺 水 地 区 不 宜 采 用 。 必 须 考 虑 在 冬 天 设 备 可 能 冻 结 的 问 题 。5、 燃 烧 气 体 燃 料 造 成 的 大 气 污 染 比 燃 烧 固 体 燃 料 造 成 的 大 气 污 染 程 度 轻 的 原 因 是 什 么 ？（ 5 分 ）答 ： 燃 料 完 全 燃 烧 必 须 具 备 的 条 件 为 ： 空 气 条 件 、 温 度 条 件 、 时 间 条 件 、 燃

14、 料 与 空 气 的 混 合条 件 。 气 体 燃 料 在 燃 烧 时 比 固 体 燃 料 燃 烧 更 容 易 较 好 的 满 足 上 述 四 个 条 件 ， 尤 其 是 燃 料 与 空气 的 混 合 条 件 ， 气 体 燃 料 更 容 易 和 空 气 混 合 均 匀 ， 实 现 完 全 燃 烧 ， 因 此 产 生 的 大 气 污 染 物 少 ，对 大 气 污 染 的 程 度 就 轻 。6、 催 化 剂 用 于 气 体 污 染 物 的 治 理 过 程 与 吸 收 、 吸 附 法 相 比 有 何 优 点 ？ 何 为 催 化 剂 的 主 活性 物 、 载 体 、 助 催 化 剂 ， 各 自 的 作

15、 用 是 什 么 ？ （ 10 分 ）答 ： 催 化 剂 用 于 气 体 污 染 物 的 治 理 过 程 与 吸 收 、 吸 附 法 的 根 本 不 同 是 无 需 使 污 染 物 与 主 气 流分 离 而 把 它 直 接 转 化 为 无 害 物 ， 避 免 了 其 它 方 法 可 能 产 生 的 二 次 污 染 。主 活 性 物 质 ： 能 单 独 对 化 学 反 应 起 催 化 作 用 ， 因 而 可 作 为 催 化 剂 单 独 使 用 。助 催 化 剂 ： 本 身 无 催 化 性 能 ， 但 它 的 少 量 加 入 能 明 显 提 高 主 活 性 物 质 的 催 化 性 能 。载 体 ：

16、 用 以 承 载 主 活 性 物 质 和 助 催 化 剂 ， 它 的 基 本 作 用 在 于 提 供 大 的 比 表 面 积 以 节 约 主 活 性物 质 ， 并 改 善 催 化 剂 的 传 热 、 抗 热 冲 击 和 机 械 冲 击 等 物 理 性 能 。7、 工 业 用 吸 附 剂 必 须 具 备 哪 些 条 件 ？ （ 5 分 ）答 ： 工 业 吸 附 剂 必 须 具 备 的 条 件 ： 要 具 有 巨 大 的 内 表 面 ； 对 不 同 气 体 具 有 选 择 性 的 吸 附 作 用 ； 吸 附 容 量 大 ； 具 有 足 够 的 机 械 强 度 、 热 稳 定 性 及 化 学 稳 定

17、 性 ； 来 源 广 泛 ， 价 格 低 廉 ， 以 适 应 对 吸 附 剂 的 日 益 增 长 的 需 要 。8、 著 名 的 希 洛 夫 方 程 式 为 ，请说明公式中各个符号代表的意思以及常数 K 代0KL表的物理意义。 （ 5 分 ）6答 ： 保 护 作 用 时 间 ;K吸 附 层 保 护 作 用 系 数 ； 其 物 理 意 义 为 ： 当 浓 度 分 布 曲 线 进 入 平 移 阶 段 后 ， 浓 度 分 布曲 线 在 吸 附 层 中 移 动 单 位 长 度 所 需 要 的 时 间 。L吸 附 床 层 长 度 ； 0 保 护 作 用 时 间 损 失 。9、 燃 烧 设 备 的 热 损

18、 失 主 要 有 哪 些 ？ （ 5 分 ）答 ： 燃 烧 设 备 的 热 损 失 主 要 包 括 ： 排 烟 热 损 失 、 不 完 全 燃 烧 热 损 失 （ 包 括 化 学 不 完 全 燃 烧 和机 械 不 完 全 燃 烧 ） 、 散 热 损 失 。10、 如 何 控 制 燃 烧 过 程 引 起 的 氮 氧 化 物 的 污 染 ？ （ 5 分 ）可 以 通 过 低 氮 氧 化 物 燃 烧 技 术 来 控 制 ， 主 要 包 括 ： 低 空 气 过 剩 系 数 运 行 技 术 ； 降 低 助 燃 空 气预 热 温 度 ； 烟 气 循 环 燃 烧 ； 两 段 燃 烧 技 术 。11、 选 择

19、 性 催 化 还 原 与 选 择 性 非 催 化 还 原 净 化 氮 氧 化 物 的 主 要 区 别 是 什 么 ？ （ 5 分 ）答 ： 选 择 性 催 化 还 原 法 净 化 氮 氧 化 物 是 以 氨 作 还 原 剂 ， 还 原 反 应 的 最 佳 温 度 是 290-400 ， 在 含 有 催 化 剂 的 反 应 器 内 进 行 ； 选 择 性 非 催 化 还 原 是 以 尿 素 和 氨 基 化 合 物 作 为 还 原剂 进 行 的 ， 还 原 反 应 的 最 佳 温 度 是 930-1090 ， 不 需 要 催 化 剂 。12、 什 么 是 理 论 空 气 量 ？ 燃 料 完 全 燃

20、 烧 必 需 具 备 的 条 件 是 什 么 ？ （ 5 分 ）答：理论空气量是指单位燃料按燃烧反应方程式完全燃烧所需要的空气量。燃 料 完 全 燃 烧 必 须 具 备 的 条 件 为 ： 空 气 条 件 。 燃 料 燃 烧 必 须 保 证 供 应 于 燃 料 燃 烧 相 适 应 的 空 气 量 ； 温 度 条 件 。 燃 料 必 须 达 到 着 火 温 度 ； 时 间 条 件 。 燃 料 在 高 温 区 的 停 留 时 间 应 超 过 燃 料 燃 烧 所 需 要 的 时 间 ； 燃 料 与 空 气 的 混 合 条 件 。 燃 料 和 空 气 中 的 氧 要 充 分 混 合 。13、 影 响

21、燃 煤 烟 气 中 飞 灰 排 放 特 征 的 因 素 有 哪 些 ？ （ 5 分 ）7答 ： 煤 质 、 燃 烧 方 式 、 烟 气 流 速 、 炉 排 和 炉 膛 的 热 负 荷 、 锅 炉 运 行 负 荷 等 多 种 因 素 有关 。14、 静 电 除 尘 器 有 何 优 缺 点 ？ （ 10 分 ）答 ： 优 点 ： （ 1） 电 除 尘 器 的 除 尘 效 率 高 （ 对 细 粉 尘 有 很 高 的 捕 集 效 率 ） ， 可 高 于 99%；（ 2） 处 理 烟 气 量 大 ， 可 达 105 106m3/h；（ 3） 能 耗 低 ,约 0.2 0.4kwh/1000m3；（ 4）

22、 压 力 损 失 小 ， 一 般 为 200 500Pa；（ 5） 可 净 化 温 度 较 高 的 或 强 腐 蚀 性 含 尘 烟 气 。缺 点 （ 任 意 说 出 5 个 ） ：（ 1） 一 次 投 资 费 用 高 ， 钢 材 消 耗 量 较 大 。 据 估 算 ， 平 均 每 平 方 米 收 尘 面 积 所 需 钢 材 大约 为 3.5-4t；（ 2） 除 尘 效 率 受 粉 尘 物 理 性 质 影 响 很 大 ， 特 别 是 粉 尘 比 电 阻 的 影 响 更 为 突 出 。（ 3） 电 除 尘 器 不 适 宜 直 接 净 化 高 浓 度 含 尘 气 体 ；（ 4） 电 除 尘 器 对

23、制 造 和 安 装 质 量 要 求 较 高 ；（ 5） 需 要 高 压 变 电 及 整 流 控 制 设 备 ；（ 6） 占 地 面 积 较 大 。15、 名 词 解 释 （ 15 分 ）（ 1） 斯 托 克 斯 直 径 ： 在 同 一 流 体 中 与 颗 粒 的 密 度 相 同 和 沉 降 速 度 相 等 的 球 的 直 径 。（ 2） 空 气 动 力 学 直 径 : 在 空 气 中 与 颗 粒 的 沉 降 速 度 相 等 的 单 位 密 度 ( p 1g/cm3)的 球 的直 径 。（ 3） 驰豫时间的物理意义: 驰豫时间为颗粒-气体系统的一个基本特征参数，它的物理意义为：由 于 流体阻力使

24、 颗 粒 的 速 度 减 小 到 它 的 初 速 度 的 1/e 时 所需 的 时 间 。8（ 4） 颗 粒 的 停 止 距 离 ： 使 粒 子 由 初 速 度 u0 达 到 静 止 所 需 的 时 间 是 无 限 长 的 ， 但 颗 粒 在 静止 之 前 所 迁 移 的 距 离 却 是 有 限 的 ， 这 个 距 离 称 为 颗 粒 的 停 止 距 离 。（ 5） 惯 性 碰 撞 参 数 ： 颗 粒 的 停 止 距 离 xs 与 液 滴 直 径 Dc 的 比 值 为 惯 性 碰 撞 参 数 NI。三 、 计 算 题 （ 90 分 ）1. 试 确 定 一 个 球 形 颗 粒 在 静 止 干 空

25、 气 中 运 动 时 的 阻 力 。 （ 20 分 ） 粒 径 dp=1000 m， 沉 降 速 度 u=10m/s， T=373K， P=1atm, =2.1810-5Pas， =0.947kg/m3； 粒 径 dp=0.5 m， 沉 降 速 度 u=0.1m/s， T=293K,P=1atm, =1.81105Pas， =1.205kg/m3。解 ： 由 4.8.Re6知 ： 颗 粒 处 于 过 渡 紊 流 区 （ 3 分 ）所 以 （ 3 分 ）45.0e16.pCD（4 分）)(18.2975NdFp 解 ： 因 为 103.0.2Re56 u颗粒处于 stocks 区，由于颗粒较小，

26、需进行坎宁汉修正：T=293K，P=1atm 所以 3.165pdC)(104.6/.0.0.143 265 NduFD 2. 某 电 厂 电 除 尘 器 的 进 口 和 出 口 的 烟 尘 粒 径 分 布 数 据 如 下 ， 若 电 除 尘 器 总 除 尘 效 率 为 99%，9试 确 定 其 分 级 效 率 。 (请 写 出 计 算 公 式 及 计 算 示 例 ， 并 将 计 算 结 果 列 于 表 下 面 ) (10 分 )粒径间隔(m)0.6 0.6-0.7 0.7-0.8 0.8-1.0 1-2 2-3 3-4 4-5 5-6 6-8 8-10 10-20 20-30进口g12.0

27、0.4 0.4 0.7 3.5 6.0 24 13 2.0 2.0 3.0 11 8.0质 量频 率（ %） 出口g27.0 1.0 2.0 3.0 14.0 16 29 6.0 2.0 2.0 2.5 8.5 7.0解 ： 计 算 实 例 ： 总 效 率 为 99 ， 所 以 通 过 率 为 1 。iigP120所 以 : 1=100-17.0/2.0=96.5 其 它 同 ， 计 算 结 果 如 下 表 ：粒径间隔( m) 0.6 0.6-0.7 0.7-0.8 0.8-1.0 1-2 2-3 3-4 4-5 5-6 6-8 8-10 10-20 20-30进口g12.0 0.4 0.4

28、0.7 3.5 6.0 24 13 2.0 2.0 3.0 11 8.0质 量 频率（ %） 出口g27.0 1.0 2.0 3.0 14.0 16 29 6.0 2.0 2.0 2.5 8.5 7.0 i 96.5 97.5 95 95.7 96 97.3 98.8 99.5 99.0 99.0 99.2 99.2 99.13.普 通 煤 的 元 素 分 析 如 下 ： C:65.7% S:1.7% H:3.2% O:2.3% 灰 分 :18.1% 水 分 :9.0% (含 N 量 不 计 ) （ 20 分 ） 计 算 燃 煤 1kg 所 需 要 的 理 论 空 气 量 、 产 生 的 理

29、论 烟 气 量 和 SO2 在 烟 气 中 的 含 量 （ 以 体 积10百 分 比 表 示 ） ； 假 定 烟 尘 的 排 放 因 子 为 80%， 计 算 烟 气 中 灰 分 的 浓 度 （ 以 mg/m3 表 示 ） ； 假 定 用 流 化 床 燃 烧 技 术 加 石 灰 石 脱 硫 。 石 灰 石 中 含 Ca34%。 当 Ca/S 比 为 1.7（ 摩 尔 比 ）时 ， 计 算 燃 烧 1 吨 煤 需 加 石 灰 石 的 量 。解 : 质 量 （ kg） 摩 尔 数 （ mol） 需 氧 量 （ mol）C 647 53.92 53.92S 17 0.531 0.531H 32 32

30、 8O 23 1.44 -0.72H2O 90 5 0 所 以 ： 理 论 需 氧 量 为 53.92+0.531+8-0.72=61.73mol/kg理 论 空 气 量 为 61.734.7622.4/1000=6.58Nm3/kg烟 气 组 成 为 ： CO2： 53.92mol SO2:0.531mol H2O:16+5=21molN2:61.733.76=232.1mol理 论 烟 气 量 为 =53.92+0.531+21+232.1=307.55mol/kg=6.89Nm3/kg0.gfVSO2 在 烟 气 中 的 浓 度 ： 0.531/307.55100%=0.17% 烟 气

31、中 灰 分 的 浓 度 ： 19180%1000/6.89=2.218104mg/m3 Ca/S=1.7 石 灰 中 钙 的 含 量 为 35%所 以 Ca/S=x34%/40.1/(1.7%1000/32)=1.7x=0.106t4. 用 硝 酸 吸 收 净 化 含 NH35%（ 体 积 ） 的 尾 气 ， 为 了 使 吸 收 过 程 以 较 快 的 速 度 进 行 ， 必 须使 吸 收 过 程 不 受 硝 酸 在 液 相 扩 散 速 率 所 限 制 ， 试 计 算 吸 收 时 硝 酸 浓 度 最 低 不 得 低 于 多 少 ？ 已知 kG=0.11kmol/(m2hatm)， kL=0.82m/h， DHNO3 和 DNH3 在 液 相 中 相 同 。 （ 10 分 ）解 ： 令 PA=1atmALGBKPDbCNH3+HNO3NH 4NO3 b=1