大气污染控制工程三版期末考试资料.doc

1、 1 大气污染控制工程复习要点（ 2013） 第一章 概 论 . 2 第一节：大气与大气污染 . 2 第二节：大气污染物及其来源 . 2 第三节：大气污染的影响 . 3 第四节：大气污染综合防治 . 4 第五节：环境空气质量控制标准 . 4 第二章 燃料与大气污染 . 5 第一 节：燃料的性质 . 5 第二节：燃料燃烧过程 . 6 第三节：烟气体积及污染物排放量计算 P46P49 . 7 第三章 污染气象学基础知识 . 8 第四章 大气扩散浓度估算 . 9 第七节 烟囱高度的设计 P117P120 . 9 第八节 厂址选择 P120. 9 第五章 颗粒污染物控制技术基础 . 9 第一节：颗粒的

2、粒径及粒径分布 . 9 第二节：粉尘的物理性质 . 10 第三节：净化装置的性能 . 11 第六章 除尘装置 . 11 第一节：机械除尘器 . 11 第二节：电除尘器 . 11 第三节：湿式除尘器 . 12 第四节：过滤式除尘器 . 12 1.重力沉 降室的结构和原理 . 12 1. 惯性除尘器分为： . 13 旋风除尘器 . 14 4.电除尘器 . 14 电晕放电： . 15 粉尘荷电 . 15 3. 袋式除尘 . 16 湿式除尘器 . 17 第八章 硫氧化物的污染控制 . 21 第一节：硫循环及硫排放 . 21 第二节：燃烧前燃料脱硫 . 21 第三节：流化床燃烧脱硫 . 21 第五节：低

3、浓度二氧化硫烟气脱硫 . 21 第九章 固定源氮氧化物污染控制 . 22 第二节：燃烧过程中氮氧化物的形成机理 . 22 第三节：低氮氧化物燃烧技术 . 22 第四节：烟气脱硝技术 . 23 2 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 、

4、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 2. 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 3. 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

5、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。 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 错误 !未找到引用源。 100 错误 !未找到引用源。 的颗粒物。 P5 5. 可吸入颗粒物（ PM10）： 指悬浮在空气中，空气动力学当量直径 错误 !未找到引用源。10 错误 !未找到引用源。 的颗粒物。 P5 6. 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 7.

6、 对于气体污染物，有可分为 一次污染物 和 二次污染物 。 P5 8. 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 9. 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 10. 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 11. 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

7、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 12. 热型 NOx (thermal NOx) ：燃料在高温燃烧时，由空气中的 N2 和 O2 反应生成的。 13. 燃料型 NOx (fuel NOx)：重油中一般含有 0.1 0.4%的含氮化合物，燃烧转换率为 3050%。 NOx 的排放率按煤、燃料油、天然气的顺序而减小。 14. 碳氧化物： CO 和 CO2 是各种大气污染物中发生量最大的一类污染物。 3 15. 有机化合物：有机化合物（ NMHC、多环芳烃 PAH）主要来自燃料 燃

8、烧和机动车排气。 16. 大多数具有致癌作用（含氧、含氮、含氯、含硫） ；苯并 (a)芘是致癌能力很强的物质，并作为大气受 PAH 污染的依据。 17. 大气污染物的 来源 可分为 自然污染源 和 人为污染源 两类。 P7 18. 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 。 P7 19. 人为源：生活污染源、工业污染源、交通运输污染源 20. 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 21. 大气污染的综合防治措施 1）全面规划、合理布局 （环境影响评价） 2） .严格环境管理 完整的环境管理体制由 三部分组成： 环境立法（依据） 环

9、境监测（手段） 环境保护管理机构（领导者和组织者） 22. 控制大气污染的技术措施 (1)实施清洁生产：改革生产工艺，优先采用无污染或少污染的工艺，是防治环境 污染的根本途径。 (2)实施可持续发展的能源战略：提高清洁能源和优质能源比例；提高能源利用率和节约能源；推广少污染的煤炭开采技术和洁净煤技术；开发利用新能源。 (3)建立综合性工业基地：开展综合利用，使各企业之间相 互利用原材料和废弃物，减少污染物的排放总量。 (4)对二氧化硫实施总量控制 23. 空气标准 （ 1）环境空气质量分为三级： 一级标准：为保护自然生态和人群健康，在长期接触情况下，不发生任何危害性影响的空气质量要求。 二级标

10、准：为保护人群健康和城市、乡村的动、植物在长期和短期的接触情况下，不发生伤害的空气质量要求。 三级标准：为保护人群不发生急、慢性中毒和城市一般动、植物（敏感着除外）正常生长的空气质量要 （ 2） 环境空气质量功能区分为三类： 一类区为自然保护区、风景名胜区和其他 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。 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。 第三节：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、

11、硫氧化物、一氧化碳、氮氧化物、光化学氧化剂、有机4 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 1. 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 2. 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

12、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

13、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 1. 环境空气质量标准（环境） 2. 大气污染物排放标准（工业污染源） 3. 大气污染控制技术标准 4. 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

14、。 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）、5 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

15、区域或城市空气中的首要污染物。 API1。 P41 6. 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） 例： 空燃比 7. 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）。燃料的发热量有： 低位发热量 和 高位发热量 P44 8. 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 QNwzyxz S OOHyx C ONwzyxOw

16、zyxOSHC wzyx 222222 2278.322478.324 kgmwzyxwzyxwzyxwzyxV a/16320 0 8.112/241.1 0 716320 0 8.112/2478.44.2230 kgmVa /94 30 kgmV a /1110 30 222224 56.7256.72 NOHCONOCH 2.17161 2856.7322 AF7 第三节：烟气体积及污染物排放量计算 P46P49 1. 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

17、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 2. 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，

18、密度为 N。 标态下体积为： 标态下密度为： 3. 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

19、的过剩氧中减去 CO 氧化为 CO2 所需的O2 此时 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： 4. 污染物排放量的计算 （例题、习题） P47 SNNSSN TTPPVV NSSNSN TTPP m 1理论空气量实际空气量 PPP NOCONmOmC 22222 67.311 PPP ONOa2222 6 4.01 PPP PP COON COOa 5.02 6 4.0 5.01 22 2 )1(0g affg VVV8 5. 燃烧过程硫氧化物的形成 一、燃料中硫的氧化机理 1.燃料中硫的氧化产物 主要产物是 SO2 和 S03 。在富燃料状态，还有一些其 它硫的氧化

20、物 :一氧化硫 SO及其二聚物 (SO)2，还有少量一氧化二硫 S2O，这些产物多以中间体形式出现。 6. 燃烧过程中颗粒污染物的形成 燃煤烟尘的形成 1、燃煤粉尘的形成：固体燃料燃烧产生，包括黑烟和飞灰 易于燃烧又少出现黑烟的燃料顺序为： 无烟煤焦煤褐煤低挥发分烟煤高挥发分烟煤 2、影响燃煤烟气中飞灰排放特征的因素 燃煤尾气中飞灰的浓度和粒度与煤质、燃烧方式、烟气流速、炉排和炉膛的热负荷、锅炉运行负荷以及锅炉结构等多种因素有关。表 2-8 给出了几种燃烧方式的烟尘占燃料中灰分的百分比。 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

21、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

22、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 r o， r rd 很不稳定 （ 2）锥型： r o， r rd 中性或稳定 （ 3）扇型： r o， r rd 稳定 （ 4）爬升型（屋脊型）：大气处于向逆温过渡。在排出口上方： r o， r rd 不稳定 ;在排出下方； r o， r rd，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： r o， r rd，大气处于稳定状态； 第四章 大气扩散浓度估算 9 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。 第七节 烟囱高度的设计

23、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

24、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 =1/4 1， 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

25、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 1. 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 错误 !未找到引用源。 定向面积等分直径 错误 !未找到引用源。 投影面积直径 错误 !未找到引用源。 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 错误 !未找到引用源。 用 沉降法 测定时，一般采用如下两种定义

26、： 斯托克斯直径 错误 !未找到引用源。 ： 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 错误 !未找到引用源。 ： 为在空气中与颗粒的沉降速度相等的单位密度（ 错误 !未找到引用源。 ）的圆球的直径。 （例：空气动力学当量直径 错误 !未找到引用源。 是用哪种方法测定的？ -沉降法） 2. 个数频率：为第 错误 !未找到引用源。 间隔中的颗粒个数 错误 !未找到引用源。 与颗粒总个数 错误 !未找到引用源。 之比（或百分比）。 3. 个数筛下累积频率：为小于第 错误 !未找到引用源。 间隔上限粒径的所有颗粒个数10 与颗粒总个数之比（或百分比）。 P129-

27、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） 1. 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 错误 !未找到引用源。表示。 2. 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 错误 !未找到引用源。表示。 P143 3. 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

28、息角或堆积角等，一般为 35 55。 P144 4. 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 40 55。 P144 5. 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。） 6. 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 7. 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

29、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。 8. 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104 1010 错误 !未找到引用源。 。 P149 9. 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 1. 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。 2. 【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 3. 分级效率 ：系指除尘装置对某一粒径 错误 !未找到引用源。 或粒径间隔 错误 !未找到引用源。 内粉尘的除尘效率。 P153