大气污染控制工程复习提纲.ppt

1、1,大气污染 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，并因此而危害了人体的舒适、健康和人们的福利、甚至危害了生态环境。,大气污染源,接受者,大气扩散,大气污染物,人、动植物,大气污染过程,第一章 概论,2,环境空气质量控制标准的种类和作用,依用途分为,环境空气质量标准大气污染物排放标准大气污染控制技术标准大气污染警报标准,依适用范围分为,国家标准地方标准行业标准,3,第二章 燃烧与大气污染,一、燃料1、按照物理状态燃料可以分为：固体燃料、液体燃料、气体燃料三类。2、煤是复杂的高分子碳氢化合物，其主要成分是：碳(C)、氢(H) 、氧(O) 、氮

2、(N) 、硫(S) 、灰分(A) 、水分(W) 、及挥发分(Vr) 。 通常有工业分析和元素分析两种。,4,3硫（S） 硫是煤中有害元素之一。煤中硫的形态一般以 四种形态存在：有机硫；黄铁矿硫；单质硫；硫酸盐硫。前三者参加燃烧，放出热量，后者不参加燃烧，只能计如灰分。,不燃烧，含量很少，并入灰分,可燃烧SO2、SO3,可燃烧SO2、SO3,可燃烧SO2、SO3,5,收到基（全部水分和灰分）,空气干燥基（去掉外部水分）,干燥基（去掉全部水分）,干燥无灰基（去掉全部水分和灰分）,4煤的成分表示方法,6,二、燃烧过程1、燃烧中污染物的形成，主要是因为不完全燃烧所致。2、燃料完全燃烧条件：空气条件、温

3、度条件、时间条件、燃料与空气混合条件。3、理论空气量：单位质量（1kg）燃料完全燃烧所需要的最小空气量，即按照燃烧反应方程式完全燃烧所需要的空气量。4、空气过剩系数：实际空气量与理论空气量之比定义为空气过剩系数。,7,7,理论空气量,由此可得燃料与空气中氧完全燃烧的化学反应方程式：,8,2-1已知重油元素分析结果如下：C：85.5% H：11.3% O：2.0% N：0.2% S：1.0%试计算：燃油1 kg所需的理论空气量和产生的理论烟气量；干烟气中SO2的浓度和CO2的最大浓度；当空气的过量系数为10%时，所需的空气量及产生的烟气量。,9,10,（1） 燃油1 kg理论需氧量 71.25+

4、28. 25-0.625+0.3125=99.1875mol设干空气O2：N2体积比为1：3.78，则所需理论空气量99.18754.78=474.12mol即474.1222.4/1000=10.62mN3,11,11,理论空气量,由此可得燃料与空气中氧完全燃烧的化学反应方程式：,12,二、燃烧过程1、燃烧中污染物的形成，主要是因为不完全燃烧所致。2、燃料完全燃烧条件：空气条件、温度条件、时间条件、燃料与空气混合条件。3、理论空气量：单位质量（1kg）燃料完全燃烧所需要的最小空气量，即按照燃烧反应方程式完全燃烧所需要的空气量。4、空气过剩系数：,通常1,13,5、理论烟气体积 在理论空气量下

5、，燃料完全燃烧生成的烟气体积。,以Vfg0表示,烟气成分：CO2、SO2、N2和水蒸气。干烟气： CO2、SO2、N2湿烟气： 干烟气、水蒸气水蒸汽体积：燃料中氢燃烧后生成+燃料中所含水 蒸气+由理论空气量所带入的水蒸气,Vfg0=V干烟气+V水蒸气,燃料：C H O N S H2O 空气：O2 N2 H2O,14,考虑过剩空气校正后，实际烟气体积：实际烟气体积=理论烟气体积+过剩空气量Vfg=Vfg0+Va（-1） =理论烟气体积+理论空气量（空气过剩系数-1）,15,第三章 大气污染气象学,1逆温的几种类型（1）辐射逆温：由于地面强烈的辐射冷却而形成的逆温。（2）下沉逆温：由于空气下沉受到

6、压缩增温而形成。（3）平流逆温：由暖空气平流到冷地面上形成。（4）湍流逆温：由低层空气的湍流混合形成的逆温。（5）峰面逆温：由热空气爬到冷空气上面过程中形成。,16,2烟流型与大气稳定度的关系,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）,晴朗的夏天午后,阴天风速较大中性,晴朗夜间或早晨,出现在傍晚,日出后辐射逆温被破坏时,17,第四章 大气扩散浓度估算模式,一、大气湍流1、大气的无规则运动称为大气湍流。2、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。二、高斯扩散模式,18,1、高斯模式的有关假定 （1）污染物浓度在y、z轴上的分布符

7、合高斯分布； （2）在全部空间中风速是均匀的、稳定的； （3）源强是连续均匀的； （4）在扩散过程中污染物质的质量是守恒的。,不发生化学和生物学反应,19,2、高架连续点源扩散模式【最重要公式】见课本47。 1、地面浓度扩散模式：z=0 2、地面轴线浓度模式： y=0 ；z=0 3、地面最大浓度模式：取公式极值,20,3、有效高度 有效高度（H）几何高度（Hs）烟气抬升高度（H）,热力作用,与空气混合,湍流扩散，,初始动量,21,第五章 颗粒污染物控制技术,一、颗粒的粒径及粒径分布1、颗粒：一般指所有大于分子的颗粒物，实际中颗粒物的最小界限为0.01m。2、用沉降法测定粒子直径 斯托克斯直径d

8、s，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。 空气动力学直径da，为在空气中与颗粒的沉降速度相等的单位密度（1g/cm3）圆球的直径。是除尘技术中应用最多的两种直径。,22,二、粉尘的物理性质（粉尘的安息角和滑动角）评价粉尘流动性的重要指标。,平板,23,三、评价净化装置性能的指标技术指标处理气体流量（处理气体能力）净化效率（净化污染物效果）压力损失（装置能耗大小）,经济指标,设备费运行费占地面积,24,按分离原理分类 ：重力除尘装置（机械式除尘装置） 惯性力除尘装置（机械式除尘装置）离心力除尘装置（机械式除尘装置）电除尘装置过滤式除尘装置（袋式除尘器）洗涤式除尘装置（文丘里

9、洗涤器）按除尘过程中是否用液体湿式除尘装置 干式除尘装置,从气体中去除或捕集固态或液态微粒的设备,第六章 除尘装置,25,1重力沉降室粉尘靠自身的重力从气流中自然沉降下来2惯性除尘器含尘气流冲击在挡板上，气流方向发生急剧转变，借助尘粒本身的惯性力作用，使其与气流分离。,重力沉降室,惯性除尘器,26,3、旋风除尘器 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。,27,按分离原理分类 ：重力除尘装置（机械式除尘装置） 惯性力除尘装置（机械式除尘装置）离心力除尘装置（机械式除尘装置）电除尘装置过滤式除尘装置（袋式除尘器）洗涤式除尘装置（文丘里洗涤器）按除尘过程中是否用液体湿式除尘装

10、置 干式除尘装置,从气体中去除或捕集固态或液态微粒的设备,第六章 除尘装置,28,需四个步骤：,电晕放电,尘粒荷电,荷电尘粒的运动和捕集,清灰,4、电除尘器的工作原理,高压直流电使电晕区放电,29,5袋式除尘器工作原理,含尘气体,清洁气体,振动装置,滤袋,过滤：含尘气流从除尘器下部进入圆筒形滤袋，在通过滤料的孔隙时，由于截留、惯性碰撞和扩散等作用，使粉尘被捕集于滤料上，透过滤料的清洁气体由排出口排出。清灰：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。,6-32机械振动袋式除尘器,30,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，称为粉尘初层。

11、粉尘初层成为滤袋的主要过滤层，提高了除尘效率。,31,1 吸收法净化气态污染物（吸收剂中溶解度）2 吸附法净化气态污染物（浓集于多孔表面）3 催化法净化气态污染物（催化反应）,第七章 气态污染物控制技术基础,32,1吸收设备,气体吸收设备大致可分为： 填料塔 板式塔 喷淋喷洒式吸收器,文丘里洗涤器,空塔喷淋塔,33,常用工业吸附剂工业上广泛应用的吸附剂主要有5种：活性炭、活性氧化铝、硅胶、白土和沸石分子筛。,吸附剂孔结构,34,2吸附工艺与设备,吸附工艺按照吸附剂在吸附器中的工作状态可分为固定床吸附器（吸附剂在吸附床中不移动）移动床吸附器流化床吸附器（筛板上处于悬浮状态）,35,2催化剂,催化

12、剂的组成 活性组分（主体）+助催化剂+载体,催化作用,提高活性组分活性的作用,起承载活性组分的作用,36,第八章 硫氧化物的污染控制,第一节 硫循环及硫排放第二节 燃烧前燃料脱硫第三节 流化床燃烧脱硫第四节 高浓度二氧化硫尾气的回收与净化第五节 低浓度二氧化硫烟气脱硫,37,工艺流程,4655,烟气液滴,石膏浆液泵,（从电除尘器130150）,湿 法,（一）湿式石灰石/石灰石膏法,石膏脱水系统 （水力旋流器）,石膏浆液泵,38,（一）湿式石灰石/石灰石膏法,1、反应原理,（即石膏）,（2） 氧化 2 CaSO30.5H2OO23H2O2 CaSO42H2O,（1） 吸收,（石膏）,39,石灰石

13、经过破碎、研磨、制成浆液后输送到吸收塔浆池（脱硫液循环槽） 。吸收塔浆池内浆液经循环泵送到喷淋装置以极细小的雾滴形式喷下。 烟气经除尘冷却后（以防损坏防腐材料和除雾器）由吸收塔中部进入。烟气在上升过程中与吸收剂（石灰石浆液）逆流接触，洗涤烟气中的SO2（烟气中95%以上的硫脱除），洗涤净化后烟气从吸收塔排出后经除雾及再热后排入烟道。 吸收塔内吸收SO2后生成的亚硫酸钙经O2氧化处理生成硫酸钙（石膏） 。 在吸收塔浆池（脱硫液循环槽）的浆液中，既含有石灰石，又含有大量的石膏。一定量的石膏晶体被连续地从浆池中抽出，经旋流分离（浓缩）、真空脱水后排走；剩余浆液（石灰石浆液）与加入新鲜的石灰石浆液继续

14、送入喷淋层。,40,第九章 固定源氮氧化物污染控制,第一节 氮氧化物性质及来源 第二节 燃烧过程中氮氧化物的形成机理第三节 低氮氧化物燃烧技术第四节 烟气脱硝技术,41,一、选择性催化还原（ selective catalytic reduction，SCR ） （SCR）法(1970年日本开发)以氨为还原剂。催化剂为陶瓷蜂窝状或板式，活性材料通常由贵金属、碱金属氧化物或沸石组成。在含有催化剂的反应器内NOx被还原为N2和水。,基本反应方程式:4NH3+4NO+O24N2+6H2O8NH3+6NO27N2+12H2O,42,SCR反应器置于空气预热器前的高尘烟气中,锅炉,静电除尘器,SCR反应器,空气预热器,NH3储罐蒸发器,去湿法烟气脱硫系统,液NH3,空气,NH3,NH3+空气,汽化,此处烟气温度约2904000C，是还原反应的最佳温度。,