大气污染控制工程

1、第一章 概论1、大气的组分可分为三部分：干燥清洁的空气、水蒸气和各种杂质。干洁空气的主要化学组成：78%氮气和21%氧气。2、气溶胶状态的污染物：粉尘、烟、飞灰、黑烟、霾和雾。3、总颗粒悬浮物(TSP):指能悬浮在空气中，空气动力学当量直径小于等于100m的颗粒物。可吸入颗粒物（PM10）：指能悬浮在空气中，空气动力学当量直径小于等于10m的颗粒物。PM2.5：指能悬浮在空气中，空气动力学当量直径小于等于2.5m的颗粒物。4、一次污染物是指直接从污染源排放的大气中的原始污染物质。主要有硫氧化物、氮氧化物、碳氧化物及有机化合物等。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

2、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。主要有硫酸烟雾和光化学烟雾。5、大气污染综合防止措施：（1）全面规划、合理布局；（2）严格环境管理；（3）控制大气污染的技术措施；（4）控制污染的经济政策；（5）控制污染的产业政策；（6）绿化造林；（7）安装废气净化装置。6、环境空气质量标准:制定环境空气质量标准，首先要考虑保障人体健康和保护生态环境这一空气质量目标；其次，要合理地协调与平衡实现标准所需的代价与社会经济效益之间的关系；此外，还应遵循区域差异性的原则。7、环境空气质量功能区：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；二类区为居住区、商业交通居民混合区、

3、文化区、工业区和农村地区。一类区执行一级标准，二类区执行二类标准。第二章 燃烧与大气污染1、燃料：煤、石油、天然气。2、煤的分类：褐煤、烟煤、无烟煤。3、评价工业用煤的主要指标：水分、灰分、挥发分和固定碳。4、煤的成分表示方法：常用的基准有：收到基、空气干燥基、干燥基和干燥无灰基。5、燃料完全燃烧的条件：空气、温度、时间、燃料与空气的混合条件。6、燃烧过程的3T：温度、时间、湍流度。7、燃料燃烧的理论空气量（计算题例2-3）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。空气过剩系数：实际空气量Va与理论空气量之比Va0。=V实/V理 > 1空燃比：单位质量燃料燃烧所需要的

4、空气量。理论烟气体积（计算题例2-4、2-5、习题2-1）实际烟气体积=理论烟气体积+过剩空气量Vfg=Vfg0+Va(a-1)8、燃烧设备的热损失，主要包括：排烟热损失、不完全燃烧热损失和炉体散热损失。第三章 大气污染气象学1、根据气温在垂直于下垫面（即地球表面情况）方向上的分布，可将大气圈分为五层：对流层、平流层、中间层、暖层和散逸层。2、对流层的主要特征是：（1）主要的大气现象都发生在这一层中；（2）大气温度随高度增加而降低；（3）空气具有强烈的对流运动；（4）温度和湿度的水分分布不均匀。3、主要气象要素有：气温、气压、气湿、风向、风速、云况、能见度等。绝对湿度：在1cm3 湿空气中含有

5、的水汽质量（kg）。相对湿度：空气的绝对湿度w占同温度下饱和气体的绝对湿度v之百分比。4、太阳、大气和地面的热交换：首先是太阳短波辐射加热了地球表面，然后是地面长波辐射加热了大气。5、大气中的温度层结有四种类型：（75页图）（1）气温随温度升高而递减，且>d,称为正常分布层结或递减层结；（2）气温自减率接近于1K/(100m)，即=d，称为中性层结；（3）气温不随高度变化，即= 0，称为等温层结；（4）气温随高度增加而增加，及<0，称为气温逆转，简称逆温。6、大气稳定度:是指在垂直方向上大气稳定的程度，即是否易于发生对流。大气稳定度的判别：（1）>d时，a>0，气块的加

6、速度与其位移方向相同，气块做加速运动，大气不稳定；（2）<d时，a<0，气块的加速度与其位移方向相反，气块做减速运动，大气稳定；（3）=d时，a=0，大气是中性的。7、根据逆温发生过程，可把逆温分为：辐射逆温、下沉逆温、平流逆温、湍流逆温及锋面逆温。8、地方性风场（简答题）海陆风:建在海边排出大气污染的工厂，必须考虑海陆风的影响，因为有可能出现在夜间随陆风吹到海面上的污染物，在白天又随海风吹回来，或者进入海陆局地环流中，使污染物不能充分地扩散稀释而造成严重的污染。第四章 大气扩散浓度估算模式1、高斯模式坐标系建立：（89页图）其原点为排放点（无界点源或地面源）或高架源排放点在地面的

7、投影点，x轴正向为平均风向，y轴在水平面上垂直于x轴，正向在x轴的左侧，z轴垂直于水平面xOy，向上为正向，即为右手坐标系。在这种坐标系中，烟流中心线或与x轴重合，或在xOy面的投影为x轴。高斯模式的四点假设：（1）污染物浓度在y、z轴向上的分布符合高斯分布（正态分布）；（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。2、高架连续点源扩散模式(计算题例4-3、习题4-3、4-4、4-5)（1）地面浓度模式：z=0；（2）地面轴线浓度模式：正下风向，z=0，y=0；（3）地面最大浓度（即地面轴线最大浓度）模式。3、烟囱的有效高度H应为烟囱

8、的几何高度Hs与烟气抬升高度H之和，即 H=Hs+H第五章 颗粒污染物控制技术基础1、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（P=1g/cm3）的圆球的直径。2、个数频率：为第i间隔中的颗粒个数ni与颗粒总个数ni之比（或百分比）。 个数筛下累积频率：为小于第i间隔上限粒径的所有颗粒个数与颗粒总个数之比（或百分比）。 个数频率密度：函数p（dp）=dF/ddp。3、粉尘的真密度（P）：所指的粉尘体积不包括粉尘颗粒之间和颗粒内部的空隙体积，而指粉尘自身所占的真实体积，则以此真实体积求得的密度。粉

9、尘的堆积密度（b）：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。4、粉尘的安息角：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，也称为动安息角或堆积角；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。5、影响粉尘安息角和滑动角的主要因素有：粉尘粒径、含水率、颗粒形状、颗粒表面光滑程度及粉尘粘性等。6、净化装置的性能（计算题151页公式习题5-7、5-6、5-5）第六章 除尘装置1、根据主要除尘机理，除尘器可分为：机械除尘器、电除尘器、袋式除尘器

10、和湿式除尘器等。2、机械除尘器包括：重力沉降室、惯性除尘器和旋风除尘器。3、旋风除尘器（计算题例6-3、习题6-27）结构：进气管、筒体、锥体和排气管等组成。除尘机理:使含尘气流作旋转运动，借助于离心力降尘粒从气流中分离并捕集于器壁，再借助重力作用使尘粒落入灰斗。4、电除尘器工作原理：电除尘器的除尘原理是使含尘气体的粉尘微粒，在高压静电场中荷电，荷电尘粒在电场的作用下，趋向集尘极，带负电荷的尘粒与集尘极接触后粘附于集尘极表面上，为数很少带电荷尘粒沉积在截面很小的放电极上。然后借助于振打装置使集尘极抖动，将尘粒振脱而落到除尘器的集灰斗内，达到收尘目的。5、电除尘器的优点：（1）压力损失小，一般为

11、200-500Pa；（2）处理烟气量大，可达105-106m3/h；（3）能耗低，大约0.2-0.4kWh/（1000m3）；（4）对细粉尘有很高的捕集效率，可高达99%；（5）可在高温或强腐蚀性气体下操作。缺点：（1）一次性投资高；（2）安装精密要求高；（3）对粉尘电阻率有一定要求。6、德意希分级效率方程： 7、袋式除尘器工作原理：含尘气流从下部孔板进入圆筒形滤袋内，在通过滤料的孔隙时，粉尘被捕集与滤料上，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。8、袋式除尘器的清灰：（1）机械振动式；（2）逆气流清灰；（3）脉冲喷吹清灰。9、湿式除

12、尘器优点：（1）结构简单、制造成本低、安装简便；（2）能够处理相对温度高、湿度高、易燃、易爆、有腐蚀性的含尘气体；（3）能去除气体中有毒、有害物质。缺点：（1）排出的含尘污水必须设置污水处理设施进行二级处理；（2）过滤效率不高，设备较易被腐蚀。10、文丘里洗涤器结构：由收缩管、喉管和扩散管等组成。除尘过程：含尘气体进入收缩管后，流速增大，进入喉管时达到最大值。洗涤器从收缩段或喉管加入，气液两相间相对流速很大，液滴在高速气流下雾化，气体湿度达到饱和，尘粒被水湿润。尘粒与液滴或尘粒之间发生激烈碰撞和凝聚。在扩散段，气液速度减小，压力回升，以尘粒为凝结核的凝聚作用加快，凝聚成直径较大的含尘液滴，进而

13、在除雾器内被捕集。第七章 气态污染物控制技术基础1、在吸收操作中，被吸收的气体，称为吸收质或溶质；所用的溶液称为吸收剂或溶剂；吸收质溶解于吸收剂所得的溶液称为吸收液或溶液。2、亨利定律：物理吸收时，常用亨利定律来描述气液相同的相平衡关系。当总压不高时，在一定温度下，稀溶液中溶质的溶解度与气相中溶质的平衡分压成正比。即c = H x p*； x = p*/E; y*=m x3、吸收设备：填料塔、板式塔、文丘里洗涤器等。填料塔：液体从塔顶经液体分布器喷淋到填料上，并沿填料表面流下。气体从塔底送入，经气体分布装置分布后，与液体呈逆流状态连续通过填料层的孔隙，在填料表面上，气液两相密切接触进行传质。板

14、式塔：在操作时，液体靠重力作用由顶部逐板流向塔底排出，并在各层塔板的板面上形成流动的液层；气体则在压力差推动下，由塔底向上经过均布在塔板上的开孔依次穿过各层塔板由塔顶排出。4、吸附质：被吸附到固体表面的物质； 吸附剂：能够附着吸附质的物质。5、物理吸附:是由于分子间范德华力引起的，它可以是单层吸附，亦可以是多层吸附。物理吸附的特征有：（1）吸附质与吸附剂间不发生化学反应；（2）吸附过程较快，参与吸附的各相间常常瞬间即达平衡；（3）吸附为放热反应；（4）吸附剂与吸附质间的吸附力不强，当气体中吸附质分压降低或温度升高。化学吸附：是由于吸附剂与吸附质间的化学键作用力而引起的，是单层吸附，吸附需要一定

15、的活化能。化学吸附的特征有：（1）吸附具有很强的选择性；（2）吸附速率较慢，达到吸附平衡需相当长时间；（3）升高温度可提高吸附速率；（4）吸附力较强。6、工业上广泛应用的吸附剂主要有五种：活性炭、活性氧化铝、硅胶、白土、沸石分子筛。7、再生方法有：加热解析再生、降压或真空解吸再生、溶液萃取再生、置换再生、化学转化再生等。8、吸附设备：固定床吸附器、移动床吸附器和流化床吸附器。9、催化法净化气态污染物优点：（1）对不同浓度的污染物都有较高的转化率；（2）无需使污染物与主气流分离；（3）避免产生二次污染，并使操作过程简化。缺点：（1）催化剂较贵；（2）污染气体预热需消耗一定能量。10、催化剂通常由

16、：主活性组分、助催化剂和载体组成。11、气固相催化反应器的类型：固定床和流动床两大类。 固定床催化反应器可分为：绝热式反应器和列管式反应器。第八章 硫氧化物的污染控制1、广泛应用的物理选煤方法是重力选煤。2、流化床脱硫的主要影响因素：（1）钙硫比：脱硫剂所含钙与煤中硫之摩尔比；（计算题）（2）煅烧温度；（3）脱硫剂的颗粒尺寸和孔隙结构；（4）脱硫剂种类。3、石灰石/石灰法湿法烟气脱硫技术（习题8-6）石灰石：CaCO3+SO2+0.5H2O=CaSO4.0.5H2O+CO2（计算题）4、脱硫方法：脱S原理活性成分关键操作条件最终产物石灰石SO2+H2O=CaCO3、浆液分离CaCO3/CaOP

17、、Ca/S、HCaSO3、CaSO4己二酸缓冲作用己二酸钙、CaCO3/CaOP、Ca/S、HCaSO3、CaSO4MgSO4MgSO4+SO2=MgSO3预除尘、MgSO4CaSO3、CaSO4双碱法碱性钠盐对SO2吸收容量大PHCaSO3、CaSO4氧化镁MgO吸SO2产生分解MgO预除尘、烟气含氧量15%SO2海水法钙、镁、钠盐等处理烟气含S量镁、钙盐氨法一定浓度氨水预除尘、需要再生亚硫酸氨、硫酸氨第九章 固定源氮氧化物污染控制1、大气中NOx的来源主要有两个方面：（1）由自然界中的固氮菌、雷电等自然过程所产生；（2）由人类活动所产生。2、燃料型NOx：由燃料中固定氮生成的NOx； 热力

18、型NOx：由大气中氮生成，主要产生于原子氧和氮之间的化学反应，只在高温下形成。 瞬时NOx：在低温火焰中由于含碳自由基的存在还会生成第三类NOx。3、目前工业采用的低NOx技术包括：低氧燃烧、烟气循环燃烧、分段燃烧、浓淡燃烧技术等。4、目前有两类商业化的烟气脱硝技术，分别称为：选择性催化还原（SCR）和选择性非催化还原（SNCR）。5、400页第十章 挥发性有机物污染控制1、蒸汽压：（三种计算方法例10-2）拉乌尔定律：yi=xi*（pi/p）（会应用）2、操作损耗：当VOCs溶液在充入容器或从容器中导出时，由于温度和气压的变化，VOCs气体逸出，此类排放称为操作损耗。呼吸损耗：由于温度的变化使容器产生“呼进和呼出”而导致的有机物损耗。3、相应控制技术和措施：（1）固定顶罐；（2）浮顶罐技术；（3）蒸汽回收系统；（4）加油站油气回收4、控制VOCs污染的方法：燃烧法、吸收法、冷凝法、吸附法和生物法。第十一章 城市机动车污染控制1、汽油机的污染来源：主要有CO、NOx和HC（包括酚、醛、酸、过氧化物等），以及少量的铅、硫、磷的污染。2、三效催化转化器它能同时使CO、HC和NO三种成分都得到高度净化。3、柴油机排放污染物的来源：柴油机主要是以控制微粒和NOx排放为目标。第十二章 大气污染与全