大气污染控制工程复习课件

1、第一章绪论一、大气污染：指由于人类活动或自然过程引起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。 分类：（1）局部地区污染；（2）地区性污染；（3）广域污染；（4）全球性污染二、全球性大气污染问题：（1）温室效应 （2）臭氧层破坏 （3）酸雨三、大气污染物：指由于人类活动或自然过程排入大气，并对人和环境产生有害影响的物质。四、大气污染物分类:气溶胶状态污染物、气体状态污染物(可分为一次污染物、二次污染物)五、气溶胶状态污染物：（1）粉尘 （2）烟 （3）飞灰 （4）黑烟 （5）霾 （6）雾六、气态污染物：（1）硫氧化物 （2）氮

2、氧化物 （3）碳氧化物 （4）有机化合物 （5）硫酸烟雾（湿度，低温，光照少） （6）光化学烟雾（高温、强光照）七、影响途径：（1）表面接触 （2）食入含污染物的食物和水 （3）吸入被污染的空气八、细颗粒比粗颗粒危害大的原因：（1）本身可能是有毒、有害物质 （2）易成为其它污染物的运载体和反应体 （3）细颗粒污染可导致能见度显著降低九、与的平衡浓度：十、能见度定义：在指定方向上用肉眼看见和辨认的最大距离：在白天，能看见地平线上直指天空的一个显著的深色物体；在夜间，能看见一个已知的、最好未经聚集的中等强度的光源。十一、能见度估算：，颗粒浓度 颗粒密度 颗粒直径 散射率十二、大气污染物综合防治 含

3、义：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。 措施：（1）全面规划、合理布局；（2）严格环境管理；（3）合理利用能源；（4）控制大气污染物的排放；（5）提倡清洁生产；（6）绿化造林；（7）安装废气净化装置第二章燃烧与大气污染一、煤的工业分析：测定煤中水分、挥发分、灰分和固定碳。估测硫含量和热值，是评价工业用煤的主要指标。二、煤的元素分析：用化学分析的方法测定去年外部水分的煤中主要组分碳、氢、氮、硫和氧的含量。 燃烧产物：硫氧化物SOx、粉尘、CO及HC化合物、

4、NOx三、燃料最重要的两个属性：热值（决定燃料消耗量）、杂质（污染物产生的来源）四、燃料完全燃烧的条件：空气条件，温度条件，时间条件，燃料与空气的混合条件（3T）五、燃烧方程式建立的假设：（1）（2）燃料中固定氧可用于燃烧 （3）硫主要被氧化成 （4）不考虑的生成（5）氮燃烧生成（6）理论空气量：实际空气量： 其中空气过剩系数奥萨特仪： 注：直接代入百分数实际烟气体积：注：若题目给明温度和压力，则计算完后需将观测条件下的体积、密度修正为标准状况下。 空气过剩系数不同时污染物浓度的校正：六、空燃比（AF）定义：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七、燃烧时降低SO3及其酸雾生成

5、量的方法： （1）降低炉膛中的空气过剩系数； （2）不要用Fe、V等金属作受热面； （3）及时清理受热面的燃料灰； （4）炉膛内温度越高越好。第三章大气污染气象学一、从污染源排放到大气中污染物的传输和扩散过程，与污染源本身特性，气象条件、地面特征和周围地区建筑物分布等因素皆有密切关系。二、大气圈垂直结构：对流层、平流层、中间层、暖层、散逸层三、气温（地面1.5m高处百叶箱中的空气温度）：、四、大气静力学方程：五、气湿表示方式：（1）绝对湿度：（2）相对湿度：（3）含湿量： （4）水汽体积分数：（5）露点：在一定气压下空气达到状态时的温度六、温度与气压的关系：泊松方程七、气温直减率： 干绝热直减

6、率：八、位温：各高度均把压力换算为时的温度（绝热）九、温度层结：十、大气稳定度定义：大气在垂直方向上稳定的程度，反映大气是否容易对流。十一、大气稳定度判据：十二、逆温类型：辐射逆温、下沉逆温、平流逆温、湍流逆温、锋面逆温十三、烟流型：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）十四、风速廓线模式：中性层结 ; 非中性层结 十五、水平气压梯度力是引起大气运动的直接动力。 城市热岛环流城乡温度差异的主要原因是：城市人口密集、工业集中，使得能耗水平高；城市的覆盖物热容量大，白天吸收太阳辐射热，夜间放热缓慢，使低层空气冷却变缓；城市上空笼罩着一层烟雾

7、和二氧化碳，使地面有效辐射减弱。第四章大气污染浓度估算模式一、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，其他一切气象因素都是通过风和湍流的作用来影响扩散稀释的。二、高斯扩散模式假设：（1）污染物浓度在y,z风向上分布为正态分布（2）全部高度风速均匀稳定 （3）源强是连续均匀稳定的 （4）扩散中污染物守恒三、高架连续点源扩散模式：地面浓度模式：地面最大浓度： （假设、）四、有效源高：霍兰德公式（中性）： 烟气出口流速 烟囱出口内径 烟囱出口平均风速 烟囱出口烟流温度 环境大气温度 烟气热释放率其他方法见课本（首选国标法）。注：烟气抬升高度影响因素：初始动量（流速、内径），浮力（温

8、差）；此外，平均风速，风速垂直切变及大气稳定度也有影响五、扩散参数：、 其数值查表六、封闭型扩散模式，熏烟型扩散模式（逆温较强的地区）见课本七、线源扩散模式（垂直）： 单位线源源强八、面源扩散模式： 、 面源单元宽度、面源单元平均高度 、 、由、确定九、烟囱高度计算：（按地面最大浓度计算） （按地面绝对最大浓度计算）标准浓度 本底浓度 危险风速P值法（国标）：允许排放量、排放控制系数十、烟囱设计问题：烟囱高度不低于从属建筑物高的2倍烟出口速度2030m/s(不低于1.5u)第五章颗粒污染物控制技术基础一、颗粒直径（1）显微镜法定向直径：各颗粒在投影图中同一方向上的最大投影长度定向面积等分直径：

9、各颗粒在投影图中同一方向将颗粒投影面积二等分的线段长度投影面积直径：与颗粒投影面积相等的圆的直径（2）筛分法筛分直径：颗粒能够通过的最小方筛孔的宽度（3）光散射法等体积直径：与颗粒体积相等的球体的直径（4）沉降法斯托克斯直径：同一流体中与颗粒密度相同、沉降速度相等的球体直径 空气动力学当时直径：在空气中与颗粒沉降速度相等的单位密度的球体的直径二、圆球度：与颗粒体积相等的球体的表面积和颗粒的表面积之比注：正立方体，圆柱体三、个数分布：（1）个数频率 （2）个数筛下累积频率（3）个数频率密度 粒数众径、粒数中位径（NMD）四、粒径分布：（1）质量频率 （2）质量筛下累积频率 （3）质量频率密度 质

10、量众径、质量中位径（MMD）五、平均粒径：（1）长度平均直径（重心径）（2）表面积平均直径 （2）体积平均直径（4）体积-表面积平均直径 （5）几何平均粒径 注：六、粒径分布函数：（1）正态分布（不常用）（2）对数正态分布（最常用）几何标准差平均粒径换算关系：、（可用于求比表面积）（3）罗辛拉姆勒分布函数：适用范围广，特别对破碎、研磨、筛分过程产生的较细粉尘七、（1）密度：单位体积粉尘质量，分堆积密度和真密度，为空隙率（2）安息角：粉尘从漏斗连续萍自然堆积形成的圆锥体母线与地面的夹角滑动角：自然堆积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的平板倾角安息角和滑动角的影响因素：粉尘粒径

11、、含水率、颗粒形状、颗粒表面光滑程度、粉尘粘性（3）比表面积：、（4）含水率：水分质量与粉尘总质量之比。影响粉尘导电性、粘附性、流动性等物理特性。（5）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。是选择湿式除尘器的主要依据，润湿性好的粉尘可用。注：水硬性或是石灰等润湿性好也不能用。（6）荷电性：粉尘自带电荷，随温度增高、表面积增大及含水率减小而增加，且与化学组成有关。导电性比电阻：低温-表面比电阻；高温-体积比电阴；中间温度，同时起作用。 对于电除尘器运行有很大影响，最适宜范围内1041010（7）粘附性：与粒径、形状、表面粗糙度、润湿性、荷电量均有关粘附力分三种分子力（范

12、德华力）、毛细力、静电力（库仑力） 分四类：不粘性、微粘性、中等粘性、强粘性。（8）自燃性：指粉尘在常温下存放过程中自然发热，此热量经长时间积累，达到该粉尘燃点而引起燃烧的现象。决定于粉尘结构和物化特性、粉尘的存在状态和环境。 引发原因：（1）氧化热 （2）分解热 （3）聚合热 （4）发酵热爆炸性：指可燃物的剧烈氧化作用，在瞬间产生大量的热量和燃烧产物，在空间造成很高的温度和压力，故称为化学爆炸。爆炸条件:（1)可燃物与空气或氧构成的可燃混合物达到一定的浓度范围(爆炸浓度上、下限) （2）存在能量足够的火源。八、评价交货装置的性能：技术指标和经济指标技术指标：处理气体流量、净化效率、压力损失

13、经济指标：设备费、运行费、占地面积九、处理气体流量 漏风率 压力损失十、分割粒径除尘器分级效率为50%的粒径十一、由总效率求分级效率 分级效率求总效率 总除尘效率十二、流体阻力： 当时 斯托克斯公式： 当 当 当颗粒尺寸与平均自由程接近时，颗粒发生滑动坎宁汉修正 、符号：阻力系数；颗粒在其运动方向上的投影面积；流体密度 相对运动速度；流体黏度；气体温度；摩尔气体常数，；气体摩尔质量十三、驰豫时间： 颗粒的停止距离：或第六章除尘装置一、机械除尘器：利用质量力（重力、惯性力和离心力）作用使颗粒物与气体分离的装置。 包括重力沉降室，惯性除尘器和旋风除尘器。二、重力沉降室计算： 长宽高分别为、，处理烟

14、气量为停留时间 沉降距离除尘效率： ，；多层沉降室处于斯托克斯区域： （工程上常用36替代18，除尘效率一半）三、提高重力沉降室效率的主要途径：（1）降低沉降室内气流速度（2）增加沉降室长度 （3）降低沉降室高度四、旋风除尘器：利用旋转气流产生的离心力使尘粒从气流中分离的装置五、影响效率的因素：（1）操作条件（进口速度、分割粒径） （2）二次效应 （3）比例尺寸（保证严密性） （4）烟尘物理性质六、电除尘器：含尘气体在通过高压电场进行电离的过程中，使尘粒荷电，并在电场力的作用下命名尘粒沉积在集尘极上，将尘粒从含尘气体中分离出来的一种除尘设备。七、电除尘过程：（1）气体电离；（2）粉尘荷电；（3

15、）粉尘沉集；（4）清灰。八、电晕放电：由于气体中的自由电子从电场中获得能量，和气体分子激烈碰撞，使电子脱离气体分子，结果产生带阳电荷的气体离子并增加了自由电子，这种现象称为电离。九、影响电晕特性因素：（1）电极的形状、电极间距离；（2）粉尘的浓度、粒度、比电阻；（3）气体组成的影响； （4）温度和压力的影响。十、粒子捕集效应德意希公式： 十一、粒子荷电种类：（1）电场荷电 （2）扩散荷电 （3）电场电荷和扩散电荷综合作用影响电子荷电因素：（1）电流影响 （2）不规则电场影响十三、影响粉尘捕集的理论因素：（1）有效驱进速度 （2）粉尘粒径dp （3）气流速度十四、湿式除尘器：湿式除尘机理涉及各种

16、机理中的一种或几种。主要是惯性碰撞、扩散效应、粘附、扩散漂移和热漂移、凝聚等作用。 文丘里除尘器：（可除去1m以下的尘粒）由收缩管、喉管、扩散管组成。水从喉管周边均匀分布的若干小孔进入，在被通过这里的高速含尘气流撞击成雾状液滴，气体中的尘粒与液滴凝聚成较大颗粒随气流进入旋风器和气体分离。在旋风分离器中，含尘的水滴与气流分离。十五、袋式除尘器：是利用棉、毛或人造纤维等加工的滤布捕集尘粒的过程。十六、除尘机理：（1）筛过作用 （2）惯性碰撞 （3）扩散和静电作用 （4）重力沉降十七、清灰方式：（1）机械振动 （2）逆气流清灰 （3）脉动喷吹清灰简述效率与压损优点缺点备注重力沉降室只能作为气体的初级

17、净化，除去最大和最重的颗粒，仅用于分离dp50m的尘粒除尘效率约为40-70%；压损为50130Pa结构简单、投资少、易维护管理、压损小占地面积大、除尘效率低-惯性除尘器一般净化密度和粒径较大的金属或矿物性粉尘，多用于第一级除尘，捕获粒径为10-20m净化效率一般不高，压损一般为1001000Pa-净化效率不高，不适于黏结性和纤维性粉尘，易堵-旋风除尘器用于分离粒径大于5-10m以上的颗粒物净化效率80%左右，可接受压损为2kPa结构简单、占地面积小、投资低、操作维修方便、压力损失中等，动力水泵不大，可用于各种材料制造，能用于高温、高压及腐蚀性气体，并可回收干颗粒物-电除尘器捕获粒径为1m以上

18、除尘效率95-99%，压损为200500Pa能耗最低，气流阻力最小，实用范围广，可在高温和强腐蚀性工况下工作设备庞大，消耗钢材多，初投资大，管理技术较高理想含尘浓度在30g/m3以下湿式除尘器可除去1m以下的尘粒低能：效率9095%（10m以上），压损0.21.5kPa;高能：效率可达99.5%，压损2.59kPa可除去粉尘，还可净化气体，体积小，占地面积小，能处理高温、高湿的气流有泥渣，需防冻设备，易腐蚀设备，动力消耗大理想含尘浓度在10g/m3以下袋式除尘器捕获粒径小形成颗粒层后，效率高达99.6%（1m）；压损为100130Pa（清洁）、500570Pa（灰层）、1000Pa（该清灰）防

19、尘效率高，适应性强，操作弹性大，结构简单受滤布的耐温、耐腐等操作性能的限制，不适于粘结性强及吸湿性强的尘粒理想含尘浓度在0.210g/m3第七章气态污染物控制技术一、大气污染物：以SO2为主 以NOx为主 以CO2为主，CO CH化合物 卤素二、吸收原理：利用混合气体中各组分在吸收剂中溶解度不同，或与吸收剂中的活性组分发生化学反应，从而将有害物从废气中分离出来的过程。三、物理吸收：吸收过程中溶质与溶剂不发生显著的化学变化。吸收极限取决于吸收质在吸收剂中的溶解度。吸收速率取决于吸收质从气相主体传递进入液相主体的扩散速率。加压有利于吸收，降温可以增大吸收质溶解度，但扩散速率减慢。四、化学吸收：吸收

20、过程溶质与溶剂有显著的化学反应。吸收的平衡取决于吸收反应的化学平衡。吸收速率取决于吸收质的扩散速率或化学反应的反应速率.(其推动力较大)五、吸收剂选择：溶解度选择性高挥发性小黏度低发泡性低腐蚀性低化学稳定性高比热小安全经济六、亨利定律：、（其中、）七、双膜理论基本论点：（1）在气液两相接触时存在一个相界面。相界面两侧分别存在一层稳定的滞留膜层气膜和液膜（2）气液主体流速愈大，膜厚度愈薄（3）两相主体中不存在传质阻力，仅在薄膜中发生尝试变化；存在分子扩散阻力。（4）在界面上气液两相呈平衡态，即在相界面上无扩散阻力。八、吸收速率方程：、气相总吸收速率方程：、九、强化吸收过程：（1）增大气液两相的接

21、触面积（2）气液逆流接触，可以获得较大的吸收推动（3）增大相际的湍流程度可以降低传质的阻力（4）升高温度分子扩散系数增大，但吸收的推动力减少（5）加压使分子扩散系数降低，但吸收的推动增大。十、对吸收设备的要求：（1）气液间有较大的接触面积和一定的接触时间；（2）气液间扰动剧烈，吸收阻力小，吸收效率高； （3）操作稳定并有合适的弹性；（4）结构简单，制造维修方便，造价低廉； （5）气流通过时的压降小；（6）针对具体情况，要求具有抗蚀和防堵能力。吸收设备：板式塔、吸收塔、填料吸收塔、喷射器、喷雾管等十一、气液接触状态：（1）鼓泡 （2）蜂窝状 （3）泡沫状（适宜状态） （4）喷射十二、吸附定义：用

22、多孔固体吸附剂将气体（或液体）混合物中的浓集于固体表面十三、吸附优点：净化效率高，可回收有用组分，设备简单，易实现自动化控制。 吸附缺点：吸附容量小，设备体积大；吸附剂容量有限，需频繁再生适用范围：（1）常用于低浓度、难分离、毒性大的有害气体净化，但处理气量不宜过大。 （2）对有机溶剂蒸汽具有较高的净化效率。 （3）当处理的气体量较小时，用吸附法灵活方便。十四、同一污染物可能在较低温度下发生物理吸附，当温度升高到吸附剂具备足够高的活化能时，发生化学吸附。十五、物理吸附与化学吸附的区别物理吸附化学吸附n 吸附力范德华力较小；n 不发生化学反应；n 无选择性（不定位），过程快，瞬间达到平衡；n 放

23、热反应，近于凝聚热（液化热）约几kJmol-1n 不稳定，易解吸n 吸附可逆；n 单分子层或多分子层n 不需要活化能，较快，不受温度影响n 吸附力化学键力；n 发生化学反应；n 有选择性（定位），过程慢；n 吸附热较大，约几十几百kJmol-1，近于反应热 n 较稳定，不易解吸n 吸附不可逆；n 单分子层n 一般需要活化能，较慢，升高温度有助于提高速率十六、吸附方程式：弗罗德里希等温线、朗格缪尔等温线、BET方程十七、吸附剂需具备的特性：（1）内表面积大（2）具有选择性吸附作用（3）高机械强度、化学和热稳定性（4）吸附容量大（5）来源广泛，造价低廉（6）良好的再生性能十八、常用吸附剂：活性炭、

24、活性氧化铝、硅胶、沸石分子筛、吸附树脂十九、影响因素：（1）温度（低温有利于物理吸附，高温利于化学吸附） （2）压力 （3）吸附剂性质 （4）吸附质性质、浓度 （5）吸附剂活性 （6）其他二十、吸附剂再生：（1）加热再生 （2）降压或真空解吸 （3）置换再生（4）溶剂萃取 （5）微波再生二十一、多组分吸附特点：相对分子质量较大的有机倾倒物的吸附有取代相对分子质量较低的有机化合物的趋势 吸附剂的保持力可能会减弱 多有机物吸附时，给定系统的效率将会降低 混合物的爆炸下限将直接随各种单一组分爆炸下限变化，注意操作安全二十二、吸附工艺介绍：固定床吸附器、移动床吸附器、液化床吸附器二十三、固定床吸附计算

25、一个周期内吸附的量： 希洛夫方程： 其中：静活度或静吸附容量，% ； 吸附剂堆积密度， ；吸附层厚度； 气体流速， ；污染物浓度， ；死区长度二十四、吸附净化系统安全：（1）保证吸附管和管道的密闭（2）杜绝工作场所产生火花 （3）杜绝活性炭升温到接近其燃点（300）二十五、催化净化定义：含污染物气体通过催化剂发生催化反应，使污染物转化为无害或易于处理与回收利用的物质的过程。二十六、催化作用本质：（1）改变反应历程（2）降低活化能（3）提高反应速率 催化作用特征：（1）催化剂只能加速化学反应速度。对于正逆反应的影响相同，不改变化学平衡，只能缩短达到平衡的时间。 （2）选择性。一种催化剂只能催化特

26、定的一个或一类反应。 （3）催化剂本身在反应前后无变化，可反复利用。 催化剂优点：（1）对不同浓度的污染物具有较高转化率； （2）操作过程加简化 （3）污染物与主气流不需要分离，避免了可能产生的二次污染； 催化剂缺点：（1）催化剂价格较贵； （2）条件较难控制，易发生催化中毒。（3）废气预热需要水泵一定能量，增加净化处理费用；二十七、催化剂组成：活性组分+助催化剂（促进剂）+载体（担体） 催化剂性能：活性、选择性和稳定性第八章硫氧化物的污染控制一、控制SO2排放方法：燃烧前脱硫、燃烧过程中脱硫、末端尾气脱硫二、燃烧前燃料脱硫：（1）煤炭固态加工（煤炭洗选、型煤固硫）（2）煤炭的转化（煤炭气化、煤炭液化）（3）重油脱硫三、流化床燃烧脱硫 常用脱硫剂：石灰石（CaCO3）、白云石（CaCO3MgCO3） 影响脱硫因素：钙硫比：影响最大的性能参数煅烧温度：温度低时，空隙量少，孔径小；温度过高，C