大气污染控制工程教案

1、精品第一章绪论（1学时）教学重点：大气的结构和组成，大气污染物及其来源，环境空气质量标准，空气污染指数。教学难点：大气污染物及其来源。教学要求：掌握大气的结构和组成，大气污染发生和发展过程，大气污染物及其来源，空气污染指数；了解环境空气质量标准，国内外大气污染控制现状。教学内容：人是完全靠空气生存的，成年人平均每天约需1Kg粮食和2Kg水，但对空气的需求就大得多，每天约13.6Kg（合10m3）。若三者都断绝供应，引起死亡的首先是空气，要是空气中混进有毒害的物质，则毒物随空气不断地被吸入肺部，通过血液遍布全身，对人体健康直接产生危害。大气污染对人的影响不同于土壤和水的污染，它不仅时间长且范围广

2、（较多是地域性的，也有全球性的）。地球上发生的八大“公害事件”，其中五起是因大气污染造成的。当然，空气污染的原因不只是人类的活动，还有像森林、火灾和火山爆发一类的天然事件。不过后者通常在空气污染中起次要作用。§1.1大气与大气污染一、大气的结构和组成1、大气圈随地球引力而转的大气层叫大气圈。大气圈的最外层的界限是很难确切划分的，但大气也不能认为是无限的。在地球场内受引力而旋转的气层高度可达10?000Km。有的学者就以10?000Km作为大气圈的最外层。一般情况下认为，从地球表面到1?0001?400Km的气层作为大气圈的厚度，超出1?400Km以外气体非常稀薄，就是宇宙空间了。大气

3、圈中的空气分布是不均匀的，海平面上的空气最稠密。在近地层的大气层里，气体的密度随高度的上升而迅速的变稀。但是在4001?400Km大气层里空气是渐渐变稀薄的。大气圈的总质量约为6000万亿吨，约为地球质量的百万分之一。大气的构造：根据大气圈中大气组成状况及大气在垂直高度上的温度变化，划分大气圈层的结构如下图:原子氧层分子氮层热层（电离层）均质层从地球表面向上，大约到90Km高度，大气的主要成分氧和氮的组成比例几乎无什么变化，具有这样特性的大气层叫均质大气层（简称均质层）。在均质层以上和外围空间的大气层，其气体的组成随高度升高有很大变化，这个圈层叫非均质层。在均质层中，根据气体的温度沿地球表面垂

4、直方向的变化分为：对流层、平流层、中间层、电离层、散逸层。各层特点：对流层：1）相对于整个大气圈厚度而言很薄，按最厚处计，占总厚度的69%,占总质量的75%。在这一层中除了有纯净的干空气以外，还含有一定量的水蒸气，适度的温度对人和动植物的生存起到重要的作用。2）一般情况下，温度自地表面向高空递减，0.65C/上升100米。在对流层中，由于太阳的辐射以及下垫面特性和大气环流的影响，使得在该层中出现极其复杂的自然现象，有时形成易于扩散的气象特征，有时形成对生态系统产生有危害的逆温气象条件，雨、雪、霜、雾、雷电等自然现象也都出现在这一层。3）大气有较强的对流运动，大气污染也主要发生在这一层，特别是在

5、靠近地面1-2Km的近地层更易造成污染。近地层的大气污染物的扩散能力主要取决于当时的气象条件。4）温度、湿度等各要素水平分布不均匀。平流层：1）在这一层里气体的温度差随高度上升有缓慢的增加，30-35Km,T=-55C。然后上升（气温）较快，这是因为在该层中的臭氧强烈吸收太阳紫外线所致。2）几乎不存在水蒸汽和尘埃，一般处于平流运动。3）大气很干燥，没有云、雨等现象，是飞机理想的飞行区域。中间层：气温随高度增加迅速降低，有强烈的垂直对流运动。电离层：气温随高度增加迅速上升，空气处于高度电离状态，发电报是靠这层反射回来。散逸层：气体温度很低，气体粒子能克服地引力而逸向星际空间。星际空间内每m3空间

6、有数十个离子存在。研究重点：对流层，平流层2、大气组成大气（空气）从自然科学角度来看，空气和大气常常作为同义词，二者没有实质性的差别。但在研究近地层的空气污染规律及对空气质量进行评价时，为便于说明问题，有时两个名词分别使用。一般对于居住在室内或特指某个地方（如车间、厂区等）供动植物生存的气体习惯上称为空气。在大气物理、大气气象、自然地理以及环境科学研究中，常常是以大区域或全球性的气流作为研究对象，因此，就常用大气一词。大气是一个多种气体的混合物，有混合气体、水气和悬浮微粒组成，可分为：恒定组分：02（20.95%）、N2（78.09%）、僦（0.93%）、惰性气体。上述组分的比例在地球表面上任

7、何地方几乎是可以看作不变的。可变组分：C02、水蒸汽、03这些组分在大气中的含量是随季节、气象的变化以及人们的生产、生活活动的影响而发生变化。不定组分：第一环境问题引起的：由自然界的火山爆发、森林火灾、海啸、地震等暂时性灾难所引起的。污染物有尘埃、S、H2S、SOx、NOx等。第二环境问题引起的由于人类社会的生产工业化和经济建设速度增长，人口剧增等使得大气中增加或增多了某些不定组分。大气中含有的不定组分的种类和多少由地区的条件而定的。冶金工厂、电厂所在的地区，大气中含有煤烟、尘、SOx、NOx等组分就多。而在化工区，则有机或无机的化学物质等不定组分就多。当这些不定组分排放于大气中时就会使大气污

8、染，不定组分达到一定浓度时，将会对动植物造成严重的危害，这是环保工作者研究的主要对象。二、大气污染的定义大气污染的含义：国家标准组织定义（ISO）定义指自然界中局部的职能变化和人类的生产和生活活动改变大气圈中某些原有成分和向大气中排放有毒害物质，以致使大气质量恶化，影响原来有利的生态平衡体系，严重威胁着人体健康和正常工农业生产，以及对建筑物和设备财产等的损坏。三、大气污染的发生和发展大气污染可看作是污染源所排放出的污染物和对污染物起着扩散稀释作用的大气，以及承受污染的物体三者相互关联所产生的一种效应。一个地区的大气污染情况是与该地区的污染源所排放出的污染物总量有关的。这个总量是不因气象条件的影

9、响而发生变化的。但是，排放出的污染物的浓度在时空分布上却是受到气象条件的控制。由于气象条件的不同，污染物作用于承受者的污染程度也就不一样。近几十年来，世界上发生了多次大气污染事件，每次污染事件都是在一定地形和一定气象条件下发生的。大气污染的特点：既表现出局部严重性，又表现出全球性。1.2大气污染源及主要污染物感谢下载载、大气污染源大气污染源的分类：有四种分类法1） ）按污染源存在形式：固定污染源、移动污染源；2） 按污染源排放方式：高架源、面源、线源；3） 按污染源排放时间：连续源、间断源、瞬时源；4） 按污染源产生类型：工业污染源、家庭炉灶、汽车排气。进行大气质量评价适宜用第一种分法，研究扩

10、散适宜用第二种分法，分析污染物排放时间规律适宜用第三种分法，解决污染物，控制污染物适宜用第四种分法。二、一次污染物和二次污染物一次污染物：指直接从各类污染源排出的物质。可分为：非反应物质，其性质较稳定；反应性物质，性质不稳定，在大气中常与某些其它物质产生化学反应或作为催化剂促进其它污染物产生化学反应。二次污染物：反应性的二次污染物与大气中的其它组分反应形成的物质。如二次污染物硫酸烟雾（又称硫酸气溶胶）形成过程：催化或光化学反应HOHOSO2SO32H2SO42H2SO4mH2Onso2so3H2SO4H2O气溶胶往往二次污染物比一次污染物的危害大得多。三、重要的大气污染物主要污染物：粉尘（钢铁

11、厂、冶炼厂、水泥厂、建筑材料厂等）;硫化物（民用炉、热点站、金属冶炼、硫酸厂）；氮化物（硝酸厂、氮肥厂、炸药厂）CO、CO2）；卤化物（氟化物、氯化物、制碱厂）；有机物质的污染。（以下简单介绍主要污染的性质）1） CO占总污染量的30%主要来源：汽车排气占50%危害：与血红蛋白结合危害人体，排量多会使空气中O2量降低。2） NOx、NO、NO2-1本身含氮变成游离氮原子和氧作用（燃NO）来源：石化燃料的燃烧.高温下，大气中氮和氧结合，NOx生成量与燃烧温度有关各种工业过程（硝酸厂、氮肥厂、炸药厂等）危害：光化学烟雾的主要成分；对动植物体有强的腐蚀性。3）碳氢化合物（HC）来源：燃料燃烧不完全排

12、放HC化合物，汽车尾气中有10%HC化合物。美国70年统计，在总HC尾气中，汽车排气占48%。危害：光化学烟雾的主要成分。4）硫氧化物来源：燃料燃烧；有色金属冶炼；民用燃烧炉灶。SO2浓度：3.5%以上高浓度烟气3.5%以下低浓度烟气危害：产生酸雨；腐蚀生物的机体；产生化学烟雾。硫酸烟雾的代表事件：伦敦烟雾事件5）微尘分类：气溶胶中0.1 1 pm0.1 1 pm降尘（10师）10100师雾110师危害：引起呼吸道疾病；致癌作用；造成烟雾事件（硫酸等，SO2之所以在大气中造成危害是由于大气中微尘带有一些Mn2+、Fe2+等催化剂使22SO2Mn，FeSO3H2SO46 ）其他有害物质（石棉、铍

13、、汞）7 ）光化学烟雾大气中的一次污染物如汽车、工厂等排放的燃烧生成物和未燃烧物质经过太阳光的照射，各种污染物之间发生反应形成二次污染物烟雾，被称为光化学烟雾。光化学烟雾的主要成分：O3、过氧酰硝酸酯、酮类、醛类各种活性很强的许多自由烃、氮类氧化物。造成光化学烟雾的起始物：NO2形成条件：阳光照射（光波29004200?）空气中存在HC化合物（上午9点下午8 点）晴天，温度不太高。§1.3 环境空气质量控制标准大气环境标准按其用途可分为：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及大气污染警报标准。按其适用范围可分为：国家标准、地方标准和行业标准。环境空气质量标准GB

14、3095-1996规定了环境空气质量功能区划分、标准分级、污染物项目、取值时间及浓度限值，采样与分析方法及数据统计的有效性规定。本标准适用于全国范围的环境空气质量评价。环境空气质量功能区分为三类：一类区为自然保护区、风景名胜区和其它需要特殊保护的地区；二类区为城镇规划中确定的居民区、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。空气环境质量分为三级：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。共限定了六种污染物的浓度值：SO2、TSP、PM10、NOx、NO2、CO、03、Pb、BaP、F。标准同时配有各项污染物分析方法。大气污染物综合排放标准GB162

15、97-1996规定了33种大气污染物的排放限值，现有污染源(1997年1月1日前设立的污染源)和新污染源(1997年1月1日起设立的污染源)分别执行相应的标准。§1.4 空气污染指数空气污染指数(AIRPOLLUTIONINDEX，简称API)是一种反映和评价空气质量的方法，就是将常规监测的几种空气污染物的浓度简化成为单一的概念性数值形式、并分级表征空气质量状况与空气污染的程度，其结果简明直观，使用方便，适用于表示城市的短期空气质量状况和变化趋势。空气污染指数的确定原则：空气质量的好坏取决于各种污染物中危害最大的污染物的污染程度。空气污染指数是根据环境空气质量标准和各项污染物对人体健

16、康和生态环境的影响来确定污染指数的分级及相应的污染物浓度限值。目前我国所用的空气指数的分级标准是：(1) 空气污染指数(API)50点对应的污染物浓度为国家空气质量日均值一级标准；(2)API100点对应的污染物浓度为国家空气质量日均值二级标准；(3)API200点对应的污染物浓度为国家空气质量日均值三级标准；(4)API更高值段的分级对应于各种污染物对人体健康产生不同影响时的浓度限值，API500点对应于对人体产生严重危害时各项污染物的浓度。空气污染指数的计算与报告：污染指数与各项污染物浓度的关系是分段线性函数(见书)，用内插法计算各污染物的分指数In，取各项污染物分指数中最大者代表该区域或

17、城市的污染指数。即：API=max(I1,I2Ii,In)该指数所对应的污染物即为该区域或城市的首要污染物。当污染指数API值小于50时，不报告首要污染物。§1.5 国内外大气污染及控制现状一、大气污染现状70年代大气污染逐步开始改善，60年代到70年代美国、日本污染相当严重，所以70年代初到80年代日本大气治理比美国先进，现在美国已赶上日本，70年代开始出现光化学烟雾（较普遍）。国内现状：治理刚起步，对燃烧除烟尘基本上没有注意，大气污染较严重。原因：1）向四化进军正处于建设初期，工业高速发展，大气污染相当严重；2）能源结构不合理，以煤为主；3）布局不合理（有些工厂明明知道处于上风口

18、还要建），行政管理不合理。二、大气污染防治途径我国大气环境的特征：普遍受到尘、SO2为主的烟煤型污染；在大城市或特大城市要注意NOX的污染来源：主要是汽车；酸雨；局部地区的污染：如氧化物：包头、抚顺、昆明等；铅：沈阳、广州、长春、上海等。大气污染的特征：污染物微量（百万分之一计算），浓度用ppm计算；污染物量变化（风经常影响其浓度）；污染物质变化（如NOx和有机物在光的作用下会产生。3、甲醛（PAN）3等。大气污染的控制途径：控制污染源，改革工艺，合理的工业布局；控制污染源之后的排放的污染物，应用各种各样的治理技术；走综合防治的途径。综合防治的含义：从全局出发，综合考虑生产生活等方面的诸因素，

19、围绕经济社会发展目标，运用多科学、多途径、多种手段进行防治，达到经济效益和环境效益的统一。综合防治的基本原则：精品感谢下载载1）防与治相结，以防为主。2）回收资源与净化处理相结，以回收资源为主3）企业治理与区域治理相结4）人工净化与自然净化相结精品第二章化石燃料燃烧与大气污染（3学时）教学重点：燃料燃烧过程，烟气体积及污染物排放量计算，燃烧过程中硫氧化物、颗粒污染物、氮氧化物和其它污染物的形成与控制。教学难点：烟气体积及污染物排放量计算。教学要求：掌握燃烧过程的影响因素，燃烧过程中硫氧化物、颗粒污染物、氮氧化物的形成与控制。教学内容：§2.1 化石燃料的组成与性质（0.5学时）燃料指

20、燃烧过程中能放出热量，且经济上可行的物质。燃料的分类：（1）常规燃料：如煤（coal）、patrolum、天然气等。（2）非常规燃料按其物理状态分为：（1）固体燃料：挥发分被蒸馏后以气态燃烧（蒸气控制）；留下的固定炭以固态燃烧（扩散控制）。（ 2）液体燃料：有蒸发过程控制（气态形式燃烧）。（ 3）气态燃料：有扩散或混合控制。燃料的性质影响大气污染物的排放。一、煤：是一种复杂的物质聚集体。主要可燃成分是C、H及少量O2、N2、S等一起构成的有机聚合物。煤中有机成分和无机成分的含量因种类、产地不同而异。1 .分类：按基于沉积年代的分类法分为褐煤、烟煤、无烟煤。a. 褐煤：是由泥煤形成的初始煤化物，

21、是煤中等级最低的一类，形成年代最短。呈黑色、褐色、泥土色，象木材结构。特点：挥发分较高，析出温度低；燃烧热值低，不能制炭。干燥后：C含量6075%,O2含量2025%。b. 烟煤：形成历史较褐煤长。黑色，外形有可见条纹。挥发分2045%,C7590%。成焦性较强，氧含量低，水分及灰分含量不高，适宜工业使用。c.无烟煤：碳含量最高，煤化时间最长的煤，具有明显的黑色光泽，机械强度高。C含量93%,无机物量10%,着火难，不易自燃，成焦性差。2 .煤的组成煤的组成测定方法分为工业分析；元素分析两大类。a.工业分析：水分、灰分、挥发分、固定碳、S含量、热值。3 .元素分析：用化学法测定去除掉外部水分的

22、主要组分。C、H2、N2、S、O2等。煤中硫的形态广有机硫（CxHySz）V煤中含硫I硫化物硫（FeS2）YV无机硫无系硫（S硫酸盐硫（MeSO4）硫酸盐硫在燃烧时不参加燃烧，留在灰渣里，是灰分的一部分，其它能燃烧放出热量。我们所说的污染物SOx只包括有机硫、硫化物，不包括MeSO4,而一般给我们的含硫量是指总硫量。应注意。a.硫化铁硫：是主要的含硫成分，主要代表黄铁矿硫。黄铁矿：硬度66.5比重4.75.2本无磁性，但在强磁场感应下能转变为顺磁性物，吸收微波能力较强，据此，可把其从煤中脱除。b.有机硫：以各种官能团形式存在。如曝吩、芳香基硫化物、硫醇等。不易用重力分选的方法除去，需采用化学方

23、法脱硫。二、石油石油是液体燃料的主要来源。原油是天然存在的易流动液体。比重0.781.00,主要含C、H2、少量的S、N2、。2,此外，含有微量金属（钮、馍）、神、铅、氯等，10Ppm左右。原油中的硫大部分以有机硫形式存在，形成非碳氢化合物的巨大分子团，其含硫量变化范围较大，一般为0.17%。原油通过蒸储、裂化和重态过程生产出各种产品。原油中的S约有8090%留于重硫分中。硫以复杂的环状结构存在，而需去除的仅是硫原子，故不能用物理方法分离硫化物。采用高压下的催化加氢破坏CSC键形成H2s气体，可达目的，但费用很高。三、天然气一般组成CH485%,乙烷10%,丙烷3%,此外还有H2。、CO2、N

24、2、He、H2s等。立2燃料燃烧过程（0.5学时）一、影响燃烧过程的主要因素1 .燃烧过程及燃烧产物燃烧是可燃混合物的快速氧化过程，并伴有能量的释放，同时使燃料的组成元素转化成相应的氧化物。多数化石燃料完全燃烧的产物是CO2、水蒸汽；不完全燃烧过程将产生黑烟、CO和其它部分氧化产物等。若燃料中含S、N会生成SO2和NOx,燃烧温度较高时，空气中的部分氮会被氧化成NOx。2 .燃料完全燃烧的条件燃料完全燃烧的条件是适量的空气、足够的温度、必要的燃烧时间、燃料与空气的充分混合。(1) 空气条件：按燃烧不同阶段供给相适应的空气量。(2) 温度条件:只有达到着火温度，才能与氧化合而燃烧。着火温度：在氧

25、存在下可燃质开始燃烧必须达到的最低温度。(3) 时间条件：燃料在燃烧室中的停留时间是影响燃烧完全程度的另一基本因素。燃料在高温区的停留时间应超过燃料燃烧所需时间。(4) 燃烧与空气的混合条件：燃料与空气中氧的充分混合是有效燃烧的基本条件。在大气污染物排放量最低条件实现有效燃烧的四个因素：空气与燃料之比、温度、时间、湍流度。(三T)3 .发热量及热损失发热量单位量燃料完全燃烧产生的热量。即反应物开始状态和反应物终了状态相同情况下(常温298K,101325Pa)的热量变化值，称为燃料的发热量，单位是KJ/Kg。(固体)KJ/m3(气体)。发热量有高位、低位之分。高位：包括燃料燃烧生成物中水蒸汽的

26、汽化潜热，Qh低位：指燃料燃烧生成物中水蒸汽仍以气态存在时，完全燃烧释放的热量。Qi根据煤的工业分析数据计算。煤的发热量，注意：煤中H有两种形态可燃氢（参根据燃料的关I加燃烧）、自由氢。结合氢（与O2）系分析数据计算自由氢与C、S结合需应用基来表明组成注：干燥基（上标d）可燃基（上标b）应用基（上标a）排烟热损失：热损失为612%：不完全燃烧热损失：化学不完全燃烧、机械不完全燃烧。散热损失：由设备管道温度高于周围空气温度造成热损失。4、燃烧产生的污染物硫的SOx:随温度变化不大，主要是煤中So粉尘：随温度的增高、不变、降低而变化。CO及HC化合物烟：随温度的增高、不变、降低而变化。NOx:随温

27、度的增高、不变、降低而变化。二、燃料燃烧的理论空气量1.理论空气量（V?）所需要的氧一般从空气中获得。单位量燃料按燃烧反应方程式完全燃烧所需的空气量称为理论空气量。理论空气量（1）可由燃烧反应方程式获得（2）经验公式（由热值）固体燃料V01.01-Q-0.54187液体燃料V20.85-Q-24187气体燃料一3Q1 12561KJ /m3Q1 12561KJ /m30QVa0.87541870QV；1.070.254187天然气(式2.17)建立燃烧化学方程式时，假定:1) 空气仅由N2和O2组成，气体积比为79/21=3.762) 燃料中的固态氧可用于燃烧；3) 燃料中的硫被氧化成SO2；

28、4) )计算理论空气量时忽略NOx的生成量;5)燃料的化学时为CxHySzOw,其中下标x、v、z、w分别代表C、H、S、O的原子数。完全燃烧的化学反应方程式:CxHy SzOwywx z O2423.76 x_y 4xCO2y .y士 H2O zSO2 3.76 x 322w一 N2 Q2Q代表燃烧热理论空气量：va0yw22.4 4.76 x - z - / 12x 1.008y4232z 16w106.6 x3八m / kgyw ,z / 12x 1.008y 32z 16w423.66.0 褐煤般煤的理论空气量Va°7.58.5 无烟煤910烟煤液体燃料（燃料油）的V?101

29、1m3/kg煤炉：4.55.5干：8.849.01煤气液化气：2.97天然气高炉：0.7湿：11.412.12 .空气过剩系数a世纪空气量Va与理论空气量Va0之比为空气过剩系数aVa aVa0通常a>1感谢下载载3 .空燃比（AF）9.5%,S :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。例：某燃烧装置采用重油作燃料，重油成分分析结果如下（按质量）C:88.3%,H:1.6%,灰分：0.10%。试确定燃烧1kg重油所需的理论空气量。解：以1kg重油燃烧为基础，则：重量（g）摩尔数（mol）需氧量（mol）C88373.5873.58H9547.523.75S160.

30、50.5H2O0.50.02780理论需氧量为：73.58+23.75+0.5=97.83mol/kg重油假定空气中N2与O2的摩尔比为3.76（体积比）则，理论空气量为：97.833.761465.67mol/kg重油一224.一一即465.6710.43Nm3/kg重油1000§2.3烟气体积及污染物排放量计算（1学时）一、烟气体积计算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。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理水蒸气=V

31、燃料中氢燃烧后的水蒸气+V燃料中所给+V理论空气量带入的2 .实际烟气体积Vfg0Vfg=Vfg0+（a-1）Va03 .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气，故可应用理气方程。设观测状态下：（Ts、Ps下）烟气的体积为Vs,密度为pSo标态下：（Tn、Pn下）烟气的体积为Vn,密度为pNo标态下体积为：VnVs-S-NPnTs标态下密度为：pns-N工SPsTn应指出，美国、日本和国际全球监测系统网的标准态是298K、1atm在作数据比较时应注2.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

32、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。空气过剩系数为实际空气量a= 理论空气量过剩空气中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,C 1 mO2 1 m3.67N2CO2P02P N 2P假设空气只有 O2、N2分别为21%、79%,则空气中总氧量为21N2P 0.266N2P79理论需氧量:0.266N 2P02P所以a 102P0.266N2P 02P若燃烧完全02P0.266N2P 02P若燃烧不完全产生C0须校正，即从测得的过剩氧中减CO氧化为

33、C02所需的0202P0.5COp0.266N2P02P0.5COP各组分的量均为奥氏分析仪所测得的百分数。二、污染物排放量的计算例2对例1给定的重油，若燃料中硫会转化为SOx （其中S02占97% ），试计算空气过剩系数a=1.20时烟气中S02及S03的浓度，以ppm表示,算此时烟气中 CO2的含量,以体积百分比表示。解：由例1可知，理论空气量条件下烟气组成（mol）为:C02：73.58H20：47.5+0.0278SOx:0.5Nx:97.833.7697.83 3.76)=489.45mol/kg重油即 1Kg重油理论烟气量：73.58+0.5+(47.5+0.0278)+(一224

34、.一一即489.45=10.96m3N/kg重油空气过剩系数a=1.2时，实际烟气量为：10.9610.431.2113.05m3N/Kg重油其中10.43为理论空气量,完全燃烧所需理论空气量。烟气中SO2的体积为0.50.9722.410000.0109m3N/Kg烟气中SO3的体积为0.50.0322.410003.36104m3N/Kg所以，烟气中SO2、SO3的浓度分别为:Cso2CSO30.0109610835.25ppm13.0543.361061025.75ppm13.05当a=1.2时，干烟气量为：22.43489.4547.50.027810.430.211.985m3N/K

35、g1000224。CO2体积为：73.58三41.648m3N/Kg重油1000所以干烟气中CO2的含量以体积计为:1.64811.985100 13.75%例3:已知某电厂烟气温度为473K ,压力为96.93Kpa,湿烟气量Q=10400m6.25% (体积)，奥萨特仪分析结果是：CO2占10.7% , O2占8.2% ,不含3/min,含水汽CO,污染物排放的质量流量为22.7Kg/min(1) 污染物排放的质量速率(以t/d表示)(2) 污染物在烟气中浓度(3) 烟气中空气过剩系数校正至空气过剩系数“=1.8时污染物在烟气中的浓度。解：(1)污染物排放的质量流量为:Kg60minh22

36、.724minhd一t 32.7t / d 1000Kg(2)测定条件下的干空气量为:Qd1040010.062539750m/min测定状态下干烟气中污染物的浓度:227uqC1062328.2mg/m39750标态下的浓度:Pn TCn C P Tn101.332328.2 96.934732733 一 .4217.0mg/m N(3)空气过剩系数:Q2P0.268N2P 02P8.2 1.613 0.268 81.1 8.2(4)校正至a =1.8条件下的浓度:实C校C实府1 613C栉 4217.0 3778.9mg/i 乂1.83. m N§2.4燃烧过程中污染物的形成与控

37、制(1学时)、燃烧中硫氧化物的形成燃料中的硫在燃烧过程中与氧反应，主要产物是S02和S03,但S03的浓度相当低,既使在贫燃料状态下，生成的S03也只占S02生成量的百分之几。在富燃料状态下，除S02外，还有一些其它S的氧化物，如S0及其二聚物(S0)2,还有少量一氧化二硫S20.这些产物化学反应能力强，所以仅在各种氧化反应中以中间体形式出现。SO2SO2燃烧时：222SO2O22SO3此时并非含氧量越高，越完全，温度越高，SO2越稳定。故一般主要生成S02,计算时可忽略S03。燃烧过程中硫氧化物、颗粒污染物、氮氧化物和其它污染物的形成与控制。精品第三章大气污染气象学基础（2学时）教学重点：主

38、要气象要素，大气的热力过程，大气的运动和风速廓线模式。教学难点：大气稳定度，逆温，风速廓线模式。教学要求：掌握大气的热力过程、大气稳定度、逆温和风速廓线模式。教学内容：§3.1大气圈结构与气象要素（0.5学时）一、影响大气污染的主要气象要素气象要素（因子）：表示大气状态和物理现象的物理量。1、气温:2、气湿：空气湿度是反映空气中水汽含量和空气潮湿程度的一个物理量，常用的表示方法有：绝对湿度、水蒸气压力、体积百分比、含湿量、相对湿度、露点省3、风a）定义：什么是风？空气水平方向的流动叫风。b）形成：风主要由于气压的水平分布不均匀而引起的，分布不均造成。风的形成除热力原因外，还有动力原因

39、，作用的结果，但只要有温差存在，空气就不会停止运动。c）风的度量风的特性用风向与风速表示，它是一向量。风的大小有叫风速：在单位时间内，空气水平流动的距离,风向：分为16方位，NWNWNNNEN/zNEWNW/ENEWE/、ESE载WSW/SWsWSssesseFo而气压的水平分布/、均是由湿度自然界的风是由于这两种原因综合m/s。精品4、云云是发生在高空的水汽凝结现象。形成的基本条件：水蒸汽和使水蒸汽达到饱和凝结的环境。云的分类：高云：离地面5000m以上，冰晶构成；中云：离地面25005000m间，过冷的微小水滴及冰晶构成；低云：离地面2500m以下，由微小水滴和冰晶构成。云量：云量是指云遮

40、蔽天空的成数。将天空分为十份。这十分中被云所遮盖的成数称为云量。如在云层中还有少量空隙（空隙总量不到天空的1/20）记为10；当天空无云或云量不到1/20时，云量为0。国外云量与我国云量间的关系，国际云量1.25我国云量总云量：指所有云遮蔽天空的成数，不论云的层次和高度。低云量：低云的云掩盖天空的成数。云量的纪录：一般云量/低云量的形式记录，如10/7。云高：指云底距地面的垂直距离，以米为单位。5、能见度在当时的天气情况下，正常人的眼睛所能看到的最大距离叫能见度。能见就是能把目标物的轮廓从它的天空背景上分辨出来，为了知道能见距离的远近，首先必须选择若干固定的目标物，量出他们距测点的距离。能见度

41、的大小反应了大气的混浊程度，反应出大气中杂质的多少。§3.2 大气的热力过程（1学时）一、太阳辐射太阳的辐射能是地球表面和大气的唯一能量来源，地面和大气获得辐射能增热的同时，本身放出热辐射而冷却，所以大气内部始终存在着冷与暖的变化，冷、暖在某种意义上讲决定着空气的干湿与降水，决定着低气压的分布，影响着大气的运动，也就影响了排放至大气的污染物质的扩散稀释。大气的热力过程，大气稳定度，逆温的形成与类型。§3.3 大气的运动和风（0.5学时）大气水平运动，大气边界层风随高度变化，风速廓线模式，大气的湍流运动，地方性风场。感谢下载载第四章大气污染物扩散模式（6学时）教学重点：湍流统

42、计理论（正态分布理论），高斯扩散模式，扩散参数，各种气象条件下的扩散模式，烟气抬升高度。教学难点：高斯扩散模式和扩散参数的确定。教学要求：掌握高斯扩散模式及其常见形式，能够根据地形、背景浓度以及风向、风速、温度层结等气象因素及模式计算大气污染物浓度，可以根据不同要求估算烟筒高度，并对厂址选择提出初步方案。教学内容：4.1 湍流扩散的基本理论（1学时）梯度输送理论，湍流统计理论（正态分布理论），相似理论。4.2 高斯扩散模式（1学时）高斯模式的假设条件，高架连续点源扩散的高斯模式。4.3 污染物浓度的估算方法（2学时）地面浓度，地面轴线浓度，地面轴线最大浓度，扩散参数的确定。4.4 特殊气象条件

43、下的扩散模式（0.5学时）小风、静风、熏烟条件下的扩散模式，扩散参数的确定。4.5 城市及山区的扩散模式（0.5学时）4.6 烟囱高度的设计和厂址的选择（1学时）烟囱有效源高，烟气抬升高度，厂址的选择。第五章除尘技术基础与除尘设备（8学时）教学重点：粉尘的粒径分布和物理性质，净化装置性能的表示方法，颗粒捕集的理论基础，除尘设备工作原理。教学难点：颗粒捕集的理论基础，除尘设备工作原理。教学要求：掌握粉尘的粒径分布、净化装置性能的表示方法、颗粒捕集的理论和各种除尘设备的工作原理，能够计算除尘设备的净化效率。教学内容：§5.1 粉尘粒径与粒径分布（1学时）一、粉尘粒径1 .定义：在实际中，

44、因颗粒大小、形状各异，故表示方法有所不同。一般分为两类：单一粒径：单个粒子的；球形颗粒：d=直径平均粒径：粒子群的。一）单一粒径厂单一粒径分成投影径Y非球形颗粒工几何当量径物理当量径1 .投影径：指颗粒在显微镜下观察到的粒径。a.面积等分径（martine）,指颗粒的投影面积二等分的直线长度，其与所取的方向有关,常采用与底边平行的线作为粒径。b.定向径（feret）,指颗粒投影面上两平行切线间的距离。c.长径，不考虑方向的最长径。d.短径，不考虑方向的最短径。2 .几何当量径：取颗粒的某一几何量（面积、体积等）相同时的球形颗粒的直径。a.等投影面积径dA：与颗粒投影面积相同的某一圆面积的直径。

45、1/2dA也1/21.128Ap颗粒投影面积Ap4dAb.等体积径dv:dv6Vp131.243 VpVp-dp6c.等表面积径d s:dsSp12颗粒的外表面积Sp d2 pd .体积表面积平均径颗粒体积与外表面积相同的圆球的直径ode6Vp3 .物理当量径：取颗粒某一物理量相同时的球形颗粒粒径。a.自由沉降dt：特定气体中，在重力作用下，密度相同的颗粒因自由沉降而达到的末速度与球形颗粒所达到的末速度相同时的球形颗粒的直径。空气动力径da：在静止的空气中颗粒的沉降速度与密度为1g/cm3的圆球的沉降速度相mA代表。31同时的圆球的直径。单位m（g/cm）2c.斯托克斯径（Stokes）dst

46、 。在层流区内（对颗粒的雷诺数Re<2.0）的空气动力径。dst18 VtVt 颗粒在流体中的终端沉降速度（ m/s ）d.分割粒径（半分离粒径）d50：即分级效率为50%的颗粒直径。（二）平均粒径对于一个由大小和形状不相同的粒子组成的实际粒子群与一个由均一的球形粒子组成的假想粒子群相比，若两者的粒径全长相同，则称此球形粒子的直径为实际粒子群的平均粒径。表7-1列出了各种方法计算的平均粒径，数值相差很大。P282。一般顺序：di<ds<dv<d2<d3<d4常用的单一粒径：投影径、等体积径、斯托克斯径、分割粒径dcso、空气动力学径da（是除尘技术中用得最多

47、的）。平均粒径：中位径、众径。二、粒径分布1.定义：粒径分布是指某一粒子群中不同粒径的粒子所占的比例，亦称粒子的分散度。表示方法：个数分布：以粒子的个数所占的比例来表示；表面积分布：以粒子表面积表不；质量分布：以粒子质量表示。2.常见的表示方法（1）频数分布AR：它是指粒径dp至（dp+Adp）之间的粒子质量占粒子群总质量的百分数。见图aoR100%R100%AR与选取的粒径间隔的大小mo有关。（2）频度分布f:是Adp=1Wm时粒子质量占粒子群的或单位粒径间隔宽度时的频率分布百分数。即:%/m其微分定义式：fdpdRddp有计算结果可绘出频度分布f的直方图，用粒径间隔中值可绘出频度分布曲线，

48、见图b。(3)筛下累积频率分布D/%:指小于某一粒径dp的尘样质量占尘样总质量的百分数。dpDdpddDdmindpdfdpddpdmin反之为筛上累积分布R:D=1-R当D=R=50%时的dp位中位径d50。由图可见，筛上分布R对dp之比为负梯度，筛下分布D对dp之比为正值。因此若已知R、D,则fdpdRdD或也可这样说：ddpddp若粒径间隔宽度dp0即取极限，则：Rgfdpdfddp即fdpdpdppdDddpdRddp即：筛上分布为减函数；筛下分布为增函数。在除尘技术中，筛上累积分布R比使用频度分布更为方便，所以，在一些国家粉尘标准中多用R表示粒径分布。3.粒径分布函数正态分布函数：对

49、称常见的分布函数对数正态分布：dp取对数后服从对称，实际大气中气溶胶、工业粉尘多服从此分布罗率一拉姆勒分布：破碎筛分过程多服从此分布后两者分布为非对称性的。采用某种数学函数来描述粒径分布曲线，更为应用方便。据大量数据的统计结果表明对数正态分布，正态分布以及罗率一拉姆勒(RosinRammler)分布较常用。我们见面介绍下世界上用的较多的RR分布。R R 分布是：Rdp exp d(a)(b)Rdp10式中：n分布指数；3、厂一一分布系数，并有ln10'2.303'。11又(b)两胡两次求对数得：lglglg'nlgdp,以lgdp为横坐标，以lglgRdpRdp为纵坐标

50、，可的一条直线，其斜率为n。将中位径d 50代入(a)式可求得ln 2d 500.693 . 那麽R-R函数表达式为: d50dpRdpexp0.693d50在RR坐标纸上绘制的筛上累积分布曲线(R)为直线，并能方便地求出n、3'd50等。例4-1，自学，粉尘的堆积密度，真密度。粉尘的粒径，粒径分布与粒径分布函数，平均粒径。§5.2 粉尘的物理性质（1学时）一、密度单位体积粉尘的质量称为粉尘的密度，单位为kg/m3或g/m3。若所指的粉尘体积不包括粉尘颗粒内部的空隙体积，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。固体粉碎所形成的粉尘，在表面未氧化时

51、，其真密度与母料密度相同。呈堆积状态存在的粉尘，它的堆积体积包括颗粒之间和颗粒内部的空隙体积，以此体积求得的密度称为粉尘的堆积密度。粉体颗粒间和内部空隙的体积与堆积粉体的总体积之比称为空隙率。粉尘的真密度用在研究粉尘在气体中的运动、分离和去除等方面，堆积密度用在贮仓或灰斗的容积确定等方面。二、粉尘的安息角和滑动角粉尘从漏斗连续滑落到水平面上，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。粉尘的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。粉尘的安息角与滑动角是评价粉尘流动特性的一个重要指标，是设计除尘器灰斗的锥度及除尘管路或输灰管路

52、倾斜度的主要依据。三、粉尘的比表面积粉尘的比表面积定义为单位体积粉尘所具有的表面积。四、粉尘的含水率粉尘中一半均含有一定的水分，它包括附着在颗粒表面上的和包含在傲坑处与细孔中的自由水分，以及紧密结合在颗粒内部的结合水分。粉尘中的水分含量，一般用含水率W表示，是指粉尘中所含水分质量与粉尘总质量之比。含水率大小，会影响到粉尘的其他物理性质，如导电性、粘附性、流动性等，所有这些在设计除尘装置时都必须加以考虑。粉尘的含水率与粉尘的吸湿性，即粉尘从周围空气中吸收水分的能力有关。五、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称为粉尘的润湿性。当粉尘与液体接触时，如果接触面能扩大而相互附着，则称为润湿性粉尘；相反，为非润湿性粉尘粉尘的润湿性是选用湿式除尘器的主要依据。六、粉尘的荷电性和导电性1 、荷电性天然粉尘和工业粉尘几乎都带有一定的电荷，也有中性的。粉尘荷电后，将改变其某些物理性质，如凝聚性、附着性及其在气体中的稳定性等，同时对人体的危害也将增强。粉尘的荷电量随温度增高、表面积增大及含水率减小而增加，还与其化学组成等有关。2、导电性粉尘的导电性通常用比电阻表示。导电机制有两种，取决于粉尘、气体的温度和组成成分。本体导电占优势的粉尘称为体积比电阻，表面导电占优势的粉尘比电阻称为表面比电阻。粉尘比电阻对