复习1-大气-大气污染控制期末复习

第二章燃烧与大气污染1.燃烧的性质基本概念燃料是指在燃烧的过程中，能够放出热量，且在经济上能够取得效益的物质。1）煤的基基本分类类褐煤最低品味的的煤，形形成年代代最短，热热值较低低。烟煤形成年代较较褐煤长长，碳含含量755%~990％。成成焦性较较强，适适宜工业业一般应应用。无烟煤煤化时间最最长，含含碳量最最高（高高于933％），成成焦性差差,发热热量大。煤的成分分分析工业分析（prooximmateeannalyysiss）测定煤中水水分、挥挥发分、灰灰分和固固定碳。估估测硫含含量和热热值，是是评价工工业用煤煤的主要要指标。元素分析（ulttimaateanaalyssis）用化学分析析的方法法测定去去掉外部部水分的的煤中主主要组分分碳、氢氢、氮、硫硫和氧的的含量。2.燃烧过过程影响燃烧过过程的主主要因素素燃烧过程及及燃烧产产物完全燃烧：：CO22、H22O不完全燃烧烧：CCO2、HH2O&CCO、黑黑烟及其其他部分分氧化产产物如果燃料中中含有SS和N，则则会生成成SO22和NOO空气中的部部分N可可能被氧氧化成NNO－热热力型NNOx燃料完全燃燃烧的条条件（33T）空气条件：：提供充充足的空空气；但但是空气气量过大大，会降降低炉温温，增加加热损失失温度条件（TTempperaaturre）：：达到燃燃料的着着火温度度时间条件（TTimee）：燃燃料在高高温区停停留时间间应超过过燃料燃燃烧所需需时间燃料与空气气的混合合条件（TTurbbuleencee）：燃燃料与氧氧充分混混合建立燃烧方方程式的的假定：：空气组成200.9%%O2和和79..1%NN2，两两者体积积比为：：N22/OO2==3..78燃料中固定定氧可用用于燃烧烧燃料中硫主主要被氧氧化为SO22不考虑NOOX的生生成燃料中的NN在燃烧烧时转化化为N22燃料的化学学式为CCxHHySSzOOw燃烧方程为为:空气过剩系系数实际空气量量与理论论空气量量之比。空燃比单位质量燃燃料燃烧烧所需要要的空气气质量。燃烧过程中中硫氧化化物的形形成H2SO44浓度越越高，酸酸露点越越高，一一般在1150℃℃左右。烟气露点升升高极易易引起管管道和空空气净化化设施的的腐蚀露点：酸雾雾点，SSO3与与H2OO形成HH2SOO4蒸气气的温度度碳粒子的生生成火焰的结构构（续）层流火焰：：Re<<22000，分分子扩散散和传导导是控制制过程。湍流火焰：：Re>>22000，强强烈的湍湍流作用用，但分分子扩散散仍然起起作用。第四章大大气污染染物扩散散模式（计计算重要要）扩散的要素素风：平流输输送为主主，风大大则湍流流大湍流流：扩散散比分子子扩散快快1055～1006倍湍流的基本本概念222)(21)(222)(21)(e风速的脉动动风向的摆动动※高斯扩散散模式重点正态分布的的基本概概念：σ＞0，µµ，σ为常数数，则XX服从正正态分布布，记为为X～N(µµ，σ2)..当µ=0，σσ=1称为XX服从标标准正态态分布，XX的密度度函数为为：正态分布是是具有两两个参数数μ和σσ2的连连续型随随机变量量的分布布，第一一参数μμ是服从从正态分分布的随随机变量量的均值值，第二二个参数数σ2是是此随机机变量的的方差，所所以正态态分布记记作N((μ，σσ2))。服服从正态态分布的的随机变变量的概概率规律律为取与与μ邻近近的值的的概率大大，而而取离μμ越远的的值的概概率越小小；σ越越小，分分布越集集中在μμ附近，σσ越大，分分布越分分散。高斯模式的的有关假假定坐标系右手坐坐标，yy为横风风向，zz为垂直直向四点假设a．污染物物浓度在在y、zz风向上上分布为为正态分分布b．全部高高度风速速均匀稳稳定c．源强是是连续均均匀稳定定的d．扩散中中污染物物是守恒恒的（不不考虑转转化）无界空间连连续点源源扩散模模式高架连续点点源扩散散模式第五章颗粒粒污染物物控制技技术基础础（填空空，例题题）粒径分布粒径分布指指不同粒粒径范围围内颗粒粒的个数数（或质质量或表表面积）所所占的比比例粒数分布::每一间间隔内的的颗粒个个数粒数频率：：第i个个间隔中中的颗粒粒个数nni与颗颗粒总数数Σni之之比粒数筛下累累积频率率：小于于第i个个间隔上上限粒径径的所有有颗粒个个数与颗颗粒总个个数之比比第二节粉尘尘的物理理性质1粉尘的的密度单位体积粉粉尘的质质量，kkg/mm3或g/ccm3粉尘体积不不包括颗颗粒内部部和之间间的缝隙隙－真密密度用堆积体积积计算———堆积积密度空隙率———粉尘颗颗粒间和和内部空空隙的体体积与堆堆积总体体积之比比2安息角角与滑动动角安息角：粉粉尘从漏漏斗连续续落下自自然堆积积形成的的圆锥体体母线与与地面的的夹角。滑动角：自自然堆积积在光滑滑平板上上的粉尘尘随平板板做倾斜斜运动时时粉尘开开始发生生滑动的的平板倾倾角。安息角与滑滑动角是是评价粉粉尘流动动特性的的重要指指标。安息角和滑滑动角的的影响因因素：粉粉尘粒径径、含水水率、颗颗粒形状状、颗粒粒表面光光滑程度度、粉尘尘粘性3比表面面积单位体积粉粉尘所具具有的表表面积4含水率率粉尘中的水水分包括括附在颗颗粒表面面和包含含在凹坑坑和细孔孔中的自自由水分分以及颗颗粒内部部的结合合水分。含水率－水水分质量量与粉尘尘总质量量之比。含水率影响响粉尘的的导电性性、粘附附性、流流动性等等物理特特性。吸湿现象。平衡含水率率。5润湿性性润湿性－粉粉尘颗粒粒与液体体接触后后能够互互相附着着或附着着的难易易程度的的性质。润湿性与粉粉尘的种种类、粒粒径、形形状、生生成条件件、组分分、温度度、含水水率、表表面粗糙糙度及荷荷电性有有关，还还与液体体的表面面张力及及尘粒与与液体之之间的粘粘附力和和接触方方式有关关。粉尘的润湿湿性随压压力增大大而增大大，随温温度升高高而下降降润湿性是选选择湿式式除尘器器的主要要依据6荷电性性和导电电性粉尘的荷电电性天然粉尘和和工业粉粉尘几乎乎都带有有一定的的电荷。荷电因素－－电离辐辐射、高高压放电电、高温温产生的的离子或或电子被被捕获、颗颗粒间或或颗粒与与壁面间间摩擦、产产生过程程中荷电电。天然粉尘和和人工粉粉尘的荷荷电量一一般为最最大荷电电量的11/100。荷电量随温温度增高高、表面面积增大大及含水水率减小小而增加加，且与与化学组组成有关关。粉尘的导电电性导电机制：：高温（2000oCC以上），粉粉尘本体体内部的的电子和和离子——体积比比电阻低温（1000oCC以下），粉粉尘表面面吸附的的水分或或其他化化学物质质－表面面比电阻阻中间温度，同同时起作作用比电阻对电电除尘器器运行有有很大影影响7粘附性性粘附和自粘粘现象粘附力－克克服附着着现象所所需要的的力粘附力：分分子力（范范德华力力）、毛毛细力、静静电力（库库仑力）断裂强度－－表征粉粉尘自粘粘性的指指标，等等于粉尘尘断裂所所需的力力除以其其断裂的的接触面面积阻力导致的减速运动(P148推导）根据牛顿第二定律若仅考虑Stokes区域速度由u0减速到u所迁移的距离阻力导致的减速运动(P148推导）根据牛顿第二定律若仅考虑Stokes区域速度由u0减速到u所迁移的距离若引入坎宁汉修正系数C停止距离重力沉降(P150)力平衡关系Stokes颗粒的重力沉降末端速度（忽略浮力影响）湍流过渡区牛顿区Stokes直径空气动力学直径例题5-5粒径、形状状、表面面粗糙度度、润湿湿性、荷荷电量均均影响粘粘附性8自燃性性和爆炸炸性粉尘的自燃燃性自燃自然发热的的原因－－氧化热热、分解解热、聚聚合热、发发酵热影响因素：：粉尘的的结构和和物化特特性、粉粉尘的存存在状态态和环境境第四节颗粒粒捕集的的理论基基础（计计算）对颗粒施加加外力使使颗粒相相对气流流产生一一定位移移并从气气流中分分离。颗粒捕集过过程中需需要考虑虑的作用用力：外外力、流流体阻力力、颗粒粒间相互互作用力力外力：重力力、离心心力、惯惯性力、静静电力、磁磁力、热热力、泳泳力等颗粒间相互互作用力力：颗粒粒浓度不不高时可可以忽略略。流体阻力流体阻力＝＝形状阻阻力＋摩摩擦阻力力阻力的方向向和速度度向量方方向相反反颗粒尺寸与与气体平平均自由由程接近近时，颗颗粒发生生滑动———坎宁宁汉修正正第六章除尘尘装置((区别与与优缺点点)第一节机械除除尘器机械除尘器器通常指指利用质质量力（重重力、惯惯性力和和离心力力）的作作用使颗颗粒物与与气体分分离的装装置，常常用的有有：重力沉降室室重力力沉降室室是通过过重力作作用使尘尘粒从气气流中沉沉降分离离的除尘尘装置惯性除尘器器旋风除尘器器第二节电电除尘器器一般除尘器器对于dp<55μm的粒粒子效率率低，必必须借助助外力（电电场力等等）捕集集更小的的粒子使尘粒荷电电并在电电场力的的作用下下沉积在在集尘极极上与其他除尘尘器的根根本区别别在于，分分离力直直接作用用在粒子子上，而而不是作作用在整整个气流流上具有耗能小小、气流流阻力小小的特点点电除尘器的的主要优优点:压力损失小小，一般般为2000～5500PPa处理烟气量量大，可可达1005～1106mm3/hh能耗低，大大约0..2～00.4kkWh//10000m33对细粉尘有有很高的的捕集效效率，可可高于999％可在高温或或强腐蚀蚀性气体体下操作作除尘器的主主要缺点点是设备备庞大，消消耗钢材材多，初初投资大大，要求求安装和和运行管管理技术术较高荷电：电晕晕的过程程发生于于活化的的高压电电极和接接地极之之间，电电极之间间形成高高浓度的的气体离离子，含含尘气流流通过这这个空间间时，尘尘粒在百百分之几几秒的时时间内因因碰撞俘俘获气体体离子额额而导致致荷电。粒子主要荷荷电两种种机理电场荷电或或碰撞荷荷电－离离子在静静电力作作用下做做定向运运动，与与粒子碰碰撞而使使粒子荷荷电扩散荷电－－离子的的扩散现现象而导导致的粒粒子荷电电过程；；依赖于于离子的的热能，而而不是依依赖于电电场过程取决于于粒径大于0.55m的的微粒，以以电场荷荷电为主主小于0.115mm的微粒粒，以扩扩散荷电电为主介于之间的的粒子，需需要同时时考虑这这两种过过程。电晕放电：：电晕电电极为负负极，从从金属丝丝放出的的电子迅迅速向正正极移动动，与气气体分子子撞击使使之离子子化。气体体分子离离子化的的过程又又产生大大量电子子－雪崩崩过程。远离金属丝丝，电场场强度降降低，气气体离子子化过程程结束，电电子被气气体分子子捕获。气体离子化化区域－－电晕区区。自由电子和和气体负负离子是是粒子荷荷电的电电荷来源源。三个基本过过程悬浮粒子荷荷电－高高压直流流电晕带电粒子在在电场内内迁移和和捕集－－延续的的电晕电电场（单单区电除除尘器）或或光滑的的不放电电的电极极之间的的纯静电电场（双双区电除除尘器）捕集物从集集尘表面面上清除除－振打打除去接接地电极极上的粉粉尘层并并使其落落入灰斗斗第七章气气态污染染物控制制技术基基础第二节气体吸吸收一吸收机机理(双双膜模型型,渗透透模型,,表面更更新模型型,其它它模型))双膜模模型（应应用最广广）亨利定律一定温度下下，稀溶溶液中溶溶质的溶溶解度与与气相中中溶质的的平衡分分压成正正比物理吸收化学吸收与物理吸收收相比化化学吸收收的优点点：溶质进入溶溶剂后因因化学反反应消耗耗掉，溶溶剂容纳纳的溶质质量增多多溶质在液膜膜中扩散散阻力降降低，总总吸收系系数增大大。填料表面的的停滞层层仍为有有效湿表表面物理、化学学吸收净净化法异异同点（1）物理理吸收：：较简单单，可看看成是单单纯的物物理溶解解过程。吸吸收限度度取决于于气体在在液体中中的平衡衡浓度；；吸吸收速率率主要取取决于污污染物从从气相转转入液相相的扩散散速度（2）化学学吸收：：吸收过过程中组组分与吸吸收剂发发生化学学反应。吸吸收限度度同时取取决于气气液平衡衡和液相相反应的的平衡条条件；吸吸收速率率同时取取决于扩扩散速度度和反应应速度。第三节气体吸吸附吸附★用多孔孔固体吸吸附剂将将气体（或或液体）混混合物中中的组分分浓集于于固体表表面吸附剂需具备的特性：内表面积大具有选择性吸附作用高机械强度、化学和热稳定性吸附容量大来源广泛，造价低廉良好的再生性能★吸附剂需具备的特性：内表面积大具有选择性吸附作用高机械强度、化学和热稳定性吸附容量大来源广泛，造价低廉良好的再生性能★吸附剂剂－附着着吸附质质的物质质优点：效率率高、可可回收、设设备简单单缺点：吸附附容量小小、设备备体积大大第八章硫硫氧化物物的污染染控制燃烧前脱硫硫1.煤炭的的固态加加工煤炭洗选物物理洗煤煤化学洗洗煤微生物洗煤煤2.煤炭的的转化煤的气化采用空气、氧氧气、CCO2和和水蒸气气作为气气化剂，在在气化炉炉内反应应生成不不同组分分不同热热值的煤煤气。移移动床、流流化床和和气流床床三种方方法。煤的液化通过化学加加工转化化为液态态烃燃料料或化工工原料等等液体产产品。直直接液化化和间接接液化。3.重油脱脱硫在催化剂作作用下通通过高压压加氢反反应，切切断碳与与硫的化化学键，使使氢与硫硫作用形形成H22S从重重油中分分离。直直接脱硫硫和间接接脱硫。流化床燃烧烧脱硫（概概念）气流速度介介于临界界速度和和输送速速度之间间，煤粒粒保持流流化漂浮浮状态流化床利于于燃料充充分燃烧烧低浓度SOO2烟气气脱硫－－燃烧后后脱硫燃烧设施直直接排放放的SOO2浓度度通常为为10--4～110-33数量级级由于SO22浓度低低，烟气气流量大大，烟气气脱硫通通常比较较昂贵分类脱硫产物处处置方式式：抛弃弃法和再再生法脱硫产物状状态：湿湿法和干干法主要烟气脱脱硫工艺艺第九章氮氧氧化物污污染控制制NOx包括括N2O、NNO、NN2O33、NOO2、NN2O44、N22O5大气中NOOx主要要以NOO、NOO2的形形式存在在NOx的性性质N2O：单单个分子子的温室室效应为为CO22的2000倍，并并参与臭臭氧层的的破坏NO：大气气中NOO2的前前体物质质，形成成光化学学烟雾的的活跃组组分NO2:强强烈刺激激性，来来源于NNO的氧氧化，酸酸沉降NOx的来来源固氮菌、雷雷电等自自然过程程（5××1088t/aa）人类活动（55×1077t/aa）燃料燃烧占占900％95％以NNO形式式，其余余主要为为NO22低低NOx燃烧技术原理控制NOx形成的因素空气－燃料比燃烧区温度及其分布后燃烧区的冷却程度燃烧器形状热力型NOOx的形形成上述数据说说明：室温条件下下，几乎乎没有NNO和NO22生成，并并且所有有的NOO都转化化为NOO2800K左左右，NNO与NO22生成量量仍然很很小，但但NO生成成量已经经超过NNO