大气污染控制工程试题及答案

1120663班大气题一，填空：1气态污染物总体上可分为（含硫化合物，含氮化合物，碳氧化物，有机化合物，卤素化合物）2常用的除尘器可分为（机械除尘器电除尘器袋式除尘器湿式除尘器）3大气污染物的来源可分为（人为污染源自然污染源）其中人为污染源按污染源的空间分布可分为（点源面源）按照人们的社会活动功能不同，分为（生活污染源工业污染源交通污染源）三种4影响旋风除尘器效率的因素有（二次效应比例尺寸烟尘的物理性质操作变量）5根据气温在垂直于下垫面方向上的分布，可将大气圈分为（对流层平流层中间层暖层散逸层）二名词解释：1温室效应2燃烧3可吸入颗粒物4二次污染物5空燃比答案1大气中的二氧化碳和其他微量元素如加完，一氧化二氮，臭氧，氟氯烃，水蒸汽等，可以使太阳短波辐射几乎无衰减的通过，但却可以吸收地表的长波辐射，由此引起全球气温升高的现象，称为温室效应。2可燃混合物的快速氧化过程，并伴随着能量的释放，同时使燃料的组成元素转化为相应的氧化物3指能悬浮在空气中，空气动力学当量直径＜=10微米的颗粒物4指有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一系列化学或光学反应而生成的与一次污染物不同的新污染物质5单位质量燃料所需要的空气质量、简答题除尘过程的机理？答：将含尘气体引入具有一种或几种力作用的除尘器，是颗粒相对其运载气流产生一定的位移，并从气流中分离出来，最后沉淀在捕系表面上。2、简述燃料中硫的氧化过程答：煤受热后，煤中有机硫与无机硫也挥发出来，松散结合的有机硫在低温（小于700K）下分解。紧密结合的有机硫在高温（800K）下分解释出。3、简述高斯扩散模式的假定及其扩散种类？答：（1）污染物浓度在y、z轴上的分布符合高斯分布（正态分布）；在全部空间中风速是均匀的、稳定的；源强是连续均匀的；在扩散过程中污染物质量是守恒的。无空间连续点源扩散模式高架连续点源扩散模式地面连续点源扩散模式颗粒物扩散模式4、燃料完全燃烧的条件是什么？答;1.空气条件:燃料燃烧时必须保证供应与燃料燃烧相适应的空气量.如果空气供应不足，燃烧就不完全.相反空气量过大，也会降低炉温，增加锅炉的排烟热损失.因此按照燃烧不同阶段供给相适应的空气量是十分必要的.2温度条件燃料只有达到着火温度，才能与氧作用而燃烧.当温度高于着火温度时,只有燃烧过程的放热速率高于向周围的散热速率，从而能够维持在较高的温度时，才能使燃烧过程继续进行.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要的时间.4燃料与空气的混合条件:燃料和空气中氧的充分混合也是有效燃烧的基本条件.总结,适当控制这四个因素----_空气与燃料之比，温度，时间和湍流度,是在大气污染物排放量最低条件下实现有效燃烧所必需的.5、简述石灰石/石灰法湿法烟气脱硫技术的反应原理答：SO2首先溶解于水中并发生解离，石灰石或者石灰浆吸收烟气里的SO2首先生成亚硫酸钙；一般在脱硫塔的底部通入空气将生成的亚硫酸钙氧化成硫酸钙五、计算题：某冶炼厂的烟筒高62米，烟气抬升高度为13米，其so2排放速度3000000mg/h，假定烟气在烟道口采用一脱硫技术，脱硫效率为85%，试估算排放后下风向1kmso2地面浓度。假定烟囱出口处平均风速3m/s，大气稳定度为D下,，。解：Q=3000000/3600=125mg/sP=（1000，0，75）=Q/（u）exp（-/2（）=125/（3.14（-75/2）=0.00015mg/s2、已知某个电厂的情况：烟气温度为488K压力等于98.83kPa湿烟气量Q=10600ma/min，含水量6.5%（体积分数）。奥萨特仪分析结果为O26.3%，CO211.5%（不含CO）。污染物排放的质量流量为25.5kg/min。求«污染物排放的质量速率（以t/d表示）。@污染物在烟气中的浓度。@烟气中空气过剩系数及校正至空气过剩系数a=1.6时污染物在

烟气中的浓度。答案解：«污染物排放的质量流量为:125.5X60X24X=36.72(t/d)1000七*'2测定条件下的干烟气量:测定条件下在干烟气中污染物浓度:255XI俨。=9911=25729(帅,加叫101,33488修正为标准状态下的浓度%=C(牛9(§)二2572.9X莽云=4725.7(mg/ma)3空气过剩系数…j6,3u=1=―=1=14010.268^p(N3J-tpp(Oz)0.266x82.2-6.3101,33488校正至空气过剩系数错误!未找到引用源。条件下的污染物浓度：根据近似推算校正式中：错误味找到引用源。：空气过剩系数1.6时污染物浓度;错误!未找到引用源。：实测的污染物浓度；错误!未找到引用源。：实测的空气过剩系数。所以错误味找到引用源。填空题1、大气是由多种气体混合而成的，其组成可以分为三部分：干燥清洁的空气、水蒸气和各种杂质。2、大气污染物种类很多，按其存在状态可概括为两大类：气溶胶状态污染物、气体状态污染物；按气溶胶粒子来源和物理性质，可分六种：粉尘、烟、飞灰、黑烟、霾、雾。3、根据气温在垂直于下垫面方向上的分布，可将大气圈分为：对流层、平流层、中间层、暖层和散逸层。4、城市大气扩散模式包括线源扩散模式和面源扩散模式；山区扩散模式包括封闭山谷中的扩散模式、NOAA和EPA模式以及£RT模式。5、袋式除尘器中，含尘气流从下部孔板进入滤袋，粉尘被捕集于滤料上，清洁气体排出，粉尘在机械震动下脱落入灰斗。在袋式除尘器中起主要过滤作用的是粉尘层。二、名词解释大气污染：系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、健康和福利，或危害了生态环境。总悬浮颗粒物(TSP):指能悬浮在空气中，空气动力学当量直径错误味找到引用源。100错误!未找到引用源。的颗粒物。总悬浮颗粒物二次污染物: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。大气稳定度：是指在垂直方向上大气稳定度的程度，即是否易于发生对流。空气动力学当量直径错误!未找到引用源。：为在空气中与颗粒的沉降速度相等的单位密度（错误!未找到引用氤）的圆球的直径。三、简答题何为大气稳定度？由此可将大气分为哪三种情况？答:大气稳定度指在垂直方向上大气稳定的程度即是否易发生对流。如果一空气块受到外力作用，产生上升或下降运动，当外力除去后可能发生3种情况：（1）气块减速并没有返回原来高度的趋势，则称这种大气是稳定的；（2）气块加速上升或下降，则称这种大气是不稳定的；（3）气块被外力推到某一高度后，既不加速也不减速，则称这种大气是稳定的。电除尘器与其他除尘过程有和去别，有哪些优点？答：电除尘器与其他除尘过程主要区别在于，分离力主要作用在粒子上，而不是作用在整个气流上。优点：压力损失小；处理烟量大；低耗能；对细粉尘有很高的捕集效率；可在高温或强腐蚀性气体下操作。为什么一般在有云的夜间和清晨的气温要比晴天的夜间和清晨的气温高一些？答:大气辐射的方向既可以向上，也可以向下。大气向下辐射可使地面长波辐射的热损失减少，有利于地面温度的保持。大气的这种作用称为大气的保温效应。大气的水汽和气汽凝结物（云），释放长波辐射的能力较强，它们的存在增强了大气向下的辐射，在有云特别是浓密的低云存在时，可以减少夜间地面向外部空间的辐射损失。因此，一般在有云的夜间和清晨的气温要比晴天的夜间和清晨的气温高一些。4、催化剂用于气体污染的治理过程与吸收、吸附法相比有何优点？何为催化剂的主活性物、载体、助催化剂，格子的作用是什么？答：催化剂用于气体污染的治理过程与吸收、吸附法的根本不同是无需使污染物与主流分离而把它直接转化为无害物，避免了其他方法可能产生的二次污染。主活性物质：能单独对化学反应起催化作用，因而可作为催化剂单独使用。助催化剂：本身无催化功能，但它的少量加入能明显提高主活性物质的催化性能。载体：用以承载主活性物质和催化剂，它的基本作用在于提供大的比表面积以节约主活性物质，并改善催化剂的传热、抗热冲击和机械冲击等物理性能。5、简述袋式除尘器的除尘原理。答：干净滤袋工作时，粉尘被滤袋截留，并深入滤袋纤维，随着粉尘沉积量增加，阻力也增加，当阻力增加到一定程度，就要进行清灰，反复若干次后，滤袋上就形成了粉尘层，这就是袋式除尘器正常工作的状态，而滤袋仅起支撑的作用。四、计算题1、某工厂的烟囱高160m，烟云抬升高度为65m，其SO2的排放速率为1000g/s。假设此时风速为3m/s，大气稳定度为C。1＞估算下风向5km处的SO2地面浓度。2＞假设在相同条件下，新建一个烟囱，使地面浓度降为现在的50%,烟囱应为多少米？解:1＞x-5km处，大气稳定度为C时，8y=404.5m,Sz=267.5mSO2浓度p(5000,0,0,225)=_Qexp(-止)兀而Z8Y2Sz2=1022exp(-2252)=688pg/m33.14*3*404.5*267.52*267.52＞浓度减少为现在的50%W=172Exp(-H+2^)=£得H=387.1m高度H=387.1-65=322.1m已知某种烟煤的组成为：Cdaf84.54%,Odaf8.04%,Hdaf4.84%,Ndaf1.26%,Sdaf1.32%,War3.06%。试计算燃烧1kg该种煤所需的理论空气量和产生的理论烟气量(假定空气中不含水分)。解：⑴首先计算收到基的成分组成：War：3.06%Aar错误!未找到弓|用源。Car:错误味找到引用源。Oar：错误味找到引用源。Har：错误!未找到引用汉Nar：错误味找到引用源。Sar：错误味找到引用源。⑵计算理论空气量：以1kg烟煤为基准，列出每种元素的摩尔数、燃烧所需的理论氧气量和产生的理论烟气量（表1.1）。因此燃烧1kg烟煤所需的理论氧气量为：错误味找到引用源。空气中氮气的体积分数为氧气的3.78倍，所以理论空气量为:错误!未找到引用源。组分的烟气质量/g量/mol摩尔数/mol需氧量/mol产生C644.853.7353.7353.73(CO2)H36.936.99.22518.45(CO2)O61.33.83-1.9160N9.60.68600.343(N2)S10.10.3160.3160.316(SO2)H2O30.61.71.71.7(H2O)转化为标准状态下的体积：Va=错误!未找到引用源。⑶计算理论烟气量：根据上表和理论空气量的计算，燃烧1Kg烟煤产生的烟气量(燃烧产物+N2)为：(53.73+18.45+0.343+0.316+1.7)mol+61.355X3.78mol=306.46mol转化为标准状态下的体积：Vf=错误!未找到引用源。《空®全球性大气污染问题目前主要包括温室效应、臭氧层破坏和酸雨问题。根据气温在垂直与下垫面方向上的分布，可将大气层分为对流层、平流层、中间层、暖层和散逸层。根据主要除尘原理，日前常用的除尘器可分为：机械除尘器、电除尘器、袋式除尘器、湿式除尘器等煤炭转化是指用化学方法对煤进行脱碳和加氢。粒径分布是指不同粒径围的颗粒的个数所占的比例。二名词解释大气污染：温室效应：二次污染物：空燃比：安息角：答案大气污染：指由于人类活动或自然过程弓I起的某些物质进入大气中，呈现出足够的浓度，并因此而危害人体的舒适、健康和福利或危害了生态环境。温室效应：大气中的二氧化碳和其他微量气体如甲烷、一氧化碳、臭氧、氟氯烃、水蒸气等，可以使太阳短波辐射几乎无衰减的通过，但却可以吸收地表的长波辐射，由此引起全球气温升高的现象。二次污染物：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心污染物。空燃比：单位质量燃料燃烧所需要的空气质量。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，圆锥体母线与水平线的夹角。三、解答题大气稳定度的判别？答:①气块法:根据公式a=g（（Y-Yd）/Y}^Zo（Y-Yd）的符号决定了气块加速度a与其位移AZ的方向是否一致也就决定了大气是否稳定。若AZ>0,则有三种情况：1）Y>Yd时，a>0,气块的加速度与其位移方向相同，气块作加速运动，大气不稳定；2）Y>Yd时，a<0,气块的加速度与其位移方向相反，气块作减速运动，大气稳定；3）Y=Yd时，a=0,大气是中性的。位温梯度法:eB/ez=（e/T）・（Yd-Y）1）当e0/ez<。即Y>Yd时，大气不稳定；3）当e0/ez>。即y<Yd时，大气稳定；3）当e0/ez=。即Y=Yd时，大气是中性的。列举两种除尘器，并概述它们的除尘机理。答：①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使尘粒沉积在集尘极上，将尘粒从含尘气体中分离出来，且它的分离力直接作用在粒子上，而不是作用在整个气流上。②湿式除尘器：使含尘气体与液体（一般为水）密切接触，利用水滴和颗粒的惯性碰撞及其他作用捕集颗粒，或使粒径增大。如何判断大气稳定度？答:（1）大气中出现逆温层时，大气比较稳定，如山谷中夜晚大气层比较稳定；（2）无逆温层时，大气空中等温面比较稀疏，且相邻两个等温面温差小，等温面比较平直是大气层相对稳定；（3）原来相对稳定的大气层，如果有一股冷空气移来，上下空气层温差增大，大气层就很不稳定易发生对流。4.控制挥发性有机污染物（VOCs）的方法有哪些?以及各自的适用围？答：⑴燃烧法，该法适用于净化那些可燃的或在高温情况下可以分解的的有害物质；⑵吸收法，该法适用于VOCs浓度较高，温度较低和压力较高的场合⑶冷凝法，适用于处理废气体积在10以上的有机蒸气⑷吸附法，适用于低浓度的有机蒸气⑸生物法，该法适用于气象传质速率大于生化反应速率的有机物降解，5.简述旋风除尘器的作用机理。答；含尘气流进入除尘器后，沿外壁由上向下做旋转运动，尘粒在离心力作用下移向外壁，在气流和重力的共同作用下沿壁面落入灰斗，旋转下降的气流在到达圆锥体底部后，顶部压力下降，部分气流带着细小的尘粒沿桶壁旋转向上到达顶部后，沿排出管外壁旋转向下，最后到达排出管下端附近被上升的涡旋带走，从排出管排出。某工厂燃煤锅炉烟囱高度为85m，出口径4m，烟气出口温度140。」烟气流量为244800m3/h,SO2排放率为50g/s。烟囱出口高度处平均风速为4.0m/s，当地大气压为813hPa环境气温为20。.试计算7月15日晴天12点整的地面轴线浓度分布情况，计算围从距烟囱500m起，间隔500m，计算到下风向4000m止(当地地理纬度0=24°30，,经度102°20')。计算烟气抬升高度和有交攵源高：△H=87m有效源高：172m确定大气稳定度;B级(3)浓度估算:0.0032mg/m3已知煤炭的重量组成为:C77.2%,H5.2%,N1.2%,S1.6%,O5.9灰分8.9%。燃烧条件为：空气过剩20%，空气的湿度^0.0116mol水/mol干空气试计算燃烧烟气的组成(对气态组分以体积百分比表示，对固体组分以g/m3N表示)。解：以完全燃烧1kg煤为基础，计算各组分的摩尔数、需氧量和产生烟气量，计算结果见下表。质量摩尔数需氧量烟气量H52521326(HO)2C77264.3364.3364.33棚)2N120.85700.429N2)S160.50.50.5(so2)O593.688-1.8440灰分8700因此，燃烧需要的理论氧气量为L3+64.33+0.5-1.844=75.986mol/kg实际空气量：75.986X(1+3.78)X(1+20%)X(1+0.0116)=440.9mol/kg产生烟气量(26+64.33+0.429+0.5+440.9-75.986=456.17mol/kg烟气组成履:64.33/456.17X100%=14.1%so:0.5/456.17X100%=0.11%ho:(26+440.9X0.016)/456.17X100%=6.8%o:(75.986x0.)/456.17X100%=3.3%n:(75.986X3.78X1.2+0.429)/456.17XL00%=75.6%1.全球性大气污染问题目前主要包括（温室效应,臭氧层破坏口酸雨）1.三大问题。根据气温在垂直于下垫面反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）。烟气成分主要是（CO2、SO2、2和水蒸或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）。机械除尘器包括（重力沉降室惯性除尘器和旋风除尘剧等。名词解释:1、温室效应：大气中的二氧化碳和其他微量气体如甲烷、臭氧、氟氯烃（CFCsX水蒸气等，可以使太阳短波辐射几乎无衰减地通过，但却可以吸收地表的长波辐射，由此引起全球气温升高的现象，成为〃温室效应”。2、大气污染物：是指由于人类活动或自然过程排入大气的，并对人和环境产生有害影响的物质。3、干绝热直减率：干空气快（包括未饱和的湿空气块）绝热上升或下降单位高度（通常取100m）时，温度降低或升高个数值，称为干空气温度绝热垂直递减率，简称干绝热直减率。4、背景浓度：背景浓度是指该地区已有的污染物浓度水平。5、粒径分布：粒径分布是指不同粒径围的颗粒个数（或质量或表面积）所占的比例。以颗粒的个数表示所占比例时，称为个数分布；以颗粒的质量（或表面积）表示时，称为质量分布（或表面积分布）三简答题：1、对于符合工业要求的吸附剂有哪些要求？答：（1）要有巨大的表面积，而其外表面积往往仅占总表面积的极小部分，故可看作是一种极其疏松的固态泡沫体。（2）对不同气体具有选择性的吸附作用。（3）较高的机械强度、化学与热稳定性。（4）吸附容量大。（5）来源广泛，造价低廉。（6）良好的再生性能。2、简要分析气象因素对」北京市大气污染工程的影峋。答：影响大气污染过程的气象因素主要有稳定度、风向、风速、气温、气湿等，北京市三面环山，风场受局地环流和华北地区天气系统作用，在局地风向转换时容易出现小风、甚至静风情况，很不利于污染扩散;冬季低温，稳定大气出现的频率高，不利于污染物的扩散；夏季光照强，易出现臭氧污染。煤完全燃烧的必要条件有哪些？其中哪些条件称为“三T”？答：燃料完全燃烧的必要条件有：⑴空气条件；⑵温度条件；⑶时间条件；⑷燃料与空气混合条件。适当控制这4个因素-空气与燃料之比、温度、时间和湍流度，是在污染物排放量最低条件下实现有效燃烧所必须的。通常把温度、时间和湍流度称为燃烧过程的“三T”。目前袋式除尘器采取哪几种清灰方式？为什么清灰不能过分？答：袋式除尘器采取的清灰方式有：机械振动清灰；逆气流清灰和脉冲喷吹清灰三种。清灰不能过分，即不能破坏粉尘初层，否则会弓I起除尘效率降低。什么是大气稳定度？如何判别大气稳定度？大气稳定度是指在垂直方向上大气稳定的程度，即是否已发生对流。判断大气是否稳定，可用气块法来说明气温垂直递减率Y>-1°C/100m时大气呈不稳定状态，Y=-1°C/100m大气呈中性状态，Y<-1C/100m时大气呈稳定状态。四.计算题某铜冶炼厂的烟筒高150m烟云抬升高度为75m,其SO2排放速率为1000g/s.估算下风向5km处的SO2地面浓度.假定风速为3m/s,大气稳定度为C.在相同条件下，若新建一座烟筒以使地面浓度降低为现在的50%，烟筒高度应为多少米？解：X=5km，大气稳定度为C时，°=404.5m,°=267.5mSO2浓度：TOC\o"1-5"\h\zQH2p(5000,0,0,225)=冗二°exp(-~°)yzz1000/2252=exp(-)=688旦g/m33.14x3x404.5x267.52x267.52若令浓度减少为现在的50%p=1nexp(-H2+H2)=1nH，-387.1m因此烟囱的实际高度H=zz387.1-75=312.1mo根据对某旋风除尘器的现场测试得到：除尘器进口的气体流量为10000m3N/h，含尘浓度为4.2g/maN。除尘器出口的气体流量为12000m3N/h，含尘浓度为340mg/m3N。试计算该除尘器的处理气体流量、漏风率和除尘效率(分别按考虑漏风和不考虑漏风两种情况计算)。解：气体流量按P141(5-43)q广1_(Qn+%n)=11000彳/s;漏风率P141(5-44)5一l"Q」x100%-2000x100%-20%;Q100001N除尘效率：考虑漏风，按P142(5-47)门-1_P2nQn-1-0.340x12000-90.3%P1nQ1n4.2x10000不考虑漏风，按P143(5-48)n=1—&-1-0.340-91.9%P1n4.2一、名词解释：大气环境容量：某区域自然环境，空气对某种大气污染物的容许承受量或负荷量。它主要取决于该区域面积及其风向、垂直方向上的宽度、混合层的高度、风速等。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使尘粒沉集在集尘极上，将尘粒从含尘气体中分离出来的一种除尘设备。⑶吸附剂的活性：是吸附剂吸附能力的标志。物理意义是单位吸附剂所能吸附吸附质的量。常以吸附剂上以吸附吸附质的量与所用吸附剂的量之比的百分数来表示。⑷气体吸收：用液体洗涤含污染物的气体，而从废气中把一种或多种污染物除去。实际上就是吸收质分子从气相向液相的相际间质量传递。(5)煤炭转化；指用化学的方法对煤进行脱碳或加氢，经煤炭转化为清洁的气体或液体燃料。主要包括煤炭气化和煤炭液化。二、填空题:1、根据气温在垂直于下垫面方向上的分布，可将大气圈分为流层、平流层、中间层、暖层、散逸层。2、用沉降法测定颗郭粒径时，斯托克斯直径为:在同一流体中与页粒的密度相同和沉降速度相等的圆球的直径3、根据除尘机理，南工业上常用的除尘器可分为机械除尘器电除尘器袋式余尘器i湿式除尘器4、催化剂性能通常指:活性、选择性、稳定性5、吸附螂理大气污染物时分为物理吸附和化学吸附，物理吸樨由于分子间德华力弓I起的，而化学吸附是由于吸附剂与吸附质间的化学键力弓起的三、简答题1、请简述太阳、大气和地面的热交换过程及近地层与地表的温度关系？答:太阳短波辐射加热了地球表面，然后地面的长波辐射加热了大气。近地层大气温度随地表温度升高而增高；随地表温度降低而降低；地表温度的周期性变化引起低层大气温度随之发生周期性变化。2、对四类常用除尘器进行概述。答：①机械除尘器：利用质量力的作用使颗粒物与气流分离的装置。电除尘器：含尘气体通过高压电场进行电离过程，使尘粒荷电，在电场力作用