《大气污染控制技术与技能实训》（第四版）课后答案

习题1.1：学习任务单（本章节主要学习任务重点）大气的定义和组成是什么？答：定义：大气就是指包围地球的空气。大气组成指的是干空气的化学成分。氮气占干空气的体积比最大，约为78%。其次是氧气，约占干空气体积的21%。剩下的1%由其它各种气体构成，如惰性气体、水蒸气、二氧化碳、甲烷等。大气污染的定义是什么？大气污染有哪些分类方法？答：定义：大气污染是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，达到足够的时间，并因此危害了人体的舒适、健康和福利或环境的现象。分类方法：1）根据大气污染原因和大气污染物组成，一般将大气污染划分为四种类型：煤炭型、石油型、混合型、特殊型。2）大气污染按其影响所及范围可分为四类：局部地区污染、区域性污染、广域性污染、全球性污染。大气污染的危害有哪些？答：（1）大气污染对人体健康的危害。受污染的大气进入人体，主要表现为化学性物质、放射性物质和生物性物质等三类物质对人体健康的危害。可导致呼吸、心血管、神经等系统疾病或其他疾病。大气污染对植物的影响。

大气污染物浓度过植物的耐受限度，会使细胞和组织器官受损，生理功能受阻，产量下降，产品变坏，导致植物个体死亡。大气污染对植物的影响可分为群落、个体、器官组织、细胞和细胞器、酶系统等五个方面。

（3）大气污染对器物和材料的危害。

大气污染是城市地区经济损失的一大原因。这种损害表现为腐蚀金属和建筑材料，损坏橡胶制品和艺术造型，使有色材料褪色等。大气污染物对材料损害的机制是：磨损、直接的化学冲击(比如酸雾对材料的腐蚀)、电化学侵蚀等。影响因素则有湿度、温度、阳光、风等起着作用。（4）大气污染对大气能见度的影响。

大气污染最常见的后果之一是大气能见度降低。一般说来，对大气能见度或清晰度有影响力的污染物应是气溶胶粒子和能通过大气反应生成气溶胶粒子的气体或有色气体。（5）大气污染对全球气候的影响。

大量的污染物排放于大气，干扰着人类赖以生存的太阳和地球之间的热平衡。据推测地球的能量平衡稍有干扰，全球平均温度可能改变2度。若低2度，则变成另一个冰河时期，若平均气温升高2度，则变成无冰时代，将会给全球带来灾难。我国的大气污染有什么特点？答：①能源结构及工业结构和布局还不尽合理，普遍形成城市大气总悬浮颗粒物超标、二氧化硫和氮氧化物污染保持在较高水平的煤烟型污染。②工业生产所产生的大量粉尘、烟尘和气态污染物以及由此产生出的二次污染物。③城市机动车尾气排放污染物剧增，氮氧化物污染呈加重趋势，许多大城市大气污染已由煤烟型向煤烟、交通、氧化型等共存的复合型污染转变。④由于大规模建筑施工等人为活动,引起扬尘污染加重。⑤部分地区生态破坏，使得我国北方沙尘暴污染有所加重。⑥由于硫氧化物、氮氧化物等致酸物质的排放仍未得到有效控制，全国已形成华中、西南、华东、华南等多个酸雨区，尤以华中酸雨区为重。⑦由于不少地方片面追求经济发展而导致工业生产、交通运输、餐饮服务、城市建筑等产生的颗粒污染物和气态污染物的增加，以及人们不注重保护生态环境所造成的荒漠化日趋严重，在全国出现了大范围的持续、广泛的雾霾天气。简述全球性大气污染的三大问题？答：1）温室效应；2）臭氧层破坏；3）酸雨。习题1.2：学习任务单（本章节主要学习任务重点）大气污染源的划分方法及内容是什么？答：四种划分方法按污染源存在的形式划分有固定污染源、移动污染源。按污染物排放的方式划分有点源、面源、线源。按污染物排放的时间划分有连续源、间断源、瞬间源。按污染物产生的类型划分有工业污染源、生活污染源、交通污染源。大气污染物的定义及是什么？答：大气污染物，指由于人类活动或自然过程排入大气的，浓度超过一定标准时并对人和环境产生有害影响的那些物质。简述大气污染物的种类？答：根据大气污染物的存在状态，也可将其分为：气溶胶态污染物和气态污染物。（1）气溶胶态污染物根据颗粒污染物物理性质的不同，可分为如下几种：粉尘（dust）指悬浮于气体介质中的细小固体粒子。烟（fume）通常指由冶金过程形成的固体粒子的气溶胶。飞灰（flyash）指由燃料燃烧后产生的烟气带走的会分中分散的较细的粒子。黑烟（smoke）通常指由燃烧产生的能见的气溶胶，不包括水蒸气。雾（fog）在工程中，雾一般指小液体粒子的悬浮体。总悬浮颗粒物（TSP）指大气中粒径小于100μm的所有固体颗粒。（2）气态污染物主要为：含硫化合物、碳的氧化物、含氮化合物、碳氢化合物、卤素化合物。简述确定污染物排放量的方法。答：物料平衡法；经验计算法；实测法。习题1.3：学习任务单（本章节主要学习任务重点）大气环境质量标准分为哪几类？答：大气环境质量控制标准按用途分为: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等。按其适用范围分为国家标准、地方标准和行业标准。某地某天空气中二氧化硫的平均浓度为100μg/m3，总悬浮颗粒物的平均浓度为250μg/m3，符合环境空气质量标准的几级标准？解：根据《环境空气质量标准》（GB3095-2012）得知，二氧化硫的24小时平均浓度为100μg/m3小于二级标准150μg/m3，总悬浮颗粒物的24小时平均浓度为250μg/m3小于耳机标准300μg/m3，所以符合环境空气质量标准的二级标准。3.假定某地区的PM10日均值为265μg/m3，SO2日均值为320μg/m3，NO2日均值为110μg/m3，计算其空气质量指数及首要污染物。解：查表1-6、表1-7知PM10的质量分指数：SO2的质量分指数：NO2的质量分指数：，首要污染物为PM10。习题1.4：学习任务单（本章节主要学习任务重点）大气污染综合防治的意义是什么？答：大气污染综合防治，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。①减轻大气污染，提高大气质量；②有利于居民身心健康；③推进和谐社会的发展；④推进防治污染和清洁生产新技术的发展；⑤有利于生态文明建设。大气污染综合防治措施有哪些？答：①严格的环境管理；②以环境为中心，实行综合防治；③控制大气污染的技术政策；④控制大气污染的经济政策。3． 通过查阅有关资料，写一份近几年当地大气污染状况的情况报告。习题2.1学习任务单大气中的主要污染物有哪些？答：颗粒物：指大气中液体、固体状物质，又称尘，例如pm2.5硫氧化物：是硫的氧化物的总称，包括二氧化硫，三氧化硫，三氧化二硫，一氧化硫等。碳的氧化物：主要是一氧化碳。（二氧化碳不属于大气污染物）氮氧化物：是氮的氧化物的总称，包括氧化亚氮，一氧化氮，二氧化氮，三氧化二氮等。碳氢化合物：是以碳元素和氢元素形成的化合物，如甲烷、乙烷等烃类气体。其它有害物质：如重金属类，含氟气体，含氯气体等等。大气中的主要颗粒污染物有哪些？各有什么特性？答：粉尘（dust）指悬浮于气体介质中的细小固体粒子。通常是由于固体物质的破碎、分级、研磨等机械过程或土壤、岩石风化等自然过程形成的。粉尘粒径一般在1-200μm之间。大于10μm的粒子靠重力作用能在较短时间内沉降到地面，称为降尘；小于10μm的粒子能长期在大气中漂浮，称为飘尘。烟尘（fume）由燃烧或其他化学过程所形成的飞灰与未完全燃烧的碳粒及可凝缩的有害气体等混合悬浮物称为烟尘。扬尘粉粒体在输送及加工过程中受到诱导空气流室内通风造成的流动空气及设备运动部件转动生成的气流，会将粉粒体中的微细粉尘从粉粒体中分离而飞扬，然后随着空气流动而引起扩散，这样进入大气中的颗粒物称为扬尘。扬尘又分为一次扬尘和二次扬尘:油烟油烟是指油类物质不完全燃烧沉积出的细而疏松的黑煤烟。黑烟（smoke）通常指由燃烧产生的能见的气溶胶，不包括水蒸气。雾（fog）在工程中，雾一般指小液体粒子的悬浮体。它可能是由于液体蒸汽的凝结、液体的雾化以及化学反应等过程形成的，如水雾、酸雾、碱雾、油雾等，水滴的粒径范围在200μm以下。总悬浮颗粒物（TSP）指大气中粒径小于100μm的所有固体颗粒。粉尘的主要性质有哪些？答：粉尘的密度。粉尘的安息角与滑动角粉尘的比表面积粉尘的含水率。粉尘的润湿性。粉尘的荷电性和导电性。粉尘的粘附性。粉尘的自燃性和爆炸性。大气中的主要气态污染物有哪些？各有什么危害？答：硫氧化物硫氧化物中主要是SO2，它是目前大气污染物中数量较大、影响范围广的一种气态染物。大气中SO2的来源很广，几乎所有工业企业都可能产生。它主要来自化石燃烧过程，以及硫化物矿石的焙烧、冶炼等热过程。火力发电厂、有色金属治炼厂、硫酸厂、炼油厂以及所有烧煤或油的工业炉窑等都排放SO2烟气。氮氧化物氮和氧的化合物有NO、NO2等，总起来用氮氧化物表示。其中造成大气污染的主要污染物是NO、NO2，也就是通常所说的氮氧化由燃料燃烧直接生成，进入大气后可以被缓慢地氧化成NO2，当大气中有O3存在时或在催化剂的作用下，其氧化速度会加快。当NO2参与大气中的光化学形成光化学烟雾后，其毒性更强。人类活动产生的NOx，主要来自火力发电厂、各种窑炉、机动车和采油机的排气，其次是硝酸生产、硝化过程、炸药生产及金属表面处理等过程。其中由燃料燃烧产生的NOX约占83%。碳氧化物CO和CO2是各种大气污染物中发生量最大的一类污染物，主要来自燃烧和机动车排气。CO是一种窒息性气体，进人大气后，由于大气的扩散稀释作用和氧化作用；一般不会造成危害。但在城市冬季采暖季节或在交通繁忙的十字路口，当气都排气扩散稀释时，CO的浓度有可能达到危害人体健康的水平。CO2是无毒气体，但当其在大气中的浓度过高时，使氧气含量相对减小，良影响。地球上CO2浓度的增加，能产生“温室效应”，迫使各国政府开始实施控制。有机化合物有机化合物，其中包括碳氢化合物、含氧有机物以及含有露宿的有机物。他们都是碳的化合物。浇地分子量的有机化合物极易挥发到大气中，因此这些有机化合物又称为挥发性有机化合物（VOCS）。硫酸烟雾是大气中的二氧化硫等硫氧化物，在有水雾、含有重金属的悬浮颗粒物或氮氧化物乃存在时，发生一系列化学或光化学而生成的硫酸烟雾或硫酸盐气溶胶。光化学烟雾是在阳光照射下，大气中氮氧化物，碳氢化合物和臭氧之间发生一系列光化学反应而生成的蓝色烟雾。习题2.2学习任务单大气污染物的主要来源有哪些？答：大气中的污染物来源广泛，主要来源于燃料燃烧、工业生产过程、交通运输过程和生活过程。常用的燃料都有哪些？答：燃料的种类很多,按燃料的来源可分为天然燃料和加工燃料;按物态可分为固体燃料液体燃料和气体燃料;按使用多少可分为常规燃料和非常规燃料。(1)固体燃料天然固体燃料分为矿物燃料和生物质燃料。生物质燃料主要指林木、秸秆、柴草及粪便，在农村被广泛用作能源。矿物燃料主要是指煤。(2)液体燃料天然液体燃料主要指石油，人工液体燃料指石油加工后的产品、合成的液体燃料以及煤经高压加氢所获得的液体燃料，主要包括汽油、煤油、柴油和重油等。(3)气体燃料由可燃气体组成的燃料称为气体燃料。煤炭是如何分类的？简述煤炭的组成。答：煤炭的分类：先根据干燥无灰基挥发分等指标,将煤炭分为无烟煤、烟煤和褐煤:再相干燥无灰基挥发分及粘结指数等指标，将烟煤划分为贫煤、贫瘦煤、瘦煤、焦煤、肥煤，1煤、气肥煤、气煤、1/2中黏煤、弱黏煤、不黏煤及长焰煤。煤炭的组成：组成煤的元素主要有C、H、O、N、S以及一些非可燃性矿物如灰分和水分等。燃料的完全燃烧和不完全燃烧的区别在哪里？燃料完全燃烧的条件是什么？答：燃烧分为完全燃烧和不完全燃烧。完全燃烧是指燃制中的可燃物质都能和氧气充分反应,最终产物主要是二氧化碳、水蒸气和二氧化硫等;不完4燃烧是指燃料中的部分可燃物质未能和氧充分反应，燃烧产物中存在颗粒污染物和气态可椒物,如炭黑、黑烟、一氧化碳、甲烷及某些有机氧化物等。燃料完全燃烧的条件是：适量的空气，足够的燃烧温度，必要的燃烧时间，燃料与空气的充分混合。简述燃烧过程中污染物的生成机制。答：①硫氧化物是指SO2和SO3，当燃料中的可燃性硫（元素硫、硫化物和有机硫）进行燃烧时，就生成了SO2，另有1%-5%的SO2被进一步氧化成SO3。②氮氧化物的形成机制。燃烧过程中产生的NOx分为三类：一类是在高温燃烧时空气中的N2和O2反应生成的NOx,称为热力型NOX；另一类是通过燃料中有机氮经过化学反应生成的NOx，称为燃料型NOx；第三类是火焰边缘形成的快速型NOx，由于生成量很少，一般不考虑。③颗粒污染物的形成机制。燃烧过程中产生的颗粒污染物主要是燃烧不完全形成的炭黑、结构复杂的有机物、烟尘和飞灰等。洁净燃烧技术都包含了哪些技术？答：洁净燃烧技术主要是通过燃料脱硫控制SO2的排放或通过改变燃烧方式降低NOx生成量。烟气脱硫技术包括燃烧前脱硫、燃烧中脱硫、燃烧后脱硫。工业生产过程会向大气中排放哪些污染物？举例说明几个产生大气污染物的过程。答：①化工废气按污染物性质可分为三大类：第一类为含无机污染物的废气，主要来自氮肥、磷肥、无机盐等行业；第二类为含有机污染物的废气，主要来自有机原料及合成材料、农药、燃料、涂料等行业；第三类为既含无机污染物又含有有机污染物的废气，主要来自氯碱、炼焦等行业。②火力发电厂燃煤锅炉的烟气是电力行业中最主要的污染源。③钢铁工业废气的主要来源有：原料、燃料的运输、装卸及加工等过程产生大量的含尘废气；钢铁厂的各种窑炉在生产过程中产生大量的含尘及有害气体的废气；生产工艺过程发生化学反应排放的废气，如冶炼、烧焦、化工产品和钢材酸洗过程中产生的废气。④建材工业废气主要分为三类：高温气体；锅炉烟气；常温含尘烟气。交通过程排放了哪些大气污染物？由机动车辆造成的污染有什么特点？答：交通过程中排放NOx、COx、HC、O3等污染物。机动车尾气污染的特点：①氮氧化物超标现象严重；②机动车的为其排放直接导致了城市中各种污染物浓度的增加；③城市颗粒物污染不容忽视；④城市潜藏着发生光化学烟雾的危险。生活油烟是如何形成的？答：油烟的形成可分为三个阶段：油加热到50~100℃时油面有轻微热气上升，所含低沸点分量和水分首先汽化。油的温度上升到100～270℃时，较高沸点的分量开始汽化，油泡较密，形成肉眼可见的油烟，主要是由直径10-3cm以上的小油液滴组成的。油的温度达到270℃后，高沸点的食用油分量开始汽化并形成大量“青烟”，主要是由直径10-7~10-3cm不为肉眼所见的微油滴组成。此时，再往油中加入食品，食品中所含水分急剧汽化膨胀，其中部分冷凝成雾和油烟一起形成可见的油烟雾。与此同时，气体燃料(液化气)、液体燃料(轻柴油)或固体燃料(固体酒精)热分解生成气相析出型烟气，与之混合时在离开锅灶上升过程中继续与空气分子碰撞，温度迅速回落，饱和蒸气压下降，形成含冷凝物的气溶胶排人大气环境中。油烟形成过程，从形态组成上看主要包括颗粒物和气态污染物两类。其中颗粒物粒径较小，一般小于10μm，可分为固体、液体两种，且液体的黏度较大。习题2.3学习任务单有一两级除尘系统，第一级为旋风除尘器，第二级为电除尘器，用于处理起始含尘浓度为15g／m3。游离二氧化硅含量8％以上的粉尘。已知旋风除尘器的效率为80％，若达到国家规定的排放标准，选用的电除尘器的效率至少应是多少?解：由题意知，查附录一大气污染物综合排放标准（GB16297-1996）得出石英粉尘的最高允许排放浓度为80mg/m3，因此若达到国家规定的排放标准，

15g/m3=15000mg/m3经过一级旋风后含尘=15000*(1-80%)=3000mg/m3

1-80/3000=1-0.0267=0.9733,

效率至少要高于97.33%即可保证.2.用旋风除尘器处理锅炉烟气，测得除尘器进口烟气温度450K，体积流量为10800m3/h，含尘浓9.0g/m3，静压强为450Pa（真空度）；除尘器出口气体流量为12000m3/h，含尘浓度为500mg/m3。已知该除尘器的入口面积为0.25m2，阻力系数为5.0。⑴该除尘器的漏风率是多少？⑵计算该除尘器的除尘效率。⑶计算运行时的压力损失。⑷是否达到国家二级排放标准，如果没达到采用袋式除尘器进行二次除尘净化，袋式除尘器的效率至少是多少？解：⑴该除尘器的漏风率：⑵计算该除尘器的除尘效率：⑶压力损失密度校正：=[(101.3-0.45)*29]/(8.314*450)=0.782kg/m3进口流速：=10800/(3600*0.25)=12m/s压力损失=5.0*(0.782*12*12)/2=281.52Pa（4）除尘效率：国家排放标准按100mg/m3计算若为达到国家排放标准，采用袋式除尘器进行二次除尘净化的除尘效率为η2，(1-η1)(1-η2)≤100/9000,即(1-93.8%)(1-η2)≤100/9000η2≥82.1%3.用两级除尘系统处理含粉尘的气体。已知含尘气体流量为3.0m3/s，工艺设备的产尘量为22.5g/s，各级除尘器的除尘效率分别为70%和96%。

⑴计算该除尘系统总除尘效率和粉尘排放量，粉尘排放浓度是否达标？⑵若仅使用第一级除尘，粉尘排放浓度是否达标？解：该除尘系统总除尘效率：粉尘排放量：粉尘排放浓度：参照附录1《大气污染物综合排放标准》（GB16297-1996），对于其他粉尘是达标的。若仅使用第一级除尘，粉尘排放浓度为：，远超过其他粉尘最高允许排放浓度150mg/m3，不达标。习题2.4学习任务单计算甲烷的理论空燃比(用质量比表示)；计算H和C的理论空燃比；以H和C的分子个数比为自变量，写出燃料的理论空燃比的计算方程(假定燃料只含有C、H两种元素)。解：2.已知重油的元素分析结果如下:C:85.5%,H:11.3%,O:2.0%,N:0.2%,S:1.0%，试计算:(1)燃油1kg所需的理论空气量和产生的理论烟气量。(2)干烟气中SO2的浓度和CO2的最大浓度。当空气过剩系数为10%时，所需的空气量和产生的烟气量。解：1kg燃油含：重量（g）摩尔数（g）需氧数（g）C855 71.2571.25H 11356.528.25S100.31250.3125H2O22.51.250N元素忽略。1）理论需氧量71.25+27.625+0.3125=99.1875mol/kg设干空气O2：N2体积比为1：3.78，则理论空气量99.1875×4.78=474.12mol/kg重油。即474.12×22.4/1000=10.62m3N/kg重油。烟气组成为CO271.25mol，H2O55.25+11.25=56.50mol，SO20.1325mol，N23.78×99.1875=374.93mol。理论烟气量71.25+56.50+0.3125+374.93=502.99mol/kg重油。即502.99×22.4/1000=11.27m3N/kg重油。2）干烟气量为502.99－56.50=446.49mol/kg重油。SO2百分比浓度为，空气燃烧时CO2存在最大浓度。3）过剩空气为10%时，所需空气量为1.1×10.62=11.68m3N/kg重油，产生烟气量为11.267+0.1×10.62=12.33m3N/kg重油。3.燃料油的元素质量组成为:C86%；H14%。在干空气条件下燃烧，烟气分析结果(干烟气)为:O21.5%；CO600X10-6(体积分数)。试计算燃烧过程的空气过剩系数。解：以1kg油燃烧计算，C860g71.67mol；H140g70mol，耗氧35mol。设生成COxmol，耗氧0.5xmol，则生成CO2（71.67－x）mol，耗氧（71.67－x）mol。烟气中O2量。总氧量，干空气中N2：O2体积比为3.78：1，则含N23.78×（106.67+24.5x）。根据干烟气量可列出如下方程：，解得x=0.306故CO2%：；N2%：空气过剩系数某企业需新建天然气燃气锅炉共计2台，(其中:蒸汽量相当于2t/h锅炉1台、蒸汽量相当于1t/h锅炉1台),锅炉日运行12小时，每年工作300天，日前需申请新建天然气锅炉二氧化硫和氮氧化物总量控制指标，请参照本节例2-6计算拟新增大气排放总量:SO2=吨/年?NOx=吨/年?解：（1）1吨天然气锅炉燃气耗量在78.8m3.（2）基准烟气量核算燃料为天然气的燃气锅炉基准烟气量为10.46905Nm3/m3。本单位所用天然气锅炉总天然气消耗量：锅炉总吨位=2*1+1*1=3t/h天然气燃料R消耗量=3*12*200*78.8=56.7360*104m3/a本项目拟新增大气排放总量：SO2=10mg/m3*10.46905Nm3/m3*56.7360*104m3/a*10-5=0.06tNOx=30mg/m3*10.46905Nm3/m3*56.7360*104m3/a*10-5=0.18t习题2.5学习任务单某市远郊农村平原开阔地上已建成一火力发电厂。该电厂的烟囱高度120m，考虑到当时当地的气象所造成的烟气抬升高度，烟囱的有效高度H=307m。根据我国1991年颁布的制定地方大气污染排放标准的技术方法(GB/T13201-91)所规定的该发电厂地区的SO2容许排放指标P=21t/(m2.h)。试问从该电厂烟囱排放SO2的最大容许量为多少?解：由式（2-31）得知，处于某市东部远郊平原地区的某燃煤电厂,烟囱有效高度为137m,当地当时的SO2允许排放控制系数P=34t/(m2.h)，试间该电厂SO2容许排放量为多少:若该电厂增加一组发电机组，新增的发电机组燃煤锅炉SO2排放量为0.6t/h，则新建排烟烟肉的有效高度应为多少?解：由式（2-31）得知，若该电厂增加一组发电机组，新增的发电机组燃煤锅炉SO2排放量为0.6t/h，则新建排烟烟肉的有效高度应为：3.烟肉高度的计算方法有哪几种?它们各自的特点是什么?答：①按最大着地浓度设计②按绝对最大着地浓度设计③P值法。按绝对最大着地浓度的烟囱因为考虑到危险风速，所以比按最大着地浓度设计的要高，成本增加，但是安全，P值法是通过控制污染物排放量来实现大气环境质量管理的，它比控制排放口浓度的方法先进得多，此外模型的形式简单，容易记忆，便于应用。4.从大气环境的角度出发,厂址的选择应考虑哪些方面的问题?答：①厂址选择中对背景浓度的考虑；②厂址选择中对气象条件的考虑，包括对风向和风速、大气稳定度、混合层厚度的考虑；③厂址选择中对地形的考虑。习题3.1学习任务单1.填空题（1）提高重力沉降室的捕集效率可以采取（降低沉降室内气流速度u）、（降低沉降室的高度H）、（增大沉降室长度H）等措施。（2）旋风除尘器由（进气管）、（筒体）、（锥体）、（排气管和集尘室）组成。（3）在相同的转速下，筒体的直径越小，尘粒受到的离心力越大，除尘效率（越高）。2.简答题答：（1）重力沉降室有何特点？适应条件是什么？特点：重力沉降室具有结构简单、造价低、施工容易、维护管理方便、阻力小等优点，但由于除尘效率低，占地面积大。适应条件：重力沉降室适用于捕集密度较大、颗粒粗的粉尘，故一般用于系统中的第一级。画图并说明惯性除尘器的除尘机理及适应条件。答：惯性除尘器分为碰撞式和回转式两种。前者是沿气流方向装设一道或多道挡板，含尘气体碰撞到挡板上使尘粒从气体中分离出来。显然，气体在撞到挡板之前速度越高，碰撞后越低，则携带的粉尘越少，除尘效率越高。后者是使含尘气体多次改变方向，在转向过程中把粉尘分离出来。气体转向的曲率半径越小。转向速度越多，则除尘效率越高。惯性除尘器的性能因结构不同而异。当气体在设备内的流速为10m/S以下时，压力损失在200一1000Pa之间，除尘效率为50%一70%。在实际应用中，惯性除尘器一般放在多级除尘系统的第一级，用来分离颗粒较粗的粉尘。它特别适用于捕集粒径大于10μm的干燥粉尘．而不适宜于清除粘结性粉尘和纤维性粉尘。惯性除尘器还可以用来分离雾滴，此时要求气体在设备内的流速以1—2m/s为宜。这种设备结构简单，阻力较小，但除尘效率不高，这一类设备适用于大颗粒（20μm以上）的干性颗粒。简述旋风除尘器的工作过程与原理。答：旋风除尘器的工作过程是当含尘气体由切向进气口进入旋风分离器时气流将由直线运动变为圆周运动。旋转气流的绝大部分沿器壁自圆筒体呈螺旋形向下、朝锥体流动，通常称此为外旋气流。含尘气体在旋转过程中产生离心力，将相对密度大于气体的尘粒甩向器壁。尘粒一旦与器壁接触，便失去径向惯性力而靠向下的动量和向下的重力沿壁面下落，进入排灰管。旋转下降的外旋气体到达锥体时，因圆锥形的收缩而向除尘器中心靠拢。根据“旋转矩”不变原理，其切向速度不断提高，尘粒所受离心力也不断加强。当气流到达锥体下端某一位置时，即以同样的旋转方向从旋风分离器中部，由下反转向上，继续做螺旋性流动，即内旋气流。最后净化气体经排气管排出管外，一部分未被捕集的尘粒也由此排出。影响旋风除尘器效率的因素有那些？答：入口流速在一定范围内提高进气管流速，可以提高除尘效率。但入口流速太高，会把已分离的某些尘粒卷入内旋流重新带走，导致除尘效率下降。另外，压力损失与入口速度的平方成正比，入口流速过大，压力损失上升。因而。从技术和经验综合考虑，入口流速的合适范围，一般取12-20m/s，不宜低于10m/s，以防止入口管道积灰。除尘器的结构尺寸简体直径愈小，在同样切线速度下，尘粒所受离心力愈大，尺寸效率愈高。简体高度的变化对除尘效率影响不明显，而适当加长椎体的高度，有利于提高除尘效率。粉尘粒径与密度由于尘粒所受离心力与粒径的三次方成正比，而所受径向气体阻力仅与粒径的一次方成正比，因而大粒径比小粒径更易捕集。除尘效率随着尘粒真密度的增大而提高，密度小难分离，除尘效率下降。气体温度和粘度气体粘度随温度升高而增大，而分割粒径又与粘度的平方根成正比，因而旋风除尘器的除尘效率随气体温度与粘度的增加而降低。除尘设备下部的气密性除尘器内部静压从外壁向中心逐渐降低，即使除尘在正压下运行，锥体底部也可能处于负压状态。若除尘器下部不严而漏入空气，会把已落入灰斗的粉尘重新带走，使除尘效率明显下降。3.计算题拟采用降尘室除去常压炉气中的球形尘粒。降尘室的宽和长分别为2m和6m，气体处理量为1m3/s(标)，炉气温度为427℃，相应的密度ρ=0.5kg/m3，粘度μ=3.4×10-5Pa.s，固体密度ρS=4000kg/m3,操作条件下，规定气体速度不大于0.5m/s，试求：（1）降尘室的总高度H，m；（2）理论上能完全分离下来的最小颗粒尺寸；（3）粒径为40μm的颗粒的回收百分率；（4）欲使粒径为10μm的颗粒完全分离下来，需在降尘室内设置几层水平隔板？解：（1）降尘室的总高度工况下的烟气流量：理论上能完全分离下来的最小颗粒尺寸：粒径为40μm的颗粒的回收百分率：（4）欲使粒径为10μm的颗粒完全分离下来，需在降尘室内设置几层水平隔板？,求出H=0.0769m需在降尘室内设置水平隔板层数：≈344.参照模块七中“旋风除尘器的性能测定”内容中的工艺流程进行相关除尘设备或整套系统的工艺设计。习题3.2学习任务单1. 填空题（1）（过滤式除尘装置）是使含尘气体通过滤料或滤层，将粉尘分离和捕集的装置。（2）影响袋式除尘器效率的因素有（过滤速度）、（压力损失）、（滤料）、（清灰方式）。（3）袋式除尘器采用的滤料按滤料的材质分为（合成纤维滤料）、（玻璃纤维滤料）、（复合滤料）等；按滤料的结构分为（圆袋）和（扁袋）两类；按编织方法分为（织造滤料）、（非织造滤料）、（覆膜滤料）等。（4）中国生产的滤料有三大类，即（玻璃纤维滤料）、（聚合物滤料）、（覆膜滤料）。（5）袋式除尘器的清灰方式有（简易清灰）、（机械清灰）、（气流清灰）、（联合清灰）、（反吹风式清灰）、（脉冲喷吹式清灰）等。（6）根据结构特点将袋式除尘器划分为四种形式：即（按除尘滤袋形状分类）、（按过滤方向分类）、（按进气口位置分类）、（按清灰方式分类）。（7）根据清灰方法的不同，一般将袋式除尘器分为五类：（简易清灰袋式除尘器）、（机械清灰袋式除尘器）、（反吹风式清灰袋式除尘器）、（脉冲喷吹式清灰袋式除尘器）、（联合清灰袋式除尘器）等。2．简答题（1）说明机械振打、脉冲喷吹和反吹风清灰袋式除尘器的清灰原理，分析各自的优缺点。答：机械振动式袋式除尘器优点：工作性能稳定，清灰效果较好；缺点：滤袋常受机械力作用，损坏较快，滤袋检修与更换工作量大。反吹风清灰袋式除尘器优点：结构简单，滤袋磨损少，特别适用于粉尘粘性小，玻璃纤维滤袋的情况缺点：清灰效果较差，不能在线清灰而增加除尘器体积。脉冲喷吹清灰袋式除尘器优点：脉冲喷吹清灰实现了全自动清灰，清灰效果比逆气流清灰好；过滤负荷较高，滤袋磨损轻，运行安全可靠；能在线清灰，减小了除尘器体积。缺点：需要专门压气设备。选择过滤材料时应考虑那些因素，如何进行选择？答：含尘气体的温度是选用滤料的首要因素。按照连续工作温度，滤料大约可分为三类:低于130C的为常温滤料;130到200℃的为中温源料，高于200C的为高温滤料。通常是按照连续使用温度选用滤料，但在气体温度变化激烈时，应该考虑安全系数，选择相关即瞬间峰值温度不得超过滤料的上限温度。在选用滤料时还要考虑含尘气体的温度、腐蚀性、可燃性、以及粉坐形状、粒径大相关小、附着力和凝聚性，并要根据袋式除尘器的清灰方式来综合考虑。若使用表面覆膜过滤技术，还要特别注意膜态物的离温结化失效问题，以避免袋式除尘器在高温状态下涌入大量空气，因高温化而造成滤料失效。不同结构使用的滤料种类不同。（3）简述颗粒层除尘器的除尘机理。答：含尘气体经旋风除尘器预净化后引入带梳耙的颗粒层，使细粉尘被阻留在填料表面活颗粒层空隙中。填料层厚度一般为100-150mm，滤料常用粒径2-4.5mm石英砂，过滤气速为30-40m/min，清灰时反吹空气以45-50m/min的气速按相反方向鼓进颗粒层，使颗粒层处于活动状态，同时旋转梳耙搅动颗粒层。反吹时间15min，反吹周期为30-40min，总压力损失为1700-2000Pa，总除尘效率在95%以上。反吹清灰的含尘气流在返回旋风除尘器。这类除尘器常采用3-20个筒的多筒结构，排列成单行或双行。每个单筒可连续运行1-4小时。沸腾颗粒层除尘器不设梳耙清灰，反吹清灰风速较大（50-70m/min），使颗粒层处于沸腾状态。（4）影响袋式除尘器除尘效率的因素有哪些？答：影响袋式除尘器效率的因素有过滤速度、压力损失、滤料和清灰方式。（5）在选择虑料时应考虑气体那些特性？对虑料有何要求？答：选用滤料时必须依据含尘气体的特性(如粉尘和气体的性质、温度、湿度及粒径等)料特性清灰方式、耐磨、耐腐蚀、阻力低、成本低及使用寿命长等综合考虑。滤料的特性除了与纤维本身的性质有关之外，还与滤料的表面结构有很大关系。薄滤料、表面光滑的滤料容尘量定容尘，过滤效率高，可以采用较高的过滤速度，但清灰周期短，应及时清灰。到目前为止，还没有一种理想的滤料能满足上述所有要求，因此只能根据含尘气体的性质，选择最符合使用条件的滤料。3．计算题用脉冲喷吹袋式除尘器处理含尘气体，气体流量为1.35m3/s，滤袋直径为120mm，滤袋长度为2000mm，试计算所需滤袋数量。解：过滤风速取0.9m/min，则：4.参照本书7.4“袋式除尘器的性能测试”内容中袋式除尘器的基本参数进行设备结构设计，有条件的可以在实训室进行整个除尘系统制作。习题3.3学习任务单1． 填空题（1）含尘气体通过高压电场时，通过电晕放电使含尘气流中的尘粒带电，利用电场力使粉尘从气流中分离出来并沉积在电极上。利用静电除尘的设备称为（静电除尘器）。（2）静电除尘的基本原理包括（电晕放电）、（尘粒的荷电）、（荷电尘粒的迁移和捕集）、（粉尘清除）等基本过程。（3）静电除尘器的结构形式很多，根据集尘极的形式可以分为（管式除尘器）和（板式除尘器）两种；根据气流的流动方式，分为（立式除尘器）和（卧式除尘器）两种；根据粉尘在电除尘器内的荷电方式及分离区域布置的不同，分为（单区除尘器）和（双区除尘器）电除尘器。（4）静电除尘器的结构由除尘器主体和（供电装置）组成。除尘器的主体包括（电晕电极）、（集尘电极）、（电极清灰装置）、（气流清灰装置）和（电除尘器外壳）等。2． 简答题（1）静电除尘器有哪些优缺点？答：优点除尘效率高；可以净化较大气量；能够除去的粒子粒径范围较宽；可净化温度较高含尘烟气；结构简单，气流速度低，压力损失小；能量消耗比其他类型除尘器低；电除尘器可以实现微机控制，远距离操作。缺点价格高，结构复杂。会产生臭氧(Ozone)，浓度超标的臭氧对人体有危害。（2）简述静电除尘器的除尘机理。答：气体除尘方法的一种。含尘气体经过高压静电场时被电分离，尘粒与负离子结合带上负电后，趋向阳极表面放电而沉积。在冶金、化学等工业中用以净化气体或回收有用尘粒。利用静电场使气体电离从而使尘粒带电吸附到电极上的收尘方法。在强电场中空气分子被电离为正离子和电子，电子奔向正极过程中遇到尘粒，使尘粒带负电吸附到正极被收集。当然近年来通过技术创新，也有采用负极板集尘的方式。以往常用于以煤为燃料的工厂、电站，收集烟气中的煤灰和粉尘。冶金中用于收集锡、锌、铅、铝等的氧化物，现在也有可以用于家居的除尘灭菌产品。试述影响静电除尘器除尘效率的因素。答：粉尘的比电阻；粉尘荷电趋进流速；电场烟气流速；电场除尘比面积；阴极刺种类的选型；电场室数；使用的电源种类（工频、中频、高频、脉冲）；电压的稳定性、火花率；入口处的气流分布板；选择电除尘器时应考虑哪些因素？答：系统概况，如锅炉技术参数、脱硫方式、脱硝方式、引风机、锅炉除尘方式、锅炉排渣方式等。粉尘的理化性质，如飞灰化学成分分析、飞灰粒度分析(斯托克斯粒径）、飞灰比电阻分析（包括实验室比电阻和含尘气体工况比电阻）、飞灰密度（包括堆积密度和真密度）和安息角等。含尘气体成分分析，如含尘气体化学成分分析（如S02、NOx、O2、CO2、CO、Si02、A1203、Fe203、CaO、MgO、Na20、K20、Ti02、P205、MnO2、Li20、S03等），含尘气体其他性质分析（粉尘比电阻、浓度等）。含尘气体参数，如电除尘器人口含尘气体量、电除尘器人口含尘气体温度、含尘气体湿度、电除尘器人口处含尘气体最大含尘浓度。厂址气象和地理条件。电除尘器占地、输灰方式。电除尘器一次性投资费用、运行费用（水、电、备品备件等)。电除尘器的运行维护及用户管理水平要求。粉尘回收利用的价值及形式。（5）在电除尘中，粉尘比电阻过高和过低时对除尘效率有何影响?电除尘器处理粉尘最适宜的比电阻范围是多少?若粉尘的比电阻过高，应采取哪些措施调整其比电阻?答：当粉尘比电阻太低例如炭黑粉尘，粉尘到达收尘极后，很快释放出其上的电荷，成为中性，因而易于从收尘极上脱落，重新进入气流，产生二次飞扬，降低除尘效率。当粉尘比电阻太高时，粉尘到达收尘表面后，粉尘的电荷不易释放，逐步积存于收尘表面上的粉尘可能产生两种影响：一是由于粉尘的电性仍保持为负极性，它排斥随后的粉尘粘附于其上，二是在粉尘层达到一定的厚度后，在尘层内部形成一定的电场，粉尘层表面为负极，收尘极为正极。粉尘层增厚，电场强度增加，以致达到尘层内的空气击穿，从而产生反向放电，即从收尘极向收尘空间放出大量正离子，使粉尘荷正电进入收尘空间，破坏了正常的收尘工作。一般认为最适宜于电除尘器工作的比电阻范围为10的四次方~5*10的10次方。当比电阻过高时，可对含尘气体进行调质处理，或增加比集尘面积、提高电气性能、采用旋转极板新技术等措施来保证除尘效率。（6）什么是“电晕闭塞”，对电除尘有什么危害，应如何防止出现“电晕闭塞”？答：当进入电除尘器的含尘气流的微小颗粒浓度高时，荷电尘粒所形成的电晕电流不大，但所形成的空间电荷很大，进而抑制电晕电流的产生。当含尘量大到某一数值时，尘粒在电场中几乎不能得到电荷，电晕电流减小至零，电晕现象消失，电除尘器失去除尘作用，此即电晕闭塞。危害：电晕现象是强电场作用下导线周围空气的电离现象。电晕放电现象还会使空气中的气体发生电化学反应，产生一些腐蚀性的气体，造成线路的腐蚀。电晕放电过程中不断进行的流注和电子崩会形成高频电场脉冲，形成电磁污染，影响无线电和电视广播。预防措施：将电力系统电压降低，使电压达不到电晕的起始电压，但是这种方法不符合电力系统的运行要求，基本不能运用。减少导体电极曲率半径小的部位。这是减少和防止电晕的最佳途径。3． 计算题（1）含石膏粉尘废气，流量150000m3/h，含尘浓度67.2g/m3，用电除尘器处理，要求净化后，气体含尘浓度为200mg/m3，试计算电除尘器集尘板面积。解：除尘效率为：查表3-5石膏粉尘的有效驱进速度为0.195m/s,集尘板面积为：（2）利用一板式电除尘器捕集烟气中的粉尘，该除尘器由4块集尘板组成，板高和板长均为3.66m，板间距为0.25m，烟气的体积流量为7200m3/h，常压操作，粉尘粒子的驱进速度为12.2cm/s。试确定:①烟气流速分布均匀时的除尘效率；②由于烟气分布不均匀，某一通道内烟气量占烟气总量的50%，其他两通道的烟气量各占25%时除尘器的除尘效率。解：①4块集尘板的集尘面积为：②50%通道1：Q1=1m3/sA1=2×3.66×3.66=26.79m2η1=96.2%S31=S11×η1=0.481S125%通道2、3：Q2=Q3=Q/4=0.5m3/sA2=A3=26.79η2=η3=99.9%S32=S33=η2S12=0.25S1S3=S31+S32+S33=0.98S1η=S3/S1=98%习题3.4学习任务单1. 填空题（1）文氏管是由（渐缩管）、（喉管）和（渐扩管）三部分组成。（2）根据气液分散的情况，分为（液滴）洗涤器，包括重力喷雾洗涤器、自激式喷雾洗涤器、文丘里洗涤器和机械诱导喷雾洗涤器；（冲击式）洗涤器，包括填料床洗涤器、旋风水膜除尘器；液层洗涤器，包括泡沫洗涤器。（3）影响卧式旋风水膜除尘器效率的主要因素是（过滤风速）和（风量）。（4）卧式旋风水膜除尘器的阻力损失大约（500-750Pa）,平均耗水0.05～0.15L/m3。它具有结构简单、（阻力小）、（效率高）、负荷适应性强、运行维护费用低等优点。（5）依靠气流自身的动能，冲击液体表面而激起水滴和水雾的除尘器称为（自激式湿式除尘器）除尘器。（6）文丘里洗涤器是一种（高效）湿式洗涤器，常用在高温烟气降温和除尘上。2. 简答题（1）湿式除尘器有哪些特点？答：采用双锥形塔除尘，使泥水不接触筒壁，防止了粘灰造成的堵塞。喷水头装在尘区以外，使尘与喷头不予接触，解决了因喷头堵塞水喷不出而影响吸尘效果问题。采用双塔直接装在立窑的两支烟囱上，避免了烟气行走弯路造成的阻力，因此设备阻力很低，无需用诱导风不会产生反倒烟现象。采用大水量除尘，促使循环水加快，这样水温较低，可解决管道结垢，水蒸发量减少，并且除尘效果不好等现象。全部使用循环水，绝对不往窑下排放和浪费水资源。收尘后排出的污水可通过泥水分离器将泥和水快速分开。分离出来的泥以粥糊状连续排向双轴搅拌机，并且不需任何排泥设备。回收的泥浆100%回收利用，绝无排到地面而造成的二次污染问题。（2）简述湿式除尘器的除尘原理。答：含尘气流向上运动，液滴由喷嘴喷出向下运动，粉尘颗粒与液滴之间通过惯性碰撞、接触阻留、粉尘因加湿而凝聚等作用机较大的尘粒被液滴捕集。当气体流速较小时，夹带了颗粒的液滴因重力作用而沉于塔底，净化后的气体通过脱水器去除夹带的细小液滴由顶部排出。（3）简述文丘里洗涤器的除尘机理。答：含灰尘的气体进入收缩管，流速沿管逐渐增大。水或其他液体由喉管处喷入，被高速气流所撞击而雾化。气体中的尘粒与液滴接触而被润滑。进入扩大管后，流速逐渐减小，尘粒互相粘合，使颗粒增大而易除去。最后进入旋风分离器，由于离心力的作用，水与润滑的尘粒被抛至分离器的内壁上并向下流出器外，净制后的气体则由分离器的中央管排出。其优点是结构简单，除尘效率高。缺点是阻力大，不能用于净制不容许与液体接触的气体。除除尘外，还有降温作用。（4）试述各类湿式除尘器的适应条件。答：重力喷雾湿式除尘器：各类工业粉尘，有机异味、酸碱废气吸收净化等有害气体的洗涤净化，锅炉烟气脱硫、压铸机、中央熔炉、焚烧炉等烟气、化工制药、食品加工、冶金、铸造、碳素材料、机械加工、建材、压片机、制粒机、混合机、配料、拌料、振筛等行业。旋风式湿式除尘器：适用于处理气量大和含尘浓度高的气体。自激式湿式除尘器：适用于净化各种非纤维性粉尘填料式湿式除尘器：各类工业粉尘，有机异味、酸碱废气吸收净化等有害气体的洗涤净化，锅炉烟气脱硫、压铸机、中央熔炉、焚烧炉等烟气、化工制药、食品加工、冶金、铸造、碳素材料、机械加工、建材、压片机、制粒机、混合机、配料、拌料、振筛等行业泡沫式湿式除尘器：适用于煤矿井下采掘工作面、皮带运输机转载点、隧道掘进施工等空间狭小地点粉尘灾害的防治文丘里湿式除尘器：常用于烟气冷却和工业除尘。机械诱导除尘器：应用粉尘惯性作用、重力作用而设计的除尘设备。习题3.5学习任务单选择除尘装置的原则是什么？答：达标排放原则选用的除尘器必须满足排放标准规定的排放浓度。对于运行状况不稳定的系统，要注意烟气处理量变化对除尘效率和压力损失的影响。例如，旋风除尘器除尘效率和压力损失，随处理烟气量增加而增加，但大多数除尘器（如电除尘器）的效率却随处理烟气量的增加而下降。排放标准包括以浓度控制为基础规定的排放标准，以及总量控制标准。排放标准有时空限制，锅炉或生产装置安装建立的时间不同，排放标准不同；所在的功能区不同，排放标准的要求也不同。当除尘器排放口在车间时，排放浓度应不高与车间容许浓度。无二次污染原则除尘过程并不能消除颗粒污染物，只是把废气中的污染物转移为固体废物（如干法除尘）水污染物（如湿法除尘造成的水污染），所以，在选择除尘器是必须同时考虑捕集粉尘的处理问题。有些工厂工艺本身设有泥浆废水处理系统，或采用水力输灰方式，在这种情况下可以考虑采用湿法除尘，把除尘系统的泥浆和废水归入工艺系统。经济性原则在污染物排放达到环境标准的前提下，要考虑到经济因素，即选择环境效果相同而费用最低的除尘器。在选择除尘器时还必须考虑设备的位置、可利用的空间、环境因素等，设备的一次投资（设备、安装和工程等）以及操作和维修费用等经济因素也必须考虑。此外，还要考虑到设备操作简便，便于维护、管理。适应性原则含尘气体的性质，随工况条件的变化会有所不同，这对除尘器的性能会有一定的影响。复合适应性良好的除尘器，当处理风量或含尘浓度在较大范围内波动时应仍能保持稳定的除尘效率、合适的压力损失和足够高的运转率。另一方面，收尘器安装处所的环境条件，对除尘器性能有所改善还是恶化也难以预料。因此，在确定除尘器的能力时应留有一定的富余量，以预留以后可能增设除尘器的空间。简述各类除尘器的适应条件和范围。答：机械式除尘器适用范围：干燥、大颗粒的非纤维粉尘。湿式除尘器适用范围：适宜于处理高温、高湿、易燃、易爆的含尘气体。静电除尘器适用范围：适用于除去烟气中0．01—50μm的粉尘，而且可用于烟气温度高、压力大的场合。袋式除尘器适用范围：应用最为广泛，在钢铁、有色冶金、化工、机械、建材、电力、轻工、纺织、粮食、交通运输等多个工业部门都有应用。社会实践活动到火力发电厂、水泥厂、钢铁厂等有除尘设备的工厂进行现场实习，并按下列要求完成实习报告。（1）了解生产工艺情况及污染源的特性；（2）了解除尘设备的设置、使用情况；（3）了解有关除尘设备的维护维修知识和技能并进行对比分析。习题4.1学习任务单1.填空题（1）根据吸收原理，吸收分为（物理）吸收和（化学）吸收两种，当NaOH吸收SO2时为（物理）吸收。（2）吸收流程配置时应考虑的因素包括（富液的处理）、（除尘）、（烟气的预冷却）、（结垢和堵塞的处理）、（除雾）、（气体的再加热）等。（3）吸收液完成吸收后，处理的方式有两种，一是（恢复其原有的吸收能力），二是（加工成副产品回收）。（4）非循环过程是指对（吸收剂）不进行再循环，而循环过程是指将（吸收剂）循环使用。（5）根据吸收剂与废气在吸收设备中的流动方向，可将吸收工艺分为（逆流操作）、（并流操作）和（错流操作）。（6）工业上最常用的吸附剂是（活性炭）。（7）（移动床）吸附器适宜净化大气量污染废气，（固定床）吸附器适合于小型、分散、间歇性的污染源。（8）常用吸附剂的再生方法（加热解吸再生）、（降压或真空解吸再生）、（溶剂萃取再生）。（9）吸附装置有（吸附槽）、（固定床吸附设备）、和（流化床吸附设备）几种类型。；（10）吸附工艺流程有（外扩散）、（内扩散）和（表面吸附过程）三种形式。（11）催化剂的组成包括（主催化剂）、（助催化剂）、（载体）。（12）催化剂的性能由（活性）、（选择性）、（稳定性）等来描述。（13适合利用催化法净化的污染物是（一氧化碳）、（碳氢化合物）、（氮氧化物）等。（14）火炬”燃烧属于（直接）燃烧。在操作良好时，火焰呈（蓝）色，在操作不良时，火焰呈（橙黄）色。（15）燃烧法分为（正压燃烧）、（负压燃烧）和（大气预混燃烧）。（16）催化燃烧设备有（活性炭吸附浓缩+催化燃烧）和（沸石转轮吸附浓缩+催化燃烧）两大类。（17）直接燃烧的设备有（民用燃具）、（民用燃气生活锅炉）、（燃气工业炉）等。（18）热力燃烧控制的温度和停留时间分别为（760~820℃）和（0.5s）。（19）冷凝法用于（有机废气）、（重金属蒸气）、（高湿气体）等气体的净化。（20）冷凝法常用设备为（喷淋塔）和（填料塔）。；（21）冷凝法操作主要通过控制（VOCs）来实现。2.简答（1）吸收剂选择的要求？答：溶解度吸收剂对溶质组分的溶解度要大。选择性吸收剂应对溶质组分有较大的溶解度，而对混合气体中的其它组分溶解度甚微。挥发度在吸收过程中，吸收剂的蒸汽压要低，即挥发度要小，以减少吸收剂的损失量。其它所选用的吸收剂应尽可能无毒性、无腐蚀性、不易燃易爆、不发泡、冰点低、价廉易得，且化学性质稳定。（2）吸收后烟气排放前为什么加热？答：烟气里有大量的二氧化碳，密度比空气大，加热的目的是为了增大体积减小密度，提供排放动力。吸附操作应注意的事项有哪些？主要控制的参数包括什么？答：选择的吸附剂的舍吸附要求，保证净化效果;操作时控制的气流度要合适，即保证吸附时间，还要尽可能提嵩速度，减小装置尺守，降低投资:温度是吸附和脱附的关键，应掌握好温度的变化，及时调整保证最任温度范围:时时监测排气中污染物的浓度，及时脱附和再生，保证操作的顺利进行。主要控制的参数：吸附体系的温度吸附质的沸点和临界温度吸附质的压力吸附质分子的大小多种气体吸附质共存（4）吸附法适用的范围？答：适用于低浓度有害气体特别是各种有机溶剂蒸气。（5）防止催化剂中毒的措施有哪些？答：按操作规程精准地控制反应条件；对废气进行预处理，防止催化剂中毒；当催化剂表面结碳时，吹入过量空气并提高燃烧温度，去除表面结碳；改进催化剂制备工艺，提高催化剂耐热性和抗毒能力。（6）催化剂中毒的原因？答：催化剂中毒的原因有几种可能，原科中所含的少量杂质，或是强吸附（多为化学吸附）在活性中心上，或是与活性中心起化学作用，变为别的物质，都能使活性中心中毒．另外，反应产物中也可能有这样的毒物；在催化剂的制备过程中，载体内所含的杂质与活性组分相互作用，也可能毒化活性中心．（7）热力燃烧设备的操作步骤有哪些？答：首先是铺助燃科燃烧，其作用是提供热量，以便对废气进行预热;第二步是废气与高温燃气混合并使其达到反应温度;最后是废气中可燃组分被氧化分解，在反应温度下充分燃烧。（8）进入催化燃烧器的气体通过预处理除去那些有害成分？答：废气在进入床层之前必须进行预处理,以除去废气中的粉尘、液滴及催化剂的毒物。（9）冷凝法的基本原理是什么？答：冷凝法是利用物质在不同温度下具有不同饱和蒸汽压这一性质，采用降低系统温度或提高系统压力，使处于蒸汽状态的污染物冷凝并从废气中分离出来的过程。冷凝法的特点和用途？答：冷凝净化法适用范围冷凝净化法适于在下列情况下使用：①处理高浓度废气，特别是含有害物组分单纯的废气；②作为燃烧与吸附净化的预处理；特别是有害物含量较高时，可通过冷凝回收的方法减轻后续净化装置的操作负担；③处理含有大量水蒸气的高温废气。冷凝净化法所需设备和操作条件比较简单，回收物质纯度高。冷凝净化法对废气的净化程度受冷凝温度的限制，要求净化程度高或低浓度废气处理时需要将废气冷却到很低的温度，经济上不合算。3.气态污染物净化设备简易设计训练（1）到学校图书馆、资料室查阅吸收塔和吸附塔的有关资料；（2）上网浏览网站等有关气态污染物净化治理的论文、治理设计方案、图纸资料等；（3）结合本教材相关技能实训内容，进行1-2种气态污染物净化技能实训，或进行整体净化设施的工艺设计。习题4.2学习任务单1、填空题。（1）物理选煤主要是利用清洁煤、灰分、黄铁矿的（比重）不同，以去除部分灰分和黄铁矿硫，但不能除去煤中的（有机硫）。在物理选煤技术中，应用最广泛的是（跳汰选煤），其次是重介质选煤和浮选，重介质选煤的基本原理是（阿基米德原理）。浮选是在（利用矿物界面性质的差异来分离、富集、精制）的分选过程。（2）在我国，采用煤燃烧过程脱硫的技术主要有两种：一是（型煤固硫），二是（流化床燃烧脱硫技术）。（3）为了克服石灰／石灰石法的结垢和堵塞，提高SO2的脱除率，开发了加入缓冲剂的石灰／石灰石法，常用缓冲剂是（己二酸）、（氯化钙）。（4）氨酸法的3个主要工序是（除沫）、（降温）、（干燥）。（5）碱性硫酸铝—石膏法是采用碱性硫酸铝溶液作为吸收剂吸收SO2，吸收SO2后的吸收液经过氧化后用石灰石再生，再生过的碱性硫酸铝溶液循环使用，主要产物为（石膏）。（6）碱式硫酸铝—石膏法主要由吸收剂的（制备系统）、（吸收系统）、（氧化系统、中和再生）系统组成。（7）石灰石/石灰-石膏法采用（添加吸收剂）和（提高锅炉电除尘器的效率）法防止结垢。（8）催化氧化法可分为（均相湿式催化氧化法）、（非均相湿式催化氧化法）两大类。2、简答（1）烟气脱硫基本原理是怎样实现的？答：以小苏打（NaHCO3）做脱硫剂，在高温烟气的作用下激活，表面形成微孔结构，犹如爆米花被爆开，烟道内烟气与激活的脱硫剂充分接触发生化学反应，烟气中的SO2及其他酸性介质被吸收净化，脱硫并干燥的Na2SO4副产物随气流进入布袋除尘器被捕集。（2）氨法常用的吸收剂有哪两种，使用碳酸氢氨的优点有哪些？答：利用气氨或氨水做为吸收剂,气液在脱硫塔内逆流接触,脱除烟气中的SO2。既回收了硫资源，又不产生二次污染。氨酸法防治“白烟”的措施有哪些？答：水含量控制排烟温度控制3、简述（1）简述湿式石灰-石膏法的工艺流程并画出流程图。答：工艺流程主要包括烟气系统、吸收系统、吸收剂制备系统、石膏脱水及储存系统等。基本工艺流程为：除尘后的烟气经热交换及喷淋冷却后进入吸收塔内，与吸收剂浆液(石灰石或石灰）逆流接触，脱除所含的S02，净化后的烟气从吸收塔排出，通过除雾和再热升压，最终从烟函排人大气。吸收塔内生成的含亚硫酸钙的混合浆液用泵送人PH调节槽，加酸将pH值调至4.5左右，然后送人氧化塔，由加人的约5kg/cm2的压缩空气进行强制氧化，生成的石膏浆液经增稠浓缩、离心分离和皮带脱水后形成脱硫石膏。（2）双减法脱硫比湿式石灰-石膏法有哪些优缺点，举例说明？答：石灰石脱硫法是将石灰石直接用黎明重工超细磨粉机进行粉碎，然后加水进行搅拌成为石灰浆。而双碱法脱硫是将石灰石先加水使其与水反应变成氢氧化钙也就是使其成为碱性，然后和氢氧化钠一起在反应池中利用其相互的作用与其烟气中的有害气体反应。从而除去有害气体保护大气环境。其两种方法的最大区别是石灰石脱硫简单便捷，投资少，效果好。4.技能实训结合7.5“吸收法净化二氧化硫废气”章节的内容进行工程技能实训。习题4.3学习任务单1.填空题：（1）处理NOx的方法有（吸收法）、（吸附法）、（选择性催化还原法）、（选择性非催化还原法）等多种；、（2）工业上应用较多的是（石灰/石灰石-石膏）法、（氨吸收）法。（3）活性炭吸附法控制在200℃以下的原因是（碳化）；得到的再生产物是（CO2）；（4）丝光沸石吸附法中吸附剂的再生经过（脱水）、（干燥）、（活化）、（冷却）四个步骤完成。（5）选择性催化法的还原剂一般是（NH3）；常用的催化剂有（Pt）、（Pd）、（Cu）、（Cr）、（Fe）等。2.简答（1）简述以丝光沸石为吸附剂吸附NOx废气的工作原理。答：原理是使用的分子筛是天然的或者是经加工的丝光沸石，是ー种硅铝比很高的(大于10-13)、热稳定性和耐酸性很高的硅铝酸盐，常用的有氢型丝光沸石，比表面积可达500-1000m2/g,极性很强。当氮氧化物的废气通过丝光沸石时，废气中的NO2和H2O分子被选择性地吸附在表面上，并发生反应放出的NO连同废气中的NO，与氧在沸石便面上被催化成NO2,与水反应生成HNO3，吸附饱和后，用加热器升温(如水蒸气)将生成的HNO3脱附出来，脱附后的丝光沸石经干燥再生，重新进入吸附状态。（2）什么是催化还原法。答：催化还原法是在催化剂作用下，利用还原剂将NOx还原为无害的N2。(3)什么是选择性催化还原法。答：选择性催化还原法（SelectiveCatalyticReduction，SCR）是指在催化剂的作用下，利用还原剂（如NH3、液氨、尿素）来“有选择性”地与烟气中的NOx反应并生成无毒无污染的N2和H2O。（4）简述选择性催化还原法处理NOx尾气的工艺流程。答：硝酸尾气首先进人换热器与反应后的热净化气进行热交换,升温后再与燃烧炉产生的高温烟气混合升温到反应温度，进入反应器(图4-32)。在反应器中，当含有NOx的废气通过催化剂层时，与喷入的NH3发生反应,反应后的热净化气预热尾气后经过水封排空。3.技能实训结合7.6“吸附法净化氮氧化物废气”章节的内容进行工程技能实训；习题4.4学习任务单1.填空题：（1）汽车尾气主要排放哪三种有害气体（一氧化碳）、（碳氢化合物）、（氮氧化合物）。（2）在汽车尾气净化中三元催化剂是指（贵金属中的Pt或Pd、Rh、Ir）。（3）目前汽车代用燃料的主要有（气体燃料）、(合成烃燃料)、(醇类燃料)等。2.简答（1）对汽车尾气净化的三个途径？答：第一，也是最根本和最终的途径，改变汽车的动力。如开发电动汽车及代用燃料汽车。此途径使汽车根本不产生或只产生很少的污染气体。第二，改善现有的汽车动力装置和燃油质量。采用设计优良的发动机、改善燃烧室结构、采用新材料、提高燃油质量等都能使汽车排气污染减少，但是不能达到“零排放”。第三，也是目前广泛采用的适用于大量在用车和新车的净化技术。是采用一些先进的机外净化技术对汽车产生的废气进行净化以减少污染，此途径也不能达到“零污染”。（2）什么是三元催化净化器？答：三元催化器是安装在汽车排气系统中最重要的机外净化装置。三元催化器可将汽车尾气排出的CO、HC和NOx等有害气体通过氧化和还原作用转变为无害的二氧化碳、水和氮气。(3)什么是选择性催化还原法？。答：选择性催化还原法（SelectiveCatalyticReduction，SCR）是指在催化剂的作用下，利用还原剂（如NH3、液氨、尿素）来“有选择性”地与烟气中的NOx反应并生成无毒无污染的N2和H2O。（4）汽车代用燃料是什么？答：代用燃料发动机指使用代用燃料来替代汽油或柴油的发动机。目前国内开发使用的发动机代用燃料包括天然气、液化石油气、甲醇、乙醇、生物质燃料、氢气以及二甲基醚等。乙醇作为汽车代用燃料的主要优点？答：辛烷值高，抗爆性好。乙醇含氧量高达34.7％。在汽油中含10％的乙醇，含氧量就能达到3.5％。溶解性好，清洁油路，车用乙醇汽油中的燃料乙醇是一种性能优良的有机溶剂，能有效地消除汽车油箱及油路系统中沉淀和凝结的杂质，具有使油路疏通的作用燃烧充分，减少积炭，由于车用乙醇汽油燃烧充分，可有效地预防和消除火花塞、气门、活塞顶部及排气管、消声器等部位积炭的形成，延长发动机和主要部件的使用寿命，亲水性强，使用不当会分层，乙醇是亲水性液体，易与水互溶，如果油箱中沉积有水分或在车用乙醇汽油中混入水分，使油品水分超标，会出现燃料乙醇与调和组分油分层现象，影响发动机正常工作，因此，首次使用时，应对油箱进行一次检查，增氧性强，助燃效果好，燃料乙醇按10%的比例混配入汽油中，可使氧含量达到3.5%，助燃效果好，汽油燃烧充分，使汽车的有害尾气排放总量降低33%以上。车用乙醇汽油的使用可有效的降低汽车尾气排放，改善能源结构。国内研究表明，e15乙醇汽油（汽油中乙醇含量为15％）比纯车用无铅汽油碳烃排量下降16.2％，一氧化碳排量下降30％。燃料乙醇的生产资源丰富，技术成熟。当在汽油中掺兑少于10％时，对在用汽车发动机无需进行大的改动，即可直接使用乙醇汽油。习题4.51．填空题（1）蓄热燃烧法处理VOCs工艺在实际中使用的有（热力燃烧）和（催化燃烧技术）。（2）在污染物控制技术中常用于VOCs废气净化的吸附剂是（活性炭）。（3）VOCs控制技术中回收技术包括（冷凝法）、（吸附法）、（吸收法）和（膜分离法）。2．简答题（1）分析比较VOCs燃烧净化处理中各方法的工艺特点（处理浓度、处理过程及效果）。答：对于成分复杂、高浓度的VOCs，现在应用较多的方法是燃烧法，它是通过化学反应，将VOCS中的有机物转变为C02和H2O。目前实际使用的燃烧方式主要有直接燃烧和催化燃烧，其过程复杂并且可能包括一系列分解、聚合及自由基反应。直接燃烧也称为直接火焰燃烧，它是把VOCs中可燃的有机物组分当作燃料在气流中直接燃烧，温度一般在1100℃左右。因此，该方法只适用于净化有机物组分燃烧时热值较高的VOCs，因为只有燃烧时放出的热量能够补偿散向环境中的热量时，才能保持燃烧区的温度，维持燃烧的持续。催化燃烧是以Pt、Pd、CuO、Ni0等作为催化剂，在较低的温度下(150～600℃)使VOCs中的有机物可燃组分氧化分解成C02和H2O。催化剂的存在使有机物在燃烧时比直接燃烧法需要更少的保留时间和更低的温度。但由于VOCs中含有较多杂质，很容易引起催化剂中毒，且催化剂常只针对特定类型的化合物，因此催化燃烧的广泛应用在一定程度上受到了限制，也易造成二次污染。燃烧法具有效率高、处理彻底、消除恶臭、污染小等优点，但由于VOCs燃烧氧化的最终产物是C02、H2O等，因而使用这种方法不能回收到有用的物质，且使用催化燃烧时所用催化剂成本很高，费用大大提高。（2）分析比较生物净化技术处理有机废气的各工艺性能。答：生物过滤工艺生物过滤工艺是利用有较强吸附能力的填料如松树皮、活性炭、陶粒、堆肥等完成对废气污染物的吸附，填料中有大量的微生物，微生物通过吸收捕获废气中的污染物，通过微生物的代谢作用完成对污染物的降解。生物过滤工艺处理废气具有工艺简单、操作方便、运行成本低和处理效果好等优点，而且菌种附着在固定填料上比较稳定不易流失。当然，生物过滤工艺也有着自身的局限性，只适合处理溶解度高、易生化降解的VOCs，尤其是对高浓度废气处理效果较差，耐冲击负荷能力弱，滤床需要定期更换等缺点。生物洗涤工艺生物洗涤工艺是一个由装有惰性填料的吸收器和一个活性污泥反应器组成的悬浮活性污泥处理系统，吸收器内的惰性填充材料，其主要用于增加气液相的接触面积，而不是作为生物相的载体。生物洗涤工艺的优点是阻力小压降低、填料由于具有较大的孔隙率因此不易堵塞，不需要定期更换填料，运行过程和反应条件易于控制。但是，其适合治理易溶VOCs，如醇、酮类(Henry系数<0.01)，污染物浓度一般低于5000mg/Nm3、气液传质的比表面积较小(通常<300m2·m-3)；由于生物洗涤工艺所需的运行设备较多，运行成本较高，且不宜处理进气流量较大的废气，在一定程度限制了生物洗涤工艺在处理工业废气中的应用。生物滴滤工艺生物滴滤池，是一种介于生物过滤法和生物洗涤法之间的处理工艺。相比生物过滤器，生物滴滤器中所用的填料是陶瓷、木炭、聚丙烯小球、颗粒活性炭等惰性材料，其不能提供微生物生存以及生长的营养物质。需要注意的是，生物滴滤器基于滴流的机制，因此这种工艺更适合于水溶性VOCs（Henry系数<0.1），当然由于微生物和污染物之间的接触是同时发生的，所以对于VOCs在水中溶解度没有生物洗涤器要求那么高。生物滴滤池的优点在于其运营和投入成本低；日常操作简便；可以人为投加必须的营养物，并调节pH值；适合中高浓度的污染物气体净化。但也有自身的局限性，比如因为塔内微生物的快速繁殖导致的填料层堵塞，压降升高，生物滴滤系统的运行效率下降，必须采取反冲洗等方法来恢复生物滴滤系统的功能，目前常用的防治填料层堵塞的方法有漫灌冲洗法、酸/碱反冲洗、营养限制等。生物板式塔生物板式塔的基本结构类似于生物滴滤池，与其不同的是在吸收塔内不是填料而是一堆在边界上有孔的平行圆板，相邻两个圆板的放置必须使孔交替平行。生物板式塔根据所需要的操作时间可以调节总的表面积和塔板之间的空间，同时由于其恒定的表面接触面积使过程中更容易建膜和规模扩大化。相比生物过滤器、生物滴滤器而言，其对于生物相的分析更为方便，且不容易发生由于微生物过度生长而引起的堵塞等问题，即使当塔板生物膜的厚度达到最大值时也易于替换，性能更稳定(生物活性稳定)，能长时间地工作，操作也更加方便。转鼓生物过滤器与生物洗涤类似，转鼓生物过滤器也是由废水生物处理技术所演化而来。它的设计在一定程度上解决了生物过滤器中固有的问题。转鼓生物过滤器的主体为水平圆筒，其安装在两端固定的转轴(中空)上，圆筒约有30%至40%的面积浸没在水槽中，微生物则附着在转筒上。污染物气体进入密封的反应器后，进而吸附在转筒介质上(如活性炭，海绵等)。膜生物膜反应器在典型的膜生物膜反应器中，微生物依附在膜的一侧，膜作为微生物群落生长的载体，并为氧气和挥发性有机物的传质提供了巨大的比表面积。膜被生物膜所覆盖的那一侧浸润在液相中，液相提供营养物质，进而可以控制生物相。而气相中的污染物通过纤维膜微孔扩散到达生物相(生物膜)，然后好氧微生物以氧气为电子受体将VOCs降解。相比传统的三大生物反应器(生物过滤器，生物洗涤塔和生物滴滤池)，膜生物膜法虽拥有诸多优势，但目前仍停留在实验室研究阶段。习题5.1：学习任务单1.什么是废气治理设备？答：废气处理设备，主要是指运用不同工艺技术，通过回收或去除、减少排放尾气的有害成分，达到保护环境、净化空