大气污染课件第二章

第2章大气污染控制技术基础

本章主要介绍大气污染物的基本性质、大气污染物的来源和产生机理。通过学习和掌握大气污染物的基本性质了解其来源和分类，熟悉和掌握各种燃料的种类及特性、燃料的燃烧条件对污染物产生的影响，了解清洁燃烧技术的基本知识。熟悉不同行业单位产生的大气污染物情况学习指南：2.1大气污染物的性质大气污染物是指由于人类活动或自然转让过程，排放到大气中的对人或环境产生不利影响的物质。自然过程产生的大气污染物主要有：火山喷发排出的火山灰颗粒、二氧化硫(SO2)、硫化氢(H2S)、煤矿和油田自然逸出的煤气和天然气、腐烂的动植物排出的有害气体等。在大气污染中，颗粒污染物按照其来源和物理性质，主要可以分为：

粉尘烟尘扬尘油烟（简称“三尘一烟”）。2.1.1颗粒污染物的性质2.1大气污染物的性质粉尘系指悬浮于气体介质中的微小固体粒子，受重力作用能发生沉降，但在某一段时间内也能保持悬浮状态。粉尘的来源主要有以下几个方面

①固体物料的机械粉碎和研磨，例如选矿、耐火材料车间的矿石破碎过程和各种研磨加工过程；②粉状物料的混合、筛分、包装及运输，例如水泥、面粉等的生产和运输过程；③物质的燃烧，例如煤燃烧时产生的烟尘④物质被加热时产生的蒸汽在空气中的氧化和凝结，例如矿石烧结、金属冶炼等过程产生的锌蒸汽，在空气中冷却时会凝结，氧化成氧化锌固体颗粒。粉尘粒子的粒径范围一般为1～200μm左右。1.粉尘的性质2.1大气污染物的性质1.粉尘的粒径和粒径分布2.粉尘的密度3.粉尘的安息角4.粉尘的比表面积5.粉尘的润湿性6.粉尘的黏附性7.粉尘的荷电性8.粉尘的比电阻9.粉尘的自燃性和爆炸性2.1大气污染物的性质

烟尘一般含硫、氮、碳的氧化物等有毒气体和不完全燃烧的炭粒，而且还有许多稠环碳氢化合物，其中有的是强致癌物质，如苯并芘、苯并蒽等。

扬尘又分为一次扬尘和二次扬尘：一次扬尘是指在处理散状物料时，由于诱导空气的流动，将粉尘从处理物料中带出，污染局部地带；二次扬尘是指由于室内空气流、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，把沉落在设备、地坪、及建筑构筑上的粉尘再次扬起。2.1大气污染物的性质

有关部门从居民家庭收集的经常煎炸食物的油烟样品进行分析，共测出220多种化学物质，其中主要有:在烹调油烟中还发现挥发性亚硝胺等已知突变致癌物。醛酮烃脂肪酸醇芳香族化合物酯内酯杂环化合物2.1大气污染物的性质2.1.2气态污染物的性质表2—1大气中主要气态污染物的来源、发生量、背景浓度和主要反应2.1大气污染物的性质2.1.2气态污染物的性质1.硫氧化物2.氮氧化物3.碳氧化物4.碳氢化合物5.酸雾6.光化学烟雾7.卤化物8.汽车尾气1.大气中的主要污染物有哪些？2.大气中的主要颗粒污染物有哪些？各有什么特性？3.粉尘的主要性质有哪些？4.大气中的主要气态污染物有哪些？各有什么危害？

2.1大气污染物的性质习题2.1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。2.2大气污染物的来源和产生机理2.2.1燃料与燃料燃烧

(1)固体燃料煤炭的分类

煤炭的组成

(2)液体燃料(3)气体燃料

类别代号数码特征无烟煤WY010203变质程度最深，含碳量高达90%~98%，含硫量低，发热量较高，燃烧后污染轻。光泽度强，硬度高，挥发分很少，燃烧时火焰短，贮存时不会自燃贫煤PM11变质程度深，作为动力和民用燃料，它的性质介于无烟煤和烟煤之间，挥发分较低的贫煤，在燃烧性能方面接近无烟煤贫瘦煤PS12介于贫煤和瘦煤之间瘦煤SM1314加热时产生的胶质体少且软化温度高，可用做炼焦配煤焦煤JM152425加热时产生的胶质体较多且热稳定性好，单煤炼焦可得到强度好、块大、裂纹少的优质焦炭肥煤FM162636变质程度中等，加热时产生大量的胶质体，软化温度低，固化温度高。单独炼焦时可以获得熔融良好的焦块，一般作炼焦配煤的主要成分气肥煤QF46介于肥煤和气煤之间气煤QM34434445有较多的挥发分和焦油，胶质体受热易分解，可单独炼焦，也可作为炼制冶金焦的配煤。是城市焦化煤气厂的好原料弱黏煤RN2232变质程度较低，加热时产生较少胶质体，焦炭呈小块且易碎，主要用作机车、电厂燃料及气化原料不黏煤BN2131变质程度较低且在成煤初期氧化程度较高，比热量比一般煤要高，一般用作动力或民用燃料长焰煤CY4142是最年轻的煤，不含原生腐蚀酸，质地松散。一般作动力、气化及民用燃料，也可作为低温干馏炼油的原料褐煤HM5152多呈褐色，含有原生腐蚀酸，水分和灰分都较高，发热量较低。在空气中易风化碎裂，多用作动力和民用燃料，也可以用作化工原料制取磺化煤等表2-2中国煤炭分类简表注：1.在焦煤和肥煤之间又分为1/3焦煤，代号是1/3JM，数码为35。2.气煤和弱黏煤之间又分为1/2中黏煤，代号是1/2ZN，数码为23，332.2大气污染物的来源和产生机理

燃烧及燃烧产物

燃料完全燃烧的条件燃烧产生的主要污染物空气燃烧温度时间燃料与空气的混合硫氧化物的形成机制氮氧化物的形成机制颗粒污染物的形成机制2.2大气污染物的来源和产生机理

(1).洗选煤技术(2).煤炭的转化(3).型煤固硫

燃烧设备是指为使燃料着火燃烧并将其化学能转化为热能释放出来的设备。(1)炉排炉①手烧炉是层燃炉中最简单的一种。②机燃炉是采用机械炉排进行燃烧的锅炉。a．链条炉b.往复炉c.振动炉排炉d．抛煤机炉排炉(2)煤粉炉(3)旋风燃烧炉(4)流化床锅炉2.2.2部分工业生产废气简介化学工业废气污染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；第二类为含有机污染物的废气；第三类为既含无机污染物又含有机污染物的废气电力工业废气钢铁工业废气污染主要来源

：①原料、燃料的运输、装卸及加工等过程产生大量的含尘废气

第二类为含有机污染物的废气；②钢铁厂的各种窑炉再生产的过程中将产生大量的含尘及有害气体的废气；③生产工艺过程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。建材工业废气主要分为以下三类：①高温气体②锅炉烟气③常温含尘烟气2.2大气污染物的来源和产生机理2.2.3交通与汽车尾气

交通污染一方面是交通工具，如汽车、火车、飞机、船舶等，其本身在运行过程中产生污染物，对大气造成污染。另一方面交通工具运行动力需要大量的能源，今世界所生产的全部能源中，20％以上用于交通运输，而且这些能源在较低的效率下运作，污染相当可观。2.2大气污染物的来源和产生机理2.1大气污染物的性质⑴车辆保有量高速增长，城市道路负荷持续增加、许多重要道路车流已趋于饱和，发生交通拥堵的频率和持续的时间明显增加。

⑵车辆运行速度降低，加速、减速、怠速频繁，运行工况恶化。⑶许多机动车往往在富燃料状态下运行。⑷城市非机动车负荷大，影响了机动车运行状况。⑸公共交通的主导地位尚未完全确立，城市运输效率低下。2.1大气污染物的性质

⑴氮氧化物超标现象严重⑵

机动车的尾气排放直接导致了城市中各种污染物浓度的增加⑶城市颗粒物污染不容忽视⑷城市潜藏着发生光化学烟雾的危险2.1污染物的性质2.2.4服务行业餐饮与生活油烟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，形成肉眼见的油烟，主要是直径约10-3cm以上的小油液滴组成的。油的温度大于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所组成。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。1.大气污染物的主要来源有哪些？2.常用的燃料都有哪些？3.煤炭是如何分类的？简述煤炭的组成。4.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？5.简述燃烧过程中污染物的生成机制。6.洁净燃烧技术都包含了哪些技术？7.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。8.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？9.生活油烟是如何形成的？2.1污染物的性质习题2.22.3大气污染控制设备的性能指标2.3.1.废气处理量废气处理量是衡量废气治理设备处理能力的指标，是指单位时间内废气治理设备处理各种废气的体积流量，一般用废气治理设备的进出口气体流量的平均值来表示废气治理设备的气体处理量。式中：Q1—废气治理设备入口气体在标准状态下的体积流量，m3/s或m3/h；Q2—废气治理设备出口气体在标准状态下的体积流量，m3/s或m3/h；Q—废气治理设备处理气体在标准状态下的体积流量，m3/s或m3/h；2.3大气污染控制设备的性能指标2.3.2.净化效率

废气治理设备的总效率是指在同一时间内废气治理设备捕集的粉尘质量占进入废气治理设备的粉尘质量的百分数，用η表示根据净化效率的定义，净化效率表示式为：（重量法）（浓度法）2.3大气污染控制设备的性能指标

通过率是指在同一时间内，穿过废气治理设备的粒子质量与进入的粒子质量的比，一般用P(%)表示。

当两台废气治理设备串联使用时，1和2分别表示第一级和第二级废气治理设备的净化效率，则除尘系统的总效率为2.3大气污染控制设备的性能指标

总效率表示废气治理设备的总体效果或平均效果，净化装置对不同粒径的粉尘具有不同的作用效果，为反映这一特性，我们引入分级净化效率的概念。分级效率ηdi表示废气治理设备对不同粒径粉尘或粒径范围粉尘的净化效果。0～55～1010～2020～40>40质量分数/%废气治理设备进口2010152035废气治理设备出口78147.40.602.3大气污染控制设备的性能指标粉尘的粒径分级净化效率表2.3大气污染控制设备的性能指标2.3.3压力损失含尘气体经过废气治理设备后会产生压力降，被称为废气治理设备的压力损失,单位是Pa。压力损失的大小除了与设备的结构形式有关之外，主要与流速有关。两者之间的关系为：式中：ΔP—废气治理设备的压力损失，Pa；ξ—净化装置的阻力系数；ρ—气体的密度，kg/m3；ui—装置进口气体流速，m/s。

Δ2.3.4林格曼黑度和排放浓度2.3大气污染控制设备的性能指标

烟气林格曼黑度（浓度）是评价排放烟尘浓度的一项重要指标。林格曼黑度就是用视觉方法对烟气黑度进行评价的一种方法。常用的测定装置有：林格曼烟气浓度图测烟望远镜光电测烟仪2.3大气污染控制设备的性能指标（1）林格曼烟尘浓度表的使用方法（2）使用林格曼图表时的注意事项

①不要面向太阳②烟气出口处的背景上不应有高大的树木和建筑物③观察者位置应与烟气流向成直角④烟尘浓度表应保持清洁，弄脏或褪色时，应更换。（3）林格曼黑度和烟尘浓度对比表2.3大气污染控制设备的性能指标级数烟气特点黑色小块占总面积%烟尘量（g/m3）0全白001微黑20%0.252灰40%0.703深灰60%1.204灰黑80%2.305全黑100%4.0~5.0（4）林格曼烟气黑度图法测定的实际技能实训——请参阅本教材第7章相关内容。

2.3大气污染控制设备的性能指标（1）最高允许排放浓度：指处理设施后排气筒中污染物任何1小时浓度平均值不得超过的限值；或指无处理设施排气筒中污染物任何1小时浓度平均值不得超过的限值。一般用mg/m3表示。（2）最高允许排放速率排放系数：指一定高度的排气筒任何1小时排放污染物的质量