川农环境工程复习重点.docx

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川农环境工程复习重点

大气污染控制工程

第一章概论

大气污染的概念（ISO定义）：

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，并因此而危害了人类的舒适、健康和福利或危害了环境的现象

大气污染物：

指由于人类活动和自然过程产生的并且对人或环境有害的物质。

分两类型，第一种颗粒污染物（粉尘、烟、飞灰、TSP、PM2.5、PM10），第二种气态污染物

我国大气污染严重的原因

（1）直接燃煤是我国大气污染严重的根本原因；

（2）能源浪费严重，燃烧方式落后，加重了大气污染：

（3）交通污染源集中于城市，也是大气污染的原因之一。

（4）城市布局、工业布局的不够合理，也是大气污染的原因之一。

我国大气污染的特点

（1）我国的主要大气污染物是可吸入颗粒物（PM2.5、PM10），其次是NOX、SOX，以及二次污染物（如O3），呈现出以煤烟型、石油型为特征的混合污染

（2）我国北方城市大气污染水平高于南方（尤以冬季为甚），冬季高于夏季，早晚高于中午，是大气污染的时空分布特点。

（3）经济发达的区域污染突出，如京津冀、长三角、珠三角，是大气污染的区域性特点。

（4）大城市交通污染日益加剧

大气污染共同特点

（1）不可见性，污染物成分测定较困难

（2）广泛性、危害的长期性、控制的复杂性

（3）无国界性

主要大气污染物的防治技术（不是重点）

1、大气颗粒物的控制

（1）改变燃料的构成，改进燃烧方式，提高燃料利用率，以减少颗粒物的排放

（2）安装除尘装置，在颗粒物排放到大气环境之前，将其除掉，以减轻对大气的污染

2、SO2的污染控制

（1）燃料脱硫

（2）烟气脱硫

——石灰/石灰石洗涤法

——氨法

——吸附法

3、NOX的污染控制

（1）改进燃烧技术减少NOx的产生；

（2）烟气中去除NOx。

4、汽车尾气的污染控制

（1）最根本和最终的途径，改变汽车的动力

（2）改善现有的汽车动力装置和燃油质量

（3）目前广泛采用的适用于大量在用车和新车的净化技术

大气污染的综合防治

1、全面规划，合理布局

2、建立严格的环境管理方法和制度

3、综合性的技术手段

技术措施

1.清洁生产

2.可持续发展的能源战略

3.建立综合性工业基地

大气环境质量标准：

新标准将环境空气质量功能区分为二类

1.一类区：

为自然保护区、风景名胜区和其它需要特殊保护的地区；

2.二类区：

为城镇规划中的确定的居住区、商业交通居民混合区、文化区、一般工业区和农村地区；为特定工业区

一类区执行一类标准，二类区执行二类标准

大气污染防治法新法突出了以下三方面：

1.联防联控：

建立重点区域大气污染联防联控机制，统筹协调区域内大气污染防治工作，对大气污染防治工作实施统一规划、统一标准，协同控制目标。

2.源头治理：

重点解决的就是工业、交通，以及燃煤污染问题

3.空气环境质量目标管理：

以空气质量目标管理为核心，理顺了大气环境质量和污物排放总量的关系。

第二章大气污染影响因素与控制

大气的组成:

（1）恒定组分：

指干净大气的组分（H2O、CO2除外）

（2）可变组分：

CO2和H2O

（3）不定组分；指大气中的污染物质

大气的作用：

a.大气是生命活动不可缺少的物质，大气中的氮和氧等元素是生物体的支柱，每人每天平均吸入15Kg的空气；

b.保护地球一切生命的安全，减弱陨石和紫外线的损伤；

c.保护地球表面的热量，调节气候；

d.大气是某些环境物质运移的载体

气压不变的情况下，降低气温使其达到饱和时的那个温度称为露点。

根据气温与露点之差可以判断空气的饱和程度，即相对湿度的大小。

差值越大，相对湿度越小；反之，相对湿度越大。

影响大气污染物扩散能力的主要因素

大气的运动变化主要是由大气中热能的交换引起的，热能主要来自于太阳。

热能的交换使得大气的温度有升有降。

空气的运动和气压系统的变化活动，使地球上海陆之间、南北之间、地面和高空之间的能量和物质不断交换，生成复杂的气象变化和气候变化。

影响大气污染物扩散的主要因素有两方面：

一是气象的动力因素；

二是热力因素

动力因素：

1.风：

对大气污染物质的作用是

（1）输送作用（主要作用）

（2）稀释作用（次要作用）

2.湍流：

指大气中存在着不同于主流方向各种尺度的次生运动或称为旋涡运动。

对污染物主要起混合稀释的作用

凡有利于增大风速、增强湍流的气象条件，都有利于污染物的稀释扩散，否则将会使污染物局部的积累。

热力因素：

热力因素主要指大气的温度层结和大气稳定度。

1.温度层结：

指地球表面上方的大气温度随高度的变化情况，即在垂直方向上的气温分布

绝热变化：

空气与外界无热量交换，由于外界压力的变化，使其被压缩或向外膨胀时所引起的温度变化，称为气温的绝热变化

气温干绝热递减率γd：

干空气绝热上升单位距离时的温度降低值。

干绝热递减率为一近似常数，其值大约为1℃∕100m

气温垂直递减率γ：

为了描述气温垂直分布的特点，经常利用气温垂直递减率这个概念。

它指气温随高度的升高而降低的快慢，用每上升单位高度（100米）的降低值。

2.大气稳定度

大气稳定度的含义：

指在垂直方向上大气稳定的程度。

即大气是否易于发生对流，与γ和γd有关

气压分布与大气污染

低压控制区：

特点：

空气有上升运动，云天较多，通常风速也较大

与大气污染的关系：

大气多为中性或不稳定状态，有利于污染物的稀释扩散

强高压控制区：

特点：

天气晴朗，风速较小，由于大范围内空气的下沉运动，在几百米到一二千米的上空形成下沉逆温。

与大气污染的关系：

阻挡着污染物向上湍流扩散

雾和逆温与大气污染的关系：

一是有利于一次污染物的积累，二是促进二次污染物的形成。

时间分布特点：

雾并伴随出现的逆温所导致的空气污染以冬季最为严重，秋末初春次之，夏季最轻。

热岛效应形成的原因：

①城市上空污染物具有保温作用，增加了大气的逆辐射；②城市建筑物和道路的建材改变了地表热交换和大气的动力学特性，更易大量吸收热辐射；③城市大量高层建筑减低风速，使热量水平输送相对困难；④城市居民生产、生活形成丰富的热源。

与大气污染的关系：

（1）该环流的水平辐射流场使接近地面的污染物向城市聚集，加重了城市的污染；

（2）其辐合上升气流使高烟囱的烟上升，输往远处，又可减少对城市的污染

第三章燃烧与大气污染

燃烧过程的“三T”：

温度（temperature）

时间（time）

湍流（turbulence）

燃料燃烧的空气量：

1、理论空气量

单位量（固体燃料一般以1kg计，气体燃料以1mN3）燃料按燃烧反应方程式完全燃烧所需要的空气量称为理论空气量。

它由燃料的组成决定，可根据燃烧方程式求得

注：

标准大气压下1mol氧气体积为22.4L，先算出氧气体积，然后除以0.21就得出理论空气量。

2、实际空气量

为保证完全燃烧，所供应的空气量往往超过理论空气量，实际空气量为过剩空气系数α乘以理论空气量。

3、空燃比（AF）

指单位质量燃料燃烧所需要的空气质量，可由燃烧方程式直接得到。

空气质量/燃料质量

（1）理论烟气体积

燃料在供给理论空气量下完全燃烧，且生成的烟气中只有CO2、SO2、H2O、N2这四种气体，此时烟气所具有的体积为理论烟气体积（又称湿烟气体积），以Vfo表示。

干烟气=Vfo－VH2O

（2）烟气的实际体积

由于实际燃烧过程存在着过量的空气，因此燃烧过程中的实际烟气体积应为理论烟气体积与过量空气的体积之和

（3）污染物排放量的计算

a.实测法：

通过测定烟气中的污染物浓度，根据实际排烟量，很容易计算出污染物的排放量。

b.预测法：

根据同类燃烧设备的排污系数、燃料组成和燃烧情况，预测烟气量和污染物浓度。

例题：

（见教材P28～29）

SO2形成的控制：

燃料脱硫、煤炭转化、燃烧中固硫、烟气脱硫

第四章大气污染的基础知识

中位径（d50）：

粒子群中把颗粒质量平分一半时的颗粒的直径

分割直径（dc50）：

某除尘器分级效率为50%的颗粒的直径

气体处理量概念：

是代表装置处理能力的指标，常用体积流量来表示。

由于实际运行中处理装置漏气等原因，导致装置入口与出口的气体流量不同，因此用两者的平均值来代表气体的处理流量：

QN=（Q1N+Q2N）/2

压降：

概念为净化装置进口与出口静压之差，它是分离过程所必须耗损的能量，用ΔP表示

净化效率：

表示净化装置对污染物净化效果的重要指标，指在单位时间内净化装置去除污染物的量与进入装置的污染物量之百分比，用η表示

第六章电除尘器

概念：

利用静电力实现粒子与气流沉降分离的一种装置

主要优点：

（1）除尘效率高，可高于99%；

（2）消耗能量小，压力损失一般为200-500Pa；

（3）处理烟气量大，可处理500℃以下的高温、高湿烟气；

（4）能连续操作，自动化程度高。

主要缺点:

（1）设备庞大，占地面积大；

（2）一次性投资高；

（3）不易实现高比电阻和低比电阻粉尘的捕集：

适合处理比电阻在104~2×1010Ω.cm的粉尘

电除尘器的工作原理

1.气体电离

2.粒子荷电

3.粒子沉降

4.粒子清除

电除尘的分类

（1）按集尘极形式分：

管式和板式；

（2）按粒子荷电和放电空间位置分：

单区电除尘器和双区电除尘器

（3）按气流流动方向分：

卧式、立式；

（4）按清灰方式分：

干式、湿式

起始电晕电压概念：

开始发生电晕放电时的电压，又称为临界电压。

影响电晕放电的主要因素：

1、气体组成的影响

（1）不同种类的气体对电子的亲和力不同；

（2）不同种类气体的迁移速率不同。

措施：

对电子亲和力高和迁移率低的气体施加更高的电压，可改善电除尘器性能。

2、温度和压力的影响

（1）改变起晕电压

（2）由于离子迁移速率改变而影响伏安特性，最终影响起晕电压。

可通过增大离子迁移速率来降低起始电晕电压：

①温度和场强不变时，降低压力则气体密度减小

②气体密度和场强不变时，提高温度

何电量影响因素

（1）粒径dp

（2）粒子相对介电系数εp

（3）电场强度E0

（4）电晕场中的电子密度N0：

越大，荷电时间越短

捕集效率方程（德意希方程）

有关的假设：

①电除尘器中的气流处于紊流状态，通过除尘器任一横断面的粒子浓度和气流分布是均匀的，速度大小等于气流平均速度υ；

②在集尘极板附近的边界层内，气流处于层流状态，粒子以驱进速度ω运动，不受气流速度的影响；

③进入除尘器的粒子立刻达到了饱和荷电；

④忽略电风、气流分布不均匀、被捕集粒子重新进入气流等影响。

p2i出口含尘浓度，p1i进口

第七章过滤式除尘器

袋式除尘器优缺点：

优点：

除尘效率高、运行稳定、处理流量大、性能可靠、不受比电阻的影响

缺点：

普通滤料不耐高温，若采用特殊滤料，则成本过高；另外不适宜净化粘性及吸湿性强的含尘气体。

袋式除尘器原理：

1.筛分效应-正常运行下主要的机理

2.碰撞效应

3.粘附效应

4.扩散效应

5.静电效应

6.重力沉降

过滤速度

1、定义：

袋式除尘器处理的含尘气体流量除以滤布的总面积所得的速度称为过滤速度，即

υf=Q/（60Af）（f下角标）

式中：

υf——过滤速度，m/min；Q——含尘气体流量，m3/h；Af——有效滤布总面积，m2.。

阻力损失