《大气污染控制工程》复习资料.docx
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《大气污染控制工程》复习资料
第一章概论
填空题：
1.大气污染按照污染范围分：
局部地区污染、地区性污染、广域污染、全球性污染。
2.全球性大气污染问题包括：
温室效应、臭氧层破坏和酸雨。
3.大气中的一次污染物主要有：
硫氧化物、氮氧化物、碳氧化物和有机化合物。
4.大气中的二次污染物主要有：
硫酸烟雾、光化学烟雾。
5.根据对主要大气污染物的分类统计分析，大气污染源可概括为：
燃料燃烧、工业生产、
交通运输。
前两类统称为：
固定源；交通运输工具称为：
流动源。
6.大气污染源的来源可分为：
自然污染源、人为污染源。
7.人为污染源按污染源空间分布分为：
点源、面源。
按照人们的社会生活功能不同分为：
生活污染源、工业污染源、交通运输污染源。
8.中国的大气环境污染仍以煤烟型为主，主要污染物为TSP、S02。
9.大气污染物侵入人体的三条途径：
表面接触、食入含污染物的食物和水、吸入被污染的空气。
10.环境污染质量控制标准按其用途分为：
环境空气质量标准、大气污染物排放标准、大气污染物控制技术标准、大气污染预警预报标准。
11.环境污染质量控制标准按其适用范围可分为：
国家标准、地方标准、行业标准。
12.目前计入空气污染指数的项目为：
可吸入颗粒物、二氧化硫、二氧化氮、一氧化碳和臭氧。
简答题：
1.简述我国的《环境质量标准》
我国的《环境质量标准》规定了9种污染物的浓度限值：
总悬浮颗粒物、可吸入颗
粒物、二氧化硫、二氧化氮、一氧化碳、臭氧、铅、苯并芘和氟化物。
该标准根据对空气质量要求的不同，将环境空气质量分为三级：
一级标准：
为保护自然生态和人群健康，在长期接触情况下，不发生任何危害性影响的空气质量要求。
二级标准：
为保护人群健康和城市、乡村的动植物在长期和短期的接触情况下，不发生伤害的空气质量要求。
三级标准：
为保护人群不发生急慢性中毒和城市一般动植物（敏感者除外）正常生长的空气质量要求。
该标准将环境空气质量功能区分为三类：
一类区：
自然保护区、风景名胜区和其它需要特殊保护的地区。
二类区：
城镇规划中确定的居住区、商业交通居民混合区、文化区、一般工业
区和农村地区。
三类区：
特定工业区。
一类区执行一级标准，二类区执行二级标准，三类区执行三级标准。
2.环境空气质量控制标准的种类和作用
环境空气质量控制标准按其用途可分为：
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、大气污染预警预报标准。
按其使用范围可分为：
国家标准、地方标准、行业标准。
（1）环境空气质量标准
环境空气质量标准是以保护生态环境和人群健康的基本要求为目标而对各种
污染物在环境空气中的允许浓度所作的限制规定。
它是进行环境空气质量管理、
大气环境质量评价，以及制定大气污染防治规划和大气污染物排放标准的依据。
2）大气污染物排放标准
大气污染物排放标准是以实现环境空气质量标准为目标，对从污染源排入大气的污染物浓度（或数量）所作的限制规定。
它是控制大气污染物的排放量和进行净化装置设计的依据。
（3）大气污染控制技术标准
大气污染控制技术标准是根据污染物排放标准引申出来的辅助标准，如燃料、原料使用标准，净化装置选用标准，排气筒高度标准，卫生防护距离标准等。
他们都是为了保证达到污染物排放标准而从某一方面做出的具体技术规定，目的是使生产、设计和管理人员容易掌握和执行。
（4）大气污染预警预报标准
大气污染预警预报标准是为保护大气环境不致恶化，或根据大气污染发展趋势，预防发生污染事故而规定的空气中污染物含量的极限值。
达到这一限值就发出警报，以便采取必要的措施。
警报标准的制定，主要建立在对人体健康的影响和生物承受限度的综合研究基础之上。
第二章燃烧与大气污染
计算题：
1.已知重油元素分析结果为：
C：
85.5%H：
11.3%O：
2.0%N：
0.2%S：
1.0%
试计算：
⑴燃烧1kg重油所需的理论空气量和产生的理论烟气量；
⑵干烟气中SO2的质量浓度和CO2的最大质量浓度；
⑶当空气的过剩量为10%时，所需的空气量及产生的烟气量。
解：
1kg燃油含:
重量（g）
摩尔数（g）
需氧数（g）
C
855
71.25
71.25
H
113—2.5
55.25
27.625
S
10
0.3125
0.3125
H2O
22.5
1.25
0
N元素忽略。
（1）理论需氧量
71.25+27.625+0.3125=99.1875mol/kg
理论空气量99.1875X4.78=474.12mol/kg重油。
即474.12X22.4/1000=10.62m3N/kg重油。
烟气组成为CO271.25mol,H2O55.25+11.25=56.50mol
SO20.1325mol，N23.78X99.1875=374.93mol
理论烟气量71.25+56.50+0.3125+374.93=502.99mol/kg重油。
即502.99X22.4/1000=11.27m3N/kg重油。
SO2百分比浓度为
0.3125
446.49
100%
0.07%
71.25
空气燃烧时CO2存在最大浓度446・49
100%
15.96%
。
（3）过剩空气为10%时，所需空气量为1.1X10.62=11.68m3N/kg重油,
2.产生烟气量为11.267+0.1X10.62=12.33m3N/kg重油。
普通煤的兀素分析如下：
C65.7%;灰分18.1%;S1.7%;H3.2%;水分9.0%;O2.3%。
（含N量不计）
（2）干烟气量为502.99—56.50=446.49mol/kg重油。
（1）计算燃煤1kg所需要的理论空气量和S02在烟气中的浓度（以体积分数计）
（2）假定烟尘的排放因子为
（3）假定用硫化床燃烧技术加石灰石脱硫。
时，计算燃煤1t需加石灰石的量。
mg/m3表示）；
石灰石中含Ca35%。
当Ca/S为1.7（摩尔比）
80%，计算烟气中灰分的浓度（以
解：
1kg煤含:
重量（g）
摩尔数（g）
C
675
54.75
H
32
16
S
17
0.53125
H2O
90
5
O
23
0.71875
需氧数（g）
54.75
8
0.53125
0
-0.71875
（1）理论需氧量54.75+8+0.53125-0.71875=62.56mol/kg
理论空气量62.56x（1+3.78）=299.05mol/kg
即299.05X22.4/1000=6.70m3N/kg
烟气组成为CO254.75mol,H2O5+16=21mol,
SO20.53125mol,N23.78X62.56=236.48mol。
理论烟气量54.75+21+0.53125+236.48=312.76mol/kg即312.76X22.4/1000=7.01m3N/kg
SO2百分比浓度0.53125/312.76=0.170%
18.1100080%144.8g/kg
（2）产生灰分的量为100
灰分浓度为144.8/7.01X1OOO=2.1xi04mg/m3
（3）需石灰石0.53125X1.7X40/35%=103.21g/kg=103.21kg/t煤
第三章大气污染气象学
填空题：
1.当丫>y时,a>0,气块加速度与其位移方向相同，气块加速运动，大气不稳定；
当丫当丫=y时，a=0，大气是中性的；
2.根据生成过程的不同，逆温可分为：
辐射逆温、下沉逆温、平流逆温、锋面逆温、湍流逆温。
3.地方性风场分为：
海陆风、山谷风、城市热岛环流。
第四章大气扩散浓度估算模式计算题：
1.某污染源排出SO2量为80g/s，有效源高为60m，烟囱出口处平均风速为6m/s。
当时的天气是阴天，试计算下风向x=500m、y=50m处SO2的地面浓度和地面最大浓度。
解：
（1）阴天稳定度等级为
D级，利用《大气污染控制工程》表
4—4查得
y35.3m,z18.1m八、亠中
x=500m时y。
将数据代入式4—8得
（500,50,0,60）
80e初
635.318.1
502
235.32
）exp（
602）
218.12）
0.010mg/m3
2.某一工业锅炉烟囱高30m，直径0.6m，烟气出口速度为20m/s，烟气温度为405K,大气温度为293K，烟囱出口处风速4m/s,SO2排放量为10mg/s。
试计算中性大气条件下SO2的地面最大浓度和出现的位置。
解：
由霍兰德公式求得
HVUD（15普⑴52.7皆0.6）5.84m
烟囱有效高度为HHs
H305.84
35.84m
。
由《大气污染控制工程》
（4—10）、（4—11）
max
2Q__z
UH2ey时,
H35.84
2、2
25.34m
取稳定度为D级，由表
4—4查得与之相应的
x=745.6m。
此时y5°1m
。
代入上式
max
J空40.231g/m3
435.842e50.1。
3.某市在环境质量评价中，划分面源单元为1000mX1000m，其中一个单元的SO2排放
量为10g/s，当时的风速为3m/s，风向为南风。
平均有效源高为15m。
试用虚拟点源
的面源扩散模式计算这一单元北面的邻近单元中心处SO2的地面浓度。
（设大气稳定度
为B级）解:
yo
1000
15
43232'56m，z0药
6.98m
设大气稳定度为B级，当x=1.0km,
y151m,z
109m。
由《大气污染控制工程》（4—49）
（x,y,0,H）
u（y
y0）（z
hp{
y0）2
H2
T]}
2
53
2.3710g/m
3
23.7g/m
10r115n
ex3[2]
3（151232.56）（1096.98）2（1096.98）
4.某烧结厂烧结机的SO2的排放量为180g/s，在冬季下午出现下沉逆温，逆温层底高度
为360m，地面平均风速为3m/s，混和层内的平均风速为3.5m/s。
烟囱有效高度为
200m。
试计算正下风方向2km和6km处SO2的地面浓度。
解:
2.15
360200
2.15
74.42m,利用表4-4得xD1226.5m
x=2km时,
xdD，按x=xD和x=2xD时浓度值内插计算。
x=xD时，y
118.26m,z
7442m
2m，代入《大气污染控制工程》
（4—9）得
H2
1-exp
（2）
Uyz2z
exp（」0^）0.050mg/m3
3.5118.2674.42274.422
180
x=2xD时，y221.41m,
139.10m，代入（4—36）得
22uD
exp（
y
180
3
——0.257mg/m
23.5360221.41
通过内插求解
0.05
0.257
1226.5
0^（20001226.5）0.181mg/m3
当x=6km>2xd时,
y474m
0.120mg/m3
.23.5360474
计算结果表明，在XD<=X<=2xD范围内，浓度随距离增大而升高
5.某烧结厂烧结机的SO2的排放量为180g/s，在冬季下午出现下沉逆温，逆温层底高度
为360m，地面平均风速为3m/s，混和层内的平均风速为3.5m/s。
烟囱有效高度为
200m。
试计算正下风方向2km和6km处SO2
的地面浓度。
解:
取稳定度为
E级。
查表
4—4得x=12km处，y
4277m,z
87.4m
。
yfy
H
427
8
50433.25m
hfH
2z50
287.4
224.8m
f（12000。
0,50）—hf
yf
100
.23224.8433.25
1.365
104g/m3
第五章颗粒污染物控制技术基础填空题:
1.显微镜法测定颗粒粒径的定义方法有：
定向直径dF、定向面积等分直径dm、投影面积
直径dA。
同一颗粒的df>dA>dm。
2.沉降法测定颗粒粒径的定义方法有：
斯托克斯直径ds、空气动力学当量直da。
3.粒径分布的典型特点是：
频率密度曲线大致呈钟形，累计频率成S形。
4.粉尘中的水分包括附在颗粒表面和包含在凹坑和细孔中的自由水分，以及紧密结合在颗
粒内部的结合水分。
5.颗粒物的沉降方式有：
重力沉降、离心沉降、静电沉降、惯性沉降、扩散沉降。
计算题:
1.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/m3N。
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：
mN/h
进口流量：
Q1N-10000
含尘浓度：
P1N-4.2g/mn3
出口流量：
Q1N-12000
mN/h含尘浓度：
p1N-340mg/mn3
漏风率
Q1NQ2N
处理气体流量Qn£（Q1nQ2n）11000mN/h；
100%-2000100%20%;
10000
除尘效率:
考虑漏风
2NQ2N
1NQ1N
1O'34012000
4.210000
90.3%
不考虑漏风
1上1
1N
0.340
91.9%
4.2
0.24m2，除尘器阻力系数为9.8，
2.对于上题中给出的条件，已知旋风除尘器进口面积为
进口气流温度为423K，气体静压为—490Pa，试确定该处尘器运行时的压力损失（假
定气体成分接近空气）。
解：
空气摩尔质量为：
29g/mol,R=8.31PaXm3/molx度
5
mmPM（1.0110490）293
由气体万程PVRT得0.832g/m
MVRT8.31423
由PV=nRT得V/Vn=423/273,Q/Q1n=423/273
所以，v-
A
42310000-
27317.9m/s
0.243600
按《大气污染控制工程》（5-45）P9.8083217.921311Pa。
2
第六章除尘装置
填空题：
1.目前常用的除尘器分为：
机械除尘器、电除尘器、袋式除尘器、湿式除尘器。
2.机械除尘器包括：
重力沉降室、惯性除尘器和旋风除尘器。
3.设计重力沉降室的模式有：
层流式和湍流式。
4.提高重力沉降室除尘效率的主要途径：
降低沉降室内的气流速度、增加沉降室长度、降低沉降室高度。
5.惯性除尘器分为：
以气流中粒子冲击挡板捕集较粗粒子的冲击式和通过改变气流流动方向而捕集较细粒子的反转式。
6.影响旋风除尘器效率的因素：
二次效应、比例尺寸、烟尘的物理性质、操作变量。
7.旋风除尘器按进气方式分为：
切向进入式、轴向进入式。
8.过滤式除尘器分为：
空气过滤器、颗粒层除尘器、袋式除尘器。
9.
袋式除尘器的清灰方式：
机械振动清灰、逆气流清灰、脉冲喷吹清灰。
简答题:
1.重力沉降室的结构和原理
重力沉降室是通过重力作用使粉尘从气流中沉降分
离的除尘装置。
含尘气流进入重力沉降室后，由于扩大了流动截面积而使气体流速大大
降低，使较重颗粒在重力作用下缓慢向灰斗沉降。
重力沉降室分为层流式和湍流式。
层流式沉降室设计的简单模式的假设是在沉降室内气流为柱塞流，流速为V0,流动
状态保持在层流范围内；颗粒均匀地分布在烟气中。
湍流式沉降室设计的模式是假设沉降室中气流为湍流状态，在垂直于气流方向的每
个横断面上粒子完全混合，即各种粒径的粒子都均匀分布于气流中。
重力沉降室的主要优点是：
结构简单，投资少，压力损失小，维修管理容易。
缺点
是它的体积大，效率低，因此只能作为高效除尘的预除尘装置，除去较大和较重的粒子。
2.
惯性除尘器的结构和原理
为了改善沉降室的除尘效果，可在沉降室内设置各种形式的挡板，使含尘气体冲击在挡板上，气流方向发生急剧转变，借助尘粒本身的惯性力作用，使其与气流分离。
惯性除尘器分为冲击式和反转式。
冲击式的原理是：
气流冲击挡板捕集较粗粒子;
反转式的原理是改变气流方向捕集较细粒子。
一般净化密度和粒径较大的金属或矿物性粉尘。
净化效率不高，一般只用于多级除尘中的一级除尘，捕集10〜20呵以上的粗颗粒。
压力损失100〜lOOOPa
3.旋风除尘器的结构和原理
旋风除尘器是利用旋转气流产生的离心力使尘粒从气流中分离的装置。
I凋證
普通旋风除尘器是由进气管、筒体、锥体和排气管等组成的。
气流沿外壁由上向下旋转运动产生外涡旋，少量
气体沿径向运动到中心区域。
旋转气流在锥体底部转而向
上沿轴心旋转产生内涡旋。
气流作旋转运动时，颗粒在离心力作用下逐渐移向外壁，到达外壁的尘粒在气流和重力共同作用下沿壁面落入灰斗。
气流从除尘器顶部向下高速旋转时，一部分气流带着细小的尘粒沿筒壁旋转向上，到达顶部后，再沿排出管外壁旋转向下，最后从排出管排出，称为上涡旋。
气流运动包括切向、轴向和径向。
切向速度决定气流质点离心力大小。
影响旋风除尘器效率的因素：
二次效应、比例尺寸、烟尘的物理性质、操作变量。
4.电除尘器的结构和原理
电除尘器是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的一种除尘设备。
电除尘过程与其他除尘过程的根本区别在于，分离力（主要是静电力）直接作用在粒子上，而不是作用在整个气流上，这就决定了它具有分离粒子耗能小、气流阻力小的特点。
电除尘的原理涉及到三个基本过程：
悬浮粒子荷电，带电粒子在电场内迁移和捕集，以及将捕集物从集尘表面上清除等三个基本过程。
悬浮粒子荷电是通过高压直流电晕实现的。
电晕过程发生于活化的高压电极和接地极之间，电极之间的空间内形成高浓度的气体离子，含尘气流通过这个空间时，尘粒在百分之几秒的时间内因碰撞俘获气体离子而导致荷电。
带电粒子在电场内迁移和捕集是使其通过延续的电晕电场（单区电除尘器）或光滑的不放电的电极之间的纯静电场（双区电除尘器）而实现的。
捕集物从集尘表面上清除是通过振打除去接地电极上的粉尘层并使其落入灰斗而实现的。
5.湿式除尘器的结构和原理
湿式除尘器是使含尘气体与液体（一般为水）密切接触，利用水滴和尘粒的惯性碰
撞及其它作用捕集尘粒或使粒径增大的装置
它可以有效地除去直径为0.1〜20呵的液态或固态粒子，亦能脱除部分气态污染
物。
分为高能和低能湿式除尘器：
低能湿式除尘器的压力损失为
0.2〜1.5kPa，对10卩
m以上粉尘的净化效率可达90%〜95%;高能湿式除
尘器的压力损失为2.5〜9.0kPa，净化效率可达99.5%
以上
6.过滤式除尘器的结构和原理
过滤式除尘器是使含尘气体通过过滤材料将粉尘
ft41动憑式除1■誹
袋式除尘器。
其工作原理分为:
（1）截留、惯性碰撞;
（2）扩散、电沉积；（3）筛分。
分离捕集的装置。
它分为空气过滤器、颗粒层除尘器、
在通过滤料的孔隙时,
袋式除尘器的工作原理为：
含尘气流从下部进入圆筒形滤袋,
粉尘被捕集于滤料上，透过滤料的清洁气体由排除口排除。
沉积在滤料上的粉尘，可在机械振动的作用下从滤料表面脱落，落入灰斗中。
粉尘因截留、惯性碰撞、静电和扩散等作用，在滤袋表面形成粉尘层，常称为粉层初层。
粉尘初层形成后，成为袋式除尘器的主要过滤层，提高了除尘效率。
随着粉尘在滤袋上积聚，滤袋两侧的压力差增大，会把已附在滤料上的细小粉尘挤压过去，使除尘
效率下降。
除尘器压力过高，还会使除尘系统的处理气体量显著下降，因此除尘器阻力
达到一定数值后，要及时清灰。
清灰不应破坏粉尘初层。
计算题：
1.欲设计一个用于取样的旋风分离器，希望在入口气速为20m/s时，其空气动力学分割
直径为1
（1）估算该旋风分离器的筒体外径；
（2）估算通过该旋风分离器的气体流量。
解:
根据公式
exp[（
NVcD2px]_9W）]。
D2
因DI
单位
1000（
p
p单位取kg/m3），故D2p=1000Dpa；
由题意，当
50%,Vc
20m/s。
取
5
1.8210Pas,N=10，代入上式
50%1exp[（一105
9^1.82105
62
20（1.010）1000）]，解得Wi=5.5mm。
根据一般旋风除尘器的尺寸要求，D0=4Wi=2.2cm
H=2Wi=1.1cm。
气体流量Q=A.V=H.W.Vc=1.21X10-3m3/s
2.板间距为25cm的板式电除尘器的分割直径为0.9
m,使用者希望总效率不小于98%,
有关法规规定排气中含尘量不得超过
0.1g/m3
假定电除尘器入口处粉尘浓度为
kdp
1e，其中
质量百分比范围/%
0~20
20~40
40~60
60~80
80~100
平均粒径/m
3.5
8.0
13.0
19.0
45.0
30g/m3，且粒径分布如下:
并假定德意希方程的形式为
捕集效率；K经验常数；d颗粒直径。
试确定:
（1）该除尘器效率能否等于或大于98%；
（2）出口处烟气中尘浓度能否满足环保规定；
（3）能否满足使用者需要。
（1）由题意0.51
exp（k
0.9）
k
0.77
dp=3.5
m,1
1e>p（
0.77
3.5）
93.2%
dp=8.0
m,2
1ex）（
0.77
8.0）
99.8%
dp=13.0
m,3
1exo（
0.77
13.0）
100%
解:
故
0.293.2%
0.299.8%10.23
98.6%
98%
（2）98.6%1红，则
30
2i=0.42g/m3>0.1g/m3
不满足环保规定。
116m/s，气体粘度为1.845X10
解:
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