佛山科学技术学院大气污染控制.docx

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佛山科学技术学院大气污染控制

大气污染控制工程

第一章:

1.大气的组成

分为三部分：

干燥清洁的空气，水蒸气和各种杂质

2.大气污染的定义

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、健康和人们的福利，甚至危害了生态环境。

大气污染指大气中某种不良成分达到一定的浓度，造成有害的影响的大气状况。

这种成分可能对人体健康、植被、器物或者全球环境以及通过浑浊的空气或不愉快的气味对环境美学造成负面的影响。

如果大气中的物质达到一定浓度，并持续足够的时间，以致对公众健康、动物、植物、材料、大气特性或环境美学产生可测量的不利影响，这就是大气污染。

3.一次大气污染物:

直接以原始形态排放入大气中并达到足够的排放量从而造成健康威胁的污染物

4.二次大气污染物指大气中的一次污染物通过化学反应生成的化学物质

5.光化学烟雾是含有氮氧化合物和碳氢化合物等一次污染物的大气

6.光化学烟雾最具危害的两种物质是臭氧（O3）和过氧乙酰硝酸酯

7.API计算公式:

8.颗粒形状不规则,空气动力学当量直径,,pH小于5.6为酸雨

9.TSP：

直径≤100μm的颗粒物

PM10：

直径≤10μm的颗粒物

10.大气污染物的来源：

自然污染源和人为污染源

11.环境空气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，大气污染控制技术，大气污染警报标准等

12.空气污染指数的项目：

可吸入颗粒物（PM10）二氧化硫二氧化氮一氧化碳臭氧

第二章:

1.燃料:

是指用以产生热量或者动力的可燃性物质.

2.燃料按物理状态分为固体燃料,液体燃料,气体燃料

3.煤的分类:

褐煤.烟煤,无烟煤

4.水分:

分为外部水分和内部水分

5.会分:

是煤中不可燃矿物质的总称.其含量和组成因煤种以及粗加工的不同而异,我国煤炭的平均灰分约为百分之25.

6.挥发份:

煤在隔绝空气条件下加热分解出的可燃气态物质.

7.燃料完全燃烧的条件:

空气条件,温度条件,时间条件,燃料与空气的混合条件,适当的地控制这四个因素--空气与燃料之比,温度,时间和湍流度,通常把温度,时间,湍流度称为燃烧过程的”3T”

8.热量总损失的最小值出现在空气过量的一侧

9.含硫燃亮燃烧的热症是火焰呈浅蓝色.

10.燃烧设备的热损失：

排烟热损失、不完全燃烧热损失和炉体散热热损失。

11.积炭的生成过程

核化过程：

气相脱氢反应并产生凝聚相固体碳

核表面上发生非均质反应

较为缓慢的聚团和凝聚过程,共三个阶段

12.燃料完全燃烧的条件：

空气条件温度条件时间条件燃料与空气的混合条件

13.通常把温度，时间和湍流度称为燃烧过程的“3T”。

14.气温：

气象上讲的地面气温一般是指距地面1.5m高处的百叶箱中观测到的空气温度。

表示气温的单位一般用摄氏温度，或用热力学温度（k）

15.典型的烟流形状：

波浪型锥型扇型爬升型慢烟型

第三章

记得上课的时候说什么大气污染气象学已经讲过,重复考察没意义...所以就╮（╯_╰）╭

第四章

1.烟囱设计应注意:

1.工矿企业电源排气筒高度不得低于它所从属建筑物高度的两倍,不得直接污染邻近建筑物2.烟囱高度不得低于15M

2.厂址选择的气候资料1.风向和风速的气候资料2.大气稳定度的气候资料3.混合层高度的确定

3.湍流扩散理论：

梯度输送理论湍流统计理论相似理论

第五章

1.显微镜法观测粒径直径的三种方法:

筛分法,光散射法,沉降法

2.

3.单位体积粉尘的质量，kg/m3或g/cm3（判断）

4.粉尘体积不包括颗粒内部和之间的缝隙－真密度

5.空隙率与粉尘的种类,粒径大小,及充填方式等因素有关,粉尘愈细,吸附的空气愈多,空隙率愈大,充填过程加压或进行震动,空隙率减小

6.安息角：

粉尘从漏斗连续落下自然堆积形成的圆锥体母线与地面的夹角（一般为35度到55度）判断

7.滑动角：

自然堆积在光滑平板上的粉尘随平板做倾斜运动时粉尘开始发生滑动的平板倾角（一般为40度~55度）判断

8.安息角和滑动角的影响因素：

粉尘粒径、含水率、颗粒形状、颗粒表面光滑程度、粉尘粘性

9.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颗粒内部的结合水分

10.润湿性－粉尘颗粒与液体接触后能够互相附着或附着的难易程度的性质

11.粉尘越细,润湿性越差,粉尘的润湿性随压力增大而增大，随温度升高而下降

12.润湿性是选用湿式除尘器的主要依据,润湿性好的粉尘可以选用湿式除尘器净化,否则不适宜.

13.荷电量随温度增高、表面积增大及含水率减小而增加，且与化学组成有关（填空）

14.高温（200oC以上），粉尘本体内部的电子和离子—体积比电阻

低温（100oC以下），粉尘表面吸附的水分或其他化学物质－表面比电阻

中间温度，同时起作用

15.在高温范围内,粉尘电阻率随温度升高而降低,低温范围内,粉尘电阻率随温度的升高而增大,随气体中水分或其他化学物质含量的增加而降低.中间温度范围内,导电机制均较弱,粉尘电阻率达到最大值.

16.粘附力：

分子力（范德华力）、毛细力、静电力（库仑力）

17.自然发热的原因－氧化热、分解热、聚合热、发酵热

18.悬浮粉尘的粒径越小,比表面积越大,浓度越高越易自燃,

19.能够引起可燃混合物浓度,称为爆炸浓度下限,最高可燃物浓度,成为爆炸浓度上限.

20.粒子的主要荷电过程取决与粒径，对于d＞0.5μm的粒子，以电场荷电为主；对d＜0.15μm的粒子，则以扩散荷电为主；对于粒径介于0.15—0.5μm的粒子，则需要同时考虑这个两种过程

第六章

1.重力沉降室的优点:

结构简单,投资少,压力损失小,维修管理简单.缺点:

体积大,效率低,清灰麻烦,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.通常把内外涡旋气体的运动分解成三个速度分量:

切向速度,径向速度,轴向速度

3.动压:

空气流动时产生的压力.静压:

重力造成的压力.全压:

动压加上静压

4.旋风除尘器的压力损失中的压力指的的是动压.全压和静压的径向变化非常显著,由外壁向轴心逐渐降低,轴心处静压为负压,直至锥体底部.

5.影响旋风除尘器效率的因素（二次效应、比例尺寸、烟尘的物理性质和操作变量

6.旋风除尘器的优点:

（1）旋风除尘器内部没有运动部件。

维护方便。

（2）制作、管理十分方便。

　　（3）处理相同风量的情况下体积小，结构简单，价格便宜。

　　（4）作为预除尘器使用时，可以立式安装，使用方便。

　　（5）处理大风量时便于多台并联使用，效率阻力不受影响。

　　（6）可耐400℃高温，如采用特殊的耐高温材料，还可以耐受更高的温度。

　　（7）除尘器内设耐磨内衬后，可用以净化含高磨蚀性粉尘的烟气。

　　（8）可以干法清灰，有利于回收有价值的粉尘。

但其也有几个缺点，主要如下。

（1）卸灰阀如果漏损会严重影响除尘效率。

（2）磨损严重，特别是处理高浓度或磨损性大的粉尘时，入口处和锥体部位都容易磨坏。

　　（3）除尘效率不高（对捕集粒径小于5um的微细粉尘和尘粒密度小的粉尘，效率较低），单独使用有时满足不了含尘气体排放浓度的要求。

　　（4）由于除尘效率随筒体直径增加而降低因而单个除尘器的处理风量受到一定限制

7.电除尘器的主要优点:

压力损失小,处理烟气量大能耗低，,对细粉尘有很高的捕集效率（99%）,可在高温或强腐蚀性气体下操作

8.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10μm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

9.湿式除尘器的优点:

在耗用相同能耗时，比干式机械除尘器高。

高能耗湿式除尘器清除0.1m以下粉尘粒子，仍有很高效率

可与静电除尘器和布袋除尘器相比，而且还可适用于它们不能胜任的条件，如能够处理高温，高湿气流，高比电阻粉尘，及易燃易爆的含尘气体

在去除粉尘粒子的同时，还可去除气体中的水蒸气及某些气态污染物。

既起除尘作用，又起到冷却、净化的作用

10.湿式除尘器的缺点:

排出的污水污泥需要处理，澄清的洗涤水应重复回用

净化含有腐蚀性的气态污染物时，洗涤水具有一定程度的腐蚀性，因此要特别注意设备和管道腐蚀问题

不适用于净化含有憎水性和水硬性粉尘的气体

寒冷地区使用湿式除尘器，容易结冻，应采取防冻措施

11.喷雾塔洗涤器的优点:

喷雾塔结构简单、压力损失小，操作稳定，经常与高效洗涤器联用捕集粒径较大的粉尘

12.旋风洗涤器的优点:

离心洗涤器净化dp<5μm的尘粒仍然有效

耗水量L/G=0.5～1.5L/m3

适用于处理烟气量大，含尘浓度高的场合

可单独使用，也可安装在文丘里洗涤器之后作脱水器

由于气流的旋转运动，使其带水现象减弱

可采用比喷雾塔更细的喷嘴

13.文丘里组成部分:

收缩管,喉管,扩散管,喷嘴,连接管,进气管

14.管道流速一般为16-22m/s,收缩管的收缩角常取23-25度,扩散角一般为5度到7度

15.袋式除尘器的除尘方式:

常用的清灰方式有三种

机械振动式（优缺点）:

此类型袋式除尘器的优点是工作性能稳定，清灰效果较好

缺点是滤袋常受机械力作用，损坏较快，滤袋检修与更换工作量大

逆气流清灰:

结构简单，清灰效果好，滤袋磨损少，特别适用于粉尘粘性小，玻璃纤维滤袋的情况

脉冲喷吹清灰:

全自动清灰，净化效率达99％；过滤负荷较高，滤袋磨损轻，运行安全可靠

16.工业采用负电晕电极,空气调节系统采用正电晕电极

第七章

1.传质阻力－吸收系数的倒数

2.传质总阻力等于气相传质阻力加液相传质阻力

3.化学吸收的优点

溶质进入溶剂后因化学反应消耗掉，溶剂容纳的溶质量增多

液膜扩散阻力降低

填料表面的停滞层仍为有效湿表面

4.双膜理论

当气液两相接触时，两相之间有一个相界面，两侧存在呈层流流动的气膜和液膜；

在相界面上，气液两相的浓度总是相互平衡，不存在吸收阻力；

在膜层以外的气相和液相主体，由于湍流作用，溶质的浓度基本上是均匀的，浓度梯度集中在两层膜内。

5.吸附类型:

物理吸附1.吸附力－范德华力；2.不发生化学反应；3.过程快，瞬间达到平衡；4.放热反应；5.吸附可逆；化学吸附1.吸附力－化学键力；2.发生化学反应；3.过程慢；4.升高温度有助于提高速率；5.吸附不可逆；

6.吸附优缺点:

优点：

效率高、可回收、设备简单缺点：

吸附容量小、设备体积大

7.吸附速度＝脱附速度时，吸附平衡，此时吸附量达到极限值

8.对吸附剂的要求:

具有巨大的内表面积,对不同气体具有选择性的吸附作用,较高的机械强度、化学和热稳定性,吸附容量大,来源广泛，造价低廉,良好的再生性能

9.气体净化常用的吸附剂:

白土,硅胶,沸石分子筛,活性炭,活性氧化铝

10.吸附剂的再生:

加热解吸再生,降压或真空解吸,置换再生,溶剂萃取

11.是利用废气中各混合组分在选定的吸收剂中溶解度不同，或者其中某一种或多种组分与吸收剂中活性组分发生化学反应，达到将有害物从废气中分离出来

12.穿透点穿透曲线:

水平虚线c=cb是根据排放标准确定的污染物在净化后气流中的最大容许浓度.

13.催化剂组成:

活性组分＋助催化剂＋载体

14.二氧化硫催化氧化:

V2O5.载体SiO2助催化剂K2O或Na2O

15.脱硫:

V2O5,脱硝:

Pt或Pd

16.脱硫:

石灰,廉价,碱性中和气体

第十章

VOCs污染控制方法：

燃烧法吸收（洗涤）法冷凝法吸附法生物法

1.VOCs:

床层升温解吸,吸收放热

2.吸入吹出气流优缺点:

由于流动特性不同，吹出气流在较远处仍能保持较高的能量密度（速度），其控制能力强；而吸入气流虽然能量衰减快，但有利于接受。

3.在罩口前污染物扩散方向的任意点上均能使污染物随吸入气流流入罩内并将其捕集所必须的最小吸气速度，称为控制速度。

吸气气流有效作用范围内的最远点称为控制点。

控制点距罩口的距离称为控制距离

4.合为一个管道系统的条件：

（1）污染物性质相同，生产设备同时运转，便于污染物统一集中回收处理的场合。

（2）污染物性质不同，生产设备同时运转，但允许不同污染物混合或污染物无回收价值的场合。

（3）尽可能将同一生产工序中同时操作的污染设备排风点合为一个系统。

5.不能合为一个系统的情形：

（1）不同排风点的污染物混全后会引起燃烧或爆炸危险，或形成毒性更大的污染物的场合；

（2）不同温度和湿度的污染气流，混合后会引起管道内结露和堵塞的场合；

（3）因粉尘或气体性质不同，共用一个系统会影响回收或净化效率者。

6.管网配置

干管配管方式，个别管配管方式，环状配管方式

7.管道热补偿

对高温烟气管道系统，必须进行热补偿设计

8.管道热补偿设计：

自然补偿和补偿器补偿

9.管道系统保温

1、保温材料选择：

材料绝热性能好，导热系数低，且具有较高的耐热性；材料空隙率大，密度小，具有一定机械强度，吸水率低，不腐蚀金属；成本较低，便于施工安装。

岩棉、矿渣棉、玻璃棉、石棉、珍珠岩、蛭石、泡沫塑料等以及它们的制品。

2、保温层厚度计算

3、保温结构设计：

预制结构、包扎结构、填充结构、喷涂结构

10.管道系统防腐

1、防腐涂料

防腐涂料：

成膜物质、辅助成膜物质、次要成膜物质

内防腐和外防腐

2、防腐材料

硬聚氯乙烯塑料、玻璃钢和其他复合、衬里材料。

11.管道系统防爆

采取防爆措施：

（1）加强可燃物浓度的检测与控制；

（2）消除火源；

（3）阻火与泄爆措施；

（4）设备密闭与厂房通风。

计算题

可能使用到的公式：

（1）

（2）

（3）

，

（4）

，k取值一般为0.5。

（5）

，

，

，

（6）

，

（7）最小液气比：

（8）

1、某含尘气体流量为1800m3/min，含尘浓度为10g/m3，如采用机械振动清灰方式，计算

（1）所需布袋面积；

（2）布袋个数并进行分组。

已知：

VF=1.5m/min，布袋直径30cm，长3m。

（1）

（2）单个布袋面积：

所需布袋个数：

个

布袋分为4组，每组40个，因为采用机械清灰，还应增加一组备用，所以布袋个数为200个，分5组。

2、某除尘装置分级除尘效率如下表所示：

粒径范围um

进口质量频率%

分级效率%

0-5

31

61

5-10

11

80

10-20

21

85

20-40

19

90

>40

18

95

请：

（1）计算总除尘效率；

（2）气体流量为12000m3/h，拟采用静电除尘器处理，集尘板面积至少应为多少？

（粉尘的有效驱进速度为0.06-0.07m/s。

）

＝0.31×0.61+0.11×0.80+0.21×0.85+0.19×0.90+0.18×0.95

＝0.19+0.09+0.18+0.17+0.17＝0.80＝80%

取粉尘的有效驱进速度ω＝0.06m/s　　　　　　　　　　　　　　　

根据公式

求静电除尘器的净化效率　　　　　　　　

A=144m2　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

如做到80%的去除效率，所需集尘板面积至少为144m2。

4、某煤灰车间除尘系统管道布置如图1所示。

系统内的气体平均温度为20℃，集气罩排风量为2880m3/h，所选除尘器的压力损失为850Pa，要求确定该系统的管道直径和压力损失。

Q=2880m3/h

集气罩除尘器风机

图1　除尘系统图

已知：

煤灰管道内最低气流速度：

垂直管：

10m/s，水平管：

12m/s

集气罩压损系数ξ＝0.15，风机出口ξ＝0.1，伞形风帽ξ＝1.3，90°弯头ξ＝0.25，空气密度ρ＝1.2kg/m3

管径（mm）

220

250

280

320

360

400

λ/d

0.0702

0.0664

0.0613

0.0562

0.0482

0.0433

（1）第一部分为集气罩到除尘装置部分，为水平管，取v=12m/s

从表中选取d=280mm

管中实际流速：

管内动压为：

（2）第二部分为连接除尘器与风机的管道，长度忽略不计，只计算弯头的压损。

（3）第三部分为风机出口到烟囱管道，为垂直管，取v=10m/s

从表中选取d=280mm

管中实际流速：

管内动压为：

5、某水泥厂粉尘产生浓度为1500mg/m3，处理气体流量为18000m3/h，已知排放标准浓度要求为50mg/m3，采用集尘板面积为1000m2的静电除尘器处理含尘气体，问浓度能否做到达标排放？

已知：

水泥生产粉尘的有效驱进速度为0.06-0.07m/s。

解：

取粉尘的有效驱进速度ω＝0.06m/s　　　　　　　　　　　　　　　

根据公式

求静电除尘器的净化效率　　　　　　　　

＝1-0.0313＝96.87%　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

如做到达标排放，所需要的净化效率为：

静电除尘器的净化效率大于达标排放所需的净化效率，因此采用此静电除尘器可使浓度达标排放。