大气污染控制工程知识点归纳期末复习总结.docx

1、大气污染控制工程知识点归纳期末复习总结第一章 概论1、大气污染: 大气污染通常系指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。2、大气污染源的分类：大气污染按范围来分：（1）局部地区污染；（2）地区性污染；（3）广域污染；（4）全球性污染3、大气污染物： 气溶胶状污染物：指沉降速度可以忽略的小固体粒子、液体粒子或固液混合粒子。 分类：飘尘、可吸入颗粒物、PM10（10m） TSP（100m 的颗粒） 气态状污染物：1234为一次污染物，56为二次污染物。一次污染物是指直接从污染源排到大气中的原始污染物质二次污染

2、物是指有一次污染物与大气中已有组分或几种一次污染物之间经过一系列化学或光化学反应生成的与一次污染物性质不同的新污染物质。毒性更强。（1）CO、CO2：主要来源：燃料燃烧和机动车车排气。危害：CO与血红蛋白结合危害人体； CO2排量多会使空气中O2量降低，其浓度的增加，能产生“温室效应”。 （2）NOx、NO、NO2 ：来源：由燃料燃烧产生的NOx约占83%； 硝酸生产、硝化过程、炸药生产及金属表面处理等过程。危害：对动植物体有强的腐蚀性；光化学烟雾的主要成分。（3）硫氧化物：来源：化石燃料燃烧；有色金属冶炼；民用燃烧炉灶。 危害：产生酸雨；产生硫酸烟雾；腐蚀生物的机体。（4）大气中的挥发性有机

3、化合物VOCs：是光化学氧化剂臭氧和过氧乙酰硝酸酯（PAN）的主要贡献者，也是温室效应的贡献者之一。 来源：燃料燃烧和机动车排气；石油炼制和有机化工生产。（5）硫酸烟雾：大气中的SO2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存在时，发生一系列化学或光化学反应而生成的硫酸雾或硫酸盐气溶胶。其引起的刺激作用和生理反应等危害，要比SO2气体大的多。（6）光化学烟雾：在阳光照射下，大气中的氮氧化物NOx、碳氢化合物HC（又称烃）和氧化剂（主要成分有臭氧O3、过氧乙酰硝酸酯PAN、酮类和醛类等）之间发生一系列光化学反应而生成的蓝色烟雾。其刺激性和危害要比一次污染物严重得多。4、大气污染的影

4、响大气污染物侵入人体途径： 表面接触；食入含有大气污染物的食物和水；吸入被污染的空气。危害：人体健康危害。对植物的危害：叶萎缩、枯烂、吸入到果实中；对金属制品、油漆、涂料、建筑、古物等的危害（重庆、长江大桥的桥梁）；对能见度影响；局部气候的影响；对臭氧层的破坏 能见度 、颗粒密度kg/m3、颗粒直径m ； K散射率，即受颗粒作用的波阵面积与颗粒面积之比值； 视线方向上的颗粒深度，mg/m3。 5、主要污染物的影响 （1）二氧化硫SO2A、形成硫酸烟雾 B、进入大气层后，氧化为硫酸（H2SO4）在云中形成酸雨 C、形成悬浮颗粒物 （2）悬浮颗粒物TSP（如：粉尘、烟雾、PM10）A、随呼吸进入肺

5、，可沉积于肺，引起呼吸系统的疾病。B、沉积在绿色植物叶面，干扰植物吸收阳光和二氧化碳 与 放出氧气和水分的过程，从而影响植物的健康和生长。C、表面可以吸附空气中的各种有害气体及其他污染物，作为载体。（3）氮氧化物NOxA、刺激人的眼、鼻、喉和肺，会迅速破坏肺细胞。B、在空中形成硝酸小滴，产生酸雨。C、在有水雾、硫氧化物存在时，发生一系列化学或光化学反应，生成硫酸烟雾。D、与碳氢化合物和光化学氧化剂混合时，在光照下发生光化学反应生成危害更加严重的光化学烟雾。（4）一氧化碳COA、极易与血液中运载氧的血红蛋白结合，结合速度比氧气快200多倍，因此，在极低浓度时就能使人或动物遭到缺氧性伤害。轻者眩晕

6、头疼，重者脑细胞受到永久性损伤，甚至窒息死亡。 例：受污染空气中CO浓度为10010，如果吸入人体肺中的CO全被血液吸，试估算人体血液中COHb（CO与血红蛋白结合生成碳氧血红蛋白，血红蛋白对CO的亲和力大约为对氧的亲和力的210倍）的饱和度。 解：设人体肺部气体中氧的含量与环境空气中氧含量相同，即为21%，取M=210， 则 式中、吸入气体中CO和的分压； 玩赖常数，取210.即血液中COHb与O2Hb之比为1:10，则血液中COHb的饱和度为：（5）挥发性有机化合物VOCs 是光化学氧化剂臭氧和过氧乙酰硝酸酯（PAN）的主要贡献者，也是温室效应的贡献者之一。（6）有机化合物 特别是多环芳烃

7、（PAHs），大多数有致癌作用。（7）光化学氧化物 伤害眼睛和呼吸系统，加重哮喘类过敏症。6、大气污染物综合防治 含义：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。 措施：（1）全面规划、合理布局；（2）严格环境管理；（3）合理利用能源；（4）控制大气污染物的排放；（5）提倡清洁生产；（6）绿化造林；（7）安装废气净化装置7、环境空气质量标准一级标准：为了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：为了保护人群健康和城市

8、、乡村的动植物在长期和短时间接触情况下，不发生伤害的空气质量要求。三级标准：为了保护人群不发生急性、慢性中毒和城市一般动、植物（敏感者除外）正常生产的空气质量要求。还有大气污染物排放标准、大气污染控制技术标准、大气污染警报标准。8、空气污染指数API污染分指数都计算出后，取最大者为该区域或城市的空气污染指数API，则该种污染物即为该区域或城市空气中的首要污染物。API16、空燃比（AF）定义：单位质量燃料燃烧所需的空气质量，它可由燃烧方程直接求得。7、理论空气量的经验计算公式 例：重油燃料成分分析结果如下（质量分数）：C：88.3%；H：9.5%；S：1.6%；其他没用试确定燃烧1kg重油所需

9、要的理论空气量。 解：以1kg重油燃烧为基础，则： 质量/g 重油成分物质的量/mol 理论需氧量/mol C 883 73.58 73.58 H 95 95 23.75 S 16 0.5 0.5所以理论需氧量为（73.58+23.75+0.5）mol/kg =97.83mol/kg（重油）理论空气量为97.834.78 = 467.63mol/kg 即467.6322.4/1000 = 10.47/kg8、理论烟气体积：在理论空气量下，燃料完全燃烧所生成的烟气体积称为理论烟气体积。以Vfg0表示，烟气成分主要是CO2、SO2、N2和水蒸气。干烟气：除水蒸气以外的成分称为干烟气；湿烟气：包括水

10、蒸气在内的烟气。Vfg0=V干烟气+V水蒸气 9、烟气体积和密度的校正燃烧产生的烟气其T、P总高于标态（273K、1atm）故需换算成标态。大多数烟气可视为理想气体，故可应用理想气体方程。设观测状态下（Ts、Ps下）：烟气的体积为Vs，密度为s。标态下（TN、PN下）： 烟气的体积为VN，密度为N。标态下体积为：标态下密度为： 10、过剩空气较正因为实际燃烧过程是有过剩空气的，所以燃烧过程中的实际烟气体积应为理论烟气体积与过剩空气量之和。空气过剩系数为 = m-过剩空气中O2的过剩物质的量设燃烧是完全燃烧，过剩空气中的氧只以O2形式存在，燃烧产物用下标P表示，假设空气只有O2、N2,分别为20

11、.9%、79.1%，则实际需氧量=0.264N2P 理论需氧量 = 实际需氧量过剩氧量=0.264N2P-O2P 所以（燃烧完全时） 若燃烧不完全会产生CO，须校正。即从测得的过剩氧中减去CO氧化为CO2所需的O2 此时各组分的量均为奥氏分析仪所测得的百分数。 例：CO2=10%、O2=4%、CO=1%，那么N2=85%，则： 11、污染物排放量的计算：例：已知某电厂烟气温度为473K，压力等于96.93kPa，湿烟气量=10 400/min，含水汽6.25%(体积分数)。奥萨特仪分析结果是：CO2=10.7%，O2=8.2%，不含CO。污染物排放的质量流量是22.7kg/min。 求：1.污

12、染物排放的质量流量（以t/d表示）； 2.污染物在烟气中的浓度； 3.燃烧时的空气过剩系数； 4.校正至空气过剩系数=1.4时污染物在烟气中的浓度。解：1.质量流量换算： 2.干烟气量： 在干烟气中的浓度：换算成标态： ： 3.空气过剩系数（同上） 4.根据近似推算校正：12、燃烧时降低SO3及其酸雾生成量的方法： （1）降低炉膛中的空气过剩系数； （2）不要用Fe、V等金属作受热面； （3）及时清理受热面的燃料灰； （4）炉膛内温度越高越好。 第三章 污染气象学基础知识1、影响大气污染的主要气象要素气象要素（因子）：表示大气状态的物理量和物理现象。 主要有：气温、气压、气湿、风向、风速、云况

13、、能见度、降水、蒸发、日照时数、太阳辐射、地面辐射、大气辐射等。（1）气温：指距地面1.5m高处百叶箱中的空气温度。 （2）气压（3）气湿：表示空气中水汽含量的多少。 例：已知大气压力p=101 325Pa，气温t=28，相对湿度=70%，确定空气的含湿量、水汽体积分数。 解：查表得t=28时饱和水汽压=3 746.5Pa，则空气含湿量（干空气）工程含湿量（干空气）水汽体积分数（4）风向和风速：风从东方来称东风；风往北吹称南风。若用F表示风力等级，则风速u（km/h）为：u3.02（5）云：形成的基本条件：水蒸汽和使水蒸汽达到饱和凝结的环境。国外云量与我国云量间的关系，国外云量1.25=我国云

14、量。 总云量：指所有云遮蔽天空的成数，不论云的层次和高度。 （6）能见度：在当时的天气条件下，视力正常的人能够从天空背景中看到或辨认出目标物的最大距离（m，Km）。表示大气清洁、透明的程度。雾、水汽、烟尘等，可使能见度降低。 2、气温的垂直变化干绝热直减率d： 干空气块绝热上升或下降单位高度（通常取100m）时，温度降低或升高的数值。根据计算，得到d约为0.98/100m，近似1/100m。 负号“”表示气块在干绝热上升过程中温度随高度的升高而降低，若不计高度、纬度影响，取g=9.81m/s2，CP=1004.8J/(KgK)则d=0.98K/100m 1K/100m。表示干空气在作干绝热上升

15、（或下降）运动时，每升高（或下降）100m，温度降低（或升高）1。3、温度层结类型（1）温度随高度的增加而降低（Z t），且正常分布层结，或递减层结。 （2）温度梯度等于或近似于1/100m，即，称中性层结。 （3）温度不随高度变化，称为等温层结。（4）温度随高度增加而升高（Z t ），称为逆温层结。 4、大气的稳定度：污染物在大气中的扩散与大气稳定度有密切关系。 （1）大气稳定度：是指在垂直方向上大气的稳定程度，即是否易于发生对流。（2）分类：如果一空气块受到外力的作用，产生了上升或者下降的运动，当外力消除后，可能发生三种情况：气块减速并有返回原来高度的趋势，此时大气是稳定的。气块加速上升或

16、下降，此时大气是不稳定的。气块停留在外力消失时所处的位置，或者做等速运动，这时大气是中性的。（3）判别: 时，气块的加速度与其位移方向相同，大气不稳定； 时，相反，大气稳定；时，大气是中性的。5、逆温：温度随高度的增加而增加。某一高度上的逆温层像一个盖子一样阻碍着气流的垂直运动，所以也叫阻挡层。由于污染的空气不能穿过逆温层，而只能在其下面积聚或扩散，所以可能造成严重污染。逆温的最危险状况是逆温层正好处于烟囱排放口。 形成逆温的过程多种多样，最主要有以下几种：辐射逆温（较常见）；下沉逆温；平流逆温；湍流逆温；5.封面逆温。6、辐射逆温由于地面强烈辐射冷却而形成的逆温。在晴朗无云、风速不大的夜间，

17、地面辐射冷却很快，贴近地面的气层冷却最快，较高的气层冷却较慢，因而形成了自地面开始逐渐向上发展的逆温层，即辐射逆温。以冬季最强7、五种典型烟流和大气稳定度（1）波浪型ro，rrd很不稳定 （2）锥型：ro，r = rd 中性或稳定（3）扇型：ro，rrd 稳定（4）屋脊型：大气处于向逆温过渡。在排出口上方：ro，rrd 不稳定;在排出下方；ro，rrd，大气处于稳定状态。 （5）熏烟型：大气逆温向不稳定过渡时，排出口上方：ro，rrd，大气处于稳定状态； 8、大气的运动和风 水平气压梯度力是引起大气运动的直接动力。 海陆风：白天，由于太阳辐射，陆地升温比海洋快，低空大气由海洋流向陆地，形成海风

18、，高空大气形成反海风，同陆地上的上升气流和海洋上的下降气流形成了局地环流。在夜晚，陆地降温比海洋快，同理形成相反的环流。 山谷风：白天，太阳先照射到山坡上，使山坡比谷地温度高，形成了由谷地吹向山坡的谷风，高空形成了反谷风。同山坡上的上升气流和谷地上的下降气流形成了局地环流。在夜间，山坡比谷地冷却得快，同理形成相反的环流。 城市热岛环流：产生城乡温度差异的主要原因是：城市人口密集、工业集中，使得能耗水平高；城市的覆盖物热容量大，白天吸收太阳辐射热，夜间放热缓慢，使低层空气冷却变缓；城市上空笼罩着一层烟雾和二氧化碳，使地面有效辐射减弱。第四章 大气扩散浓度估算1、有效源高 烟囱的有效高度H（烟轴高

19、度，它由烟囱几何高度Hs和烟流（最大）抬升高度H组成，即H=Hs+H），要得到H，只要求出H即可。H：烟囱顶层距烟轴的距离，随x而变化的。（1）烟气抬升：烟气从烟囱排出，有风时，大致有四个阶段: a）喷出阶段；b）浮升阶段；c）瓦解阶段；d）变平阶段：（2）烟云抬升的原因有两个：是烟囱出口处的烟流具有一初始动量（使它们继续垂直上升）；是因烟流温度高于环境温度产生的静浮力。这两种动力引起的烟气浮力运动称烟云抬升，烟云抬升有利于降低地面的污染物浓度。 （3）影响烟云抬升的因素：影响烟云抬升的因素很多，这里只考虑几种重要因素： 1）烟气本身的因素 ：a）烟气出口速度（Vs）：决定了烟起初始动力的大小

20、；b）热排放率（QH）烟囱口排出热量的速率。QH越高烟云抬升的浮力就越大，大多数烟云抬升模式认为 ，其中=1/41，常取为2/3。c）烟囱几何高度（看法不一）有人认为有影响：；有人认为无影响。 2）环境大气因素：a）烟囱出口高度处风速越大，抬升高度愈低；b）大气稳定度：不稳时，抬升较高；中性时，抬升稍高；稳定时，抬升低。c）大气湍流的影响：大气湍流越强，抬升高度愈低。3）下垫面等因素的影响。我国国家标准中规定的公式 例：某城市火电厂的烟囱高100m，出口内径5m。出口烟气流速12.7m/s，温度140，流量250/s。烟囱出口处平均风速4m/s，大气温度20，当地气压978.4hPa，确定烟气

21、抬升高度及有效源高。 解：烟气热释放率查表得系数（城区），求得烟气抬升高 度： 有效源高：3、高斯扩散模式的基本形式a.x轴沿平均风向水平延伸，b.y轴在水平面上垂直于X轴，c.Z轴垂直xy平面向上延伸 四点假定:（1）烟羽的扩散在水平和垂直方向都是正态分布；（2）在扩散的整个空间风速是均匀的、稳定的；（3）污染源排放是连续的、均匀的；（4）污染物在扩散过程中是质量守恒的。4、高架连续点源扩散模式（1）地面浓度模式：我们时常关心的是地面污染物浓度。 （2）地面轴线浓度模式： （3）地面最大浓度模式： 出现位置： 距原点处烟流中的污染物在向分布的标准差，m； 例：某污染源SO2排放率为80g/s

22、，有效源高为60m，烟囱出口处平均风速为6m/s。在当时的气象条件下，正下风方向500m处的=35.3m，=18.1m，试求正下风方向500处的SO2地面浓度。及在这条件下，当时天气是阴天，试计算下风向=500m、=50m处的SO2的地面浓度和地面最大浓度。 解 1. 2.阴天稳定度为D级，查表得=500m时，=35.3m，=18.1m 3.地面最大浓度： 出现位置： 查表校正 第五章 除尘技术基础1、粉尘粒径（1）斯托克斯直径，在同一流体中与颗粒的密度相同和沉降速度相等的圆球直径。（2）空气动力学当量直径，在空气中与颗粒的沉降速度相等的单位密度的圆球直径。 2、粒径分布（1）个数分布：以粒子

23、的个数所占的比例来表示；分级号 粒径范围 颗粒个数 个数频率 间隔上限粒径 个数筛下累积频率 粒径间隔 个数频率密度1）个数频率：为第i间隔的颗粒个数ni与颗粒总个数之比（或百分比），即：2）个数筛下累积频率：为小于第i间隔上限粒径的所有颗粒个数与颗粒总个数之比。 或 3）个数频率密度 函数，即单位粒径间的频率（2）质量分布：以粒子质量表示。 质量频率 质量筛下累积频率 质量频率密度 。4、粉尘的物理性质粉尘的物理性质包括：粉尘密度、安息角与滑动角、比表面积、含水率、润湿性、荷电性和导电性、粘附性及自燃性和爆炸性。（1）粉尘的密度1）真密度 ：不包括粉尘颗粒之间和颗粒内部的空隙，而指粉尘自身所

24、占的真实体积，称之为真密度 。以 表示 。2）堆积密度：若包括粉尘颗粒之间和颗粒内部的空隙，而指粉尘堆积所占的体积称之为堆积密度。以 表示。3）粉尘颗粒之间和颗粒内部的空隙的体积与堆积体积之比，称之为空隙率。（2）粉尘的安息角和滑动角1）安息角：粉尘从漏斗连续落到水平面上，自然堆积成一个圆锥体，圆锥体母线与水平面的夹角称为粉尘安息角或堆积角。一般为350-550。2）粉尘滑动角：指自然堆放在光滑平板的粉尘，随平板做倾斜运动时，粉尘开始发生滑动时平板的倾斜角，也称为静安息角。一般为400-550。 影响粉尘安息角和滑动角的因素主要有：粉尘粒径、粉尘含水率、颗粒形状、颗粒表面光滑度及粉尘粘性等。（

25、3）粉尘的比表面积：单位体积（或质量）粉尘所具有表面积。如果以粉尘质量表示比表面积，单位(cm2/g)，则为：（4）粉尘的含水率：粉尘中一般有一定的水分，一般包括自由水、结合水、化学结晶水等。粉尘含水率，影响到粉尘的导电性、粘附性、流动性等。 （5）粉尘的润湿性：粉尘颗粒与液体接触后能否相互附着或附着难易程度的性质称为粉尘的润湿性。润湿速度：用液体对试管中粉尘的润湿速度来表示 （6）粉尘的荷电性和导电性1）荷电性：粉尘粒子能捕获电离辐射、高压放电或高温产生的离子或电子而荷电，亦能在相互碰撞或与壁面碰撞过程中荷电。2）导电性：粉尘的导电性用比电阻来表示 单位：QcmV通过粉尘层的电压，V；J：通

26、过粉尘层的电流密度，A/cm2； ：粉尘层的厚度，cm。（7）粉尘的粘附性粉尘颗粒附着在固体表面上，或都颗粒彼此相互附着的现象称为粘附。 粘附力：克服附着现象所需要的力（垂直作用于颗粒重心上），亦称为附着强度。粉尘颗粒之间粘附力包括：分子力（范德华力）、毛细力和静电力（库仑力）。 根据断裂强度大小分为四类：不粘性粉尘、微粘性粉尘、中等粘性粉尘和强粘性粉尘。 （8）粉尘的自燃性和爆炸性粉尘自燃是指粉尘在常温存放过程中自燃发热，此热量经长时间的积累，达到该粉尘的燃点而引起燃烧的现象。主要原因是自然发热，而其放热速度较低，使热量不断积累所致。引起粉尘发热的原因有：氧化热、分解热、聚合热、发酵热等。

27、可燃物在剧烈氧化作用，在瞬间产生大量的热量和燃烧产物，在空间造成很高的温度和压力，引起爆炸。引起爆炸条件：可燃物与空气或氧构成的可燃混合物达到一定浓度；存在能量足够的火源。流体阻力 例：试确定一个球形颗粒在静止的干空气中运动时的阻力，已知：（1）=100m，u=1.0m/s，T=293K，p=101 325Pa；（2）=1m，u=0.1m/s，T=373K，p=101 325Pa。解：（1）干空气黏度，密度，则雷诺数： 处于湍流过渡区，得阻力系数： ，代入 第6章 除尘装置 分割粒径：分级效率d=50%时颗粒的直径，以dc表示。它是除尘装置除尘效率的简明表示，除尘装置的分割直径愈小，装置的除尘性能愈好。 气布比：又称表面过滤速度，是单位时间处理含尘气体的体积与滤布面积之比。机械除尘器机械力除尘器通常