(環(huán)境管理)復習大氣大氣污染控制期末復習

1、第二章 燃燒與大氣污染1 .燃燒的性質(zhì)基本概念燃料是指在燃燒的過程中，能夠放出熱量，且在經(jīng)濟上能夠取得效益的物質(zhì)。2 ）煤的基本分類褐煤最低品味的煤，形成年代最短，熱值較低。煙煤形成年代較褐煤長，碳含量75%90。成焦性較強，適宜工業(yè)一般應(yīng)用。無煙煤煤化時間最長，含碳量最高（高于93） ，成焦性差,發(fā)熱量大。煤的成分分析工業(yè)分析（proximate analysis ）測定煤中水分、揮發(fā)分、灰分和固定碳。估測硫含量和熱值，是評價工業(yè)用煤的主要指標。元素分析（ultimate analysis ）用化學分析的方法測定去掉外部水分的煤中主要組分碳、氫、氮、硫和氧的含量。3 .燃燒過程影響燃燒過程的

2、主要因素燃燒過程及燃燒產(chǎn)物完全燃燒：CO2、 H2O不完全燃燒：CO2、 H2O & CO 、黑煙及其他部分氧化產(chǎn)物如果燃料中含有S 和 N ，則會生成SO2 和 NO空氣中的部分N 可能被氧化成NO 熱力型NOx燃料完全燃燒的條件（3T）空氣條件：提供充足的空氣；但是空氣量過大，會降低爐溫，增加熱損失溫度條件（Temperature） ：達到燃料的著火溫度時間條件（Time） ：燃料在高溫區(qū)停留時間應(yīng)超過燃料燃燒所需時間燃料與空氣的混合條件（Turbulence） ：燃料與氧充分混合建立燃燒方程式的假定：空氣組成20.9%O2 和 79.1%N2，兩者體積比為：N2/ O2 = 3.

3、78燃料中固定氧可用于燃燒燃料中硫主要被氧化為SO2不考慮 NOX 的生成燃料中的N 在燃燒時轉(zhuǎn)化為N2燃料的化學式為Cx Hy Sz OwC xH yS zO wxyz 4w2O23.78ywx4z2N2x CO 2y H 2OzSO 23.78xyzwN2 Q242空氣過剩系數(shù)實際空氣量與理論空氣量之比?？杖急葐挝毁|(zhì)量燃料燃燒所需要的空氣質(zhì)量。燃燒過程中硫氧化物的形成H2SO4 濃度越高，酸露點越高，一般在150左右。煙氣露點升高極易引起管道和空氣凈化設(shè)施的腐蝕露點：酸霧點，SO3 與 H2O 形成 H2SO4 蒸氣的溫度碳粒子的生成火焰的結(jié)構(gòu)（續(xù)）層流火焰：Re<2200，分子擴散

4、和傳導是控制過程。湍流火焰：Re>2200，強烈的湍流作用，但分子擴散仍然起作用。第四章 大氣污染物擴散模式（計算重要）擴散的要素風：平流輸送為主，風大則湍流大湍流的基本概念湍流大氣的無規(guī)則運動 風速的脈動 風向的擺動高斯擴散模式 重點 正態(tài)分布的基本概念：湍流：擴散比分子擴散快105 106倍> 0， ，為常數(shù)，則 X 服從正態(tài)分布，記為X N（， 2）.當 =0， =1 稱為 X 服從標準正態(tài)分布，X 的密度函數(shù)為：是此隨機變量的方差 ，所以正態(tài)分布記作N（， 2 ）。而取離 越遠的值的概率越?。?越小，分布越集中在服從正態(tài)分布的隨機變量的概率規(guī)律為取與附近，越大，分布越分散。

5、鄰近的值的概率大正態(tài)分布是具有兩個參數(shù) 和 2 的連續(xù)型隨機變量的分布，第一參數(shù) 是服從正態(tài)分布的隨機變量的均值 ，第二個參數(shù)2高斯模式的有關(guān)假定坐標系右手坐標，y 為橫風向，z 為垂直向四點假設(shè)a污染物濃度在y、 z 風向上分布為正態(tài)分布b全部高度風速均勻穩(wěn)定c源強是連續(xù)均勻穩(wěn)定的d擴散中污染物是守恒的（不考慮轉(zhuǎn)化）無界空間連續(xù)點源擴散模式q c（x, y,z）2 u y高架連續(xù)點源擴散模式實際濃度expz2 (2y2)zc(x, y,z, H )q2 u yexp(2y2 2y)exp(z H)22yexp(z H)22 z2地面軸線濃度模式：再取y=0代入上式地面濃度模式：取z 0代入上

6、式，得c(x,0,0, H )uyzexp(H2)2z2 )c(x, y,0, H )uy2 y exp( 2 )exp( z2y22)z地面最大濃度模式：考慮地面軸線濃度模式c(x,0,0,H)quyzexp( H22)2z、 z 增大，第一項減小，第二 處有最大值上式，x增大，則項增大，必然在某第五章 顆粒污染物控制技術(shù)基礎(chǔ)（填空，例題）粒徑分布粒徑分布指不同粒徑范圍內(nèi)顆粒的個數(shù)（或質(zhì)量或表面積）所占的比例粒數(shù)分布:每一間隔內(nèi)的顆粒個數(shù)粒數(shù)頻率：第i 個間隔中的顆粒個數(shù)ni 與顆?？倲?shù)ni 之比粒數(shù)篩下累積頻率：小于第i 個間隔上限粒徑的所有顆粒個數(shù)與顆?？倐€數(shù)之比第二節(jié) 粉塵的物理性質(zhì)1

7、 粉塵的密度?單位體積粉塵的質(zhì)量，kg/m3或 g/cm3? 粉塵體積不包括顆粒內(nèi)部和之間的縫隙真密度? 用堆積體積計算 堆積密度? 空隙率 粉塵顆粒間和內(nèi)部空隙的體積與堆積總體積之比2 安息角與滑動角安息角：粉塵從漏斗連續(xù)落下自然堆積形成的圓錐體母線與地面的夾角?；瑒咏牵鹤匀欢逊e在光滑平板上的粉塵隨平板做傾斜運動時粉塵開始發(fā)生滑動的平板傾角。安息角與滑動角是評價粉塵流動特性的重要指標。安息角和滑動角的影響因素：粉塵粒徑、含水率、顆粒形狀、顆粒表面光滑程度、粉塵粘性3 比表面積單位體積粉塵所具有的表面積4 含水率粉塵中的水分包括附在顆粒表面和包含在凹坑和細孔中的自由水分以及顆粒內(nèi)部的結(jié)合水分。

8、含水率水分質(zhì)量與粉塵總質(zhì)量之比。含水率影響粉塵的導電性、粘附性、流動性等物理特性。吸濕現(xiàn)象。平衡含水率。5 潤濕性潤濕性粉塵顆粒與液體接觸后能夠互相附著或附著的難易程度的性質(zhì)。潤濕性與粉塵的種類、粒徑、形狀、生成條件、組分、溫度、含水率、表面粗糙度及荷電性有關(guān)，還與液體的表面張力及塵粒與液體之間的粘附力和接觸方式有關(guān)。粉塵的潤濕性隨壓力增大而增大，隨溫度升高而下降潤濕性是選擇濕式除塵器的主要依據(jù)6 荷電性和導電性粉塵的荷電性天然粉塵和工業(yè)粉塵幾乎都帶有一定的電荷。荷電因素電離輻射、高壓放電、高溫產(chǎn)生的離子或電子被捕獲、顆粒間或顆粒與壁面間摩擦、產(chǎn)生過程中荷電。天然粉塵和人工粉塵的荷電量一般為最

9、大荷電量的1/10。荷電量隨溫度增高、表面積增大及含水率減小而增加，且與化學組成有關(guān)。 粉塵的導電性 導電機制：高溫（200oC 以上），粉塵本體內(nèi)部的電子和離子體積比電阻低溫（100oC 以下），粉塵表面吸附的水分或其他化學物質(zhì)表面比電阻中間溫度，同時起作用比電阻對電除塵器運行有很大影響7 粘附性 粘附和自粘現(xiàn)象 粘附力克服附著現(xiàn)象所需要的力粘附力：分子力（范德華力）、毛細力、靜電力（庫侖力）阻力導致的減速運動（P148 推導）根據(jù)牛頓第二定律若僅考慮Stokes區(qū)域速度由 u0 減速到 u 所遷移的距離若引入坎寧漢修正系數(shù)C停止距離重力沉降（P150）力平衡關(guān)系Stokes顆粒的重力沉降末

10、端速度（忽略浮力影響）湍流過渡區(qū)牛頓區(qū)Stokes直徑空氣動力學直徑例題 5-5斷裂強度表征粉塵自粘性的指標，等于粉塵斷裂所需的力除以其斷裂的接觸面積 分類：不粘性、微粘性、中等粘性、強粘性 粒徑、形狀、表面粗糙度、潤濕性、荷電量均影響粘附性8 自燃性和爆炸性 粉塵的自燃性 自燃自然發(fā)熱的原因氧化熱、分解熱、聚合熱、發(fā)酵熱 影響因素：粉塵的結(jié)構(gòu)和物化特性、粉塵的存在狀態(tài)和環(huán)境 第四節(jié) 顆粒捕集的理論基礎(chǔ)（計算）對顆粒施加外力使顆粒相對氣流產(chǎn)生一定位移并從氣流中分離。 顆粒捕集過程中需要考慮的作用力：外力、流體阻力、顆粒間相互作用力外力：重力、離心力、慣性力、靜電力、磁力、熱力、泳力等 顆粒間相

11、互作用力：顆粒濃度不高時可以忽略。流體阻力流體阻力形狀阻力摩擦阻力阻力的方向和速度向量方向相反顆粒尺寸與氣體平均自由程接近時，顆粒發(fā)生滑動坎寧漢修正第六章除塵裝置（區(qū)別與優(yōu)缺點）第一節(jié)機械除塵器機械除塵器通常指利用質(zhì)量力（重力、慣性力和離心力）的作用使顆粒物與氣體分離的裝置，常用的有：重力沉降室重力沉降室是通過重力作用使塵粒從氣流中沉降分離的除塵裝置慣性除塵器旋風除塵器第二節(jié) 電除塵器一般除塵器對于dp < 5 m 的粒子效率低，必須借助外力（電場力等）捕集更小的粒子使塵粒荷電并在電場力的作用下沉積在集塵極上與其他除塵器的根本區(qū)別在于，分離力直接作用在粒子上，而不是作用在整個氣流上具有耗

12、能小、氣流阻力小的特點電除塵器的主要優(yōu)點:壓力損失小，一般為200 500Pa處理煙氣量大，可達105 106m3/h能耗低，大約0.2 0.4kWh/1000m3對細粉塵有很高的捕集效率，可高于99可在高溫或強腐蝕性氣體下操作除塵器的主要缺點是設(shè)備龐大，消耗鋼材多，初投資大，要求安裝和運行管理技術(shù)較高荷電 ：電暈的過程發(fā)生于活化的高壓電極和接地極之間，電極之間形成高濃度的氣體離子，含塵氣流通過這個空間時，塵粒在百分之幾秒的時間內(nèi)因碰撞俘獲氣體離子額而導致荷電。粒子主要荷電兩種機理電場荷電或碰撞荷電離子在靜電力作用下做定向運動，與粒子碰撞而使粒子荷電擴散荷電離子的擴散現(xiàn)象而導致的粒子荷電過程；

13、依賴于離子的熱能，而不是依賴于電場過程取決于粒徑大于0.5 m 的微粒，以電場荷電為主小于0.15 m 的微粒，以擴散荷電為主介于之間的粒子，需要同時考慮這兩種過程。電暈放電：電暈電極為負極，從金屬絲放出的電子迅速向正極移動，與氣體分子撞擊使之離子化。氣體分子離子化的過程又產(chǎn)生大量電子雪崩過程。遠離金屬絲，電場強度降低，氣體離子化過程結(jié)束，電子被氣體分子捕獲。氣體離子化區(qū)域電暈區(qū)。自由電子和氣體負離子是粒子荷電的電荷來源。三個基本過程懸浮粒子荷電高壓直流電暈帶電粒子在電場內(nèi)遷移和捕集延續(xù)的電暈電場（單區(qū)電除塵器）或光滑的不放電的電極之間的純靜電場（雙區(qū)電除塵器）捕集物從集塵表面上清除振打除去接

14、地電極上的粉塵層并使其落入灰斗第七章 氣態(tài)污染物控制技術(shù)基礎(chǔ)第二節(jié)氣體吸收一 吸收機理（雙膜模型,滲透模型,表面更新模型,其它模型）雙膜模型（應(yīng)用最廣）亨利定律? 一定溫度下，稀溶液中溶質(zhì)的溶解度與氣相中溶質(zhì)的平衡分壓成正比物理吸收化學吸收與物理吸收相比化學吸收的優(yōu)點：溶質(zhì)進入溶劑后因化學反應(yīng)消耗掉，溶劑容納的溶質(zhì)量增多溶質(zhì)在液膜中擴散阻力降低，總吸收系數(shù)增大。填料表面的停滯層仍為有效濕表面物理、化學吸收凈化法異同點（ 1 ）物理吸收：較簡單，可看成是單純的物理溶解過程。吸收限度取決于氣體在液體中的平衡濃度；吸收速率主要取決于污染物從氣相轉(zhuǎn)入液相的擴散速度（ 2）化學吸收：吸收過程中組分與吸收

15、劑發(fā)生化學反應(yīng)。吸收限度同時取決于氣液平衡和液相反應(yīng)的平衡條件；吸收速率同時取決于擴散速度和反應(yīng)速度。第三節(jié)氣體吸附用多孔固體吸附劑將氣體（或液體）混合物中的組分濃集于固體表面吸附劑需具備的特性： 內(nèi)表面積大 具有選擇性吸附作用 高機械強度、化學和熱穩(wěn)定性 吸附容量大 來源廣泛，造價低廉 良好的再生性能 吸附質(zhì)被吸附物質(zhì) 吸附劑附著吸附質(zhì)的物質(zhì)優(yōu)點：效率高、可回收、設(shè)備簡單缺點：吸附容量小、設(shè)備體積大第八章 硫氧化物的污染控制燃燒前脫硫1 . 煤炭的固態(tài)加工煤炭洗選物理洗煤化學洗煤微生物洗煤2 .煤炭的轉(zhuǎn)化煤的氣化采用空氣、氧氣、CO2 和水蒸氣作為氣化劑，在氣化爐內(nèi)反應(yīng)生成不同組分不同熱值的

16、煤氣。移動床、流化床和氣流床三種方法。煤的液化通過化學加工轉(zhuǎn)化為液態(tài)烴燃料或化工原料等液體產(chǎn)品。直接液化和間接液化。3 .重油脫硫在催化劑作用下通過高壓加氫反應(yīng)，切斷碳與硫的化學鍵，使氫與硫作用形成H2S 從重油中分離。直接脫硫和間接脫硫。流化床燃燒脫硫（概念） 氣流速度介于臨界速度和輸送速度之間，煤粒保持流化漂浮狀態(tài) 流化床利于燃料充分燃燒 低濃度 SO2 煙氣脫硫燃燒后脫硫燃燒設(shè)施直接排放的SO2濃度通常為10-4 10-3 數(shù)量級由于 SO2 濃度低，煙氣流量大，煙氣脫硫通常比較昂貴分類脫硫產(chǎn)物處置方式：拋棄法和再生法脫硫產(chǎn)物狀態(tài)：濕法和干法主要煙氣脫硫工藝 第九章 氮氧化物污染控制NO

17、x 包括N2O、 NO、 N2O3、 NO2、 N2O4、 N2O5大氣中 NOx 主要以NO、 NO2 的形式存在NOx 的性質(zhì)N2O：單個分子的溫室效應(yīng)為CO2 的 200 倍，并參與臭氧層的破壞NO：大氣中NO2 的前體物質(zhì)，形成光化學煙霧的活躍組分NO2: 強烈刺激性，來源于NO 的氧化，酸沉降NOx 的來源固氮菌、雷電等自然過程（5× 108t/a）人類活動（5× 107t/a）燃料燃燒占9095以NO 形式，其余主要為NO2低 NO x燃燒技術(shù)原理控制 NOx形成的因素? 空氣燃料比? 燃燒區(qū)溫度及其分布? 后燃燒區(qū)的冷卻程度? 燃燒器形狀熱力型NOx 的形成上

18、述數(shù)據(jù)說明：室溫條件下，幾乎沒有NO 和 NO2 生成，并且所有的NO 都轉(zhuǎn)化為NO2800K 左右， NO 與 NO2 生成量仍然很小，但NO 生成量已經(jīng)超過NO2常規(guī)燃燒溫度（>1500K ）下，有可觀的NO 生成，但NO2 量仍然很小傳統(tǒng)低NOx燃燒技術(shù)4 . 兩段燃燒技術(shù)? 第一段：氧氣不足，煙氣溫度低，NOx生成量很小? 第二段：二次空氣，CO、 HC 完全燃燒，煙氣溫度低先進的低NO x燃燒技術(shù)原理：低空氣過剩系數(shù)運行技術(shù)分段燃燒技術(shù)1. 爐膛內(nèi)整體空氣分級的低NOx 直流燃燒器爐壁設(shè)置助燃空氣（OFA，燃盡風）噴嘴類似于兩段燃燒技術(shù)先進的低NOx 燃燒技術(shù)2. 空氣分級的低NOx 旋流燃燒器一次火焰區(qū)：富燃，含氮組分析出但難以轉(zhuǎn)化二次火焰區(qū)：燃盡CO、 HC 等先進的低NOx 燃燒技術(shù)3. 空氣/燃料分級的低NOx