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大气污染控制工程复习提纲
大气污染控制复习提纲
第一章、概论
1、大气的组成
(1)组成:
干燥清洁的空气、水蒸气和各种杂质三部分
2、大气污染的定义及分类
(1)定义:
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,达到了足够的时间,并因此而危害了人体的舒适、健康和福利或危害了生态环境。
(2)分类
a.局部地区污染(局限小范围的大气污染,如受到某些烟囱排气的直接影响)
b.地区性污染(涉及一个地区的大气污染,如工业区及其附近地区或整个城市大气受到污染)
c.广域污染(涉及比一个地区或大城市更广泛地区的大气污染)
d.全球性污染(涉及全球范围的大气污染)
3、温室效应、酸雨、臭氧层破坏的定义、成因
(1)温室效应
a.定义:
大气中的二氧化碳和其他微量气体如甲烷,一氧化二氮,臭氧,氟氯烃,水蒸气等,可以使太阳短波辐射几乎无衰减的通过,但却可以吸收地表的长波辐射,由此引起全球气温升高的现象,称为“温室效应”
b.成因:
人为活动很可能是导致气候变暖的主要原因
(2)酸雨
a.定义:
在清洁的空气中被CO2饱和的雨水pH为5.6,故将pH小于5.6的雨,雪或其他形式的大气降水称为酸雨
b.成因:
主要是因化石燃料燃烧和汽车尾气排放的SOx和NOx在大气中形成硫酸,硝酸及其盐类,又以雨,雪,雾等形式返回地面,形成“酸沉降”
(3)臭氧层破坏
a.定义:
人类活动排入大气中的一些物质进入平流层与那里的臭氧发生化学反应,导致臭氧耗损,使臭氧浓度减少的现象被称作臭氧层破坏或臭氧层损耗。
b.成因:
氟氯烃、NOx等物质向大气排放量的逐渐增多,是导致臭氧层破坏的主要原因
4、大气污染物的定义、分类
(1)定义:
由于人类活动或自然过程排入大气的,并对人和环境产生有害影响的物质
(2)分类:
气溶胶状态污染物、气体状态污染物
5、大气污染源分类
(1)分类:
自然源污染和人为源污染
6、大气污染综合防治措施
(1)防治措施:
①全面规划,合理布局;②严格环境管理;③控制大气污染的技术措施;④控制污染的经济政策;⑤控制污染的产业政策;⑥绿化造林;⑦安装废气净化装置
7、环境空气质量标准、大气污染综合排放标准的使用
(1)环境空气质量标准:
a.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、大气环境质量评价及制定大气污染防治规划和大气污染物排放标准的依据。
b.对空气质量要求不同,将环境空气质量分为三级和环境空气质量功能区两类:
1 一级标准(环境空气质量):
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;
2 二级标准(环境空气质量):
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;
3 三级标准(环境空气质量):
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。
4 一类区:
自然保护区、风景名胜区和其他需要特殊保护的地区。
5 二类区:
居住区、商业交通居民混合区、文化区、工业区和农村地区。
(2)大气污染综合排放标准:
a.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(或数值)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。
b.任何一个排气筒必须同时遵守最高允许排放浓度(任何1h浓度平均值)和最高允许排放速率(任何1h排放污染物的质量)两项指标,超过其中一项均为超标排放。
注意:
综合排放标准与行业排放标准不交叉执行,优先执行行业标准。
六项污染指标:
PM2.5PM10O3CONO2SO2
AQI:
环境空气质量指数API:
空气污染指数
第二章、燃烧与大气污染
1、燃料的定义及分类
(1)定义:
用以生产热量或动力的可燃性物质
(2)分类:
固体燃料、液体燃料、气体燃料三类
2、煤的工业分析及煤成分表示方法
(1)煤的工业分析:
包括测定煤中水分、灰分、挥发分和固定碳,以及估测硫含量和热值,这是评价工业用煤的主要指标。
(2)煤成分表示方法:
收到基(包括全部水分和灰分的燃料作为100%的成分);空气干燥基(以去掉外部水分的燃料作为100%的成分);干燥基(以去掉全部水分的燃料作为100%的成分);干燥无灰基(以去掉水分和灰分的燃料作为100%的成分)。
3、燃烧的定义及影响燃烧过程的主要因素(燃料完全燃烧的条件)
(1)定义:
指可燃混合物的快速氧化过程,并伴随着能量(光和热)的释放,同时使燃料的组成元素转化为相应的氧化物。
(2)主要因素(条件):
空气;温度;时间;燃料和空气的混合程度(取决于空气的湍流度)。
通常把温度、时间、湍流度称为燃烧过程的“3T”。
4、理论空气量、空气过剩系数、空燃比、低位发热量、高位发热量的定义
(1)理论空气量:
单位量燃料按燃烧反应方程式完全燃烧所需要的空气量。
(2)空气过剩系数α:
实际空气量Va与理论空气量V0a的比值。
(3)空燃比:
单位质量燃料燃烧所需要的空气质量。
(4)低位发热量:
燃烧产物中的水蒸气仍以气态存在时,完全燃烧过程所释放的热量。
(5)高位发热量:
燃料燃烧生成物中水蒸气的汽化潜热。
5、理论空气量、实际空气量、理论烟气量、实际烟气量及污染物浓度的计算
(书P46,和作业本作业)
第三章、大气污染气象学
1、大气圈的垂直结构及各层主要特点
(1)大气圈的垂直结构:
指气象要素的垂直分布情况,如气温,气压,大气密度和大气成分的垂直分布等。
(2)各层主要特点:
大气圈分为五层(对流层,平流层,中间层,暖层,散逸层)
a.对流层:
①对流层虽薄,但集中了整个大气质量的3/4和几乎全部水蒸气,主要大气现象发生地,对人类活动影响最大;②大气温度随高度增加而降低;③空气具有强烈的对流运动;④温度和湿度的水平分布不均匀
b.平流层:
集中了大部分臭氧,几乎没有大气对流运动,大气垂直混合微弱,极少出现雨雪天气,所以进入平流层的大气污染物停留时间很长。
具有同温层、逆温层、臭氧层。
c.中间层:
气温随高度升高而迅速降低,对流运动强烈
d.暖层:
在强烈的太阳紫外线和宇宙射线作用下,再度出现气温随高度升高而增高的现象。
也称为电离层。
e.散逸层:
大气的外层,气温很高,空气极为稀薄,空气粒子的运动速度很高,可以摆脱地球引力而散逸到太空。
2、主要气象要素的含义、对大气环境的影响
(1)含义:
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、能见度等)
(2)影响:
气温(气温决定光化学反应速率,气温的垂直分布决定扩散条件);气压(随高度升高降低,随气温升高降低,低压有利于污染物扩散);气湿(颗粒物吸湿增长,水汽消光,能见度变差);风向(污染物向下风向扩散稀释);风速(其他条件相同时,下风向污染物浓度与风速成反比,风速越高,扩散稀释能力越强),云况,能见度等
3、温度层结的种类及判断
(1)种类:
正常分布层结或递减层结、中性层结、逆温(即逆温层结)
(2)判断:
①正常分布层结或递减层结:
气温随高度增加而递减,且γ(气温直减率)>Yd(干绝热直减率)②中性层结:
气温直减率接近于1K/(100m),即Y=Yd;③等温层结,气温不随高度变化,即Y=0;④逆温:
气温随高度增加而增加,即Y<0
4、大气稳定度的判断方法
(1)大气稳定度判断:
Y>Yd不稳定;Y<Yd稳定;Y=Yd中性
5、逆温的种类以及烟流形状与大气稳定度的关系
(1)种类:
辐射逆温,下沉逆温,平流逆温,湍流逆温,锋面逆温
(2)烟流形状与大气稳定度的关系
a.波浪型:
烟流呈波浪状,污染物扩散良好,发生在全层不稳定大气中,即Y>Yd
b.锥型:
烟流呈圆锥形,发生在中性条件下,即Y=Yd
c.扇型:
烟流垂直方向扩散很小,从烟流上面看,烟流呈扇形展开。
它发生在烟囱出口处于逆温层中,即该层大气Y-Yd<-1。
d.爬升型(屋脊型):
烟流下部是稳定大气,上部是不稳定大气,持续时间较短,对近处地面污染小。
e.漫烟型(熏烟型):
对于辐射逆温,日出后逆温从地面上逐渐消失,当扩展到烟流下边缘或更高一点时,烟流发生向下的强烈扩散,而上边缘处于逆温层中。
这时烟流下部Y-Yd>0,上部Y-Yd<-1。
6、引起大气运动的作用力
(1)作用力:
气压梯度力、重力、地转偏向力、摩擦力(即黏滞力)、惯性离心力
7、指数律风速廓线模式计算一定高度处平均风速
(书P83和作业本作业)
第四章、大气污染物扩散模式(计算章节)
1、利用高架连续点源扩散模式估算污染物店面浓度、地面最大浓度(书P90)
2、利用Holland公式计算延期抬升高度、有效源高的计算(书P93)
3、大气稳定度、扩散参数的确定方法(书P95)
第五章、颗粒污染物控制技术基础
1、粒径定义的方法;斯托克斯直径、空气动力学当量直径
(1)粒径定义的方法:
显微镜法、筛分法、光散射法、沉降法。
(2)斯托克斯直径ds:
为在同一流体中与颗粒的密度相同和沉降速度相等的圆球的直径。
(3)空气动力学当量直径da:
为在空气中与颗粒的沉降速度相等的单位密度(ρp=1g/cm3)的圆球的直径。
2、粒径分布相关定义及计算
(1)粒径分布:
不同粒径范围内的颗粒的个数(或质量或表面积)所占的比例。
(2)个数分布:
以颗粒的个数表示所占比例。
(3)质量分布(或表面积分布):
以颗粒的质量(或表面积)表示所占比例。
(4)计算(书P126和作业)
3、粉尘物理性质:
含义、应用
(粉尘物理性质包括粉尘的密度、安息角和滑动角、比表面积、含水率、润湿率、荷电率和导电性、黏附性,及自燃性和爆炸性等)
(1)含义
a.粉尘的密度:
单位体积的粉尘的质量。
(书P143)
b.真密度ρp:
粉尘自身所占的真实体积,则以此真实体积求得的密度。
c.堆积密度ρb:
以粉尘的堆积体积(颗粒之间和颗粒内部的空隙体积)求得的密度。
d.安息角:
粉尘自然堆积成圆锥体,圆锥体的母线与水平面的夹角
e.滑动角:
自然堆放在光滑平板上的粉尘,随平板作倾斜运动时,粉尘开始滑动时的平板倾斜角,也称为静安息角。
f.比表面积:
单位体积(或质量)粉尘锁具有的表面积
g.含水率:
指粉尘中所含水分质量和粉尘总质量(包括干粉尘与水分)之比。
h.导电率:
通常用电阻率表示。
(注意:
粉尘电阻率对电除尘器的运行有很大影响,最适于电除尘器运行的电阻率范围是104-1010Ω*cm)
i.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。
(2)应用:
研究尘粒在气体中的运动(粉尘的真密度),分离和去除贮仓或灰斗的容积确定(粉尘的堆积密度),评价粉尘流动性的一个重要指标。
安息角小,流动性好(安息角和滑动角),选用湿式除尘器的主要依据(润湿性)。
4、净化装置性能指标及相关计算:
处理气体流量、压力损失、净化效率
(书P151和作业)
第六章、除尘装置
1、除尘器分类
(1)分类:
机械除尘器,电除尘器,袋式除尘器,湿式除尘器等
2、提高重力沉降室途径、最小粒径计算、捕集条件
(1)
提高重力沉降室途径:
降低沉降室内的气流速度,增加沉降室长度或降低沉降室高度。
(2)最小粒径计算:
(书P172)
(3)捕集条件:
较大和较重的粒子。
3、旋风除尘器除尘机理、三个速度分量相关内容、压损变化、影响除尘器效率的因素及其结构型式、设计计算
(1)除尘机理:
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。
(2)三个速度分量相关内容:
切向速度、径向速度、轴向速度(书P178、179)
a.切向速度:
决
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