大气污染控制工程重点.docx

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大气污染控制工程重点

66.大气结构

对流层：

温度随高度增加而下降（地面长波辐射加热）,空气对流,温度﹑湿度水平分布不均匀。

平流层（臭氧）：

温度随高度增加而升高。

中间层,暖层（电离层）,散逸层。

67.大气污染物种类☆

大气污染物可分为两大类包括粒污染物和气态污染物。

根据颗粒污染物物理性质不同分为：

粉尘：

悬浮于气体介质中细小固体粒子。

由固体物质的破碎﹑分级﹑研磨等机械过程和土壤﹑岩石风化等自然过程形成的。

粒径在1—100微米之间,大于10微米的,靠重力作用能在较短的时间沉降至地面,称为降尘；小于10微米的,能长期在大气中飘浮,称为飘尘。

烟：

冶金过程中形成的固体粒子的气溶胶。

在生产过程中总伴有氧化之类的化学反应,其熔融物质挥发后生成的气态物质冷凝时便生成了各种烟,粒径在0.01—1微米之间。

飞灰：

由燃料燃烧后产生的烟气带走的灰分中分散的较细的粒子。

灰分是含碳物质燃烧后残留的固体渣,在分析测定时假定完全燃烧。

黑烟：

由燃烧产生的能见气溶胶,不包括水蒸气,粒径在0.05—1微米之间。

雾：

小液体粒子的悬浮物,由于液体蒸汽的凝结﹑液体的雾化以及化学反应等过程形成的,粒径在200微米以下。

总悬浮颗粒物（TSP）：

大气中粒径小于100微米的所有固体颗粒,为适应我国目前普遍采取的低容量滤膜采样法而规定的。

气态污染物：

以二氧化硫为主的含硫化合物﹑以一氧化氮和二氧化氮为主的含氮化合物﹑碳的化合物﹑碳氢化合物及卤素化合物等。

若大气污染物是从污染源直接排放的原始物质,则称为一次污染物；若是由一次污染物与大气中原有成分之间,或几种一次污染物之间,经过一系列化学光化学反应而生成与一次污染物性质不同的新污染物,则称之为二次污染物。

人类活动排放源主要有：

燃料燃烧（固定源）﹑工业生产过程（固定源）和交通运输（流动源）。

区域性大气污染中应注意：

SOx﹑NOx﹑CmHn﹑COx﹑飘尘和重金属；全球性大气污染中应注意：

SO2﹑NOx﹑CO2﹑氟氯烃化合物﹑飘尘和铁﹑汞等重金属；二次污染物应注意：

光化学烟雾和硫酸烟雾。

68.光化学烟雾和硫酸烟雾的形成☆

硫酸烟雾：

大气中二氧化硫等硫化物在有水雾﹑含有重金属的飘尘或氮氧化物存在时,发生一系列化学光化学反应而生成的硫酸雾或硫酸盐气溶胶。

光化学烟雾：

在阳光照射下大气中的氮氧化物﹑碳氧化物﹑碳氢化合物和氧化剂发生一系列的光化学反应而成的蓝色（紫色或黄褐色）烟雾,其主要成分有臭氧﹑过氧乙酰基硝酸酯（PAN）﹑酮类和醛类等。

69.大气质量控制标准

大气环境质量标准：

一级标准：

为保护自然生态和人群健康,在长期接触的情况下,不发生任何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接触的情况下,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性﹑慢性中毒和城市一般动植物（敏感的除外）正常生长的空气质量要求。

根据各地区情况和大气污染程度大气质量分为三类

空气污染物排放标准：

按污染物规律推算排放标准；K值法计算排放标准（地区不同K值不同）（我国P值）；总量控制标准。

70.废气排放控制系统☆

为使污染物能达标排放通常采用典型的控制系统：

用集气罩将污染源产生的污染物收集起来,经颗粒除尘装置,再进入气态污染物净化装置,经风机,进入烟囱由此排入大气,在经历扩散稀释过程,到达大气质量标准。

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71.大气污染物控制的根本方法☆大气污染控制的重点是控制污染源,将污染工艺更换为少污染或无污染的工艺是最理想的方法。

探讨降低大气污染程度的工程问题,主要是讨论向大气排放的各种废气中污染物的去除问题。

污染物的捕集：

环境能否到达卫生标准的关键步骤。

捕集装置：

集气罩。

颗粒污染物控制：

机械除尘器：

重力沉降室﹑惯性除尘器和旋风除尘器；过滤式除尘器（高效）：

袋式过滤器和颗粒层过滤器；静电除尘器（高效）：

干式静电除尘器和湿式静电除尘器；湿式除尘器：

泡沫除尘器﹑喷雾塔﹑填料塔﹑冲击式除尘器和文丘里洗涤器（高效）。

一种机械除尘器和三种高效除尘器中的一种配合使用。

气态污染物控制：

可分为别离法和转化法。

别离法是利用污染物与废气中其他组分的物理性质的差异使污染物从废气中别离出来,具体方法有物理吸收﹑吸附﹑冷凝和膜别离；转化法是使废气中的污染物发生某些化学反应,把污染物转化为无害物质或易于别离的物质,如催化转化﹑燃烧法﹑生物处理法﹑电子束法。

污染物的稀释法控制：

稀释法就是采用烟囱排放污染物,通过大气的输送和扩散作用降低其着地浓度,使污染物的地面浓度到达规定的环境质量标准。

对于那些难于去除的有毒物质要降低到很低的浓度净化费用相当高,而以净化脱除为主,辅以烟囱排放稀释,经济上是合理的。

稀释法控制包括大气扩散和烟囱设计两个方面。

72.酸雨﹑温室效应和臭氧层破坏☆

酸雨：

pH小于5.6的酸性降水。

酸雨的形成是一种复杂的大气化学物理现象。

酸雨中含有多种无机酸和有机酸（硫酸和硝酸,以硫酸为主）,其是由人为排放的二氧化硫和氮氧化物转化而成的（当地排放或迁移而来）。

煤和石油燃烧以及金属冶炼等工业活动会释放SO2,通过气相或液相氧化反应生成硫酸,同时高温燃烧会使空气中的氮气和氧气生成一氧化氮,其在大气中与氧继续作用,大局部转化为NO2,遇水或水蒸气就会生成硝酸和亚硝酸。

温室效应：

大气中二氧化碳浓度增加,阻止地球热量散失,使地球发生气温升高的现象。

大气中的二氧化碳不仅能选择性的吸收太阳辐射能,而且还能吸收地球外表辐射出的红外线能量,由于近地面大气中二氧化碳浓度增加,使蕴藏在大气中的能量增加,导致升温,升温的二氧化碳大气层再将能量逆辐射到地球外表,大气中的CO2阻隔地球散热的屏蔽作用增强了近地层的热效应。

臭氧层破坏：

氟氯烃一旦进入平流层可滞留几个月甚至几年,其降解产生的Cl原子与O3反应破坏臭氧层,Cl+O3→ClO+O2,ClO+O→Cl+O2。

氮氧化物与臭氧发生反应生成二氧化氮和氧,而氧化氮再和自由氧原子反应生成氧化氮和和氧分子,使平流层中的臭氧减少,NO+O3→NO2+O2,NO2+O→NO+O2,O3+O→2O2（净反应）。

73.逆温现象☆

逆温：

气温随高度的增加而增加,其温度垂直分布与标准大气的相反。

出现逆温的气层叫逆温层。

逆温层的出现将阻止气团的上升运动,使逆温层以下的污染物不能穿过逆温层,只能在其下方扩散,因此可能造成高浓度污染。

逆温分为接地逆温及上层逆温。

若从地面开始就出现逆温,称为接地逆温,这时把从地面到某一高度的气层,称为接地逆温层；若在空中某一高度区间出现逆温,称其为上层逆温,该气层称为上部逆温层。

逆温层的下限距地面的高度称为逆温高度,逆温层上、下限的高度差称为逆温厚度,上、下限间的温差称为逆温强度。

根据逆温层形成的原因,可将逆温分为辐射逆温、下沉逆温、地形逆温、锋面逆温和平流逆温等几种类型,其中与空气污染关系最密切的是辐射逆温。

74.重力沉降

重力沉降是利用含尘气体中的颗粒受重力作用而自然沉降的原理,将颗粒污染物与气体别离的过程。

重力沉降室结构简单,造价低,便于维护管理,压力损失小,而且可以处理高温气体。

缺点是：

沉降小颗粒的效率低,一般只能处理50微米以上的大颗粒。

其主要用于高效除尘装置的前期除尘。

沉降速度Vt=（ρp-ρ）gdp2/18μ,（ρp-ρ：

颗粒与流体密度差,μ：

流体粘度）

75.旋风除尘器及工作原理

旋风除尘器是利用旋转的含尘气流所产生的离心力,将颗粒污染物从气体中别离出来的,其结构简单﹑占地面积小﹑投资低﹑操作维护方便﹑压力损失中等﹑动力消耗不大,可用各种材料制造,能用于高温﹑高压和有腐蚀性的气体,并可直接回收干颗粒物。

其一般用于捕集5—15微米以上的颗粒物,除尘效率可达80%,但对5微米以下的颗粒效率不高,一般用于预处理。

工作原理：

含尘气流由进气管进入除尘器时,气流由直线运动变为圆周运动。

旋转气流大局部沿器壁和圆筒体螺旋形线下,朝锥体运动,即外旋流。

含尘气体在旋转过程中产生离心力,将重度大于气体的颗粒甩向器壁,与器壁接触,失去惯性沿壁面下落进入排灰管。

外旋气流在到达锥体时,其切向速度不断提高,在锥体下端某一位置,便以同样的旋转方向在旋风除尘器中由下回转而上,继续作螺旋运动,即内旋流。

最后净化气体经上部排气管排出器外,一局部未被捕集的也随之带出。

捕集效率ηd=1-exp[-0.693（dp/dc50）1/（n+1）],n=1-（1-0.67D0.14）（T/283）0.33,（D：

旋风除尘器直径,T气体绝对温度）

影响捕集效率的因素：

入口风速﹑除尘器结构尺寸﹑粉尘粒径与密度﹑气体温度和灰斗气密性。

76.静电除尘器的特点☆

静电除尘是利用静电力从气体中别离悬浮粒子的一种方法。

其别离能量通过静电力直接作用于尘粒上,而不是作用于整个气流上,因此消耗能量很低,气压损失很小。

相对大的静电力作用于粒子上,既是对微小的粒子也能有效地捕集,故除尘效率很高（大于99%）。

此外,还具有处理气量大,能连续操作,可用于高温高压场合等特点,应用相当广泛。

其主要缺点有设备庞大,占地,一次性投资费用高,不易实现对高比电阻粉尘的捕集。

77.静电除尘原理

静电除尘器有放电电极和集尘电极组成。

放电极（电晕极）是一根曲率半径很小的纤细裸露电线,上端与直流电源的一级相连,下端有一吊锤固定其位置；集尘极是具有一定面积的管或板,与电极另一端相连。

在两极间加一较高电压,则在放电极附近电场强度很大,而在集尘极相对很小,在两极间形成不均匀电场。

其除尘过程包括：

气体电离﹑粒子荷电﹑荷电粒子的迁移和沉积与去除。

气体电离：

利用放电极周围的电晕现象使气体电离。

粒子荷电：

离子在电场力的作用下定向运动,并于粒子碰撞使粒子荷电,称为电场荷电；离子扩散而使粒子荷电,称为扩散荷电。

荷电粒子的迁移和沉积：

荷电粒子在电场力的作用下,朝着与其电性相反的集尘极移动,到达集尘极时,颗粒上的电荷便与集尘极上电荷中和,粒子恢复电中性,即颗粒的放电过程。

颗粒的去除：

气流中的颗粒在集尘极上连续沉积,厚度不断增大,最靠近集尘极的颗粒已把大局部电荷传导给极板,使极板与颗粒之间静电力减弱,颗粒有脱离极板的趋势。

但由于颗粒层电阻的存在,外层颗粒没有失去电荷,其与极板间的静电力足以使靠近极板的非荷电颗粒被压在极板上,需用振打或其他清灰方式将这些颗粒层强制破坏,使其落入灰斗而去除。

78.袋式除尘器特点

袋式除尘器是利用棉﹑毛或人造纤维等加工的滤布捕集尘粒的过程。

其除尘效率高,特别是对细粉也有很高的捕集效率（99%以上）；适应性强,可处理不同类型的颗粒污染物,根据处理气量可设计成小型袋滤器,也可设计成大型袋房；操作弹性大,入气口含尘浓度变化较大时,对除尘效率影响不大,对气流速度的变化也有一定的稳定性；结构简单,使用灵活,便于回收干料,不存在污泥处理。

袋式除尘器应用主要受滤布的耐温﹑耐腐等操作性能的限制,滤布使用温度应小于300℃,不适于粘结性强及吸湿性强的尘粒,烟气温度不能低于露点温度,否则会在滤布上结露,导致滤袋堵塞。

滤布具有：

容尘量大,可保存永久性尘粉；透气性好,过滤阻力低；抗皱拆性﹑耐磨﹑耐温﹑耐腐蚀,使用寿命长；吸湿性好,容易除尘；本钱低的特点。

79.袋式除尘机理

袋式除尘分两个阶段：

首先是含尘气体通过清洁滤布,这时起捕尘作用的主要是纤维,清洁滤布由于空隙率很大,故除尘效率不高；当捕集的尘量不断增加,一局部粉尘嵌于滤料内部,一局部覆盖在外表上形成一层粉尘层,此时含尘气体的过滤主要依靠粉尘层进行,是除尘效率大大提高,随着粉尘层的增厚,除尘效率不断增加,但气体的阻力损失也同时增加,因此粉尘层积累到一定厚度后,须利用各种清灰方式将粉尘排除除尘器。

除尘机理：

筛滤作用：

当粉尘粒径大于滤布孔隙或沉积在滤布上的尘粒间孔隙时,粉尘被截留下来。

惯性碰撞：

当含尘气流接近滤布纤维时,气流绕过纤维,而尘粒由于惯性作用继续直线前进,碰撞到纤维而被捕集。

扩散和静电作用：

小于一微米的尘粒,在气体分子的碰撞下脱离流线,向气体分子一样做布朗运动,如果在运动过程中和纤维接触,便可从气流中别离出来,即扩散作用。

一般滤布和粉尘都可能带电荷,如果有外加电场,可强化静电效应,提高除尘效率。

重力沉降：

当缓慢运动的含尘气流进入除尘器后,粒径和密度大的尘粒可在重力作用下自然沉降下来。

（以上捕集机理通常不是同时有效）

80.湿式除尘特点

湿式除尘是利用洗涤剂（水）与含尘气体充分接触,将尘粒洗涤下来而使气体净化的方法。

其除尘效率高,除尘器结构简单,造价低,占地面积小,操作维修方便,特别适于处理高温﹑高湿﹑易燃﹑易爆的含尘气体,在除尘的同时还能除去局部气态污染物,应用很广。

其缺点是需对洗涤后含尘污水﹑污泥进行处理；对于净化含有腐蚀性的气态污染物时,洗涤水将具有一定程度的腐蚀性,设备易受腐蚀,应采取防腐措施,比一般干式除尘器操作费用高。

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