《大气污染控制工程》考点

第一章 绪论1、大气的组成可以分为三部分：干燥清洁的空气、水蒸气和各种杂质。干洁空气的主要成分是氮、氧、氩和二氧化碳气体。2、大气污染：系由于人类活动或自然过程使得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。所谓的人类活动不仅包括生产活动，而且也包括生活活动。大气污染主要是人类活动造成的。3、全球性大气污染问题目前主要包括温室效应、臭氧层破坏和酸雨三大问题。4、温室效应：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（CFCs）、水蒸气等，可以使太阳短波辐射几乎无衰减地通过，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”。5、大气污染物的种类很多，按其存在状态可概括为两类：气溶胶状态污染物、气体状态污染物。6、气溶胶：指气体介质和悬浮在其中的分散粒子所组成的系统称为气溶胶。7、我国还根据粉尘颗粒的大小将其分为总悬浮颗粒物和可吸入颗粒物。 总悬浮颗粒物（TSP）：指能悬浮在空气中，空气动力学当量直径100m的颗粒物。 可吸入颗粒物（PM10、IP）：指悬浮在空气中，空气动力学当量直径10m的颗粒物。8、 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。 二次污染物：是指由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而生成的与一次污染物性质不同的新污染物质。 在大气污染控制中，受到普遍重视的一次污染物主要有：硫氧化物（SOX）、氮氧化物（NOX）、碳氧化物（CO、CO2）及有机化合物（C1C10化合物）等；二次污染物主要有：硫酸烟雾和光化学烟雾。9、硫酸烟雾：硫酸烟雾系指大气中的SO2等硫氧化物，在有水雾、含有重金属的悬浮颗粒或氮氧化物存在时，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。硫酸烟雾引起的刺激作用和生理反应等危害，要比SO2气体大得多。 光化学烟雾：光化学烟雾是在阳光照射下，大气中的氮氧化物、碳氢化合物和氧化剂之间发生一系列光化学反应而生成的蓝色烟雾。其主要成分有臭氧、过氧乙酰硝酸酯、酮类和醛类等。光化学烟雾的刺激性和危害要比一次污染物严重得多。10、大气污染物的来源可分为自然污染源和人为污染源两类。人为污染源按污染源的空间分布可分为：点源、面源、线源。按人们的社会活动功能不同，可将人为污染源分为生活污染源、工业污染源和交通运输污染源三类。11、中国的大气环境污染仍以煤烟型为主，主要污染物为颗粒物（烟尘）和SO2。部分大城市属煤烟与机动车尾气污染并重类型（如北京、上海、广州等）。12、大气污染综合防治：大气污染综合防治的基本点是防与治的综合。所谓大气污染综合防治，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。13、大气污染综合防治措施：（论述：P19）（1）全面规划、合理布局环境规划是经济、社会发展规划的重要组成部分，是体现环境污染综合防治以预防为主的最重要、最高层次的手段。环境规划的主要任务，一是综合研究区域经济发展将给环境带来的影响和环境质量变化的趋势，提出区域经济可持续发展和区域环境质量不断得以改善的最佳规划方案；二是对工作失误已经造成的环境污染和环境问题，提出对改善和控制环境污染具有指令性的最佳实施方案。（2） 严格环境管理完整的环境管理体制是由环境立法、环境监测和换进保护管理机构三部分组成的。环境管理的方法是运用法律、经济、技术、教育和行政等手段对人类的社会和经济活动实施管理，从而协调社会和经济发展与环境保护之间的关系。（3） 控制大气污染的技术措施实施清洁生产。实施可持续发展的能源战略。建立综合型工业基地。对SO2实施总量控制。（4） 控制污染的经济政策保证必要的环境保护投资，并随着经济的发展逐年增加。实施“污染者和使用者支付原则”。（5） 控制污染的产业政策包括鼓励、限制和淘汰三大类。（6） 绿化造林 绿色植物是区域生态环境中不可缺少的重要组成部分，绿化造林不仅能美化环境，调节空气温湿度或城市小气候，保持水土，防治风沙，而且在净化空气和降低噪声方面皆会起到显著作用。（7） 安装废气净化装置安装废气净化装置，是控制空气质量的基础，也是实施环境规划与管理等项综合防治措施的前提。14、环境空气质量控制标准按其用途可分为环境空气质量标准、大气污染物排放标准、大气污染控制技术标准及大气污染警报标准等。按其适用范围可分为国家标准、地方标准和行业标准。此外，我国还实行了大中城市空气污染指数报告制度。15、环境空气质量标准：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。 大气污染物排放标准：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（或数量）所作的限制规定。 大气污染控制技术标准：是根据污染物排放标准引申出来的辅助标准。 大气污染警报标准：是为保护环境空气质量不致恶化或根据大气污染发展趋势，预防发生污染事故而规定的污染物含量的极限值。16、环境空气质量标准根据对空气质量要求的不同，将环境空气质量分为三级：P23 一级标准：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。 二级标准：为保护人群健康和城市、乡村的动、植物，在长期和短期的接触情况下，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、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。 该标准将环境空气质量功能区分为三类： 一类区为自然保护区、风景名胜区和其他需要特殊保护的地区。 二类区为城镇规划中确定的居住区、商业交通居民混合区、文化区、一般工业区和农村地区。 三类区为特定工业区。 一类区执行一级标准，二类区执行二级标准，三类区执行三级标准。（一般以二类二级为标准）17、大气污染物综合排放标准规定，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）两项超标，超过其中任何一项均为超标排放。18、按照综合性排放标准与行业性排放标准不交叉执行的原则，仍继续执行的行业标准有：锅炉大气污染物排放标准、工业炉窑大气污染物排放标准、火电厂大气污染物排放标准、炼焦炉大气污染物排放标准、水泥工业大气污染物排放标准、恶臭污染物排放标准、车用压燃式、气体燃料点燃式发动机与汽车排气污染物排放限值及测量方法、摩托车污染物排放限值及测量方法等污染物排放标准。（优先执行行业标准的，优先执行地方标准）19、为客观反应我国空气污染状况，近年开始了大中城市空气污染指数（API）日报工作。目前计入空气污染指数的项目定为：可吸入颗粒物（PM10）、二氧化硫（SO2）、二氧化氮（NO2）、一氧化碳（CO）和臭氧（O3）。20、污染指数的计算结果只保留整数，小数点后的数值全部进位。 各种污染物的污染分指数都计算出以后，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。API50时，则不报告首要污染物。（API50为优秀）第二章 燃烧与大气污染1、燃料按物理状态分为固体燃料、液体燃料和气体燃料三类。2、煤的分析方法有工业分析和元素分析两种。 （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。 水分：水分包括外部水分和内部水分。 灰分：灰分是煤中不可燃矿物物质的总称。 挥发分：煤在隔绝空气条件下加热分解出的可燃气态物质称为挥发分。 固定碳：从煤中扣除水分、灰分及挥发分后剩下的部分就是固定碳，是煤的主要可燃物质。 （2）煤的元素分析：煤的元素分析旨在用化学方法测定去掉外部水分的煤中主要组分碳、氢、氮、硫和氧等的含量。3、煤中含有四种形态的硫：黄铁矿硫（FeS2）、硫酸盐硫（MeSO4）、有机硫（CXHYSZ）和单质硫。（其中硫酸盐硫不可燃，不产生SO2）4、常用的基准有：收到基、空气干燥基、干燥基和干燥无灰基四种。P33（1）收到基：指包括全部水分和灰分的燃料作为100%的成分，亦即锅炉燃烧的实际成分。（2）空气干燥基：指以去除外部水分的燃料作为100%的成分，亦即在实验室内进行燃料分析时的样品成分。（3）干燥基：指以去掉全部水分的燃料作为100%的成分。（4）干燥无灰基：指以去掉水分和灰分的燃料作为100%的成分。煤矿通常提供的煤质资料为干燥无灰基成分。5、石油是液体燃料的主要来源。它是多种化合物的混合物，主要由链烷烃、环烷烃和芳香烃等碳氢化合物组成。这些化合物主要含碳和氢，还有少量的硫、氮和氧。通常原油还含有微量金属。6、天然气是典型的气体燃料，它的组成一般为甲烷85%、乙烷10%、丙烷3%；含碳更高的碳氢化合物也可能存在于天然气中。7、除了煤，石油和天然气等常规燃料外，所有的可燃性物质都包括在非常规燃料之列。8、根据来源，非常规燃料可分为：城市固体废弃物、商业和工业固体废弃物、农业产物及农村废物、水生植物和水生废物、污泥处理厂废物、可燃性工业和采矿废物、天然存在的含碳和含碳氢的资源、合成材料。9、要使燃料完全燃烧，必须具备如下条件：空气条件、温度条件、时间条件、燃料与空气的混合条件。通常把温度、时间和湍流度称为燃烧过程的“3T”。10、理论空气量：指单位量燃料按燃烧反应方程式完全燃烧所需要的空气量。11、过剩空气量：为使燃料完全燃烧，就必须供给过量的空气。一般把超过理论空气量而多供给的空气量称为过剩空气量，并把实际烟气量Va与理论空气量Va0之比定义为空气过剩系数。12、空燃比（AF）：指单位质量燃料燃烧所需要的空气质量。（无量纲）13、燃料的发热量：单位燃料完全燃烧时发生的热量变化，即在反应物开始状态和反应产物终了状态相同的情况下（通常为298K和101.325Pa）的热量变化，称为燃料的发热量，单位为kJ/kg（固体、液体燃料），或kJ/m3（气体燃料）；燃烧的发热量有高位发热量和低位发热量之分。高位发热量包括燃料燃烧生成物中水蒸气的汽化潜热；低位发热量是指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量。14、燃烧设备的热损失，主要包括排烟热损失、不完全燃烧热损失和炉体散热损失等。15、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Vfgo表示。16、燃烧过程中实际烟气体积应为理论烟气体积与剩余烟气量之和。17、燃烧过程中生成一些主要成分为碳的粒子，通常由气相反应生成积炭，由液态烃燃料高温分解产生的那些粒子都是结焦或煤胞。18、燃料的分子结构是影响积炭的主导因素。19、烟尘：固体燃料燃烧产生的颗粒物通常称为烟尘，它包括黑烟和飞灰两部分。黑烟主要是未燃尽的碳粒，飞灰则主要是燃料所含的不可燃矿物质微粒，是灰分的一部分。20、有机污染物，常常指未燃尽的碳氢化合物，是燃料燃烧不完全的结果。第三章 大气污染气象学第四章 大气扩散浓度估算模式第五章 颗粒污染物控制技术基础1、用显微镜法观测颗粒时，采用如下几种粒径：定向直径dF，也称菲雷特（Feret）直径；定向面积等分直径dM、也称马丁（Martin）直径；投影面积直径dA，也称黑乌德（Heywood）直径； 用筛分法测定时可以得到筛分直径，为颗粒能过通过的最小方筛孔的宽度； 用光散射法测定时可得到等体积直径dV； 用沉降发测定时，一般采用如下两种定义：斯托克斯直径ds，为在同一流体中与颗粒密度相同和沉降速度相等的圆球的直径。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（p=1g/cm3）的圆球的直径；斯托克斯直径和空气动力学当量直径是除尘技术中应用最多的两种直径。2、 通常用圆球度来表示颗粒形状与圆球形颗粒不一致程度的尺度。3、 粒径分布：是指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。以颗粒的个数表示所占的比例时，称为个数分布；以颗粒的质量（或表面积）表示时，称为质量分布（或表面积分布）。4、个数频率：为第i间隔中的颗粒个数ni与颗粒总数ni之比（或百分比）。 质量频率：为第i间隔中的颗粒质量mi与颗粒总质量mi之比。 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数之比（或百分百）。 质量筛下累积频率：为小于第i间隔上限粒径的所有颗粒发生的质量频率。5、 粉尘的密度：单位体积粉尘的质量称为粉尘的密度，单位为kg/m3或g/m3。 真密度：若所指的粉尘体积不包括粉尘颗粒之间和颗粒内部的空隙体积，而是粉尘自身所占的真实体积，则以此真实体积求得的密度称为粉尘的真密度，并以p表示。 堆积密度：呈堆积状态存在的粉尘（即粉体），它的堆积体积包括颗粒之间和颗粒内部的空隙体积，以此堆积体积求得的密度称为粉尘的堆积密度，并以b表示。6、空隙率：若将粉体颗粒间和内部空隙的体积与堆积粉体的总体积之比称为空隙率。7、粉尘的安息角：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的安息角，也称动安息角或堆积角等，一般为3555。 粉尘的滑动角：系指自然堆放在光滑平板上的粉尘，随平板作倾斜运动时，粉尘开始发生滑动时的平板倾斜角，也称静安息角，一般为4055。 粉尘的安息角与滑动角是评价粉尘流动特性的一个重要指标。安息角小的粉尘，其流动性好；安息角大的粉尘，其流动性差。8、粉尘的含水量：一般用含水率表示，是指粉尘中所含水分质量与粉尘总质量（包括干粉尘和水分）之比。9、吸湿现象的形成：粉尘的含水率，与粉尘的吸湿性即粉尘从周围空气中吸收水分的能力有关。若尘粒能溶于水，则在潮湿气体中尘粒表面会形成溶有该物质的饱和水溶液。如果溶液上方的水蒸气分压小于周围气体中的水蒸气分压，该物质将从气体中吸收水蒸气，这就形成了吸湿现象。10、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。11、粉尘的湿润性是选用湿式除尘器的主要依据。对于湿润性好的亲水性粉尘（中等亲水、强亲水），可以选用湿式除尘净化；对于湿润性差的憎水性粉尘，则不宜采用湿法除尘。12、体积电阻率：粉尘的导电机制有两种，取决于粉尘、气体的温度和组成成分。在高温（一般在200以上）范围内，粉尘层的导电主要靠粉尘本体内部的电子或离子进行。这种本体导电占优势的粉尘电阻率称为体积电阻率。表面电阻率：在低温（一般在100以下）范围内，粉尘的导电主要靠尘粒表面吸附的水分或其他化学物质中的离子进行。这种表面导电占优势的粉尘电阻率称为表面电阻率。在中间温度范围内，两种导电机制皆起作用，粉尘电阻率是表面和体积电阻率的合成。13、粉尘电阻率对电除尘器的运行有很大影响，最适宜于电除尘器运行的电阻率范围为1041010cm。14、采用粉尘层的断裂强度作为表征粉尘自黏性的基本指标。在数值上断裂强度等于粉尘层断裂所需的力除以其断裂的接触面积。根据粉尘层的断裂强度大小，将各种粉尘分成四类：不黏性、微黏性、中等黏性和强黏性。15、引起粉尘自然发热的原因（选择）：氧化热，即因吸收氧而发热的粉尘；分解热，因自然分解而发热的粉尘；聚合热，因发生聚合而发热的粉料；发酵热，因微生物和酶的作用而发热的物质。16、评价净化装置性能的指标，包括技术指标和经济指标两方面。技术指标主要有处理气体流量、净化效率和压力损失等；经济指标主要有设备费、运行费和占地面积等。（简答时补充加入17内容）17、评价净化装置技术指标包括： 处理气体流量：是代表装置处理气体能力大小的指标，一般以体积流量表示。 净化效率：是表示装置净化污染物效果的重要技术指标。 压力损失：是代表装置能耗大小的技术经济指标，系指装置的进口和出口气流全压之差。18、总效率：系指同一时间内净化装置去除的污染物数量与进入装置的污染物数量之比。19、分级除尘效率：系指除尘装置对某一粒径dpi或粒径间隔dp内粉尘的除尘效率，简称分级效率。 对于分级效率，一个非常重要的值是=50%，与此值相对应的粒径称为粉尘的分割粒径，一般用dc表示。20、颗粒捕集除尘过程的机理：将含尘气体引入具有一种或几种力作用的除尘器，使颗粒相对其运载气流产生一定的位移，并从气流中分离出来，最后沉降到捕集表面上。第六章 除尘装置1、常用的除尘器可分为：机械除尘器、电除尘器、袋式除尘器、湿式除尘器。2、机械除尘器：通常指利用质量力（重力、惯性力和离心力等）的作用使颗粒物与气流分离的装置，包括重力沉降室、惯性除尘器和旋风除尘器等。3、旋风除尘器的工作机理（除尘过程）：旋风除尘器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。普通旋风除尘器是由进气管、筒体、锥体和排气管等组成。含尘气流进入除尘器后，沿外壁由上而下作旋转运动，同时有少量气体沿径向运动到中心区域。当旋转气流的大部分到达锥体底部后，转而向上沿轴心旋转，最后经排出管排出。通常将旋转向下的外圈气流称为外涡旋，旋转向上的中心气流称为内涡旋，两者的旋转方向是相同的。气流作旋转运动时，尘粒在离心力作用下逐步移向外壁，到达外壁的尘粒在气流和重力共同作用下沿壁面落入灰斗。4、除尘器相对尺寸对压力损失影响较大，当除尘器结构类型相同时，几何相似放大或缩小，压力损失基本不变。5、除尘效率为50%，此时的粒径即为除尘器的分割直径，用dc表示。dc越小，说明除尘效率愈高，性能愈好。6、影响旋风除尘器效率的主要因素有：二次效应、比例尺寸、烟尘的物理性质和操作变量。P182（1）二次效应：指在除尘器除尘过程中被捕集粒子重新进入气流使除尘效率降低。通过环状雾化器将水喷淋在旋风除尘器的内壁上，能有效的控制二次效应。（2）比例尺寸：在相同的切向速度下筒体直径D愈小，粒子受到的惯性离心力愈大，除尘效率愈高，但若筒体直径过小，粒子容易逃逸，使效率下降。气流在除尘器内下降的最低点并不一定能达到除尘器的底部。从排出管下部至气流下降的最低点之间的距离称为旋风除尘器的特征长度l。筒体和锥体的总高度过大，还会使阻力增加。实践表明，筒体和锥体的总高度以不大于五倍的筒体直径为宜。除尘器下部的严密性也是影响除尘效率的一个重要因素。如果除尘器下部不严密，漏入外部空气，会把正在落入灰斗的粉尘重新带走，使除尘效率显著下降。（3） 烟尘的物理性质：下列各种物理性质都影响旋风除尘器的效率：气体的密度和黏度、尘粒的大小和相对密度、烟气含尘浓度等。（4） 操作变量：提高烟气入口流速，旋风除尘器分割直径变小，使除尘器性能改善。若入口流速过大，已沉积的粒子有可能再次被吹起，重新卷入气流中，导致除尘效率下降。7、电除尘器工作原理：电除尘器是含尘气体在通过高压电场进行电离的过程中，使尘粒荷电，并在电场力的作用下使尘粒沉积在集尘级上，将尘粒从含尘气体中分离出来的一种除尘设备。电除尘器原理涉及悬浮粒子荷电，带电粒子在电场内迁移和捕集，以及将捕集物从集尘表面上清除三个基本过程。8、电除尘器主要优点：压力损失小，一般为200500Pa；处理烟气量大，可达105106m3/h；能耗低，大约0.20.4kWh/(1000m3)；对细粉尘有很高的捕集效率，可高于99%；可在高温或强腐蚀性气体下操作。9、电晕区：在电除尘器中自由电子能引起气体分子离子化的区域。 起始电晕电压：指在电除尘器中，开始产生电晕电流时所施加的电压。 电场击穿：指在电除尘器中，当电压超过击穿电压时，电晕区范围逐渐扩大至极间空气全部电离的现象。10、 粒子荷电：P193 粉尘荷电是电除尘过程的第一步。 在除尘器电晕电场中存在两种截然不同的粒子荷电机理。一种是在静电力的作用下作定向运动，与粒子碰撞而使粒子荷电，被称为电场荷电或碰撞荷电。另一种是由离子的扩散现象而导致的粒子荷电过程，称之为扩散荷电。这种过程依赖于离子的热能，而不依赖于电场。粒子的主要荷电过程取决于粒径，对于dP0.5m的粒子，以电场荷电为主；对于dp0.15m的粒子，则以扩散荷电为主；对于粒径介于0.150.5m的粒子，则需要同时考虑这两种过程。11、影响正常荷电因素：沉积在集尘极表面的高电阻率粒子导致在低电压下发生火花放电或在集尘极发生反电晕现象。通常当电阻率高于21010cm时，较易发生火花放电或反电晕，破坏了正常电晕过程。当气流中微小粒子的浓度较高时，虽然荷电尘粒所形成的电晕电流不大，可是所形成的空间电荷却很大，严重地抑制着电晕电流的产生，使尘粒不能获得足够的电荷，因此，电除尘器的除尘效率显著降低，颗粒直径在1m左右的数量越多，这种现象越严重。当含尘量大到某一数值时，电晕现象消失，颗粒在电场中根本得不到电荷，电晕电流几乎减小到零，失去除尘作用，即电晕闭塞。P19612、高电阻率粉尘将会干扰电场条件，并导致除尘效率下降。13、多种工业部门的实践表明，可近似取1010cm为电阻临界值。当低于1010cm时，比电阻几乎对电除尘器操作和性能没有影响；当电阻率介于10101011cm之间时，火花率增加，操作电压降低；当高于1011cm时，集尘板粉尘层内会出现火花，即会产生明显反电晕。反电晕的产生导致电晕电流密度大大降低，进而严重干扰粒子荷电和捕集。14、克服高电阻率影响的方法：保持电级表面尽可能情洁；采用较好的供电系统，烟气调质，以及发展新型电除尘器。15、烟气调质：增加烟气湿度，或向烟气中加入SO3、NH3、及Na2CO3等化合物，可使粒子导电性增加，此种方法称为烟气调质。最常用的化学调质剂是SO3。16、过滤式除尘器，又称空气过滤器，是使含尘气流通过过滤材料将粉尘分离捕集的装置，采用滤纸或玻璃纤维等填充层作为滤料的空气过滤器，主要用于通风及空气调节方面的气体净化。采用纤维织物做滤料的袋式除尘器，在工业尾气的除尘方面应用较广。17、袋式除尘器的工作原理：是利用纤维织物作滤料的一种过滤除尘器。含尘气流从下部孔板进入滤圆筒形袋内，在通过滤料的孔隙时，粉尘被捕集于滤料上，透过滤料的清洁气体由排出口排出。沉积在滤料上的粉尘，可在机械振动的作用下从滤料表面脱落，落入灰斗中。常用滤料由棉、毛、人造纤维等加工而成，滤料本身网孔较大，孔径一般为2050m，表面起绒的滤料为510m，因而新鲜滤料的除尘效率较低。颗粒因截留、惯性碰撞、静电和扩散等作用，逐渐在滤袋表面形成粉尘层，常称为粉尘初层。初层形成后，它成为袋式除尘器的主要过滤层，提高了过滤效率。滤布只不过起着形成粉尘初层和支撑它的骨架作用，但随着颗粒在滤袋上积聚，滤袋两侧的压力差增大，会把有些已附在滤料上的细小粉尘挤压过去，使除尘效率下降。另外，若除尘器压力过高，还会使除尘系统的处理气体量显著下降，影响生产系统的排风效果。因此，除尘器阻力达到一定数值后，要及时清灰。落灰不能过分，即不应破坏粉尘初层，否则会引起除尘效率显著降低。P21118、粉尘初层：袋式除尘中，颗粒因截留、惯性碰撞、静电和扩散作用，逐渐在滤袋表面形成的粉尘层，这种最初形成的粉尘层，常称为粉尘初层。19、袋式除尘器的过滤速度：指烟气实际体积流量与滤布面积之比，所以也称为气布比。20、袋式除尘器的压力损失p由通过清洁滤料的压力损失pf和通过颗粒层的压力损失pp组成。21、多数袋式除尘器是按清灰方式命名和分类的。常用的清灰方式有三种：即机械振动式清灰、逆气流清灰和脉冲喷吹清灰。其中脉冲喷吹使用的最多。22、湿式除尘器总体上可分为低能和高能两类。低能湿式除尘器包括喷雾塔和旋风洗涤器等；文丘里洗涤器属于高能湿式除尘器。23、文丘里洗涤器的除尘过程：文丘里洗涤器是一种高效湿式洗涤器，常用在高温烟气降温和除尘上，由收缩管、喉管和扩散管等组成。含尘气体由进气管进入收缩管后，流速逐渐增大，气流的压力能逐渐转变为动能，在喉管入口处，气速达到最大，一般为50180m/s。洗涤液（一般为水）通过沿喉管周边均匀分布的喷嘴进入，液滴被高速气流雾化和加速。充分的雾化是实现高效除尘的基本条件。通常假定：微细颗粒以与气流相同的速度进入喉管；洗涤液滴的轴向初速度为零，由于气流曳力在喉管部分被逐渐加速。在液滴加速过程中，由于液滴与颗粒之间惯性碰撞，实现微细颗粒的捕集。当液滴速度接近气流速度时，液滴与颗粒之间相对速度接近零。在喉管下游，惯性碰撞的可能性迅速减小。因为碰撞捕集效率随相对速度增加而增加，因此，气流入口速度必须高。在扩散管中，气流速度减小和压力的回升，使以颗粒为凝结核的凝聚作用的速度加快，形成直径较大的含尘液滴，以便于被低能洗涤器或除雾器捕集下来。P23524、除尘器的合理选择：P329（1）选用的除尘器必须满足排放标准规定的排放要求。对于运行状况不稳定的系统，要注意烟气处理量变化对除尘效率和压力损失的影响。如旋风除尘器除尘效率和压力损失，随处理烟气量增加而增加。但大多数除尘器（如电除尘器）的效率却随处理烟气量的增加而下降。（2）粉尘颗粒的物理性质对除尘器性能具有较大影响。例如，黏性大的粉尘容易黏结在除尘器表面，不宜采用干法除尘；电阻率过大或过小的粉尘，不宜采用电除尘；纤维性或憎水性粉尘不宜采用湿法除尘。（3）气体的含尘浓度较高时，在静电除尘器或袋式除尘器前应设置低阻力的预净化设备，去除较大尘粒，以使设备更好的发挥作用。（4）烟气温度和其他性质也是选择除尘设备时必须考虑的因素。对于高温、髙湿气体不宜采用袋式除尘器。如果烟气中同时含有SO2、NO等气态污染物，可以考虑采用湿式除尘器，但是必须注意腐蚀问题。第七章 气态污染物控制技术基础第八章 硫氧化物的污染控制1、如何控制SOX的排放：控制SO2排放的重点是控制与能源活动有关的排放。控制的方法有：采用低硫燃料和清洁能源替代（低硫煤采用天然气）、燃料脱硫（选煤技术去除矿物质、煤的气化和液化）、燃烧过程中脱硫（在煤中加入固化剂）和末端尾气脱硫（石灰石脱硫）。2、煤炭的固态加工方法有：煤炭洗选和型煤固硫两种。 煤炭洗选的方法有物理选煤、物理化学选煤（简称浮选）、化学选煤、微生物选煤四种。 广泛采用的物理分选方法有：重力选煤，包括淘汰选煤、重介质选煤、斜槽选煤、摇床选煤和风力选煤等。 型煤固硫是另一条控制SO2污染的经济有效途径。将不同的原料煤经筛分后按制定的比例配煤，粉碎后同经过预处理的黏结剂和固硫剂混合，经干馏成型或直接压制成型及干燥，即可得到具有一定强度和形状的成品工业固硫型煤。3、煤炭转化：是指用化学方法对煤进行脱碳和加氢，将煤炭转化为清洁的气体或液体燃料，主要包括煤炭气化和煤炭液化。（煤是清洁能源）4、流化床燃烧脱硫的基本原理：P334煤的流化床燃烧是继层燃燃烧和悬浮燃烧之后，发展起来的一种较新的燃烧方式。当气流速度达到使升力和煤粒的重力相当的临界速度时，煤粒将开始浮动流化。维持料层内煤粒间的气流实际速度大于临界值而小于输送速度，是建立流化状态的必要条件。流化床为固体燃料的燃烧创造了良好的条件。首先，流化床内物料颗粒在气流中进行强烈的湍动和混合，强化了气固两相的热量和质量交换；其次，燃料颗粒在料层内上下翻滚，延长了它在炉内的停留时间；同时，由于流化床内的料层主要由炙热的灰渣粒子组成，占95%以上，新煤不超过5%，料层内有很大的储热量，一旦新煤加入，即被高温灼热的灰渣颗粒包围加热、干燥以致着火燃烧。燃烧过程中，处于沸腾状的煤粒和灰渣粒子相互碰撞，使煤粒不断更新表面，再加上能与空气充分混合并在床内停留较长时间，促进了它的燃尽过程。流化床燃烧的这些特点，使其对煤种有广泛的适用性，可燃用其他锅炉无法燃用的劣质燃料，如高灰煤、高硫煤、高水合煤、石煤、油页岩和炉渣等。流化燃烧的床层温度一般控制在850950之间。温床温度过低时，煤中析出的某些挥发分和燃烧中产生的CO来不及燃尽就从床层逸出，从而降低燃烧效率。由于料层中绝大部分是灰粒，为防止运动中结渣，温床温度一般不宜超过1000。6、 以石灰石为例说明流化床燃烧脱硫的工作原理：P336 在流化床锅炉中，固流剂可与煤粒混合一起加入锅炉。 广泛采用的脱硫剂主要有石灰石和白云石，它们大量存在于自然界中，而且易于采掘。 当石灰石脱硫剂进入锅炉的灼热环境时，其有效成分CaCO3遇热发生煅烧分解，煅烧时，CO2的析出会产生并扩大石灰石中的孔隙从而形成多空状、富空隙的CaO。随后，CaO通过与SO2作用形成CaSO4，从而达到脱硫的目地。7、 流化床脱硫的主要影响因素有：P336（1）钙硫比：Ca/S比（脱硫剂所含钙与煤中硫的摩尔比）是表示脱硫剂用量的一个指标。从脱除SO2的角度考虑，所有性能参数中，Ca/S比的影响最大。在一定条件下，它是调节SO2脱除效率的唯一因素。（2）煅烧温度：最佳的脱硫温度范围为约800850，出现这种现象的原因与脱硫剂的孔隙结构变化有关。（3）脱硫剂的颗粒尺寸和孔隙结构：当颗粒尺寸小于发生扬析的临界粒径时，脱硫剂发生扬析。综合脱硫和流化床的正常运行要求，脱硫剂颗粒尺寸并非越小越好。（4）脱硫剂种类：目前普遍采用天然石灰石和白云石作脱硫剂。运行压力低时，更易于爆裂成细粉末，在吸收更多的硫之前遇到扬析。8、脱硫剂的再生：P339 流化床燃烧脱硫过程中对石灰石中钙的利用率并不高，一般为10%40%。不同温度下，脱硫剂会发生不同的再生反应：（1）一级再生在1100以上时：CaSO4+COCaO+CO2+SO2 CaSO4+H2CaO+H2O+SO2（2）二级再生在870930范围内时：CaSO4+4COCaS+4CO2 CaSO4+4H2CaS+4H2O在540700范围内时：CaS+H2O+CO2CaCO3+H2S9、由于SO2的浓度很高，对尾气进行回收处理是经济的。通常的方法是利用SO2生成硫酸。（催化剂为钒催化剂）10、低浓度二氧化硫烟气脱硫的三大方法是：湿法、干法和半干法。11、石灰石/石灰法湿法脱硫技术的机理：石灰石/石灰法湿法烟气脱硫是采用石灰石或石灰浆液脱除烟气中SO2的方法。用石灰石或石灰浆液吸收烟气中的SO2，首先生成亚硫酸钙，然后亚硫酸钙再被氧化为硫酸钙。12、目前较常用的吸收塔主要有喷淋塔（最主要）、填料塔、喷射鼓泡塔和道尔顿型塔四类。13、改进石灰石/石灰湿法烟气脱硫的目的是：增加溶解度，防止堵塞。方法有：加入已二酸的石灰石湿法烟气脱硫；加入硫酸镁的石灰石湿法烟气脱硫；双减法烟气脱硫。14、喷雾干燥法烟气脱硫技术的工作原理：P357 喷雾干燥法工作过程主要包括吸收剂的制备、吸收和干燥、固体废物捕集以及固体废物处置四个主要过程。 该方法将吸收剂雾化喷入烟气中，吸收剂一般采用石灰乳。雾化分散于烟气中，烟气中的SO2即与石灰乳雾滴发生反应生成CaSO31/2H2O。在雾滴与SO2反应的同时，雾滴中的水分被高温烟气干燥，因此生成物是粉末干料，然后用除尘器进行气固分离，即达到烟气脱硫的目的，脱硫率达70%90%。15、海水烟气脱硫技术：P363工艺过程主要包括烟气系统、供排海水系统和海水恢复系统。锅炉排出的烟气经除尘和冷却后，从塔底进入吸收塔，与由塔顶均匀喷洒的纯海水逆向充分接触混合，海水将烟气中的SO2吸收成亚硫酸根离子。净化后的烟气通过气气交换器升温后，经烟囱排入大气。海水恢复系统的主体结构是曝气池，来自吸收塔的酸性海水与凝汽器排出的碱性海水在曝气池中充分混合，同时通过曝气系统向池中鼓入适量的压缩空气，使海水中的亚硫酸盐转化为稳定无害的硫酸盐，同时释放出CO2，使海水的pH上升到6.5以上，达标后排入大海。与石灰石/石灰湿法相比，海水脱硫由于无脱硫剂成本、工艺设备简单，及无后续的脱硫产物处理处置，其投资和运营费用相对较低。但由于海水的碱度有限，通常适用于燃用低硫煤（1500K），有可观量的NO生成，然而NO2的量还是微不足道。4、控制NOx的技术措施可分为两大类：一是所谓的源头控制，其特征是通过各种技术手段，控制燃烧过程中NOx的生成反应。另一类是所谓的尾部控制，其特征是把已经生成的NOx通过某种手段还原为N2，从而降低NOx的排放量。5、低NOX燃烧技术（论述）P390（1）低氧燃烧技术：NOX随着炉内空气量的增加而增加，为了降低NOX的排放量，锅炉应在炉内空气量较低的工况下运行，一般来说，可以降低NOX排放15%20%。锅炉采用低空气过剩系数运行技术，不仅可以降低NOX，还减少了锅炉排烟热损失，提高锅炉热效率。在确定低空气过剩系数燃烧时，必须同时满足锅炉和燃烧效率较高、而NO等锅炉有害物质最少的要求。（2）降低助燃空气预热温度：降低助燃空气温度可降低火焰区的温度峰值，从而减少热力型的NOX生成量。（3）烟气循环燃烧：烟气循环燃烧法将燃烧产生的部分烟气冷却后，再循环送回燃烧区，起到降低氧浓度和燃烧区温度的作用以达到减少NO生成量的目的。（4）分段（两段）燃烧技术：较低的空气过剩系数有利于控制NOX的形成，分段燃烧法控制NOX就是利用这种原理。在分段燃烧装置中，燃料在接近理论空气量下燃烧；通常空气总需氧量的85%95%与燃料一起供到燃烧器，因为富燃料条件下的不完全燃烧，使第一段燃烧的烟气温度较低，由于此时氧量不足，NOX生成量很小。在燃烧装置的尾端，通过第二次空气，使第一阶段剩余的不完全燃烧产物CO和CH完全燃尽。这时虽然氧过剩，但由于烟气温度仍然较低，动力学上限制了NOX的形成。（5）再燃技术（5）浓淡燃烧技术6、烟气脱硝：除了通过改进燃烧技术控制NOX外，有些情况还要对烟气进行处理以降低氮氧化物的排放量，通常称为烟气脱销。7、选择性催化还原法(SCR)脱硝技术的基本原理：P400对于SCR过程，主要以氨作还原剂，通常催化剂安装在单独的反应器内，反应器位于省煤器之后，或者空气预热之前。在低负荷时，需要绕过省煤器的烟气旁路系统，以保证SCR反应器入口的烟气温度。还原剂NH3在催化反应器的上游注入含NOx的烟气。此处烟气的温度约为290400，是还原反应的最佳温度。在含有催化剂的反应器内NOX被还原为N2和水。 催化剂的活性材料通常由贵金属、碱性金属氧化物和/或沸石等组成。 温度对还原效率有效率有显著影响，提高温度能改进NOx的还原，但当温度进一步提高，氧化反应变得越来越快，导致NOx的产生。8、 选择性非催化还原法(SNCR)脱硝原理：P402 在SNCR工艺中，尿素或氨基化合物注入烟气作为还原剂将NOx还原为N2。因为需要较高的反应温度（9301090）还原剂通常注进炉膛或者紧靠炉膛出口的烟道。主要的化学反应为：4NH3+6NO5N2+6H2O 基于尿素为还原剂的SNCR系统，尿素的水溶液在炉膛的上部注入，总反应可表示为：CO(NH2)2+2NO+0.5O22N2+CO2+2H2O第十章 挥发性有机物污染控制1、总挥发性有机化合物（TVOCS）：指熔点低于室温而沸点在50260的挥发性有机化合物的总称。2、VOCS污染控制技术基本上可以分为两类：第一类是以替代产品、改进工艺、更换设备和防止泄漏为主的预防性措施；第二类以末端治理为主的控制性措施。VOCS的五种末端控制技术：燃烧法控制VOCS污染、吸收法控制VOCS污染、冷凝法控制VOCs污染、吸附法控制VOCS污染、生物法控制VOCS污染。3、生物法控制VOCS污染的原理：P459 VOCs生物净化过程的实质是附着在滤料介质中的微生物在适宜的环境条件下，利用废气中的有机成分作为碳源和能源，维持其生命活动，并将有机物同化为CO2，H2O和细胞质的过程。其主要包括如下五个过程，即VOCs从气相传递到液相，VOCs从液相扩散到生物膜表面，VOCs在生物膜内部的扩散，生物膜内的降解反应，代谢产物排出生物膜。简言之，是吸收传质过程和生物氧化过程的结合。4、生物法处理工艺系统分类：微生物存在体系液相分布连续相非连续相悬浮生长生物洗涤塔附着生长生物滴滤塔生物过滤塔第十一章 城市机动车污染控制1、汽油机的污染来源：汽油机排气中的有害物质是燃烧过程产生的，主要有CO、NOX和HC，以及少量的铅、硫、磷的污染。其中，硫氧化物和含铅化合物可以通过降低燃料中的含硫量以及采用无铅汽油来有效控制。目前排放法限制的是CO、HC、NOX和柴油车颗粒物4种污染物。2、降低汽油机污染方法：P482/P484 （1）降低污染排放的发动机技术：包括降低发动机燃烧室的面容比，改进点火系统，提高燃烧过程的压缩比，采用多气阀汽缸设计，改善燃料供给系统，采用汽油喷射技术，引入废气再循环（EGR），使用电子控制的发动机管理系统等。 （2）汽油机尾气排放后处理技术：排放后处理技术是指在发动机的排气系统中进一步消减污染物排放的技术。常用的排放后处理装置有空气喷射装置、热反应器、氧化型催化转化器、还原型催化转化器、三效催化转化器等。3、 三效催化转化器原理：P486三效催化转化器是在NOx还原催化转化器的基础上发展起来的，它能同时使CO、HC、和NOx三种成分都得到高度净化。只有将空燃比精确控制在理论空燃比附近很窄的窗口内（一般为14.70.25），才能使三种污染物同时得到净化。三效催化剂一般由贵金属、助催化剂（CeO2等稀土氧化物）和载体Al2O3组成。应用催化转化器的前提条件是必须使用无铅汽油。4、柴油机排放污染物的来源：与汽油发动机相比，柴油发动机通常在较高的空燃比下运行，HC和CO可以得到比较完全的燃烧。因此，有别于汽油车以降低CO、HC、和NOx为主要排放控制目标，柴油机主要是以控制微粒（黑烟）和NOx排放为目标。5、柴油车排气后处理技术：P501 柴油发动机排气净化后处理技术主要有过滤捕集法和催化转化法两大类。其中催化转化法与汽油发动机基本类似，主要分为氧化型催化转化器和NOX还原催化转化器。由于柴油机的排放污染物中含有大量微粒，这些微粒主要靠过滤器、收集器等装置来捕获，然后通过清扫或燃烧的办法去除，使颗粒捕集器再生使用。颗粒捕集（氧化）器和氧化型催化转化器已在部分柴油机上得到证明，而柴油机稀燃氮氧化物催化净化技术目前还处于研究开发阶段。最近，国际上还提出了四效催化转化器的想法，即在同一催化转化器中同时实现HC、CO、颗粒物和NOX四种污染物的净化。第十二章 大气污染与全球气候1、温室效应产生原理及温室效应应对策略：论述 （1）温室效应机理：P520地球的温度是由地球吸收的太阳短波辐射的速率和地球反射入太空的长波辐射的速率决定的。从长期来看，地球从太阳吸收的能量必须同地球及大气层向外散发的辐射能相平衡。大气中的水蒸气、二氧化碳以及其它微量气体如甲烷、臭氧、氟利昂等，可以使太阳的短波发射几乎没有衰减地通过，但它们可以吸收长波辐射。因此，这类气体有类似温室的效应，被称为“温室气体”。温室气体吸收长波辐射并再反射回地面，从而减少向外层空间的能量净排放，使大气层和地面温度升高，这就是“温室效应”。大气中产生的温室效应的气体已经发现近30种，其中二氧化碳起重要作用，甲烷、氟利昂和氧化亚氮也起着相当的作用。 （2）应对措施和策略：P5311）控制气候变化的途径：控制温室气体排放：改变能源结构、提高能源转换效率、提高能源使用效率、减少森林植被的破坏、控制水田和垃圾填埋场的甲烷排放；增加温室气体吸收：植树造林、采用固碳技术；适应气候变化：培养新农作物品种，调整产业结构等。2）控制气候变化的国际行动：1992年联合国环境与发展大会通过气候变化框架公约，1997年日本京都召开的缔约方第三次大会上，通过了京都协定书。2、温室效应：指温室气体吸收长波辐射并再反射回地球，从而减少向外层空间的能量净排放，使得大气层和地球表面变热的现象。3、温室效应中贡献最大的气体是CO2。4、氟利昂既是温室气体，又是破坏臭氧层的气体。5、二氧化碳、甲烷、氧化亚氮、氟利昂和臭氧是对气候变暖贡献最为显著的5种大气成分。6、京都协定书是为了控制温室气体排放提出来的协定书。7、除了CFCS（全氯氟烃）和哈龙，目前认为的消耗臭氧层的物质还包括四氯化碳（CCl4）、甲基氯仿（1，1，1三氯甲烷CH3CCl2）、溴甲烷（CH3Br）以及部分取代的氟氯烃。8、臭氧层破坏的应对措施与策略：P539（1）消耗臭氧层物质的替代技术：无氟氯昂制冷设备（2）淘汰消耗臭氧层物质的措施：环境管理手段、经济手段（3）淘汰消耗臭氧层物质的国际行动：1985年，28个国家维也纳公约。1987年，46个国家关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔公约9、关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书是针对破坏臭氧层物质提出的协定书。10、酸雨通常指pH低于5.6的降水，但现在泛指酸性物质以湿沉降或干沉降的形式从大气转移到地面上。湿沉降是指酸性物质以雨、雪形式降落地面，干沉降是指酸性颗粒物以重力沉降、微粒碰撞和气体吸附等形式由大气转移到地面。11、酸雨的控制措施与策略：P544（1）控制致酸前体物排放和酸雨的途径 对原煤进行洗选加工，减少煤炭中的硫含量。 优先开发和使用各种低硫燃料，如低硫煤和天然气。 改进燃烧技术，减少燃烧过程中二氧化硫和氮氧化物的产生量。 采用烟气脱硫装置，脱除烟气中的二氧化硫和氮氧化物。 改进汽车发动机技术，安装尾气净化装置，减少氮氧化物的排放。（2） 酸雨控制国际行动 1972年，联合国人类环境会议，首次提出酸雨问题；1979年，33个国家，长距离跨国大气污染公约（LRTAP）；1985年，欧洲20多个国家，硫排放控制协定（3） 中国控制酸雨和致酸前体物的重大行动 1990年12月，国务院环境保护委员会19次会议通过关于控制酸雨发展的意见；2002年4月，全国人大常委会通过了新修订的大气污染防治法。计算1、P39 燃料燃烧的理论空气量 2、P46 烟气体积计算3、P1