大气污染控制工程知识点

第一章 大气：是指环绕地球的全部空气的总和 环境空气：指人类、植物、动物和建筑物暴露于其中的室外空气 大气组成：干燥清洁的空气、水蒸气和各种杂质干洁空气的平均相对分子质量28.966,密度1.293kg/m3，理想气体；水蒸气范围 0.01%4%大气中的杂质：各种悬浮微粒和气态物质大气污染：指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大气污染按范围分： 1、局部地区污染 2、地区性污染 3、广域污染 4、全球性污染 全球性大气污染问题包括：温室效应、臭氧层破坏、酸雨破坏臭氧层的物质：氟氯烃, NOx酸雨： pH 小于 5.6的雨,雪或其他形式的大气降水 大气污染物：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 大气污染物按状态分：气溶胶状态污染物、气体状态污染物 气溶胶：气体介质和悬浮在其中的分散粒子所组成的系统 气溶胶粒子：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按粒子来源和物理性质分类： (1粉尘尺寸1200um (2)烟尺寸0.01 - 1um飞灰(4)黑烟(5)霾(6)雾 根据粉尘颗粒大小分类：总悬浮颗粒物( TSP) 空气动力学当量直径 =1 00um 、可吸入颗粒物 (PM10) 空气动力学当 量直径 dAdM2. 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的圆球的直径。圆球度：颗粒体积相等的圆球的表面积和颗粒的表面积之比。表示颗粒形状与圆球颗粒不一致的长度。4. 个数频率：为间隔中的颗粒个数与颗粒总个数之比（或百分比）。 1295. 个数筛下累积频率：为小于间隔上限粒径的所有颗粒个数与颗粒总个数之比。6. F曲线应是有一拐点的“ S”形曲线，拐点发生在个数频率密度p为最大时对应的粒径处，此粒径为众径dd。F=0.5是对应的粒径 d50 为个数中位粒径。 1347. 真密度p p：以此真实体积求得的密度。堆积密度pb:堆积体积求得的密度.孔隙率。 p b= （1- ）p p对于一定种类的粉尘，p p为一定值，&与粉尘的种类、粒径大小及充填方式等因素有关。粉尘越细，吸附的空隙越多，值越大；充填过程加压或进行振动，值越小。8. 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， 一般为 3555。 滑动角：系指自然堆放在光滑平板上的粉尘，随平板做倾斜运动时，粉尘开始发生滑动时的平板倾斜角，也称静安息角 。 40559. 安息角小的粉尘，其流动性好；安息角大的粉尘，其流动性差。对同一种粉尘，粒径越小，安息角越大；粉尘含 水率增加，安息角增大；表面越光滑和越接近球形的颗粒，安息角越小。10. 体积电阻率： 在高温下， 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： 在低温下， 粉尘层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。11. 粉尘颗粒之间的粘附力分为：分子力、毛细力、静电力12. 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。此外，还应考虑装置的安装、操作、检修的难易等因素。10. 除尘器的分割粒径 dc：n =50%于此对应的粒径 P15111. 由于颗粒具有一定的形状，运动时必须排开其周围的流体，导致其前面的压力较后面大，产生了形状阻力；由于颗粒与其周围的流体之间存在着摩擦，导致了摩擦阻力。P15712. 由于惯性碰撞和拦截皆是唯一靠靶来捕集尘粒的重要除尘机制。13. 对于大颗粒的捕集，布朗扩散的作业很小，主要靠惯性碰撞作用；反之，对于很小的颗粒，惯性碰撞的作用微 乎其微，主要指靠扩散沉降。在惯性碰撞和扩散沉降均无效的粒径范围内捕集效率最低。第六章 1.根据主要除尘机理，可分为 1.机械除尘器 2.电除尘器 3.袋式除尘器 4.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. 重力沉降室通过重力作用使尘粒从气流中沉降分离的除尘装置。含尘气流进入重力沉降室后，由于扩大了流动截 面积而使气体流速大大降低，使较重颗粒在重力作用下缓慢向灰斗沉降。层流式和湍流式4. 提高沉降室除尘效率的主要途径：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。5. 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。6. 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极 上， 使尘粒子从含尘气体中分离出来的装置。电除尘与其他除尘过程的区别在于分离力直接作用在尘粒子上， 而不是作用在气流上。优点：耗能小、气流阻力也小。7. 电除尘的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. 雪崩过程：假如电晕电极为负极，从金属丝表面或附近放出的电子迅速向接电极或正极运动，与气体分子发生撞 击并使之离子化，结果又产生大量电子9. 负离子和自由电子就构成了使颗粒荷电的电荷来源。自由电子能引起气体分子离子化的区域称为电晕区。电晕线 越细，起始电晕所需要的电压越小。10. 影响电晕特性因素 :氢、氮和氩等气体对电子没有亲和力，不能是电子附着而形成负离子；但氧、二氧化硫等气 体却易俘获电子而形成稳定的负离子；二氧化碳和水蒸气的分子与高速电子碰撞电离出氧原子，继而又氧原子俘获 电子形成负离子。11. 离子在电场力作用下作定向运动，并与粒子碰撞而使粒子荷电，d0.5um 为主，称为电场荷电； 2、由离子的扩散现象而使粒子荷电， d0.15 为主，称为扩散荷电；3、 0.15umd0.5um 电场电荷和扩散电荷的综合作用。P19312. 电晕闭塞：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，电晕电流几乎减少到零， 失去除尘作用 .P1971013. 高电阻率粉尘：电阻率大于 10 Q cm的粉尘14. 克服高比电阻的方法：保持电极表面尽可能清洁、采用较好的供电系统、烟气调质、发展新型电除尘器。 袋式除尘是利用棉、毛或人造纤维等加工的滤布捕集尘粒的过程。15. 烟气调制：增加烟气湿度，或向烟气中加入SO3/NH3/Na2CO3等化合物，可使粒子导电性增加。最常用：S0316. 袋式除尘器工作原理：含尘气体从下部孔板进入圆筒形滤袋，再通过滤料的孔隙时，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。17. 粉尘初层：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。初层形成后，成为称为袋 式除尘器的主要过滤层， 提高除尘效率。 清灰不能过分， 即不应破坏粉尘初层， 否则会引起除尘效率显著降低。 21218. 袋式除尘器的清灰方式：机械振动清灰、逆气流清灰、脉冲喷吹清灰。21619. 湿式除尘器 ：使含尘气体与液体 （一般为水）密切接触，利用水滴和尘粒的惯性碰撞及其它作用捕集尘粒或使 粒径增大的装置20. 除尘机理：液滴和颗粒之间的惯性碰撞和拦截作用。21. 文丘里洗涤器： 除尘过程：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。 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。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。22. 除尘器的合理选择注意： 选用的除尘器必须满足排放标准规定的排放要求粉尘颗粒的物理性质对除尘器的性 能具有较大的影响气体的含尘浓度较高时，在静电除尘器或袋式除尘器前设置低阻力的预净化设备，去除较大尘 粒，以使设备更好地发挥作用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选择除尘器时，必须同 时考虑收集粉尘的处理问题选择除尘器时还必须考虑设备的位置、可利用的空间、环境条件等因素，设备的一次 投资以及操作和维修费用等经济因素也必须考虑。第七章1. 双膜理论模型的基本要点为：（ 1）当气液两相接触时，两相之间有一个相界面，在相界面两侧分别存在着呈层流流动的气膜和液膜。溶质必须 以分子扩散方式从气流主体连续通过这两个膜层而进入液相主体。（ 2）在相界面上， 气液两相的浓度总是互相平衡，即界面上不存在吸收阻力。（3）在膜层以外的气相和液相主体内，由于流体的充分湍动，溶质的浓度基本上是均匀的，即认为主体内没有浓度梯度的存在，也就是说，梯度浓度全部集中在两层膜内。2. 易溶气体组分， 这种情况下的传质速率为气膜传质过程所控制。 难溶气体组分， 传质速率为液膜传质过程所控制。3根据吸附剂表面与被吸附物质之间作用力的不同，吸附分为物理吸附和化学吸附。 物理吸附：物理吸附是由于是由于分子间范德华力引起的，它可以是单层吸附，亦可是多层吸附。4平衡吸附量是吸附剂对吸附质的极限吸附量。5吸附等温方程：一定温度下吸附达到平衡时，平衡吸附量和平衡浓度间函数关系还可以用函数式，即吸附等温方 程来表示。吸附等温方程有弗洛因德利夕方程式和勃劳纳尔。6对吸附剂的要求：(1) 要具有巨大的内表面积，而其外表面积往往仅占总表面积的极小部分，故可看做是一种极其疏松的固态泡沫 体。(2) 对不同气体具有选择性的吸附作用。一般来说，吸附齐U对各种吸附组分的吸附能力，随吸附组分沸点的升高 而加大。(3) 较高的机械强度。化学与热稳定性。(4) 吸附容量大。吸附容量是指在一定温度和一定的吸附质浓度下，单位质量或单位体积吸附剂所能吸附的最大 吸附质质量。(5) 来源广泛，造价低廉。(6) 良好的再生性能。7工业上广泛应用的吸附剂主要有五种：活性炭，活性氧化铝，硅胶，白土和沸石分子筛。8吸附剂的再生方法有加热解吸再生，降压或真空解吸再生，置换再生，溶剂萃取。9吸附设备按吸附剂在吸附器中的工作状态可分为固定床吸附器，移动床吸附器和流化床吸附器。划分吸附器类型的主要依据是气体通过吸附器的速度，即穿床速度。当气体穿床速度低于吸附剂的悬浮速度时，则是固定床吸附器；当气体穿床速度大致等于吸附剂的悬浮速度时，则是流化床吸附器；当气体穿床速度远远超过悬浮速度时，则是移动床吸附器。10. 催化转化就是借助催化剂的转化作用，使气体污染物在催化剂表面上发生化学反应，转化为无害或易于处理和回收利用物质的净化方法。11. 催化剂通常由主活性组分，助催化剂和载体组成。12. 催化剂的性能主要指其活性，选择性和稳定性。13. 常用寿命表示催化剂的稳定性。14. 影响催化剂寿命的因素主要有催化剂的老化和中毒两个方面。15. 所谓催化剂的老化是指催化剂在正常工作条件下逐渐失去活性的过程。第八章1. 煤炭洗选是利用煤和杂质的物理，化学性质的差异，通过物理，化学或微生物分选的方法使煤和杂质有效分离， 并加工成质量均匀，用途不同的煤炭产品的一种加工技术。2. 型煤固硫：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粘结剂和固硫剂混合，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. 流化床燃烧技术：当气流速度达到使升力和煤粒的重力相当的临界速度时，煤粒将开始浮动硫化。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，是建立硫化状态的必要条件。优点：流化床内物料颗粒在气流中进行强烈的湍流和混合，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。4. 广泛采用的脱硫剂主要有石灰石和白云石。5. 流化床脱硫的主要影响因素：钙硫比，煅烧温度，脱硫剂的颗粒尺寸和孔隙结构，脱硫剂种类。6. 由于SO2的浓度很高，对尾气进行回收处理是经济的。通常是利用SO2生产硫酸。其反应式为：十三是7眾_及：一 一 ：_ 一 _ _ I 一7. 烟气脱硫方法可分为两类：抛弃法和再生法。抛弃法即在脱硫过程中将形成的固体产物废弃，这需要连续不断的加入新鲜的化学吸收剂。再生法，顾名思义，与SO2反应后的吸收即可连续的在一个闭环系统中再生，再生后的脱硫剂和由于损耗需补充的新鲜吸收剂再回到脱硫系统循环使用。8烟气脱硫也可按脱硫剂是否以溶液状态进行脱硫而分为湿法，半干法或干法脱硫。 湿法系统指利用碱性洗手液或含触媒粒子的溶液吸收烟气中的S02。干法系统指利用固体吸收剂和催化剂在不降低烟气温度和不增加湿度的条件下，除去烟气中的S02。9大部分抛弃工艺中，从烟气中除去的硫以钙盐形式被抛弃，因此碱性物质消耗量大。在回收工艺中，回收产物通 常为单质硫，硫酸和液态 S02。10. 石灰石系统中最关键的反应是 二的形成。区别：石灰石系统中，二-的产生与-浓度和CaC03的存在有关：而在石灰系统中，：丁-的产生仅与氧化钙的存在有关。石灰石系统的最佳操作PH为5.8-6.2，石灰系统约为8. P34611. 目前较为常用的吸收塔主要有喷淋塔，填料塔，喷射鼓泡塔和道尔顿型塔。12. 影响吸收塔长期运行的因素：P351（1）设备腐蚀：化石燃料燃烧的排烟中含有多种微量的化学成分，如氯化物。在酸性环境中，它们对金属的腐蚀 性相当强。（2）结垢和堵塞（3）除雾器堵塞：在吸收塔中，雾化喷嘴并不能产生尺寸完全均一的雾滴，雾滴的大小存在尺寸分布。较小的雾 滴会被气流所夹带，如果不进行除雾，雾滴将进入烟道，造成烟道腐蚀和堵塞。（4）脱硫剂的利用率（5）脱硫产物及综合利用13. 影响石灰石、石灰系统湿法烟气脱硫的主要工艺参数包括PH、石灰石粒度、液气比、钙硫比、气体流速、浆液的固体含量、气体中的 S02的浓度，以及吸收塔结构等。P352CaC03粒度的一般要求是 90%通过325目，纯度要求大于 90%。 脱硫率可达到90%以上。14. 改进的石灰石、石灰湿法烟气脱硫：（1）加入己二酸的石灰石湿法烟气脱硫（2）加入硫酸镁的石灰石湿法烟气脱硫（3）双碱法烟气脱硫15. 喷雾干燥法是一种半干法脱硫工艺。16. 氧化镁法分为再生法、抛弃法和氧化回收法。再生法是用引”0的浆液吸收S02,生成含水亚硫酸镁和少量的硫酸镁。抛弃法须进行强制氧化以促使亚硫酸镁全部或大部分转变为硫酸镁。第九章1. 燃料型N0x :由燃料中固定氮生成的 N0x，称为燃料型N0x。2. 热力型N0x :只在高温下形成的 N0x，称为热力型 N0x3. 瞬时型N0x :在低温火焰中由于含碳自由基的存在而生成的第三类N0x4. 降低N0x形成：降温和降低氧气浓度5. 目前工业上采用的低 N0x技术包括低氧燃烧、烟气循环燃烧、分段燃烧、浓淡燃烧技术6. SCR （选择性催 化 还原 法） 过程 是 以 氨 作 还 原剂，4NH3 4N0024N26H20,8NH36N027212H207. 压力损失和在催化转化器的空间速度的选择是SCR系统设计的关键。8. 催化剂失活和烟气中残留的氨是与SCR工艺操作相关的两个关键因素。9. 在选择性非催化还原法 （SNCR）脱硝工艺中，尿素或氨基化合物作为还原剂将N0x还原为N2。主要化学反应为：4NH3+6N0 t5N2+6H20。C0（NH2）2 2N0 0.5022N2 C02 2H209. 熔融碱类或碱性盐也可作吸收剂净化含NOx的尾气。10. 常用的吸附剂为活性炭、分子筛、硅胶、含氨泥煤等。11. 电子束法注入反应器的氨烟气脱硫工艺流程。锅炉烟气经除尘后，进入冷却塔，在塔中有喷雾水冷却到 6570 C。在烟气进入反应器之前，按化学计量数注入相应的氨气。在反应器内，烟气经受高能电子束照射，烟气中的氮气、 氧气和水蒸气等发生辐射反应，生成大量的离子、自由基、原子、电子和各种激发态的原子、分子等活性物质，他们将烟气中的S02和NOx氧化为S03和N02。高价的硫氧化物和氮氧化物与水蒸气反应生成雾状的硫酸和硝酸，这些酸在与事先注入反应器的氨反应，生成硫酸铵和硝酸铵。最后用静电除尘器收集气溶胶状的硫酸铵和硝酸铵，净化后的烟气经烟囱排放。副产品经造粒处理后可用做化肥销售。 第十章1总挥发性有机化合物（TVOC s）:熔点低于室温而沸点在2. VOCs的排放源：交通和溶剂3. 相对分子质量相同时，极性有机物的溶解度是非极性有机物的 的增加而减少。4. 产品按分散介质可分为溶剂型产品、水基型和固态型产品5. 高固体分产品、水基型和固态型因不释放或释放很少量的P40550260 C的挥发性有机化合物的总称。100倍。属同族的有机物，溶解度随相对分子质量VOCs被定义为环保型产品6. VOCS 蒸发散逸控制：充入和排空损耗、汽油的转移和呼吸损耗、静态呼吸损耗7. 用燃烧方法将有害气体、蒸气、液体或烟尘转化为无害物质的过程是燃烧法净化（焚烧法）8. 实际中使用的燃烧净化方法有直接燃烧、热力燃烧和催化燃烧。9. 直接燃烧产物： CO2/H2O/N2 适用于净化含可燃有害组分浓度较高的废气。热力燃烧产物：CO2/H2O/N2 适用于净化含可燃有害组分浓度较低的废气。 分为三步骤： 辅助燃料燃烧 -提供热量； 废气与高温燃气混合 -达到反应温度； 在反应温度下，保持废气有足够的停留时间，使废气中可燃的有害组分氧化分解-达到净化排气的目的。催化燃烧产物 :CO2/H2O 适用净化含碳氢化合物废气。10. 冷凝法利用物质在不同温度下具有不同饱和蒸汽压的这一性质，采用降低温度、 提高系统的压力或者既降低温度又提高压力的方法，使处于蒸气状态的污染物冷凝与废气分离。11. 露点温度：废气中有害物质的饱和蒸汽压下的温度12. 泡点温度：在恒压下加入液体。液体开始出现第一个气泡的温度13. 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。14. 在废气生物处理中， 根据系统的运转情况和微生物的存在形式， 可将生物处理工艺分为悬浮生长系统和附着生长 系统。15. 悬浮生长系统即微生物及其营养物存在于液体中，气相中的有机物通过与悬浮液接触后转移到液相， 从而被微生物降解，其典型的形式有鼓泡塔、喷淋塔即穿孔塔等生物洗涤塔。16. 附着生长系统中微生物附着生长于固体介质表面，废气通过有滤料介质构成的固定床层时，被吸附、吸收，最终 被微生物降解。17. 悬浮生长：生物洗涤塔（气 -液）附着生长：生物滴滤塔、生物过滤塔（气-固 ）第十一章 CO 排放量的因素：空燃比、空气和燃料的混合程度、内壁的淬熄效应等。1. HC 来自未燃的燃油和润滑油。因素：不完全燃烧、壁面淬熄效应、壁面油膜和积碳的吸附2. 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，同时使CO、HC 和 NOX 三种成分都得到高度净化。3. 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14.7+0.25），才能使三种污染物同时得到净化。4三效催化转化剂一般有贵金属、助催化剂和载体丫-AL2O3组成。5有别于汽油车以降低 CO HC和NOX为主要排放控制目标，柴油机主要以控制微粒和NOX排放为目标。6柴油机微粒组成：（干）碳烟DS可溶性有机物 SOF和硫酸盐。第十二章1气候变暖气体组成：二氧化碳、甲烷、氧化亚氮、氟利昂、臭氧第十三章1局部排气净化系统基本组成：集气罩、风管、净化设备、通风机、排气管1按罩口气流流动方式分：吸气式集气罩和吹吸式集气罩。按集气罩与污染物的相对位置及围挡情况，将吸气式分 为：密闭罩、排气柜、外部集气罩、接受式集气罩