大气污染控制工程复习资料

发布时间：2023-11-03 21:52:38| 来源：乐鱼平台登录

  1.大气污染按照污染范围分：局部地区污染、地区性污染、广域污染、全球性污染。

  3.大气中的一次污染物主要有：硫氧化物、氮氧化物、碳氧化物和有机化合物。

  5.根据对主要大气污染物的分类统计分析，大气污染源可概括为：燃料燃烧、工业生产、

  7.人为污染源按污染源空间分布分为：点源、面源。按照人们的社会生活功能不同分为：

  9.大气污染物侵入人体的三条途径：表面接触、食入含污染物的食物和水、吸入被污染的

  10.环境污染质量控制标准按其用途分为：环境空气品质衡量准则、大气污染物排放标准、大气

  11.环境污染质量控制标准按其适合使用的范围可分为：国家标准、区域标准、行业标准。

  12.目前计入空气污染指数的项目为：可吸入颗粒物、二氧化硫、二氧化氮、一氧化碳和臭

  我国的《环境品质衡量准则》规定了9种污染物的浓度限值：总悬浮颗粒物、可吸入颗粒物、二氧化硫、二氧化氮、一氧化碳、臭氧、铅、苯并芘和氟化物。

  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。

  二类区：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。

  环境空气质量控制标准按其用途可分为：环境空气品质衡量准则、大气污染物排放标准、大气污染控制技术标准、大气污染预警预报标准。按其使用范围可分为：国家标准、区域标准、行业标准。

  环境空气品质衡量准则是以保护生态环境和人群健康的基础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、

  大气污染物排放标准是以实现环境空气品质衡量准则为目标，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。它是控制大气污染物的排放量和进

  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，如燃料、原料使用标准，净化装置选用标准，排气筒高度标准，卫生防护距离标准等。他

  大气污染预警预报标准是为保护大气环境不致恶化，或根据大气污染发展的新趋势，预防发生污染事故而规定的空气中污染物含量的极限值。达到这一限值就发

  （1）计算燃煤1kg所需要的理论空气量和SO2在烟气中的浓度（以体积分数计）；

  （2）假定烟尘的排放因子为80%，计算烟气中灰分的浓度（以mg/m3表示）；

  （3）假定用硫化床燃烧技术加石灰石脱硫。石灰石中含Ca35%。当Ca/S为1.7（摩尔比）时，计算燃煤1t需加石灰石的量。

  1.当γ>

  γd时，a>

  0，气块加速度与其位移方向相同，气块加速运动，大气不稳定；

  2.根据生成过程的不同，逆温可分为：辐射逆温、下沉逆温、平流逆温、锋面逆温、湍流

  1. 某污染源排出SO2量为80g/s ，有效源高为60m ，烟囱出口处平均风速为6m/s 。当时的

  天气是阴天，试计算下风向x=500m 、y=50m 处SO2的地面浓度和地面最大浓度。 解：

  2. 某一工业锅炉烟囱高30m ，直径0.6m ，烟气出口速度为20m/s ，烟气温度为405K ，大

  气温度为293K ，烟囱出口处风速4m/s ，SO2排放量为10mg/s 。试计算中性大气条件下SO2的地面最大浓度和出现的位置。

  3. 某市在环境质量评价中，划分面源单元为1000m ×1000m ，其中一个单元的SO2排放量

  为10g/s ，当时的风速为3m/s ，风向为南风。平均有效源高为15m 。试用虚拟点源的面源扩散模式计算这一单元北面的邻近单元中心处SO2的地面浓度。（设大气稳定度为B 级）

  4. 某烧结厂烧结机的SO2的排放量为180g/s ，在冬季下午出现下沉逆温，逆温层底高度为

  360m ，地面平均风速为3m/s ，混和层内的平均风速为3.5m/s 。烟囱有效高度为200m 。试计算正下风方向2km 和6km 处SO2的地面浓度。

  5. 某烧结厂烧结机的SO2的排放量为180g/s ，在冬季下午出现下沉逆温，逆温层底高度为

  360m ，地面平均风速为3m/s ，混和层内的平均风速为3.5m/s 。烟囱有效高度为200m 。试计算正下风方向2km 和6km 处SO2的地面浓度。

  1. 显微镜法测定颗粒粒径的定义方法有：定向直径d F 、定向面积等分直径d M 、投影面积直径d A 。同一颗粒的d F>

  d A>

  d M 。

  2. 沉降法测定颗粒粒径的定义方法有：斯托克斯直径ds 、空气动力学当量直da 。

  4. 粉尘中的水分包括附在颗粒表面和包含在凹坑和细孔中的自由水分，以及紧密结合在颗粒内部的结合水分。

  5. 颗粒物的沉降方式有：重力沉降、离心沉降、静电沉降、惯性沉降、扩散沉降。 计算题：

  1. 根据对某旋风除尘器的现场测试得到：除尘器进口的气体流量为10000m3N/h ，含尘浓度为4.2g/ m3N 。除尘器出口的气体流量为12000 m3N/h ，含尘浓度为340mg/ m3N 。试计算该除尘器的处理气体流量、漏风率和除尘效率（分别按考虑漏风和不考虑漏风两种情况计算）。

  =N N ρρη 2. 对于上题中给出的条件，已知旋风除尘器进口面积为0.24m2，除尘器阻力系数为9.8，进口气流温度为423K ，气体静压为－490Pa ，试确定该处尘器运行时的压力损失（假定气体成分接近空气）。

  1. 目前常用的除尘器分为：机械除尘器、电除尘器、袋式除尘器、湿式除尘器。

  4. 提高重力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、降低沉降室高度。

  5. 惯性除尘器分为：以气流中粒子冲击挡板捕集较粗粒子的冲击式和通过改变气流流动方向而捕集较细粒子的反转式。

  6. 影响旋风除尘器效率的因素：二次效应、比例尺寸、烟尘的物理性质、操作变量。

  层流式沉降室设计的简单模式的假设是在沉降室内气流为柱塞流，流速为v 0，流动状态保持在层流范围内；颗粒均匀地分布在烟气中。

  湍流式沉降室设计的模式是假设沉降室中气流为湍流状态，在垂直于气流方向的每个横断面上粒子完全混合，即各种粒径的粒子都均匀分布于气流中。

  重力沉降室的主要优点是：结构相对比较简单，投资少，压力损失小，维修管理容易。缺点是它的体积大，效率低，因此只能作为高效除尘的预除尘装置，除去较大和较重的粒子。

  影响旋风除尘器效率的因素：二次效应、比例尺寸、烟尘的物理性质、操作变量。

  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，将尘粒从含尘气体中分离出来的一种除尘设备。

  电除尘过程与其他除尘过程的根本不同之处在于，分离力（主要是静电力）直接作用在粒子上，而不是作用在整个气流上，这就决定了它具有分离粒子耗能小、气流阻力小的特点。

  电除尘的原理涉及到三个基本过程：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等三个基本过程。

  悬浮粒子荷电是通过高压直流电晕实现的。电晕过程发生于活化的高压电极和接地极之间，电极之间的空间内形成高浓度的气体离子，含尘气流通过这一个空间时，尘粒在百分之几秒的时间内因碰撞俘获气体离子而导致荷电。

  带电粒子在电场内迁移和捕集是使其通过延续的电晕电场（单区电除尘器）或光滑的不放电的电极之间的纯静电场（双区电除尘器）而实现的。

  捕集物从集尘表面上清除是通过振打除去接地电极上的粉尘层并使其落入灰斗而实现的。

  湿式除尘器是使含尘气体与液体（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

  它可以有效地除去直径为0.1～20μm的液态或固态粒子，亦能脱除部分气态污染物。

  分为高能和低能湿式除尘器：低能湿式除尘器的压力损失为0.2～1.5kPa，对10μm 以上粉尘的净化效率可达90％～95%；高能湿式除尘器的压力损失为2.5～9.0kPa，净化效率可达99.5％以上。

  圆筒形滤袋，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除口排除。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。

  粉尘因截留、惯性碰撞、静电和扩散等作用，在滤袋表明产生粉尘层，常称为粉层初层。粉尘初层形成后，成为袋式除尘器的主要过滤层，提高了除尘效率。随着粉尘在滤袋上积聚，滤袋两侧的压力差增大，会把已附在滤料上的细小粉尘挤压过去，使除尘效率下降。除尘器压力过高，还会使除尘系统的处理气体量显著下降，因此除尘器阻力达到一定数值后，要及时清灰。清灰不应破坏粉尘初层。

  1. 欲设计一个用于取样的旋风分离器，希望在入口气速为20m/s 时，其空气动力学分割直径为1 。

  2. 板间距为25cm 的板式电除尘器的分割直径为0.9m μ，使用者希望总效率不小于98%，有关法规规定排气中含尘量不允许超出0.1g/m 3。假定电除尘器入口处粉尘浓度为30g/m 3，且粒径分布如下：

  并假定德意希方程的形式为kdp e --=1η，其中η捕集效率；K 经验常数；d 颗粒直径。

  颗粒密度为1.789g/cm 3，平均粒径为1.2m μ，f 取0.22。求文丘里管洗涤器的压力损失和穿透率。

  4. 除尘器系统的处理烟气量为10000m 3/h ，初始含尘浓度为6g/m 3，拟采用逆气流反吹清灰袋式除尘器，选用涤纶绒布滤料，要求进入除尘器的气体温度不超过393K ，除尘器压力损失不超过1200Pa ，烟气性质近似于空气。试确定：

  （1）过滤速度；（2）粉尘负荷；（3）除尘器压力损失；（4）最大清灰周期；（5）滤袋面积；（6）滤袋的尺寸（直径和长度）和滤袋条数。

  1. 在吸收塔内用清水吸收混合气中的SO2，气体流量为5000m3N/h ，其中SO2占5%，要求SO2的回收率为95%，气、液逆流接触，在塔的操作条件下，SO2在两相间的平衡关系近似为Y*=26.7X ，试求：若用水量为最小用水量的1.5倍，用水量应为多少？

  2. 为11%（摩尔），要求出口气体中丙酮的含量不大于2%（摩尔）。在吸收塔操作条件下，丙酮－水的平衡曲线x xe

  3. 利用活性炭吸附处理脱脂生产中排放的废气，排气条件为294K ，1.38×105Pa ，废气量

  25400m 3/h 。废气中含有体积分数为0.02的三氯乙烯，要求回收率99.5%。已知采用的活性炭的吸附容量为28kg 三氯乙烯/100kg 活性炭，活性炭的密度为577kg/m 3，其操作周期为4h ，加热和解析2h ，备用1h ，试确定活性炭的用量和吸附塔尺寸。

  采用长6.1m ，直径3.8cm 的管式反应器，求所需要催化剂的质量和所需要的反应管数目。 假定反应速度可表示为：RA=－0.15（1－xA ）mol/（kg 催化剂.min ）。催化剂堆积密度为580kg/m3。

  5. 减少SO 2向大气环境的排放量，一管式催化反应器用来把SO 2转化为SO 3。其反应方程

  总进气量是7264kg/d ，进气温度为250。C ，二氧化硫的流速是227kg/d 。假设反应是绝

  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。在酸性条件下，他们对金属的腐蚀性相当强。为延长设备的常规使用的寿命，溶液中的氯离子浓度不能

  固体沉积主要以三种方式出现：a.湿干结垢，即因溶液或料浆中的水分蒸发而使固体沉积；b.Ca(OH)2或CaCO3沉积或结晶析出；c.CaSO3或CaSO4从溶液中结

  其中后者是导致脱硫塔发生结垢的根本原因，特别是硫酸钙结垢坚硬、板结，一旦结垢难以去除，影响到所有与脱硫液接触的阀门、水泵、控制仪器和管道等。

  为此，在吸收塔中要保持亚硫酸盐的氧化率在20%以下。亚硫酸盐的氧化需要在脱硫液循环池中完成，可通过鼓氧或空气等方式来进行，形成的硫酸钙发生沉

  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

  脱硫产物亚硫酸盐和硫酸盐可沉积在脱硫剂颗粒表面，从而堵塞了这些颗粒的溶解通道。这会造成石灰石或石灰脱硫剂来不及溶解和反应就随产物排除，增

  达到5~10min。实际的停留时间设计与石灰石的反应性能有关，反应性能越差，

  半水亚硫酸钙通常是较细的片状晶体，这种固体产物难以分离，也不符合填埋要求。而二水硫酸钙是大的圆形晶体，易于析出和过滤。因此，从分离的角度

  固体废物虽然经过脱水，但含水率一般仍在60%左右。固体的组成因采用的脱硫剂而异。产生的废物量也与脱硫剂的种类有关。

  （1）旋转喷雾半干法脱硫中试装置：70000m3/h, 1991年投运，四川白马电厂

  （3）炉内喷钙脱硫加尾部增湿活化脱硫：125MW, 1999年投运，江苏下关电厂

  深圳西部电厂是中国第一座海水脱硫工程，1999年投产运营。Flakt-Hydro工艺利用海水的天然碱度进行脱硫。海水通常呈碱性，自然碱度为1．2－2．5mmol／L。这使得海水具有天然的酸碱缓冲能力。

  Flakt-Hydro工艺过程最重要的包含烟气系统、供排海水系统和海水恢复系统。锅炉排除的烟气经除尘和冷却后，从塔底送入吸收塔，与由塔顶均匀喷洒的纯海水逆向充分接触混合，海水将烟气中的二氧化硫吸收生成亚硫酸根离子。净化后的烟气通过换热器升温后，经烟囱排入大气。海水恢复系统的整体的结构是曝气池，来自吸收塔的酸性海水与凝汽器排除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，同时释放出二氧化碳，使海水的PH 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、工艺设备较简单、及无后续的脱硫产物处理处置，其投资和运行的成本相比来说较低。但由于海水碱度有限，通常适用于燃用低硫煤（

  （1）脱硫效率：脱硫效率与工艺本身的脱硫性能和烟气的状况有关湿法工艺的效率最高，大于95%，干法和湿干法60%~85%

  （2）钙硫比：湿法工艺的反应条件较为理想，钙硫比为1.0~1.2，湿干法

  （3）脱硫剂利用率：Ca/S越低，利用率越高。湿法最高90%以上，湿干法50%左右，干法30%以下。

  1、某新建电厂的设计用煤为：硫含量3%，热值26535kJ/kg。为达到目前中国火电厂的排放

  2、某电厂采用石灰石湿法进行烟气脱硫，脱硫效率为90%。电厂燃煤含硫为3.6%，含灰为

  （2）如果实际应用时CaCO3过量30%，每燃烧一吨煤需要消耗多少CaCO3；

  （3）脱硫污泥中含有60%的水分和40%CaSO4.2H2O，如果灰渣与脱硫污泥一起排放，每吨燃煤会排放多少污泥？

  3、一冶炼厂尾气采用二级催化转化制酸工艺回收SO2。尾气中含SO2为7.8%、O2为10.8%、

  N2为81.4%（体积）。如果第一级的SO2回收效率为98%，总的回收效率为99.7%。计算：（1）第二级工艺的回收效率为多少？

  （2）如果第二级催化床操作温度为420。C，催化转化反应的平衡常数K=300，反应平衡

  传统的低氮燃烧技术不要求对燃烧系统做大的改动，只是对燃烧装置的运行方式或部分运行方式做调整或改进。因此简单易行，可方便地用于现存装置，但NO的降低幅度十分有限。这类技术包括低氧燃烧、烟气循环燃烧、分段燃烧、浓淡燃烧技术等。

  （1）低空气过剩系数运行燃烧技术：NOx排放量随炉内空气量的增加而增加。为降低NOx排放，减少烟囱热损失，提高锅炉热效率，采用低空气过剩系数

  （2）降低阻燃空气预热温度：在工业真实的操作中，经常利用尾气的废热预热进入燃烧器的空气。虽然这样有助于节约能源和提高火焰温度，但也导致NOx排

  （3）烟气循环燃烧：是采用燃烧产生的部分烟气冷却后，在循环送回燃烧区，可降温，达到减少热力型NOx的生成。循环率25~40%为宜。

  （4）两段燃烧技术：第一段：氧气不足，烟气温度低，NOx生成量很小；第二段：二次空气，CO、HC完全燃烧，但由于烟气温度低，限制了NOx的生成量。

  先进的低氮燃烧器技术从原理上讲是低空气过剩系数和燃烧器火焰区分段燃烧技术的结合。先进的低氮燃烧技术特征是助燃空气分级进入燃烧装置，降低初始燃烧区（也称一次区）的氧浓度，以降低火焰的峰值温度。它大范围的应用于电站锅炉、大型工业锅炉。

  （1）炉膛内整体空气分级的低NOx直流燃烧器：类似于两段燃烧技术，在炉壁设置了燃尽风喷口。其主燃区处于空气过剩系数较低的工况，抑制了NOx的生

  （2）空气分级的低NO x旋流燃烧器：在这种燃烧器的出口助燃空气便逐渐混入煤粉—空气射流。这种燃烧器的技术关键是准确地控制燃烧器区域燃料与助燃

  空气的混合过程，以便能有效地同时控制燃料型NO x和热力型NO x的生成，

  （3）空气/燃料分级的低NO x燃烧器：其主要特征是空气和燃料都是分级进入炉膛的。燃料分级送入可在一次火焰区的下游形成富氧NH3、CH、HCN的低氧还

  （4）三级燃烧技术：利用直流燃烧器可以在炉膛内同时实现空气和燃料分级，在

  （5）循环流化床锅炉：炉膛燃烧温度低，只有850-950℃，热力型NOx 较少；分

  1、 某座1000MW 的火电站热效率为38%，基于排放系数，计算下述三种情况NOx 的排放

  2、 假定煤的元素组成以重量百分比计为：氢3.7，碳75.9，硫0.9，氮0.9，氧4.7，其余的

  为灰分。当空气过剩系数20%条件下燃烧时，假定燃烧为完全燃烧。如果不考虑热力型NOx 的生成，若燃料中氮（1）20%，（2）50%，转化为NO ，试求烟气中NO 的浓度。 解：考虑1kg 燃煤含氢37g ，碳759g ，硫9g ，氮9g ，氧47g 。烟气中含CO 263.25mol ，含H 2O 18.5mol ，含SO 20.28mol 。

  3、 燃油锅炉的NOx 排放标准为230×10－6（体积分数），假定油的化学组成C10H20Nx ，

  当空气过剩50%时发生完全燃烧。当燃料中50%的氮转化为NOx ，忽略热力型NOx 时，

  1. 挥发性有机物污染的预防技术有：替换原材料、改变运行条件、更换设备等。

  2. 挥发性有机物污染的控制技术有：燃烧法、吸收（洗涤）法、冷凝法、吸附法、生物法。 简答题：

  工艺技术的改进和设备的更新通常是减少VOCs 排放的最佳选择。最重要的包含替换原材料，以减少引入到生产的全部过程中的VOCs 总量；改变运行条件，减少VOCs 的形成和挥发；更换设备，以减少VOCs 泄漏等手段。

  （1） VOCs 替代：涂料施工、喷漆、电缆、印刷、粘接、金属清洗、制鞋、清

  （2） 工艺改革：非挥发性溶剂工艺取代挥发性溶剂工艺，如流化床粉剂涂料和

  （3） 泄漏损耗及控制：当VOCs 溶液在充入容器或从容器中导出时，由于温度

  1、 估算在40。C 时，苯和甲苯的混合液体在密闭容器中同空气达到平衡时，顶空气体中

  苯和甲苯的摩尔分数。已知混合液中苯和甲苯的摩尔分数分别为30%和70%。

  2、 采用活性碳吸附法处理含苯废气。废气排放条件为298K 、1atm ，废气量20000m3/h ，

  废气中含有苯的体积分数为3.0×10－3，要求回收率为99.5%。已知活性炭的吸附容量为0.18kg （苯）/kg （活性炭），活性炭的密度为580kg/m3，操作周期为吸附4小时，再生3小时，备用1小时。试计算活性炭的用量。

  1. 汽油机排气中的有害于人体健康的物质主要有：CO 、NOx 和HC （包括芳香烃、烯烃、烷烃、醛类等），

  以及少量的铅、硫、磷等。其中，硫氧化物和铅氧化物能够最终靠降低燃料中的含硫量以及采用无铅汽油来有效控制。

  3. 降低污染排放的汽油发动机技术包括：改进点火系统、闭环电子控制汽油喷射技术、废

  4. 汽油车尾气排放后处理技术有：氧化型催化转化器、还原性催化转化器、三效催化转化

  6. 控制污染物排放的柴油发动机技术有：废气再循环、改进供油系统。采用增压和中冷技

  7. 柴油车排气后处理技术有：氧化催化剂、颗粒捕集器、柴油机稀燃氮氧化物催化剂。