大气污染控制工程重点

整理：刘慧谢丰灿校对：曾超仅供参考，有错欢迎指出大气污染控制工程重点第一章概论第一节大气与大气污染1、大气污染：大气污染系指由于人类活动或者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、酸雨：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（如雾、露、霜）称为酸雨。第二节大气污染物及其来源1、大气污染物的种类很多，按其存在的状态可概括为两大类：气溶胶状态污染物、气体状态污染物。2、气溶胶状态污染物：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。3、霾（或灰霾）：霾天气是大气中悬浮的大量微小尘粒使空气浑浊，能见度降低到10km以下的天气现象，易出现在逆温、静风、相对湿度较大等气象条件下。4、总悬浮颗粒（TSP）：指能悬浮在空气中，空气动力学当量直径﹤﹦100µm的颗粒物。5、可吸入颗粒物（PM10）：指能悬浮在空气中，空气动力学当量直径﹤﹦10µm的颗粒物。6、气态污染物的种类很多，总体上可分为五类：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，有机化合物和卤素化合物等。7、对于气态污染物，可分为一次污染物和二次污染物。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。8、硫酸烟雾：硫酸烟雾系大气中的SO2等硫氧化合物，在有水雾、含有重金属的悬浮颗粒物或氮氧化物存在时，发生一些列化学或光化学反应而生成的硫酸雾或硫酸盐气溶胶。9、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（有时带些紫色或黄褐色）。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。第四节大气污染综合防治本节内容为了解的章节（不排除在最后一题中出现，最后一章的机动车污染防治也是一样），防治措施为以下7种，具体内容请看书本。P19整理：刘慧谢丰灿校对：曾超仅供参考，有错欢迎指出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、安装废气净化装置第五节环境空气质量控制标准1、环境空气质量标准将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，二类区执行二类标准，三类区执行三类标准。第二章燃烧与大气污染第一节燃烧的性质1、燃料按照物理状态分为固体燃料、液体燃料和气体燃料三类。2、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。第二节燃料燃烧的过程1、燃料完全燃烧的条件（空气+3T）：(1)空气条件：提供充足的空气；但是空气量过大，会降低炉温，增加热损失(2)温度条件（Temperature）：达到燃料的着火温度(3)时间条件（Time）：燃料在高温区停留时间应超过燃料燃烧所需时间(4)燃料与空气的混合条件（Turbulence）：燃料与氧充分混合2、燃烧设备的热损失：(1)排烟热损失：主要是由于排烟带走了一部分热量所造成的。(2)不完全燃烧热损失：包括化学不完全燃烧和机械不完全燃烧造成的热损失。(3)炉体散热损失：由于锅炉炉墙、锅筒、联箱、汽水管道等部分温度高于周围温度，因而部分热量散失到空气中而造成的损失。整理：刘慧谢丰灿校对：曾超仅供参考，有错欢迎指出第三章大气污染气象学第一节大气圈结构及气象要素1、大气圈可分为五层：对流层、平流层、中间层、暖层和散逸层2、对流层（～10km左右）的四个特点：（1）虽然较薄，但却集中了大气质量的3/4和几乎全部水蒸气，主要的大气现象都发生在这一层中，它是天气变化最复杂、对人类活动影响最大的一层；（2）大气温度随高度的增加而降低，每升高100m平均降温约0.650C；（3）空气中具有强烈的对流作用，主要是由于下垫面受热不均及其本身特性不同造成的；（4）温度和湿度的水平分布不均，在热带海洋上空，空气比较温暖潮湿，在高纬度内陆上空，空气比较寒冷干燥，因此也经常发生大规模空气的水平运动。3、平流层（从对流层顶到50～55km）的特点：（1）同温层：从对流层顶到25-35km左右的一层，气温几乎不随高度变化，为—550C左右（2）逆温层：从同温层以上到平流层顶，气温随高度增高而增高，至平流层顶达到—30C左右（3）平流层集中了大气中大部分臭氧，并在20～25km高度上达到最大值，形成臭氧层（4）在平流层中，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，所以进入平流层中的大气污染物的停留时间很长4、气湿：空气的湿度简称为气湿，表示空气中水汽含量的多少。5、露点：在一定气压下空气达到饱和状态时的温度，称为空气的露点。第二节大气的热力工程1、干绝热直减率：干空气块（包括未饱和的湿空气块）绝热上升或下降单位高度（通常取100m）时，温度降低或升高的数值，称为干空气温度绝热垂直递减率，简称干绝热直减率。2、气温直减率：气温随高度的变化可以用气温垂直递减率来表示，简称气温直减率。3、温度层结：气温沿垂直高度的分布，可用坐标图上的曲线表示，这种曲线称为气温沿高度分布曲线或温度层结曲线，简称温度层结。4、大气稳定度：是指在垂直方向上大气稳定的程度，即是否容易发生对流。5、大气稳定度判据zT整理：刘慧谢丰灿校对：曾超仅供参考，有错欢迎指出第三节大气的运动和风地方性风场1、海陆风：海风和陆风的总称，是由于陆地和海洋热力性质的差异引起的。2、山谷风：山风和谷风的总称，主要是由于山坡和谷地受热不均而产生的。3、城市热岛环流：是由于城乡温度差引起的局地风第四章大气扩散浓度估算模式第一节湍流扩散的基本理论大气的无规则运动称为大气湍流。按照湍流形成原因可分为两种湍流：一时由于垂直方向温度分布不均匀引起的热力湍流，起强度主要取决于大气稳定度；而是由于垂直方向风速分布不均匀及地面粗糙度引起的机械湍流，其强度主要取决于风速梯度和地面粗超度。实际湍流是上述两种湍流的叠加。第二节高斯扩散模型高斯模型的四点假定：整理：刘慧谢丰灿校对：曾超仅供参考，有错欢迎指出（1）污染物浓度在x、y轴向上的分布复合高斯分布（正态分布）；（2）在全部空间中风速是均匀的、稳定的；（3）源强是连续均匀的；（4）在扩散过程中污染物质的质量是守恒的。第三节污染物浓度的估算烟囱的有效高度：（Hs---烟囱几何高度，△H---烟气抬升高度）产生烟气抬升有两方面的原因：一是烟囱出口烟气有一定的初始栋梁；而是由于烟温度高于周围气温而产生一定的浮力。大气稀释能力可划分为A~F留个稳定度级别：A为强不稳定，B为不稳定，C为若不稳定，D为中性，F为稳定。第八节厂址选择（不要局限于以下4个基本点，记住老师上课时要求掌握的）（1）背景浓度（2）风向、风速（3）温度层结（4）地形第五章颗粒污染物控制技术第一节颗粒的粒径及粒径分布粒径分布：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。描述粒径分布的半经验函数式：正太分布函数、对数正态分布函数、罗辛-拉姆勒分布函数等。第二节粉尘的物理性质粉尘的物理性质包括：密度、安息角、滑动角、比表面积、含水率、润湿性、荷电性、导电性、黏附性、自然性、爆炸性等。粉尘的密度：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；而呈堆积状态存在的粉尘（即粉体），它的堆积体积还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。整理：刘慧谢丰灿校对：曾超仅供参考，有错欢迎指出粉尘的导电性：在高温（一般在200°C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；在低温（一般在100°C以下）范围内，粉尘的导电性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。引起可燃物爆炸的必须具备的两个条件：一是由可燃物与空气或氧构成可燃混合物达到一定的浓度范围；二是存在能量足够的火源。第三节净化装置的性能评价净化装置性能的指标：技术指标和经济指标。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。此章节须重点掌握公式，及其应用（老师提及过的习题）从5-43至5-50以及5-56至5-58都要掌握，记住第四节颗粒捕集的理论基础惯性沉降：通常认为，气流中的颗粒随着气流一起运动，很少或不发生滑动。但是，若有一静止的或缓慢运动的障碍物（如液滴或纤维等）处于气流中时，则成为一个靶子，使气体产生绕流，可能使某些颗粒沉降到上面。颗粒能否沉降到靶上，取决于颗粒的质量及相对靶的运动速度和位置。如图中所示小颗粒1，随着气流一起绕过靶，距停滞流线较远的大颗粒2，也能避开靶，距停滞流线较近的大颗粒3，因其惯性较大而脱离流线，保持自身原来运动方向而与靶碰撞，继而被捕集。通常将这种捕尘机制称为惯性碰撞。颗粒4和5刚好避开与靶碰撞，但其表面与靶表面接触时被靶拦截住，并保持附着状态。第六章除尘装置根据除尘机理，目前常用的除尘器可分为：机械除尘器，电除尘器，袋式除尘器，湿式除尘器等。整理：刘慧谢丰灿校对：曾超仅供参考，有错欢迎指出第一节机械除尘器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。1，重力沉降室定义：通过重力作用使尘粒从气流中沉降分离的除尘装置。斯托克斯公式：假定粒子沉降运动处于斯托克斯区域，则重力沉降室能100%捕集的最小粒子直径为：公式6-4（6-3也顺便记一下）提高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。优点：结构简单，投资少，压力损失小，维修管理容易。缺点：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。2，惯性除尘器工作机理：在沉降室内设置各种形式的挡板，使含尘气流冲击在挡板上，气流方向发生急剧转变，借助尘粒本身的惯性力作用，使其与气流分离。如图，当含尘气流冲击到挡板B1上时，惯性大的粗尘粒（d1）首先被分离下来，被气流带走的尘粒（d2，且d2d1），由于挡板B2使气流方向转变，借助离心力作用也被分离下来。实际应用：由于惯性除尘器的净化效率不高，故一般只用于多级除尘中的第一级除尘。3，旋风除尘器定义：利用旋风气流产生的离心力使尘粒从气流中分离的装置。整理：刘慧谢丰灿校对：曾超仅供参考，有错欢迎指出工作机理：含尘气流进入除尘器后，沿外壁由上向下作旋转运动，同时有少量气体沿径向运动到中心区域，当旋风气流的大部分到达椎体底部后，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成为内涡旋，两者的旋转方向是相同的。气流做旋转运动时，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。影响旋风除尘器效率的因素有：二次效应，比例尺寸，烟尘的物理性质和操作变量。第二节电除尘器定义：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区别在于，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。工作原理：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。（空气电离，带电粒子在电场内迁移和捕集，清灰）。两种粒子荷电机理：一种是离子在静电力作用下作定向运动，与粒子碰撞而使粒子荷电，称为电场荷电或碰撞荷电；另