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哈尔滨工程大学大气污染控制工程总结

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第一章 概论

1. 大气的组成:按其成分可以分为①干燥清洁的空气②水蒸气③各种杂质

2. 大气污染物的种类:按其存在状态可概括为气溶胶状态污染物和气体状态污染物

3. 大气污染物主要来源:燃料燃烧、工业生产、交通运输

4. 大气污染源分类的四种分类方法:按污染源存在形式分为固定污染源和移动污染源;按排放方式分为高架源、面源和线源;按排放时间分为连续源、间断源和瞬时源;按产生类型分为工业污染源、生活污染源和交通污染源

5. 大气污染防治技术:①气溶胶状态污染物:除尘技术和除尘器②气体状态污染物:吸收法、吸附法、催化转化法和生物法

6. 大气环境质量控制标准:①大气环境质量标准②大气污染物排放标准③大气污染控制技术标准④大气污染警报标准

7. 空气污染指数项目:PM10、SO2、NO2、CO、O3

1. 煤的测定方法:工业分析和元素分析

第二章 大气污染气象学

1. 大气中的温度层结有四种类型:①气温随高度增加而递减,且γ>γd,称为正常分布层结或递减层结;②气温直减率接近于1K/(100m),即γ=γd,称为中性层结;③气温

不随高度变化,即γ=0,称为等温层结;④气温随高度增加而增加,即γ<0,称为气温逆转,简称逆温。

2. 大气稳定度的概念:是指在垂直方向上大气稳定的程度,即是否易于发生对流。

3. 大气稳定度的判别:(γ-γd)的符号决定了气块加速度a与其位移Δz的方向是否一致,也就决定了大气是否稳定。若Δz>0,则有三种情况:①γ>γd时,a>0,气块的加速度与其位移方向相同,气块作加速运动,大气不稳定;②γ<γd时,a<0,气块的加速度与其位移方向相反,气块作减速运动,大气稳定;③γ=γd时,a=0.大气是中性的

4. 近地层中的风速廓线模式:对数律风速廓线模式---u =u*/k×ln(z/z0)(适用于中性层结)和指数风速廓线模式---u =u 1(z/z1)m(适用于非中性层结)

第五章 颗粒污染物控制技术基础

1. 颗粒的粒径:①用显微镜法观测采用:定向直径dF;定向面积等分直径dM;投影面积直径dA②用筛分法测定时可得筛分粒径③用光散射法测定时可得等体积直径dV④用沉降法测定时可得斯托克斯直径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);空气动力学当量直径da

分割粒径:除尘器的分级效率为50%时的尘粒粒径dc

中位径:粒径分布的累积频率等于50%时对应的粒径

众径:粒径分布中频率最大的对应的粒径

2. 粉尘的物理性质:①粉尘的密度②粉尘的安息角和滑动角。滑动角是评价粉尘流动特性的重要指标。安息角和滑动角是设计除尘器灰斗或粉料仓的锥度及除尘管路或输灰管路倾斜度的主要依据③粉尘的比表面积④粉尘的含水率:影响导电性、黏附性和流动性等④润湿性:是选择湿式除尘器的主要依据⑤荷电性和导电性:选择电除尘器的依据⑥黏附性⑦自然性和爆炸性

第六章 除尘装置

1. 机械除尘器主要包括:重力沉降室、惯性除尘器和旋风除尘器

2. 重力沉降室的应用:①是一个低效除尘器,它对于尘粒粒径d≥40μm有较好的去除效果,因此只能作为高校除尘器的预处理装置,不能单独使用。②好处是压力损失小,结构简单,投资少,缺点为体积大,效率低。

3. 重力沉降室的计算:例题

4. 惯性除尘器:对10μm以下,效率低。结构形式:冲击式和反转式

5. 旋风除尘器:

结构:由进气管、筒体、椎体和排气管组成。

原理:含尘气流进入除尘器后,由上向下作旋转运动,到达椎体底部后,又向上沿轴心旋转,经排出管排出,气流作旋转运动时,尘粒在离心力作用下移向外壁,到达外壁在气流和重力作用下落入灰斗。另一部分气流先向下高速旋转,顶部压力下降,一部分气流旋转向上,到达顶部,沿排出管外壁旋转向下,最后到达排出管下端被内涡旋带走,这股

旋转气流称上涡旋。

6. 影响旋风除尘器效率的因素:①二次效应(途径:水膜,入口速度<临界入口速度)②比例尺寸(l=2.3de(D²/A)^(1/3)③除尘器下部的严密性(锁气器)④烟尘的物理性质(入口含尘浓度升高,η)⑤操作变量

7. 旋风除尘器的结构形式:①按进气方式分类:切向式进入和轴向式进入②按气流组织分类:回流式、直流式、平流式和旋流式,工业运用较多的是回流式和直流式两种③多管旋风除尘器(常见回流式和直流式)

8. 电除尘器的工作原理:①在金属丝与集尘板之间发生电晕放电,使气体电离,产生大量电子,尘粒因碰撞俘获气体离子而导致荷电,气体负离子和自由电子是粒子荷电的电荷来源②荷电粒在电场中发生定向迁移和捕集③通过振打除去接地电极上的灰层并使其落入灰斗。

9. 电除尘器的结构:电晕极、集尘极、供电设备、气流分布板、附属设备

10. 影响电除尘器效率的因素:①粉尘比电阻(加湿,比电阻降低,粉尘导电性增强)②电场风速(速度降低,效率增加)③进口气体的含尘浓度(发生点晕闭塞现象,除尘效率几乎为零)④高比电阻粉尘对电除尘器的影响

14.电除尘器和其他除尘器的根本区别:分离力直接作用在粒子上,而不是作用在整个气流上。

11. 袋式除尘器的工作原理:含尘气流从下部进入圆筒,颗粒因筛分截留,惯性碰撞

和拦截,扩散和电沉积等作用。逐渐在滤袋表面形成粉尘层,它成为袋式除尘器的主要过滤层,提高了除尘效率,透过滤料的清洁气体由排出口排出,沉积在滤料上的粉尘,可在机械振动作用下落入灰斗中。

12. 袋式除尘器工作效率的因素:①粉尘负荷②过滤速度(气布比)③滤料结构

13. 袋式除尘器的清灰方式:机械振动清灰、逆气流清灰和脉冲喷吹清灰

14. 袋式除尘器高效的原因:只要依靠滤料上的粉尘层的过滤作用,而滤布只不过起形成粉尘初层和支撑它的骨架作用。

15. 文丘里洗涤器工作原理:雾化---凝聚---脱水

含尘气体进入收缩管后,流速逐渐变大,液滴被高速气流雾化而加速,充分雾化是实现高效除尘的基本条件,由于液滴与颗粒间惯性碰撞,实现微粒的捕集,在喉管下游,惯性碰撞的可能性迅速见效,在扩散管中,气流速度减小和压力的回升,使颗粒的凝聚作用加快,形成直径较大的含尘液滴,以便于被洗涤器捕集

第七章 气态污染物控制技术基础

1. 气体吸收:气体混合物中的一种或多种组分溶解于选定的液体中或是与液体中的活性组分发生化学反应,从而将其从气流中去除的方法。

2. 吸收法净化污染物特点:①化学吸收法(保证高的吸收效率和速率)②含有污染物的液体③其他组分影响④温度高,压力低

3. 气体吸附:用多孔固体吸附剂将气体(或液体)混合物中的组分浓集在固体表面

4. 影响气体吸附的因素:①操作条件:a.温度:低温有利于物理吸附,高温有利于化学吸附b.压力:增大气相压力有利于吸附c.气流速度:对于固定床0.2~0.6m/s②吸附剂的性质:比表面积、孔径、颗粒度,主要起吸附作用的直径与被吸附分子大小相等的微孔③吸附质性质与浓度影响④其他气体分子的影响⑤吸附剂的设计

5. 吸附负荷曲线:某一时刻床层内不同截面上的吸附负荷对床层的高度作一条曲线

6. 穿透时间:从含污染物的气流开始通入吸附床,到达破点需要的时间,又叫保护作用时间。

7. 静活性:在一定温度下,床层内的全部吸附剂都达到饱和时的吸附量

8. 动活性:某一时刻,床层内的吸附剂所吸附的吸附质的量

9. 饱和度:动活性与静活性的比值

论述题:

1. 硫氧化物的脱硫技术

答:烟气中二氧化硫的控制技术分为燃烧前脱硫,燃烧中脱硫和燃烧后脱硫三种。燃烧前脱硫分为煤炭的脱硫和煤炭的转化。燃烧中脱硫使用的脱硫剂是石灰石和白云石。石灰石的主要成分是碳酸钙,碳酸钙加热生成二氧化碳和氧化钙,氧化钙和二氧化硫及氧气生成硫酸钙,可以使二氧化硫固定。影响脱硫的因素有:脱硫剂粒度和孔隙尺寸、煅烧温

度、钙硫比和脱硫剂种类。燃烧后脱硫主要应用于处理工业废气,分高浓度二氧化硫回收和低浓度二氧化硫净化。高浓度二氧化硫回收是用催化转化法进行催化氧化,使二氧化硫氧化为三氧化硫,并用水吸收制成硫酸;低浓度二氧化硫净化可以分为湿法脱硫、干法脱硫和半干法。湿法是石灰石/石灰法,半干法是喷雾干燥法,干法是LIFAC,炉内喷钙,炉后加湿活化。还可以分为抛弃法和再生法:抛弃法是将用后的脱硫剂抛弃,再生法是脱硫剂可以再生循环利用。

2. 以NOx、SOx为例,说明气态污染物的去除方法。

答:吸收法:在二氧化硫的控制技术中,体现为湿法脱硫,石灰石/石灰法。氮氧化物的控制是用碱液和硫酸吸收法。吸附法:二氧化硫的控制是LIFAC炉内喷钙炉后加湿活化法。氮氧化物的控制用活性炭吸附法。催化转化法:二氧化硫---将高浓度二氧化硫进行催化氧化,使其氧化成三氧化硫,并用水吸收制硫酸。当氮氧化物--将氮氧化物催化还原成氮气,分为选择性催化还原法(SCR—以氨做还原剂),选择性非催化还原法(SNCR)。

3.石灰石/.石灰法的原理:

答:锅炉烟气经除尘冷却后送入吸收塔,吸收塔内用配制好的石灰石或石灰浆液洗涤含二氧化硫的烟气,洗涤净化后烟气经除雾再热后排放。吸收塔内排出的吸收液流入循环槽,加入新鲜的石灰石或石灰浆液进行再生。

4.内外过程作为控制步骤对于反应速率有何影响,如何消除

答:①内扩散影响:当内扩散作为控制步骤时,催化剂微孔内表面上反应物浓度很低,并沿微孔方向迅速降至反应物平衡浓度,使一部分内表面没有充分利用,从而降低化学反

应速率。②当外扩散作为控制步骤时,由于受气膜阻碍,催化剂表面上反应物浓度明显低于气相中浓度,从而降低了反应推动力,降低了反应速率。

消除方法:外扩散---降低气膜厚度①流体湍流程度越高,边界层越薄,阻力越小,因此可通过提高气速,消除外扩散影响。②实际气流速度要大于临界气速。内扩散---降低微孔长度①将催化剂碾碎成更小的颗粒来消除影响,由于粒度减小和微孔长度的缩短,提高了内表面的利用率,降低了内扩散阻力②选择催化剂粒度小于最大颗粒度。

5.完全燃烧的四个条件

答:①空气条件:供给与完全燃烧相适应的空气量②温度条件:达到着火温度③时间条件:燃料在燃烧室中的停留时间大于完全燃烧所需时间④燃料与空气的混合条件:充分混合。

6.催化转化法的应用:①工业尾气与烟气去除二氧化硫和氮氧化物②有机挥发性气体VOCs和臭气的催化燃烧净化③汽车尾气的催化净化

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