《大气污染控制工程》第三版期末复习总结.doc.pdf
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1、1、 大气污染 由于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。 大气污染形成具备的条件:大气污染源、大气作用、复杂地形、受害对彖 2、 大气污染的分类 1、局部地区污染:受到某些烟囱排气的肓接影响; 2、地区性污染:工业区及其附件地区或整个城市大气受到污染; (久污染范阖(3、广域污染:涉及比一个地区或一个城市更广泛地区的大气污染; 4、全球性污染:涉及全球范围的大气污染。 (1、煤烟型(或还原型)污染:例如伦敦烟雾事件; 2、石油型(或氧化型、交通型)污染:例如洛杉矶光化学烟雾事件; 5. 能源性质丿3
2、、混合型污染:由于燃煤或石油导致的污染,例如臭氧和烯坯反应生成的 过 氧 化 氢 自 由基等氧化物,可大大增加二氧化硫的氧化速 率。 I 4、特殊型污染:由于工厂牛产过程或者发牛意外事故排放的废气。 3、全球大气污染问题八臭氧层破坏、酸雨 温室效应的危害 会造成冰山融化,海平面上升,还会造成气候的反常。由环境污染引起的温室效应是指地球表面变热 的现象。它会带来以下列几种严重恶果:1)地球上的病虫害增加;2)海平面 上升;3)气候反常,海洋 风暴增多;4)土地干旱,沙漠化面积增大。 温室效应加剧主要是由于现代化工业社会燃烧过多煤炭、石油和天然气,这些燃料燃烧后放出大量的 二氧化碳气体进入大气造成
3、的。二氧化碳气体具有吸热和隔热的功能。它在大气中增多的结果是形成一种 无形的玻璃罩,使太阳辐射到地球上的热量无法向外层空间反射, 其结果是地球表面变热起来。因此,二 氧化碳也被称为温室气体。 臭氧层破坏 关于臭氧层变化及破坏的原因,一般认为,太阳活动引起的太阳辐射强度变化,大气运动引起的大气 温度场和压力场的变化以及与臭氧生成有关的化学成分的移动、输送都将对臭氧的光化学平衡产牛影响, 从而影响臭氧的浓度和分布。而化学反应物的引入,则将宜接地参与反应而对臭氧浓度产生更大的影响。 人类活动的影响,主要表现为对消耗臭氧层物质的生产、消费和排放方面。大气屮的臭氧可以与许多物质 起反应而被消耗和破坏。在
4、所有与臭氧起反应的物质中,最简单而又最活泼的是含碳、氢、氯和氮几种元 素的化学物质,如氧化亚氮(NO)、 水蒸汽(也0)、四氯化碳(CC1J、甲烷(CHJ和现在最受重视 的氯氟绘(CFC)等。这些物质在低层大气层正常情况下是稳定的,但在平流层受紫外线照射活化后, 就变成了臭氧消耗物质。这种反应消耗掉平流层中的臭氧,打破了臭氧的平衡,导致地面紫外线辐射的增 加,从而给地球生态和人类带来一系列问题1 1?臭氧层破坏对人类健康的影响由于臭氧层的破坏,太阳紫外线中以往极少能到达地面的短波紫外 线也将增加,使得皮肤病和白内障患者将会增加。 2.臭氧层破坏对生物的影响虽然植物已发展了对抗小-8高水平的保护
5、性机制,但实 验研究表明,它们对波长为280?320纳米水平增加的应变能力差异其大。它能损伤植物激素 和叶绿素,从而使光合作用降低。3 3.臭氧层破坏对全球气候的影响平流层中臭氧对气候调节具有两种相反的效应:如果平流层中臭氧 浓度降低 , 在这里吸收掉的紫外线辐射就会相应减少,平流层自身会变冷,这样释放出的红外辐射就会减 少,因之会使地球变冷。另一方面,因辐射到地面的紫外线辐射量增加, 会使地球增温变暖。 酸雨 酸雨正式的名称为酸性沉降,通常是指酸碱度指数的PH值低于5. 6的雨雪或其他形式的降水。它是 大气受污染的一种表现,会给人类环境、农业,甚至人类木身带来广泛的危害,因此它又被称为“空中
6、死 神”,随着酸雨带来的危害的扩人和加剧,酸雨问题成了当前全球主要环境问题Z-o 酸用的形成原因酸雨的形成是一种复杂的大气化学和大气物理过程,它是工业高度发展而出现的副产 物,酸雨中的酸绝大部分是硫酸和硝酸,主要来源于工业生产和民用生活中燃烧煤炭排放的硫氧化物、燃 烧石油及汽车尾气所释放的氮氧化物等酸性物质。这些酸性物质经过“云内成雨过程”,形成硫酸雨滴和 硝酸雨滴;又经过“云下冲刷过程”不断的合并吸附、冲刷其他寒酸雨滴和寒酸气体,形成较大的雨滴, 最后降落在地面,形成酸雨。 酸用对农业、森林、建筑、文物、环境及人体健康等都有很大影响,而且酸雨的影响是没有国界的, 因此,全批界都处在遭受酸雨侵
7、袭的状态下。 酸雨肓接危害的首先是植物,它可以肓接使农作物减产甚至枯萎。 酸雨还会破坏森林,使森林生长缓慢,其至凋谢。 酸雨还可能危及人体健康,酸雨可使儿童免疫功能下降。 酸雨可破坏水土环境,使土壤酸化,危及生态平衡。 酸雨具有强大的腐蚀力,它大大加速了建筑物、金属、纺织品、皮革、纸张、油漆、橡胶等物质的腐 蚀速度。 4、 酸沉降 是指大气中的酸通过降水(如用、雪、雾)迁移到地表,或者在含酸气团气流的作用下直接迁移到地 表。直接引起酸沉降的主要物质是人为和天然排放的SOX (SO?和SOQ和NOX(NO 和NO2),天然源 全球范围内分布,人为源成地区性分布特点。 5、 温室气体 主耍包括二氧
8、化碳、一氧化二氮、甲烷、臭氧、氟氯桂等。它们浓度升高时,温室效应加剧,引起地 球表面和大气层下部温度升高。 6、 温室效应 大气中的二氧化碳及其它微量气体如甲烷、一氧化二氮、臭氧、氟氯坯、水蒸气等,可以使太阳的短 波辐射几乎无衰减地通过,但却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。 7、 酸雨 由于人类活动影响,降水中溶入了其他酸性物质,使pH值降到5.6以下的降水。 8、大气污染物 是指由于人类活动或自然过程排入大气的,并对人和环境产牛有害影响的物质。 9、大气污染物按其存在状态可以分为:气溶胶状态污染物和气体状态污染物 (一次污染物:即直接从污染源排放到大气中的原始污
9、染物质, 主要包 括SO2、H2S NO、NH3、CO、CO2、G?C10化合物、 HF、HClo 其中气体状态污染物分为丿二次污染物:是指一次污染物与大气中的已有组分或几种一A次污染物Z间 发生了一系列的化学反应或者光化学反应,生成了与一次污染物性质不同的新的污染物质。主要包括 SO3、H2SO4 MSO4、NO2、HNO3、MNO3、醛类、酮类、过氧乙I酰硝酸酯、03。 10、 大气污染源可分为自然污染源与人为污染源 人为污染源按空间分布可分为: (点源:如工厂的烟囱排放源; 面源:如一个居住区或商业区内许多犬小不同的污染物排放源; I线源:汽车流。 11、 大气污染物浓度的表示: a.单
10、位体积内所含污染物的质量数,浓度用mg/m或(ig/m 表示。 b.污染物体积微量与气体员体积的比值,浓度用ppm(百万分之一) ,ppb (十亿分之一) ,ppt (万 亿分Z)表示。 c. mg/m 3 与ppm的换算关系:ppm=22.4C/M, C的单位为mg/m?。 12、 大气污染物侵入人体的三条途径: a.表面接触; b? 食入含污染物的食物和水; c? 吸入被污染的空气。(最重要) 13、 大气污染综合防治 定义: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
11、和工程措施。 方法:清洁能源、绿色通道、末端处理、环境自净 基本点:防与治的综合 室内空气污染特点:积累性、长期性、多样性。 大气能见度:是指在当时的天气条件下,视力正常的人能够从天空背景屮看到或辨认出目标物的最大 距离。 14、环境空气质量标准把环境空气质量分为三级: 一级标准:为保护自然生态和人群健康,在长期接触的情况下,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 质量标准。 三级标准:为保护人群不发牛急、慢性中毒和城市一般动、植物(敏感者除外)的正常生长的空气 质量要求。 其中,一类区执行一级标准,二类区
12、执行二类标准,三类区执行三级标准。 15、空气污染指数的计算方法 : 将各种污染物的污染指数计算出来后,取最大值未该区域或城市的空气污染指数API,则 该污染物是 该区域或城市空气中的首要污染物。APK50时不需报告。 煤的工业分析:水分、灰分、挥发分、固定碳、测硫的含量和热值,是评价工业用煤的主要指标。 煤的元素分析:旨在用化学方法去掉外部水分的煤屮主要成分:碳、氢、氧、氮、硫 16、硫以三种形态存在: 有机硫、硫化铁硫、硫酸盐硫,其中有机硫和硫化铁 (FeS2) (MeSO4) (CxHySz) 18、说明煤的特性需指明百分比的基准: 1、收到基:锅炉炉前使用的燃料,包括全部水分和灰分,上
13、角用ar表示,可表示为: 3 (Car) +3 (H ar) +3( n+ 3(N a )+ 3 (S a) + 3 (AO + O (W H,)=100% 2、空气十燥基:以去掉外部水分的燃料作为100%的成分,亦即在实验室进行燃料分析时的样品成分, 上角用ad表示,可表示为: 3 (cad) +3 (H ild ) +3(09+ 3(屮)+ W (s ad ) + CO (A i,d) + W (Wi,d)=100% 3、 干燥基:以去掉全部水分的燃料作为100%的成分,上角用d表示,可表示为: O (Cd) +3 (H d) +3 (od) + 3 (N“)+ 3 (S“) + 3 (A
14、d) =100% ( 更能确切反应灰分多少 ) 4、 干燥无灰基:以去掉水分和灰分的燃料作为100%的成分,上角用daf表示,可表示为 : 3 (Cdaf) +3 (H daf) +3( 0说)+ 3(N9+ CO (s daf)二 100%( 稳定,煤矿常使用 ) 其中: a: 收到基 空气干燥基 干燥基 干燥无灰基 b: 收到基与空气干燥基的对比: 收到基表示的是实际燃料,包括全部水分和灰分; 而空气干燥 基表示的是在实验室正常条件下放置后失去部分水分的燃 料,即是:收到基包括外部水分而空气干燥基不包括外部水 分。 由于煤的外部水分是不稳定的,因此空气干燥基的成分 比收到基的成分 ( )
15、稳定,用空气干燥基评价煤的性质更准 确。 硫能释放能量 , 成为挥发硫 17、煤中硫的四种存在形态: 黄铁矿硫 ( : 主要) 、硫酸盐硫、有机硫、单质硫。 k,j+l 19、燃料完全燃烧的条件“3T”:温度、时间、湍流度。 空气条件:要提供充足的空气,但空气量过大,会降低炉的温度, 温度条件:应达到燃料的着火温度; 时间条件燃料在高温区的时间应超过燃料燃烧所需要的时间; 燃料与空气的混合条件:混合程度主要取决于空气的湍流度。 20理论空气仅由氮和氧组成,其体积比为79.1:20.9=3.78o 空气过剩系数:实际空气量Va与理论空气量V a之比定义为空气过剩系数 a ( 即Va/V a=a
16、), a 般大于1 o 影响煤烟气中飞灰排放特征的因素:腿、燃烧方式、烟气流速、炉排和炉膛的热负逋、锅炉运行负荷、 锅炉结构。 22、 发热量:单位燃料完全燃烧时所发生的热量变化,即在反应生成物开始状 态和反应生成物结了状态相同的情况下的热量变化,称为燃料的发热量。 高位发热量:包括燃料燃烧生成物的水蒸气气化潜热。 彳氐位发热量:是指燃烧产物中的水蒸气仍然以气态存在时,完全燃烧过程中所释放的 热量。 23、 理论水蒸气体积:由燃料中的氢燃烧后生成的水蒸气体积、燃料中所含的水蒸气体 积以及由供给的理论空气量带入的水蒸气体积构成的。 24、 根据气温垂直于下垫面方向上的分布,由下至上可将大气圈分为
17、五层: 对流层:a.对流层虽薄,但占有了大气质量的3/4以及几乎全部水蒸气,主耍的大气 (可分为大现象都发牛在这一层,天气最复杂、对人类影响最大。 气层、边界b.每升高100米降低0.65摄氏度。 层和近地血c.该层空气对流强烈; 层。)d.温度和湿度水平分布不均匀。 e.对流层的底部,1?2km处,气流受到地面阻滞和摩擦的影响很大,成为大气边界层 增加热损失;适当控制四因素: 空气与燃料之比、 ?温度、吋间、湍流 度 21、 过剩空气量 : 超过理论空气量而多供给的空气量; (摩擦层)。 平流层:a.即同温层,从对流层底端25?35km左右的一层,温度不随高度变化而变化, 为一55摄氏度,同
18、温层以上,气温随高度升高而增加,称为逆温层。b.集中了 大气层中大部分臭氧,并在20?25km处达到最大值,形成臭氧层。c?平流层几乎不发 生空气对流,因此污染物停留时间长。 d.气体组成与对流层相同但密度相对较小。 中间层:气温会随高度的升高而迅速降低,对流运动强烈,乖直混合明显。 暖 层:气温随高度升高而升高,存在大量电子和离子,又称电离层。越往上氧气和氮 气等气体的原子态越多 散逸层:温度很高,空气稀薄,气体粒子运动速度高,可摆脱地心吸引力散逸到太空中。 均质大气层一80?85km以下,成分基本不变。 近地层一地面上50?100m,热量和动量的常通量层 C = |( F-32) 25.气
19、温的单位换算:K = C + 2735 Yd 中性层结:垂直递减率接近于lK/100m,即Y二Yd 等温层结:气温不随高度变化而变化,即Y=0 气温逆转:简称逆温,气温随高度升高而增加,即Y0. 32、逆温分为:辐射逆温、下沉逆温、平流逆温、湍流逆温、锋面逆温五种。 a.辐射逆温:由于地面强烈辐射冷却形成的逆温,地面白天加热,人气由下而上升温, 气温f(C) 30、大气稳定度的判断: 外力使气块上升 或下降,气块去 掉外力 厂气块减速,有返冋趋势,稳定 k气块加速上升或下降,不稳定(有利于扩散) I气块停在外力去掉处,中性 31 (丫 一Y 的符号决定了气块加速度a与其位移的方向是否一致: Y
20、d时,a0,气块的加速度与位移方向一致,气块作加速运动,不稳定; b.时,乳0,气块的加速度与位移方向不一致,气块作减速运动,稳定; c. Y = Yd时,a0,大气是中性的。 d.Y0时,a0,逆温,非常稳定。 地面夜晚降温,大气由下而上冷却。 b.下 沉 逆 温 : 由 于 气 体 下 沉 受 到 压 缩 增 温 而 形 成 的 逆 温 , 多 发 生 在 高 空 大 气 中 , 高 压 控 制 C.平流逆温 d.湍流逆温 e.锋面逆温 区内,一 ?般顶部增温比底部多。暖空气平流到冷地而上而下部降温形成的逆温。 由低层空气的湍流混合形成的逆温。 冷暖气团相遇时,暖气团因密度小上爬,与冷气团
21、形成锋面,若锋面上温差大,形成 逆温。 33、烟流形状与大气稳定度的关系: 34、海陆风:海陆风是由于陆地与海洋的热力性质的差异而引起的。 在口天,由于太阳辐射,陆地升温比海洋快,在海陆大气间形成温度差、气压差,使低空 大气从海洋流向陆地,形成海风,高空大气从陆地流向海洋,形成反海风,两者与陆地的上升 气流和海洋的下降气流形成海陆风距地循环。 在夜晚,由于有效辐射发生了变化,陆地比海洋降温快,在海陆大气间形成了与白天方向 相反的温度差、气压差,使低空大气从陆地流向海洋,形成陆风,高空大气从海洋流向陆1 也 形成反陆风,两者与陆地的下降气流和海直的上升气流形成海陆风局地循环。 35、城市热岛环流
22、:城市上方大气的热量净收入比周围农村多,城市温度比周围农村高 (特别是夜间),气压较低,所以形成一股从周围农村吹向城市的特殊的局地 风。城市风在市中心汇合,形成上升气流,会将城市周围的污染物吹向市中心。 ?波浪型(不稳),YYd ?锥型(中性or弱稳),丫二人 ?扇型(逆温),丫 - Yd-1 爬升型(下稳,上不稳) ?漫烟型(上逆、下不稳): 下部:Y-Yd0 上部:y-Yd0,气块加速度与位移的方向一致; 烟流形状为波浪形时。 43、点源烟尘排放率计算公式:Qe = PeH 2*10A - 6 烟尘允许排放率(t/h)=烟尘排放控制系数 *排气筒有效高度(m) 10A-6 (定向直径dF:
23、为各颗粒在投影图中同一方向上的最犬投影长度。 定向面积等分直径dM:为各颗粒在投影图屮按同一方向将颗粒投影面积二等分的线段长度。 投影面积直径dA:是与颗粒在投影图中面积相等的圆的直径。 斯托克斯直径ds:指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。 空气动力学当量肓径da:指在空气中与颗粒沉降速度相等的单位密度的圆球的肓径。 斯托克斯直径和空气动力学当量直径与颗粒在流体中的动力学行为密切相关,是除尘技术中应 用最多的两种直径。 45、不同状态下,粒径对应的关系: 频率密度分布曲线呈对称性分布(如正态分布),纵径dd、中位直径 (ho 和算术平均 粒径“L 相等,即 dd = d5
24、0=血 频率密度分布曲线不对称时,dd d50血 单分散气溶胶,所有颗粒粒径相同, dL =dg;否则,dg 46、真密度Pp:颗粒体积不包括颗粒之间和颗粒内部的空隙体积; 堆积密度P b:堆积体积包括颗粒之间和颗粒内部的空隙体积。 47、 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。 粉尘中的水分:包括附在颗粒表面、包含在凹陷和细孔中的自由水、颗粒内部的结合水。 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的难易程度的性质,湿润性随压力增大而 增大,随温度升高而下降,是选用湿式除尘器的主要依据。 粉尘层的断裂强度作为表征粉尘口粘性的基本指标。 48、 粉尘的导电机制:在高温
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