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第一章概论第一节大气污染及其影响(选)
1.大气圈根据气温在垂直方向的变化情况,将大气圈分为对流层、平流层、中间层、暖层和逸散层5层对流层16〜18km特点在对流层中,特别是在下层中存在着大气在垂直和水平方向的对流,空气发生强烈的混合;空气质量约占大气层总质量的3/4,并且含有一定量的水蒸气;云雾雨雪雷电等天气现象都在这一层发生;气温随高度的增加而降低平流层(同温层)该层中存在着厚度约为20km的臭氧层在平流层中,大气多是处于平流流动,不利于平流层污染物的扩散,指示污染物在该层停留时间较长,可达数年之久中间层气温随高度的增加而迅速降低暖层(电离层)气温随高度的增加而迅速上层空气处于高度的电离状态散逸层距地面越远,气温越高、大气组成干洁空气、水蒸气和悬浮颗粒干洁空气主要成分是氮、氧、僦,其他气体含量很小猛圜、大气污染系指由于人类活动或自然过程使得某些物质进入大气中国呈现出足够的浓度国达到了足够的时间缶1并因此而危害了人体的舒适、健康和福利国)或危害了生态环境生物现象
4.大气污染分4类局地性污染、地区性污染、广域性污染、全球性污染猛用、气态污染物国
(1)按存在状态分为1)气溶胶态污染物dust、fume、fly ash、smoke fog、haze雾雾是气体中液滴悬浮体的总称在气象中雾系指造成能见度小于的小水滴悬浮体霾(灰霾)Q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以下的天气现象易出现在逆温、静风、相3由于含碳自由基的存在还会生成第三类NOx,称为瞬时型NOx三种形成机理在煤燃烧过程中对排放总量的贡献热力型〉燃料型>瞬时型NO NOx影响燃烧过程中生成的主要因素是燃烧温度、烟气在高温区的停留时间、烟气中各种组分的浓度以及混合程度控制的技术指标空燃比;燃烧空气的预热温度;燃烧区的冷却程度;燃烧器的设计形状了解排烟再循环法将一部分锅炉排烟与燃料用空气混合送入炉内由于循环气送到燃烧区,使炉内温度水平和氧气浓度降低,从而NO生成量下降该方法对热力型NOx的降低有明显效果二段燃烧法分两次供给空气,第一次供给的空气约为理论空气量的85%〜90%,燃烧在燃料过浓的条件下进行,造成一级燃烧区温度降低,同时氧气量不足,NOx生成量很小第二次供给的二段空气,约为理论空气量的10%〜15%,过量的空气与燃料过浓燃烧生成的烟气混合,完成整个燃烧过程,这时虽然氧气已剩余,但由于温度低,动力学上限制NO的生成了解
11.燃烧过程中颗粒物的形成于控制炭黑的形成与燃烧方式和煤的性状有关煤燃烧过程中形成的烟尘,主要是由煤不完全燃烧产生的烟尘量主要决定于燃用的燃料,燃烧方式和燃烧过程的组织情况第五节机动车污染与控制
12.汽车排放的主要污染物有:CO、NOx、HC.醛、含铅化合物、颗粒物等汽油机动车排入大气的废气,按排放途径分为排气管排气、油轴箱漏气、燃料蒸发窗每汽油车的污染控制国1降低污染排放的发动技术改进点火系统、汽油喷射、废气再循环2汽油车尾气处理改进排气管、二次空气喷射系统、催化反应器3曲轴箱的污染物排放控制采用封闭曲轴箱
(4)燃油蒸发排放控制油箱和化油器采用防热隔热的措施(了解)
13、柴油机污染主要来自于柴油的燃烧过程主要污染物分为气体污染物和微粒物质柴油机主要目标是控制微粒(黑烟)和NOx排放,同时由于柴油具有粘度大,不易蒸发的特点,基本不存在曲轴箱泄露和燃油蒸发等问题柴油机的污染控制(控制柴油机污染物排放的发动机D技术废气再循环、改进供油系统、改进增压和中冷技术、EGR电控柴油喷油()柴油机排气控制技术催化转化法、过滤2捕集法第三章大气污染控制的基础知识第一节气体的物理性质
1.气体的状态方程式中T——温度,K;R——气体常数,R=
8.314J/mol•K第二节物料衡算与热量衡算第三节颗粒粒径及粒径分布了解
1.单一颗粒尺寸的表达法1投影径面积等分径dM:将颗粒的投影面积二等分的直线长度;定向径dF:与颗粒投影外形相切的一对平行线之间的距离的平均值2几何当量径等投影面积径dA:在显微镜观察的平面上与颗粒有同样投影面积的当量圆直径;等体积直径dV:与颗粒具有相同体积的圆球体直径;等表面积直径dS:与颗粒具有相同表面积的圆球体直径;等面积体积直径dSV:与颗粒具有相同外表面积与体积的圆球体直径3物理当量径自由沉降直径dt:在介质中与颗粒具有同样密度和相同沉降速度的圆球体直径;空气动力直径da在空气中与颗粒有相同沉降速度,且密度为10A3kg/m3的圆球体直径;Stokes直径dd:当Repl层流区时的自由沉降直径;分割直径dc50:除尘器分级效率为50%的颗粒的直径同一颗粒的dp dAdMo
2.平均粒径对于一个由粒径大小不同的颗粒组成的颗粒群,以及一个由直径相同的球形颗粒组成的假想颗粒群,如果他们具有相同的某一物理性质,则称此球形颗粒的直径为实际颗粒群的平均粒径颗粒群平均粒径的表达方式算术平均值颗粒群中颗粒直径算术平均值中位径d50:颗粒群中颗粒总质量为二分之一时的颗粒直径众径dd:粒径分布中频度最高的粒径几何平均值,加权平均值
3.粒径分布颗粒的粒径分布又称颗粒的分散度,是指某一颗粒群中各种粒径的颗粒所占的比例粒数分布以颗粒个数所占的比例;质量分布以颗粒的质量表示所占比例除尘技术常采用粒径分布的表示方法Q表格法函数法、图形法频率分布相对频数分布粒径由dp至之间的粒子质量占尘样总质量的百分比,即AD=—xlOO%mo£AD=1频率密度分布f%・Rm-l:简称频度分布,系指单位粒径间隔的频率分布,即时尘样质量占尘样总质量的百分比,故筛上累计频率分布R%:简称筛上累计分布,系指大于某一粒径dp的全部粒子质量占尘样总质量的百分比加权平均值是指f dp曲线下的面积形心位置的粒径众径dd:位于f dp曲线的最高点中位径d50:R=D=50%时的直径
4、粒径分布函数正态分布、对数正态分布、R-R函数第四节粉尘颗粒的物理性质了解
5.粉尘的物理性质密度、安息角、滑动角、比表面积、含水率、润湿性、荷电性、粘附性、自然性和爆炸性
6、若所指的粉尘体积不包括粉尘颗粒之间和颗粒内部体积,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,并以表示呈堆积状态存在的粉尘即粉体,它的堆积体积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,并以表示第五节颗粒捕集的理论基础
7、除尘过程的机理将含尘气体引入具有一种或者几种力作用的除尘器,使颗粒相对其运载气流产生一定的位移,并从气流中分离出来,最后沉降到捕集表面上外力一般有重力、离心力、惯性力、静电力、磁力、热力、泳力等
8、流体阻力FD:包括形状阻力和摩擦阻力阻力系数CD:是颗粒雷诺数的函数Rep的函数层流区或区2lRep500,过渡区,颗粒运动渐渐过渡到湍流3500Rep2X105,涡流区或牛顿区,颗粒处于湍流,CD=
0.44当粒径小到接近气体分子运动平均自由程的微粒在气体介质中运动时它与气体分子的碰撞将不会连续发生有可能与气体分子发生相对滑动O在这种情况下微粒在运动中实际受到的阻力就比连续介质考虑的阻力小为此而进行的阻力修正称为滑动修正或康宁汉修正将康宁汉滑动修正系数引入到捕集粉尘公式里
8、受外力作用的球形颗粒在流体中的运动重力沉降、离心沉降、静电沉降、惯性沉降(惯性碰撞、拦截捕集)、扩散沉降第六节净化装置的性能
1.净化装置的性能指标技术指标处理气体流量、净化效率、压力损失经济指标设备费、运行费和占地面积雷每圜、处理气体量国装置进口和出口气体流量的平均值代表装置处理能力的大小134,N=5(%,J%,2N)(mN/S)漏风率:/、压力损失八装置进口气流压强与出口气流压强的差反映净化过程流体所消耗的能量装置的能耗越大△越大;△与装置进口气流的动压成正比蜜蜜副、总效率n且同一时间内净化装置去除的污染物数量口QH就403♦
①与进入装置的污染物数量口五已就
⑥①之比♦〃_/八2_]_夕2N.也2Nqn,i q〃i』P\NQW\N若不漏气,qV,lN=q V,2N则/已知各除尘装置的除尘效率分别是ni.n2,…nn,则多级除尘系统串联运行时的总除尘效率万/畲同、分级效率n◎兴星除尘装置对某一粒径◎□为或粒径范围❷口兴至自△且口内的粉尘的除尘效率_%,3/_]---------1---------“di-』qn i当i]di=5%时,对应的粒径dpi为切割粒径de;某除尘装置的切割粒径de越小,表明该装置的除尘性能越好分级效率与总除尘效率的关系国1由总效率求分级效率:〃由二〃2=1-1-J IzJ\i2由分级效率求总效率:片2%皿1〃可;W必6=1“4,工ddp殳颗粒污染物的去除nn±±第四早a(了解)颗粒污染物的去除系指从气体中分离捕集态或液态的颗粒,一L般称为除尘,其相应净化装置称为除尘器根据主要除尘机理分为机械除尘器、湿式除尘器、过滤式除尘器、电除尘器第一节机械除尘器(未考过)(了解)
2.机械除尘器是指利用质量力(重力、惯性力和离心力等)分离粉尘的除尘器,即重力沉降室、惯性沉降室、旋风除尘器重力沉降室是通过重力作用使颗粒污染物从气体中沉降分离的一种除尘装置仅作为高效除尘器的预除尘装置,以除去较大和较重的粒子惯性除尘器是使含尘气流方向发生急剧转变,借助尘粒本身的惯性作用使其与气流分离的装置不适于粘结性和纤维性粉尘(因易堵塞)净化效率较低,用作一级除尘或预除尘旋风除尘器是使含尘气流做旋转运动」在离心力作用下使尘粒从气流中分离捕集下来的装置切向速度,决定气流速度大小,也是决定气流中粒子所受离心力大小的主要因素;径向速度;轴向速度旋风除尘器内,粒子的沉降主要取决于离心力和向心运动气流作用于尘粒上的阻力第二节湿式除尘器
3.湿式除尘器是实现含尘气体与液体的密切接触,使颗粒污染物从气体中分离捕集的装置,能同时达到除尘和脱除部分气态污染物的效果,还能用于气体的降温和加湿优点结构简单、造价低和净化效率高适用于非纤维性和非水硬性的各种粉尘,尤其是净化高温、易燃、易爆气体除尘机理惯性作用、拦截作用按湿式除尘器机制分为7类:喷雾塔洗涤器,旋风洗涤器、自激喷雾洗涤器、泡沫洗涤器、填料塔洗涤器、文丘里洗涤器、机械诱导喷雾洗涤器(考过计算)、文丘里洗涤器国高效、湿式除尘器多用于高温烟气的除尘和降温组成文氏管(收缩管、喉管、扩散管),旋风除雾器除尘过程雾化、凝聚、除雾含尘气体从进气管进入收缩管,在喉管入口处气速达到最大(般为50-180m/s)洗涤液通过沿喉管的喷嘴进入,液滴o被高速气流雾化和加速细颗粒物与气流同速进入喉管,但液滴被加速后,相对速度增大,惯性碰撞增强,细颗粒物被捕集扩散管中,气流速度减小、压力回升,以颗粒为凝结核的凝聚速度加快,形成直径较大的含尘液滴,后被洗涤器或除雾器捕集第三节电除尘器
5.电除尘器是利用静电力实现粒子与气流分离的一种除尘装置与其他类型的除尘器相比,它能耗小,效率高,压力损失在200〜500Pa,处理气体量大,可以用于高温、高压的场合、原理(知道过程即可)
(1)粉尘荷电在放电极与集尘极之间施加直流高电压,使放电极附近发生电晕放电,气体电离,生成大量的自由电子和正离子在放电极附近的电晕区内正离子立即被电晕极吸引过去而失去电荷自由电子和随即形成的负离子则受电场力的作用向集尘极移动,并充满到两极间的绝大部分空间含尘气流通过电场空间时,自由电子、负离子与粉尘碰撞并附着其上,便实现了粉尘的荷电
(2)粉尘沉降荷电粉尘在电场中受库仑力的作用向集尘极移动,经过一定时间后到达集尘极表面,放出所带电荷而沉积其上
(3)清灰集尘极表面上的粉尘沉积到一定厚度后,用机械振打等方法将其清除掉,使之落入下部灰斗中放电极也会附着少量粉尘,隔一定时间也需进行清灰若分为4个过程,贝I」为电晕放电、粒子荷电、粉尘沉降、清灰相关的一些名词电晕过程雪崩过程、起始电晕电压粒子荷电分为电场荷电和扩散荷电异常荷电反电晕、电晕闭塞粒子的捕集粒子的驱进速度、((分级除尘效率(Deustch分级效率方程)式中A为总集尘板面积,3为驱进速度
7、影响捕集效率的因素
(1)有效驱进速度3e:实际除尘效率带入德意希方程计算出有效驱进速度理论计算的驱进速度往往比实测所得的有效驱进速度可能大2〜10倍这样,便可用此有效驱进速度来描述电除尘器的捕集性能()粉尘比电阻(电阻率)电除尘器运行最适宜的范围是Q(电阻率与电导率互为倒数)0如果粉尘的比电阻过低,当带负电的粉尘到达集尘极后不仅立刻放出所带负电荷,而且立即因静电感应获得与集尘板同极性的正电荷若正电荷形成的斥力大于粉尘的粘附力,则沉积的粉尘又立刻重返气流若果粉尘的比电阻过高,到达集尘极的粉尘放电很慢,并残留着部分电荷这不但排斥随后而来的带同性电荷的粉尘,影响其沉降,且随着极板上沉积粉尘层的不断加厚,粉尘层和极板之间造成一个很大的电压降,以致引起粉尘层空隙中的气体被电离,发生电晕放电此现象叫“反电晕”结果集尘极附近场强减弱,粉尘所带的负电荷部分被正离子中和,粉尘电荷减少,因而消弱了粉尘的沉降,除尘效率显著下降可采用调节烟气温度和湿度的方法降低比电阻第四节过滤式除尘器
8、分类采用滤布的表面式过滤器和采用纤维、硅砂等的内部式过滤器前者适用于通风和空气调节工程的进气净化,工业废气除尘后者适用于高温烟对湿度较大等气象条件下在环境空气质量标准中,还根据大气中粉尘(或烟尘)颗粒的大小,将其分为总悬浮微粒(TSP,total suspendedparticles)>可吸入颗粒(inhalable particles)和细微颗粒物(fine particles)TSP:空气动力学当量直径W100umPM10:可吸入颗粒,空气动力学当量直径WlOumPM
2.5细微颗粒物,空气动力学当量直径W
2.5um,可入肺PM:particulate matters2)气态污染物以分子状态存在的污染物以SO2为主的含硫化合物,以NO和NO2为主的含氮化合物,碳氢化合物,碳氧化合物和卤素化合物
(2)按形成过程分为一次污染物直接从各种污染源排出的原始污染物质SO2,CO,NOX,颗粒物,碳氢化合物二次污染物由一次污染物与大气中原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完全不同的新污染物硫酸烟雾和光化学烟雾
6.大气污染源人为污染源、自然污染源(了解)
7、大气污染的影响
(1)对人体健康的影响三种途径表面接触,摄入含有污染物的食物和水,吸入被污染的空气(影响最大)
(2)对生物的危害危害其生存和发育
(3)对器物和材料的损害
(4)大气能见度降低
8、全球性大气污染
(1)温室效应随着人类生产和生活活动的规模越来越大,向大气中排放的温室气体,远远超过了自然所能消纳的能力,结果使全球气温也不断上升,即“温室效应”其后果是冰川融化,海平面上升,影响农业和自然生态系统,加剧洪涝、干旱等其它气象灾害,加大人类疾病危害概率气除尘
9、袋式除尘器除尘效率99%以上机理口含尘气流从下部孔板进入圆筒形滤袋内气流通过滤布的孔隙时粉尘被滤布阻流下来透过滤布的气流由排出口排出o沉积于滤布上的粉尘层在机械振动的作用下从滤布表面脱落下来粉尘因筛分、惯性碰撞、拦截和静电吸引等的作用逐渐在滤袋表面形成粉尘初层粉尘初层是袋式除尘器的主要过滤层提高了除尘效率但随着颗粒在滤袋上积累滤袋两侧的压力差增大会把有些已附在滤料上的细小粉尘挤压过去使除尘效率降低除尘阻力达到一定数值后要及时清灰清灰不能过分不应破坏粉尘初层(工作原理结构和工作上的特征)影响除尘效率的因素粉尘特性、滤料特性、运行参数(粉尘厚度、压力损失、过滤速度)和清灰方式等粉尘粒径的大小直接影响袋式除尘器的滤尘效率从袋式除尘器的分级效率曲线可以看出,((对于粒径为
0.2〜
0.4口m的粉尘,在不同状况下的过滤效率皆最低这是因为这一粒径范围的尘粒正处于惯性碰撞和拦截作用范围的下限,扩散作用的上限此外,还可以看出,清洁滤料的滤尘效率最低,积尘后升高,清灰后有所下降袋式除尘器的结构形式多种多样,可按照下列分类按清灰方式机械振动类,逆气流反吹类,脉冲喷吹类按滤袋形状圆袋、扁袋按过滤方向外滤式、内滤式第五节除尘器的选择
10、选择原则根据粉尘特性、运行条件、气体含尘浓度、排放标准考虑粉尘的粒径分布和其他物理性质如湿式除尘器,粉尘的润湿性应成为首要考虑因素电除尘器,粉尘的比电阻易燃易爆气体不宜用电除尘器,最适合湿式洗涤器含水率高,粘附性强的粉尘,不宜用袋式除尘器气体含尘浓度较高时,在静电除尘器或袋式除尘器前应设置低阻力的净化设备,去除较大尘粒,以使设备更好的发挥作用烟气温度对于高温、高湿的气体不宜采用袋式除尘器如果烟气中同时含有、等气态污染物时,可考虑O SO2NO采用湿式除尘器,但必须注意腐蚀问题第五章吸收法净化气态污染物**
1.吸收根据气体混合物中各组分在液体溶剂中物理溶解度或化学反应活性不同而将混合物分离的一种方法特点效率高、设备简单,一次投资费用相对较低处理废气量大、污染物浓度低、气体成分复杂和排放标准要求高缺点对吸收后的液体需要进行处理,设备易受腐蚀第一节吸收平衡
2.亨禾I」定律液相中吸收质系数亨利定律在总压不太高时,在一定温度下,稀溶液中溶质的溶解度与其在气相中的平衡分压成正比气相中吸收质I I I平衡分压p*Pa平衡浓度ckmol/m3溶解度系数H kmol/m3-Pa c=Hp*III平衡分压摩尔分数x亨利系数E x=p*/Ep*Pa Pai ii摩尔分数摩尔分数x相平衡常数m-y^=mxy*在系统压力不太高,温度不太低以及溶解气体组分又不与液体起化学反应的情况下,难溶气体的溶解平衡可近似认为遵循亨利定律对中溶和易溶气体在液相中溶解度较低时也可认为遵循亨利定律物理吸收和化学吸收的异同物理吸收利用气液混合物在所选择的溶剂中溶解度的差异而使其分离的吸收过程化学吸收气相中的溶质A被吸收剂吸收后,与吸收剂或吸收剂中的活性组分B发生反应而被吸收相同点在吸收过程中,传质总阻力都包括气膜阻力和液膜阻力两部分二者的吸收速度均可用双膜理论解释增大压力可以促进物理吸收和化学吸收不同点1)物理吸收的特点物理吸收过程可逆降低温度可促进物理吸收2)化学吸收的特点提高温度可促进化学吸收化学吸收提高了吸收的选择性;加快溶质的传质速率,增加吸收剂的吸收容量可以较彻底地除去气相中很少量的有害气体第二节吸收速率(了解)
4.双膜理论解释物理吸收相互接触的气液两相间存在一稳定的相界面,在相界面两侧的气相和液相中分别存在两层滞留膜,即气膜和液膜,在气膜以外的气相称为气相主体,在液膜以外的称为液相主体气体的吸收过程包括溶质由气相主体传递至两相界面,即气相内的传递;溶质在两相界面由气相溶解于液相,即相际传递;溶质由界面传递至液相主体,即液相内的传递根据双膜理论,在稳态吸收操作中,从气相主体传递到界面的吸收质通量等于从界面传递到液相主体的通量,在界面上无吸收质的积累和亏损组分由
5、吸收速率NA:吸收质在单位时间内通过单位面积相界气相传N=勺b、N面的量kmol/m2•soAN=k p-p气相分传质至相界A AGi、、是组分在相界面上的;、、、是组分在液相中的yipi Xici y*p*x*c*组分由N=k相界面A N=k c・c x-xA ALi液相分传质传至液相N=K=KAAy AAG组分由p-p*气相传总传质N=K=K至液相AAx AALx*・x c*・c------=-------+------------KAG%AG^AL.
6.提高物理吸收速率的措施提高气液相对运动速度,以减小气膜和液膜的厚度增大供液量,降低液相吸收浓率,以增大吸收推动力增加气液接触面选用对吸收质溶解度大的吸收剂★★
7、用双膜理论解释化学吸收的传质过程化学吸收过程中,溶质A先从气相主体扩散到气液界面达到界面后便开始于溶剂中的反应组分B进行化学反应,B不断地从液相主体扩散到界面或附近与A相遇A.B在什么位置反应取决于反应速率和扩散速率的相对大小反应快,A消耗也快,则A抵达气液界面后不用扩散很远便会消耗干净化学吸收的液相吸收系数不仅取决于液相的物理性质与流动状态,且取决于化学反应速率吸收速率=吸收推动力X吸收系数提高化学吸收速度提高温度,增加压力、吸收过程的两个重要参数B Y如何用他们的关系判断吸收过程的类型在吸收速率方程中,用无量纲因子B,Y2(增大因子、膜内转化系数)描述化学吸收速度和最大物理吸收速度的相对关系B增大因子,反映了化学吸收速度和物理吸速度之比当其大于1时,过程阻力减小,因此使化学吸收的总速度大于物理吸收速度丫2:膜内转化系数,膜内可能进行的最大化学反应速度与通过界面可能进行的最大传质速度之比当Y2W
0.2时,B趋近于0,膜内转化系数小,此时的化学吸收过程可以近似看作物理吸收难溶气体,属于液膜控制;易溶气体,属于气膜控制对反应速度很快,即B和Y均较大的化学吸收而言,属于扩散控制(扩散控制就是化学反应速度快,传质速度慢,总速度取决于传质速度)对于反应速度很低,即B和丫均较小时,属于动力控制第三节吸收设备与设计、从化学吸收反应速率的快慢分析吸收设备的选择原则要求气液有效接触面积大、气液湍流程度高、设备的压力损失小,结构简单,易于操作和维修对反应速度很快,即8和丫均较大的化学吸收而言,属于扩散控制(扩散控制就是化学反应速度快,传质速度慢,总速度取决于传质速度)因此,要求所选择的吸收设备能产生高的气液湍动和大的气液接触面积,以减轻气膜的传质阻力,增大传质面积,从而提高吸收速率如喷雾塔、填料塔、文丘里吸收器对于反应速度很低,即8和Y均较小时,属于动力学控制此时,要求所选择的吸收设备具有持液量大,气液接触时间长的特点,以使较慢的化学反应有足够的空间和时间进行反应如鼓泡塔、鼓泡搅动釜、吸收法处理气态污染物时确定吸收类型的原因以及如何确定按吸收质与吸收剂之间发生的作用,吸收分为物理吸收和化学吸收,两者具有很大的不同物理吸收利用气液混合物在所选择的溶剂中溶解度的差异而使其分离的吸收过程化学吸收气相中的溶质A被吸收剂吸收后,与吸收剂或吸收剂中的活性组分B发生反应而被吸收对于待处理的气态污染物,只有弄清楚吸收类型,才能做到有效的去除确定方法若有气体溶质与吸收剂或溶于吸收剂的其他物质进行化学反应则为化学吸收而如果仅仅是由于气体混合物在所选择的溶剂中溶解度的差异而使其分离的吸收过程就是物理吸收容容匕匕、设计计算(看环工原理后教材匕飘鱼))第四节吸收工艺的配置
12.吸收剂的选择原则对污染物具有良好的选择性和吸收能力;在吸收污染物后形成的富液应成为副产品或无污染液体,或更易处理和再生利用的物质吸收剂蒸气压要低,不易起泡,热化学稳定性好,粘度低,腐蚀性小价廉易得、吸收法净化气态污染物的工艺配置需考虑的因素
(1)除尘废气中含有气态污染物外,往往还含有一定的烟尘在除气态污染物的同时,能去除烟尘最理想可采用在塔前增设预洗涤塔,有时使用文丘里类型的洗涤器,既除尘又吸收气态污染物
(2)烟气的预冷却生产过程中排出的废气温度差异很大由于气态污染物在吸收剂中的溶解度随温度的升高而降低,吸收操作一般需要在较低的温度下进行,这就需要烟气在进入吸收塔之间冷却可采用预洗涤塔除尘降温
(3)结垢和堵塞这已成为某些吸收设备能否正常长期运行的一个关键虽然各种净化方法造成的结垢机理不同,但有些防止结垢的方法和措施大体一致如控制浆液或浆料中水分的蒸发量,控制溶液pH值,控制溶液中易于结晶物质不要饱和,保持溶液有一定的晶种,严格除尘,控制进入吸收系统的尘量
(4)除雾吸收塔内的“雾”,不仅是水分,还是一种溶有气态污染物的盐溶液如果不除雾,任何泄漏到烟囱中的雾,就是把污染物排放到大气中
(5)气体再加热烟气在洗涤中被冷却增湿,如果排入大气后,在一定的气象条件下,将发生“白烟”由于烟气温度低,使热力抬升作用减少,扩散能力降低,白烟没有充分稀释前就已返回地面,容易出现较高浓度的污染可设置尾部燃烧炉来防治这种现象第五节吸收净化的应用
14.石灰石/石灰-石膏法烟气脱硫
(1)原理石灰石/石灰-石膏法烟气脱硫反应过程分吸收和氧化两步,SO2在吸收塔内被吸收生成亚硫酸钙和亚硫酸氢钙,然后在氧化塔内亚硫酸钙和亚硫酸氢钙被氧化为硫酸钙()工艺流程国烟气在冷却塔内用水洗涤降温并增湿同时去除大部分的烟尘冷却后的烟气进入两级串联的吸收塔用石灰浆液洗涤脱硫然后经过除沫、升温由烟囱排放吸收后的含硫酸钙和亚硫酸钙的混合浆液经过氧化得到的石膏浆料经离心过滤和洗涤的成品石膏
(3)系统组成石灰石制备系统、吸收塔、烟气在热系统、脱硫风机、石膏脱水装置、石膏贮存装置、废水处理系统
(4)吸收剂石灰石是目前烟气脱硫装置(FGD)最常用的吸收剂因为脱硫反应主要取决于石灰石粉的粒度和颗粒比表面积,因此在选用石灰石作为吸收剂时要考虑它的活性和颗粒比表面积
(5)吸收塔最核心的装置,要求气液接触面积大,气体的吸收反应良好,压力损失小,并且适用于大容量烟气处理喷淋塔、填料塔、双回路塔、喷射鼓泡塔
(6)烟气再加热烟气经过湿法FGD系统洗涤后,温度降至低于露点,为了增加烟囱排出气体的扩散能力,减少可见烟团的出现,因此采用烟气再加热系统()从促进化学吸收的角度分析如何提高脱硫效率1)浆液pH值当溶液pH降低时,产生包固现象,使石灰石粒子表面钝化,抑制化学反应的进行,还易造成堵塞和结垢因此,在实际生产中将石灰石系统的操作pH控制在
5.8〜
6.2,石灰系统约为82)石灰石的粒度石灰石的粒度越小,传质阻力越小,效果越好3)气液有效接触面积越大、气液湍流程度越高,吸收效果越好,脱硫效率越高第六章吸附法净化气态污染物釐釐匕、吸收法与吸附法净化气态污染物国原理有何异同吸收是根据气体混合物中各组分在液体溶剂中物理溶解度或化学反应活性不同而将混合物分离的一种方法气体吸附是利用多孔性固体吸附剂处理气体混合物,使其中所含的一种或数种气体组分吸附于固体表面上,达到气体分离目的的一种气态污染物净化相同点都可分为物理过程和化学过程;在处理气态污染物时的阻力都是两种,吸附为外扩散阻力和内扩散阻力,吸收为液膜阻力和气膜阻力速率方程相似都存在一定的边界层,气态污染物在期末或边界层的扩散主要依靠浓度差产生的推动力不同点阻力不同,机理不同第一节吸附及吸附剂
2.物理吸附固体吸附剂与分子之间的作用力是范德华力的吸附过程特征
(1).固体表面与被吸附的气体之间不发生化学反应
(2).对吸附的气体没有选择性
(3).可以是单分子层吸附,也可以是多分子层吸附
(4).吸附过程放热由于固体吸附剂与气体之间的吸附力较弱,因而具有较高的可逆性
3、化学吸附固体吸附剂与吸附分子之间的作用力是化学键力的吸附过程该吸附需要一定的活化能特征
(1).由于发生化学反应,因此有明显的选择性
(2).吸附为单分子层吸附
(3).被吸附的分子活性显著升高瓶温室气体口心心圜、就制、氟利昂心和需由
(2)臭氧层破坏施引起臭氧层破坏的气体且氟利昂都行心人具由承
(3)酸雨:pH小于
5.6容容致酸前体物国,出圜、其由出第二节大气污染综合防治策略(未考过)★★
9、大气污染综合防治措施(从大气污染防治角度论述防治雾霾天气的措施)全面规划、合理布局、制定大气污染综合防治规划;严格环境管理;控制污染的技术实施清洁生产、减少或防治污染物的排放;改善能源结构、提高能源利用率;建立综合性工业基地;利用大气的自净能力;发展植物净化;污染源的治理控制污染的经济政策,控制污染产业政策,绿化造林,安装废气净化系统第三节防治大气污染物的法规及标准(了解)
10、环境空气质量控制标准的种类和作用环境空气质量标准(环境)大气污染物排放标准(工业污染源)大气污染控制技术标准警报标准(工业企业设计卫生标准)车间空气污染指数是根据空气质量标准和各项污染物的生态环境效应及其对人体健康的影响来确定污染指数的分级数值及相应的污染物浓度限制值目前计入空气污染指数()的项目定为个可吸入颗粒物()、二氧化硫()、二氧化氮()、一氧化碳()和臭氧
4.吸附速率随温度的升高而增加
5.不可逆吸附
1.低常副、吸附剂的选择原则且
2.吸附容量大,吸附能力强;
3.具有巨大的比表面积和孔隙率;
4.具有良好的选择性;
5.具有良好的机械强度、化学稳定性和热稳定性;颗粒均匀,再生能力好,来源广泛,成本低廉第二节吸附机理就就同、吸附过程所经历的步骤国外扩散,吸附质分子A从气流主体穿过边界层扩散到固体表面;内扩散,吸附质分子A从外表面进入微孔内,在微孔内扩散到内表面吸附,组分A在内表面被吸附脱附,被吸附的组分A从内表面脱附内扩散,被吸附的组分A在微孔内经内扩散到达吸附剂外表面外扩散,被吸附组分A穿过边界层扩散进入气体主流吸附过程的阻力主要来自于内扩散、外扩散第三节吸附装置及工艺6附装置固定床吸附器、回转床吸附器、移动床吸附器
7、吸附剂再生在吸附床层达到饱和时,就必须对吸附床进行再生,也叫吸附质的解吸水蒸气是常用的再生剂再生方法热再生、降压再生、通气吹扫再生、置换脱附再生、化学再生第四节固定床吸附过程的计算(郝)
295、穿透曲线国是分析床层出口气体中吸附质的浓度变化以出口气体中吸附质的浓度作为纵坐标时间1作为横坐标得到的曲线可以直观的了解床层内的操作状况
(1).影响因素
(2).吸附质浓度浓度越高,相应的穿透曲线越陡,传质区较短,吸附速率较快;
(3).吸附质的分子量对有机蒸气,分子量越大,曲线越陡,吸附速率越快;
(4).吸附剂颗粒大小越小曲线越陡;
(5).吸附剂使用程度随着吸附剂使用周期的增加,穿透曲线的性状产生变异,吸附剂已劣化,其穿透曲线逐渐延长、斜度下降;
(6).不同的吸附剂吸附同一吸附质得到的穿透曲线不同
9、床层穿透一一吸附床出口气体浓度逐渐提高、达到排放标准容许浓度时即为床层穿透但此时吸附剂未饱和保护作用时间一一从起始至吸收剂床层穿透点的穿透时间饱和时间一一从起始计,越过穿透点,直至床层末端未饱和的吸附剂达到饱和、吸附剂层的总吸附容量达到静活性极限的时间保护作用时间T的确定以床层高度为横坐标,穿透时间为纵坐标,直线的斜率就是吸附层的保护作用系数Ko用希洛夫公式近似计算,即h吸附层中没有被利用部分的长度2012活性炭固定吸附床高度,吸附剂用量,吸附量2011污染物转化率和催化剂体积2010吸附剂选择原则2009吸附法净化气态污染物的吸附过程所经历的步骤2007接触时间,床层体积床层高度2006过气面积,吸附剂用量,穿透时间什么是穿透曲线,影响穿透曲线的因素第七章催化法净化气态污染物、催化法是利用催化剂在化学反应中的催化作用将废气中有害的污染物转化成无害的物质或转化成更易处理或回收利用的物质的方法0与其他净化法的区别化学反应发生在气流与催化剂接触过程中,反应物和产物无需与主气流分离,因而避免了其他方法可能产生的二次污染,使操作简单特点对不同浓度的污染物均具有较高的去除率限制对废气的组成有较高的要求,废气中不能有过多不参加反应的颗粒物质或使催化剂性能降低、寿命缩短的物质第一节催化作用和催化剂
2.催化剂的作用的特征加快化学反应的速度或改变化学反应的方向,本身的化学性质和数量不发生变化;只能缩短达到平衡的时间,不能使平衡发生移动,更不能是热力学上不可能发生的反应发生;具有特殊的选择性催化剂通常由活性物质、载体和助催剂组成催化剂的性能主要由活性、选择性和稳定性三项指标来体现活性是指催化剂加速化学反应速率的能力,通常用单位时间内单位体积催化剂在动力学范围内指定的反应条件下所得到的产品数量来表示催化剂的选择性是指在几个平行反应中对某个特定反应的加速能力,常用反应得到的目的产物量与反应物质反了的量之比来表示催化剂的稳定性是指在催化反应过程中催化剂保持活性的能力,它包括热稳定性、机械稳定性和抗毒稳定性三方面,通常用寿命来表示、催化剂的选用原则应根据污染气体的成分和确定的化学反应来选择恰当的催化剂,催化剂要求有很好的活性和选择性、足够的机械强度、良好的热稳定性和化学稳定性同时考虑经济性就密队气固相催化反应过程国外扩散-内扩散-吸附-表面反应-脱附-脱附-内扩散-外扩散反应物从气流主体向催化剂外表面扩散;反应物由催化剂外表面沿微孔方向向催化剂内不扩散;反应物在催化剂表面上被吸附;吸附的反应物发生化学反应转化成反应生成物;反应物生成物从催化剂表面上脱附下来;脱附的生成物从微孔向外扩散到催化剂的外表面;生成物从催化剂表面扩散到主流气体中被带走外扩散过程主要受气流状况的影响;内扩散过程主要受微孔结构的影响表面反应过程受催化剂性质、温度、气体压强等影响第三节催化反应器及其设计
6.气固催化反应器固定床和流化床固定床绝热式固定床反应器、多段绝热式反应器、列管式反应器计算第四节影响催化转化的因素
7、影响催化转化的因素温度催化反应是在催化剂的参与下进行的,反应的快慢与催化剂的活性有关催化剂的活性又与反应温度密切相关空速在一定范围内,空速增加可以提高单位体积催化剂床层的气体处理能力,而反应速率降低不大操作压力加压一般能加速催化反应,减少设备体积废气的初始组成废气的初始组成直接影响反应速率、催化剂用量和平衡转化率废气中少量的催化剂毒物会影响催化剂的活性,因此一般要求对废气进行预处理,以除去这些少量毒物第五节催化转化法的应用★★、三效转化器TWC thereway catalyst当汽车尾气中的NOx、HC和CO移向催化剂,在贵金属Pt的催化作用下,NO与02反应生成NO2,并以硝酸盐的形式被吸附在碱金属表面,同时CO和HC和H2还被氧化反应成C02和H2O后从催化剂中排出,作为还原剂CO、HC.和H2还与从碱金属表面析出的N02反应,生成CO
2.H2O和N2,使碱金属得到再生★★
9、SNCR、SCR非选择性催化还原selective noncatalyticreduction:非选择催化还原除NOx是利用氢气、天然气、催化裂化干气、合成氨释放气等作为还原剂,通过两步反应将NOx还原为N2和H2Oo红棕色的NO2首先被还原为NO,称为脱色反应,NO进一步被还原为N2,称为脱除反应选择性催化还原selective catalyticreduction在催化剂作用下,利用还原剂如NH
3、液氨、尿素“有选择性”地与烟气中NOx反应并生成N2和H2O选择性”指在催化剂作用和氧气存在条件下,NH3优先与NOx发生还原反应,而不和烟气中的氧进行氧化反应内容SCR SNCRNH还原剂3或尿素尿素或NH;反应温度320-400*0850-1100r催化剂成份I•.要为TiO」、VOs,不使用催化剂WO3脱硝效率70Go-90%大型机组25%、40%.小型机组配合LNB、OFA技术可达80%反应剂喷射位T多选择「省煤器4通常炉瞠内喷射SCR反应器间处1道内s\.so.Hit会寸致soysojw化不导致SOySOj VUtNib逃逸43Ppm5-lppm内容SCR SNCR时空气预热器影响不会因催化剂中致SO.2SO的氧化.造成堵塞或腐催化剂中的V、Mn、Fe等多种3蚀的机会为三者最低金属交时SO工的氧化起催化作用,SOySOj气化率较高,而NH与SOj易形成NH HsO]1造成站塞或府性系统压力损失没仃压力损失催化剂会造成较大的汽力损失无影响燃料的影响商灰分会席耗催化剂,碱金属M化物会使催化剂钝化锅炉的影响受行煤器出【1・烟气温度的影受炉腔内烟气流速、响温度分布及NOx分布的影响占地空间大(而增加大型催化剂反应器小(纲炉无力增加也化剂和供岚或尿素系统)反应器)第八章生物法净化气态污染物质(了解)废气的生物处理是利用微生物的生命过程把废气中的气态污染物分解转化成少害甚至无害的物质特点生物处理不需要再生和其他高级处理过程,与其他净化法相比,具有设备简单,能耗低,安全可靠,无二次污染等优点,尤其在处理低浓度,生物降解性能好的气态污染物时更显其经济价值基本原理在适宜的环境条件下,微生物不断吸收营养物质,并按照自己的代谢方式进行新陈代谢活动废气的生物处理正是利用微生物新陈代谢过程中需要营养物质这一特点,把废气中的有毒有害物质转化为简单的无机物,如CO
2.H2O等,以及细胞物质生物净化反应器(悬浮生长系统和附着生长系统生物洗涤器、生物过滤器、生物滴滤器影响生物净化废气的主要因素填料的性质、适宜的温度、值、、湿度pH DO第九章气态污染物的其他净化方法(了解)
1.气态污染物的净化处理方法吸收、吸附、催化法、生物化、燃烧、冷凝、膜分离和电子束法
2.燃烧净化是利用某些废气中污染物可燃烧氧化的特性,将其燃烧变成无害物或易于进一步处理和回收的物质的方法燃烧直接燃烧、热力燃烧、催化燃烧
3、冷凝法是利用物质在不同温度下具有不同饱和蒸气压这一性质,采用降低系统温度或提高系统压力,使污染物凝结并从废气中分离出来接触冷凝、表面冷凝
4.膜分离法是使含气态污染物的废气在一定的压力梯度下透过特定的薄膜,利用不同气体透过薄膜的速度不同,将气态污染物分离去除的方法、电子束照射法是采用电子加速器产生的电子束辐照5烟气,利用产生的自由基等活性基团氧化烟气中的和SO2等污染物NOx第十章大气扩散与污染控制第一节主要的气象要素
1.表示大气状态的气象要素主要有气温、气压、气湿、风、云、能见度风以风速玫瑰图,即风向频率图表示第二节大气的热力学过程
2.干绝热直减率干空气块绝热上升或下降100m时温度降低或升高的值Yd=-dTdz
3.大气稳定度是指大气在铅直方向上稳定的程度,它直接表征了大气垂直运动的趋势,从而和污染物在大气中的扩散有着密切的关系YYd,大气不稳定;Yyd,大气稳定;Y=Yd,大气中性
4.逆温,具有逆温层的大气层时稳定的某以高度上的逆温层像一个盖子一样阻碍着气流的垂直运动,所以也叫阻挡层由于污染的空气不能穿过逆温层,而只能在其下面聚集或扩散,所以可能造成严重污染空气污染事件多都发生在逆温层和静风条件下,因此对逆温应予以足够的重视辐射逆温地面强烈辐射冷却而形成的逆温冬季晴朗无云和微风的白天下沉逆温由于空气下沉受到压缩增温而形成的逆温平流逆温由暖空气平流到冷地面上形成的逆温称为平流逆温湍流逆温由低层空气的湍流混合形成的逆温锋面逆温在对流层中的冷空气团与暖空气团相遇时,暖空气团应其密度小就会爬升到冷空气团上面去,形成一个倾斜的过渡区
5.烟型波浪型、圆锥型、扇型、屋脊型、熏烟型第四节大气的扩散模式高斯扩散模式、有上部逆温时的扩散模式、熏烟扩散模式、城市和山区的扩散模式o各种污染物的污染分指数都计算出以后,取最大者为该区域或城市的空气污染指数API,则该种污染物即为该区域或城市空气中的首要污染物APK50时,则不报告首要污染物空气质量指数AQI airquality index是定量描述空气质量状况的无量纲指数其数值越大、级别和类别越高、表征颜色越深,说明空气污染状况越严重,对人体的健康危害也就越大污染物监测为6项二氧化硫、二氧化氮、PM
10、PM
2.
5、一氧化碳和臭氧AQI共分六级,从一级优,二级良,三级轻度污染,四级中度污染,直至五级重度污染,六级严重污染空气污染指数划分为0—
50、51—
100、101—
150、151—
200、201—300和大于300六档(看看)
12.我国大气污染的特点
(1)我国大气污染的特点主要是由能源结构决定的,大部分地区以煤烟型污染为主,主要污染物为TSP和SO2少数大城市属于煤烟与汽车尾气污染并重型(如北京,上海,广州等)o
(2)城市空气质量恶化有所减缓,部分城市空气质量有所改善
(3)酸雨分布区域广泛,酸雨出现的区域稳定,主要分布在长江以南,酸雨面积占国土面积的30%以上
13.气十条一是减少污染物排放全面整治燃煤小锅炉,加快重点行业脱硫脱硝除尘改造整治城市扬尘提升燃油品质,限期淘汰黄标车二是严控高耗能、高污染行业新增产能,提前一年完成钢铁、水泥、电解铝、平板玻璃等重点行业“十二五”落后产能淘汰任务三是大力推行清洁生产,重点行业主要大气污染物排放强度到2017年底下降30%以上大力发展公共交通四是加快调整能源结构,加大天然气、煤制甲烷等清洁能源供应五是强化节能环保指标约束,对未通过能评、环评的项目,不得批准开工建设,不得提供土地,不得提供贷款支持,不得供电供水六是推行激励与约束并举的节能减排新机制,加大排污费征收力度加大对大气污染防治的信贷支持加强国际合作,大力培育环保、新能源产业七是用法律、标准“倒逼”产业转型升级制定、修订重点行业排放标准,建议修订大气污染防治法等法律强制公开重污染行业企业环境信息公布重点城市空气质量排名加大违法行为处罚力度八是建立环渤海包括京津冀、长三角、珠三角等区域联防联控机制,加强人口密集地区和重点大城市PM
2.5治理,构建对各省(区、市)的大气环境整治目标责任考核体系九是将重污染天气纳入地方政府突发事件应急管理,根据污染等级及时采取重污染企业限产限排、机动车限行等措施第五节大气污染浓度估算烟气抬升高度的计算(有效高度=几何高度+抬升高度);扩散参数的确定帕斯圭尔根据气象观测将大气稳定度划分为极不稳定、不稳定、弱不稳定、中性、较稳定和及稳定类,分别用、、、、6A BC D表示Ev F第十一章废气净化系统L废气净化系统是指把污染物质收集起来,输送到净化设备中将其分离出来或转化成无害物质,净化后的干净气体排入大气的整个过程体系组成污染物的捕集、输送、净化、引曳设备及排气烟囱5个部分第一节废气净化系统的组成及设计内容、废气净化系统的组成1集气罩污染物的捕集通常是指对设备敞口部位散发的含污染物的气流的控制及收集集气罩是用来捕集污染物的装置2管道管道系统在净化系统中是用来输送气流的,通过管道使系统的设备和部件连成一个整体3净化设备净化系统的核心部分当排气中污染物含量超过排放标准时,必须先进行净化处理,达到排放标准后才能排入大气4通风机是净化系统中气体流动的动力装置放在净化设备的后面〉防止通风机的磨损和腐蚀5烟囱净化系统的排气装置由于净化后的气体中仍然含有一定浓度的污染物,这些污染物经烟囱排放后在大气中扩散、稀释,并最终沉降到地面为保证地面污染物浓度不超过环境空气质量标准,烟囱必须具有一定的高度第二节集气罩设计
3.集气罩按罩口气流流动方式将集气罩分为吸气式集气罩和吹吸式集气罩
1.按集气罩与污染源的相对位置及围挡情况密闭罩、排气柜、外部集气罩、接收器集气罩
2.
4.正压除尘系统中的除尘器应设置通风机之后特点如下
3.由于除尘器设置在通风机后,含尘气体未经除尘器净化先通过通风机,通风机的叶轮和机壳极易遭粉尘磨损因此正压除尘系统只适用气体含尘浓度小于的场所,而且粉尘磨损性弱、力度小的情况
4.由于正压除尘器处于通风机的正压段,不必考虑除尘器的漏风率,通风机电耗较低
5.除尘器的维护结构简单正压袋式除尘器的维护结构不需要密封,只需采取防雨措施就可以除尘没备制造与除尘没备安装简便,除尘设备造价低除尘器有一定的消声作用,通风机出口彻可不设消声器;有利节约除尘系统空间,减少初始投资
1.负压除尘系统中的除尘器应设置存通风机之前,负压除尘系统其特点如下,由于除尘器设置在通风机前,大大提高了处理气体的含尘浓度,使通风机的受磨损程度显著减低,运行寿命增长,因此负压除尘系统可以处理初始浓度高的含尘气体由于除尘器和除尘管道处于通风机的负压段,容易吸入空气,产生漏风,因此加大了通风机的风量,增加了电耗总结在实际选用除尘系统对于选用正压除尘系统还是负压除尘系统,选用何种除尘设备,应该具体除尘器所处理的气体的特点而定以及现场的具体工况来决定2014年15(燃煤锅炉高效除尘、脱硫、脱硝系统工艺,并可行性与可靠性分析锅炉(SCR(空气预热器(静电除尘器(石灰石/石灰-石膏脱烟气硫(记得加框框,第一个箭头上,补充NH3)设计要求净化的是燃煤工业粉尘可能会含有腐蚀性的气态污染物,所以对设备的防腐性能要求较高,不适合采用湿式除尘器而机械除尘分离细小粉尘的能力比较弱,采用机械除尘器可能效率低下,烟气不能达标排放所以设计要求的除尘净化系统可供选择的除尘技术有袋式除尘技术和电除尘技术两种本工艺选择静电除尘器石灰石/石灰-石膏烟气脱硫法是最早实现工业化应用的烟气脱硫技术,其技术成熟、运行状况稳定,且原材料石灰石分布极广、成本低廉SNCR需要较高的反应温度(930~1090℃),SCR(290-400℃),另外SCR的脱硝效率为70%~90%比SNCR高从以上三个角度分析,故选用上图工艺2013年焚烧发电处理生活垃圾
1.持久性有机污染物(Persistent OrqaOcPollutants,简称POPs)指人类合成的能持久存在于环境中、通过生物食物链(网)累积、并对人类健康造成有害影响的化学物质它具备四种特性:高毒、持久、生物积累性、远距离迁移性,而位于生物链顶端的人类,则把这些毒性放大到了7万倍(5分)
2.二嗯英可能产生途径生活垃圾中可能含有微量二嗯英类物质或其前驱体物质,当燃烧不完全时这类物质会进入焚烧烟气;在垃圾焚烧过程中,一些二嗯英类物质的前驱体物质可能会反应生成二嗯英类物质,在焚烧不完全时进入烟气;炉外生成的二嗯英类物质控制措施严格控制焚烧炉燃烧室温度和固体废物、烟气的停留时间;减少烟气在200~500℃温度段的停留时间;对烟气进行有效的净化处理净化二嗯英的技术路线活性炭或多孔性吸附剂净化为主
3.焚烧烟气污染物的净化路线(20分)半干式吸收塔+活性炭喷入系统+袋式除尘器的组合工艺锅炉出口的额定温度为210℃的烟气进入反应塔,反应塔内的旋转雾化器高速旋转,使石灰浆溶液和冷却水雾化,由于水分蒸发,烟气温度降至约150C在此温度下,石灰浆细雾与烟气中的酸性物质进行充分反应,与此同时,重金属凝结并吸附在活性炭微粒上烟气中少部分的粉尘、反应生成物(固态)和未完全反应的石灰落入反应塔的底部后去除,大部分则随烟气进入袋式除尘器捕集下来在反应塔和袋式除尘器之间喷入活性炭吸收剂,其微孔结构确保了二恶英和汞蒸气的吸附烟气净化系统可实现全自动控制运行2007年以物系分析为基础,讨论颗粒污染物和气态污染物净化技术过程的特点十是树立全社会“同呼吸、共奋斗”的行为准则,地方政府对当地空气质量负总责,落实企业治污主体责任,国务院有关部门协调联动,倡导节约、绿色消费方式和生活习惯,动员全民参与环境保护和监督第二章燃烧和大气污染第一节燃料(无大题,注意填空)
1.燃料分类
(1)常规燃料煤、石油、天然气;非常规燃料
(2)按物态分固体燃料主要指煤,把煤分为褐煤、烟煤和无烟煤煤中硫的存在形式:硫化铁硫、有机硫、硫酸盐硫和元素硫液体燃料石油类气体燃料天然气、液化石油气(LPG)、裂化石油气等
2.燃料的成分分析工业分析和元素分析工业分析(4个)主要针对水分M(内部水分Wn和外部水分Ww)、灰分A.挥发分V和固定碳Fc,以及估测硫含量的热值灰分是煤中不可燃矿物物质的总称元素分析是用化学方法测定去掉外部水分的煤中主要组分碳、氢、氮、硫和氧等的含量煤的成分表示方法中常用的基准有收到基ar、空气干燥基ad、干燥基d和干燥无灰基dafoar=Wn+W w+A+V+Fcad=W n+A+V+Fcd=A+V+Fcdaf=V+Fc
3.燃料的发热量是单位燃料完全燃烧产生的热量,单位为kj/kg或kj/m3高位发热量包括燃料燃烧生成物中水蒸气的汽化潜热低位发热量是指燃烧产物中的水蒸气仍以气态存在时完全燃烧所释放的热量一般可利用的热量是低位发热量,因为一般燃烧设备的排烟温度高于水的露点温度第二节燃烧的燃烧
4.燃烧指可燃混合物的快速氧化过程,并伴随能量的释放,同时使燃料的组成元素转化为相应的氧化物、燃烧的基本条件温度temperature燃料只有达到着火温度,才能与氧化合而燃烧空气excess:氧气是燃烧过程中必不可少的要素,燃烧过程中的氧通常是通过空气供给的要保证过量的空气,使燃烧完全,但空气量不能过大,因为会降低炉膛的温度时间time:燃烧在高温区停留的时间应该超过燃烧所需要的时间燃料和空气混合程度混合程度取决于空气的湍流度turbulanceo湍流有助于破坏燃烧产物在燃料颗粒表面形成的边界层,以提高表面反应的氧利用率,并使燃烧过程加速适当的控制空气与燃料之比、温度、时间和湍流度,是在大气污染物排放量最低条件下实现有效燃烧的所必需的,通常把温度、时间和湍流成为燃烧过程的“三T”(了解)
6.燃烧的空气量理论空气量VaO:是指单位燃料按燃烧反应计量方程式计算完全燃烧所需的空气量a)建立燃烧化学方程式时的假设b)空气仅由氧和氮组成,其体积比为
79.1/
20.9=
3.78;c)参加反应的元素为C.N、
0、S;d)燃料中的硫主要被氧化为S02;热力型NOx的生成量比较小,燃料中含氮量也较低,在计算理论空气时可忽略;计算时空气和烟气所含有的各种成分(包括水蒸气),均按理想气体算实际空气量:Va=a VaO空燃比AF:单位质量燃料燃烧所需要的空气质量
7、燃烧产生的污染物燃烧烟气主要由悬浮的少量颗粒物、燃烧产物、未燃烧和部分燃烧的燃料、氧化剂以及惰性气体(主要为N2)等组成燃烧可能释放的污染物有一氧化碳、硫的氧化物、氮的氧化物、烟、飞灰、金属及其氧化物、金属盐类、醛、酮和稠环碳氢化合物等燃烧温度对各种燃烧产物的绝对量和相对量都有影响,由于各种燃料的组成不同,燃烧方式不同,燃烧产物也有一定差异分气体燃料主要污染物国P圜,套液体燃料主要污染物国心出、具由区、/金9煤燃烧主要污染物国心由、具出区]、,用H、炭黑和飞灰第三节燃烧过程污染物排放量计算
8、理论烟气量指供给理论空气量的情况下,完全燃烧产生的烟气量理论干烟气量Vdf°理论湿烟气量Vf0实际烟气量实际燃烧过程是有过剩空气的,所以燃烧过程中的实际烟气量应为理论烟气量与过剩空气量之和第四节燃烧过程中污染物的生成与控制
9、燃烧过程中硫氧化物的生成与控制煤中硫的存在形式硫化铁硫、有机硫、硫酸盐硫和元素硫除硫酸盐硫,其余三者称为可燃性硫可燃性硫在燃烧时主要生成SO2o燃烧过程中减排SO2的主要途径1燃料脱硫煤炭脱硫、重油脱硫煤炭脱硫煤的燃前脱硫方法按基本原理可以分为物理脱硫、化学脱硫和生物脱硫2煤炭转化气化和液化,对煤进行脱碳或加氢改变其原来的碳氢比,把煤转化为清洁的二次燃料3燃烧中固硫在燃烧过程中加入白云石CaC03-MgC03或石灰石CaC03,在燃烧室内CaCO
3、MgC03受热分解生成CaO、MgO,与烟气中的S02结合生成硫酸盐随灰分排掉影响脱硫效果的主要因素有固硫剂添加量、固硫剂粒度和停留时间等脱硫剂用量B一般用固硫比表示Qr匕仪的底上山脱硫剂消耗量g»Ca的质量分数%/
40.1g/mol与S的摩小比二燃料消耗量g»s的质量分数%/32g/m°l固硫剂的添加方式掺入燃料、加入型煤、喷入炉膛脱硫率被吸收剂吸收的S02和燃烧生成的S02的百分比受脱硫剂用量B和流化速度的影响当流化速度一定时,脱硫率随Ca/S增大而增大;当Ca/S一定时,随流化速度的降低,脱硫率上升脱硫率和床层温度的关系当Ca/S为
1.9时,最高脱硫率温度为800~850℃,温度再升高时,脱硫效果急剧下降温度再降低脱硫效果也将降低,甚至不再进行就匕白、燃烧过程中氮氧化合物的生成和控制国燃烧生成的的三种形成机理及分类1燃料中固定的氮生成的NOx,成为燃料型NOx;其生成过程氮的有机化合物热裂解产生N、CN、HCN和等中间产物基团基团再氧化成NOxo2由燃料在燃烧过程中送进炉膛内空气中含有的氮形成,成为热力型NOx或温度型NOx;N+O^=2NO122NO4-1^=NOO222。
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