大气污染控制篇-基础知识(工程师培训PPt).

环境监测与治理技术专业教学资源库培训资源环境监测与治理技术专业教学资源库培训资源1职业资格培训工程师级-大气污染控制-基础篇国家高等职业教育环境监测与治理技术专业教学资源库环境监测与治理技术专业教学资源库培训资源2培训资源环境监测与治理技术专业教学资源库培训目录1.大气污染物基础知识环境监测与治理技术专业教学资源库培训资源31.大气污染物1.1大气污染物的定义通常是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，持续了足够的实践，并因此危害了人体的舒适健康和福利或危害了环境。1.2大气污染物的类型按照其存在状态气溶胶状态污染物：气体状态污染物：粉尘、烟、飞灰、黑烟、总悬浮颗粒含硫化合物、含氮化合物、碳氧化物、有机化合物、卤素化合物环境监测与治理技术专业教学资源库培训资源4按照形成过程我国大气污染物主要来源是大气污染主要来源是工业污染，而工业污染主要来源于钢铁行业、水泥行业和电力行业。从全国范围看，我国大气污染仍以煤烟型污染为主，大气污染物主要是烟尘和SO2；但由于城市机动车数量的剧增，一些大城市的大气污染已呈现出以机动车尾气污染为主的趋势。一次污染物：直接从污染源排入大气的各种气体、颗粒物质等。二次污染物：某些一次污染物在大气中与其他化学物结合而发生化学反应产生的新的污染物。环境监测与治理技术专业教学资源库培训资源51.3大气污染物的来源①硫氧化物：主要是SO2，是目前大气污染物中数量较大、影响范围广的一种气态污染物，几乎所有工业企业都可能产生。它主要来自化石燃料的燃烧过程，以及硫化物矿石的焙烧、冶炼等热过程。火力发电厂、有色金属冶炼厂、硫酸厂、炼油厂以及所有烧煤或油的工业炉窑等都排放SO2烟气。环境监测与治理技术专业教学资源库培训资源6②氮氧化物：用NOx表示，主要是NO、NO2。NO由燃料燃烧直接生成，其毒性不大，但进入大气后可以被缓慢的氧化成NO2，当大气中有O3等强氧化剂存在时，或在催化剂的作用下，其氧化速度会加快。当NO2参与大气中的光化学反应，形成光化学烟雾后，其毒性更强。人类活动产生的NOx，主要来自火力发电厂、各种窑炉、机动车和采油机的排气，其次是硝酸生产、硝化过程、炸药生产及金属表面处理等过程。7环境监测与治理技术专业教学资源库培训资源③碳氧化物：CO和CO2是各种大气污染物中发生量最大的一类污染物，主要来自燃料燃烧和机动车排气。CO是一种窒息性气体，在城市冬季采暖季节或在交通繁忙的十字路口，当气象条件不利于排气扩散稀释时，CO的浓度有可能达到危害人体健康的水平。CO2是无毒气体，但当其在大气中的浓度过高时，使氧气含量相对减小，对人产生不良影响。地球上CO2浓度的增加，能产生“温室效应”，迫使各国政府开始实施控制。④有机化合物：种类很多，其中包括碳氢化合物（烃类、芳香烃等）、含氧有机物（醇、醛、酮、酸、醚）以及含有卤素的有机物（例如氯仿、三氯乙烯等）。较低分子量的有机化合物极易挥发到大气中，因此这些有机化合物又称为挥发性有机化合物（VOCs）。VOCs主要来自化工、石油化工、石油炼制、机动车和燃料燃烧排气以及轻工生产等，其他来源也非常广泛，如油漆涂料和溶剂、黏合剂等等。7环境监测与治理技术专业教学资源库培训资源81.4大气污染物的影响及危害（1）对人体健康的影响①颗粒物：取决于颗粒物的浓度和在其中暴露的时间。影响上呼吸道感染、心脏病、支气管炎、气喘、肺炎、肺气肿等疾病。暴露在合并有其它污染物（如SO2）的颗粒物中所造成的健康危害，要比分别暴露在单一污染物中严重得多。②硫氧化物：人类及其他动物对SO2的反应是支气管收缩。空气中SO2浓度在0.5ng/m3以上，对人体健康已有潜在影响，1～3ng/m3时多数人开始受到刺激，10ng/m3时刺激加剧，个别人还会出现严重的支气管痉挛。与颗粒物和水分结合的硫氧化物是对人类健康影响非常严重的公害（如著名的伦敦烟雾事件）。当大气中的SO2氧化形成硫酸和硫酸烟雾时，其毒性是SO2的4～20倍。8环境监测与治理技术专业教学资源库培训资源99③一氧化碳：高浓度的CO能够引起人体生理上和病理上的变化，甚至死亡。CO是一种能夺取人体组织所需氧的有毒吸入物。CO与血红蛋白结合生成碳氧血红蛋白，由于血红蛋白与CO的亲和能力大约为对氧的亲合力的210倍，因而COHb的直接作用是降低血液的输氧能力。CO达到一定浓度时，大多数人感觉眩晕、头痛和倦怠，甚至死亡。④氮氧化物：NO的毒性仅为NO2的1/5。NO2对呼吸器官有强烈的刺激作用，会迅速破坏肺细胞，可能是哮喘病、肺气肿和肺癌的一种病因。NOx与碳氢化合物混合时，在阳光照射下发生光化学反应生成的光化学氧化剂，危害更加严重。环境监测与治理技术专业教学资源库培训资源10⑤光化学氧化剂：氧化剂、臭氧（O3）、过氧化乙酰硝酸酯（PAN）、过氧苯酰硝酸酯（PBN）和其它能使碘化钾的碘离子氧化的痕量物质，都称为光化学氧化剂。臭氧和PAN以最高的浓度存在。氧化剂（主要是PAN和PBN）会严重的刺激眼睛，当它和臭氧混合在一起时，它们还会刺激鼻腔、喉，引起胸腔收缩，在浓度高达3.90mg/m3时，就引起剧烈的咳嗽和注意力不能集中。⑥有机化合物：有很多有机化合物是可疑的致变物和致癌物，包括卤代烷烃、氯烯烃、氯芳烃、芳烃、氧化产物和氮化产物等。特别是多环芳烃（PAH）类，大多数有致癌作用，其中苯并[a]芘是强致癌物质。苯并[a]芘主要通过呼吸道侵入肺部，并引起肺癌。实测数据表明，肺癌发病率与大气污染、苯并[a]芘含量有显著的相关性。环境监测与治理技术专业教学资源库培训资源1111（2）对植物的伤害大气污染对植物的伤害，通常发生在叶子结构中。最常遇到的毒害植物的气体是：二氧化硫、臭氧、PAN、氟化氢、乙烯、氯化氢、氯、硫化氢和氨。（3）对器物和材料的影响大气污染对金属制品、油漆涂料、皮革制品、纸制品、纺织品、橡胶制品和建筑物的损害也是很严重的。这种损害包括玷污性损害和化学性损害两个方面。（4）对大气能见度和气候的影响大气污染最常见的效应是大气能见度降低。大气污染对气候产生的影响越来越受到重视，如CO2等温室气体引起的温室效应、SO2、NOx排放产生的酸雨、氟氯烃等的排放破坏臭氧层等。大气污染对全球气候变化的影响，已是全人类共同面临的环境问题。环境监测与治理技术专业教学资源库培训资源121.5煤的脱硫技术燃前脱硫技术：通过物理或物理化学方法将煤中的含硫矿物和矸石等杂质除去以提高煤质量并加工成满足不同需要的商品煤的工艺过程。物理方法湿法：跳汰选、重介选、浮游选煤等干法化学方法：氧化脱硫、选择性絮凝、化学破碎法等生物方法：堆积浸虑法、空气搅拌式浸出法、表面氧化法等环境监测与治理技术专业教学资源库培训资源131.6煤的洁净燃烧技术＊煤的组成：煤的组成以有机质为主体，构成有机高分子的主要是碳、氢、氧、氮等元素。煤中存在的元素有数十种之多，但通常所指的煤的元素组成主要是五种元素、即碳、氢、氧、氮和硫。＊影响煤燃烧过程的主要因素：①足够的空气量②足够高的燃料温度③燃料与氧气在炉膛内高温区停留足够的时间④燃料与氧气的充分混合（“三T”因素）。如果燃烧条件不满足，则导致不完全燃烧，产生黑烟、CO2、H2O污染气体。环境监测与治理技术专业教学资源库培训资源14＊燃中固硫技术：一般有两种途径，一是洁净型煤或洁净配煤技术，一般可以减少二氧化硫排放40%-60%；二是采用循环流化床燃烧脱硫技术，脱硫率可达80%-90%。＊整体煤气化联合循环系统：煤进入有压力的气化炉中，与氧气和水蒸汽反应产生粗煤气，除去粉尘和气态污染物后，送入燃气轮机发电。＊煤炭的转化：将固态的煤转化成气态或液态的燃料，即煤的气化和液化。在转换的过程中可以将大部分的硫去除。环境监测与治理技术专业教学资源库培训资源151.7大气污染物的扩散＊主要气象要素①气温的垂直分布：气温随高度递增、气温随高度递减、气温随高度基本不变②大气稳定度：稳定、中性、不稳定—重要影响因素当大气处于不稳定状态时，烟气扩散迅速；当大气处于强稳定状态时，烟气不易扩散，污染物聚集地面，造成严重污染；③风速、风向：一般来说，污染物在空气中的浓度与污染物的排放总量成正比，与平均风速成反比。④大气湍流：湍流越强，污染物的稀释扩散速率越快，大气污染物的浓度越低。15风对污染物浓度分布的影响：①整体输送作用；②污染物的冲淡稀释作用环境监测与治理技术专业教学资源库培训资源1616＊下垫面的影响①城市下垫面：“热岛效应”②地形：丘陵、山地＊水陆交界区：海陆风：如果盛行风和海风方向相反，则靠近岸边低矮的烟流受该逆温层顶盖的控制，污染物不易扩散。水陆风：活动范围和强度比海陆风小。环境监测与治理技术专业教学资源库培训资源17。171.8大气扩散模式＊高斯扩散模式适用于均一的大气条件以及地面开阔的平坦地区。222222()()(,,,)exp(){exp[]exp[]}2222πyyzyzqyzHzHcxyzHu实际浓度222222()()(,,,)exp(){exp[]exp[]}2222πyyzyzqyzHzHcxyzHu实际浓度环境监测与治理技术专业教学资源库培训资源•式中：C——任意点的污染物浓度，mg/m3或g/m3；q——源强，单位时间内污染物排放量，mg/s或g/s；——侧向扩散系数，污染物在y方向分布的标准偏差，是距离X的函数；——竖向扩散系数，污染物在z方向分布的标准偏差，是距离x的函数；——排放口处的平均风速，m/s；H——烟囱的有效高度，简称有效源高，m；x——污染源排放点至下风向上任一点的距离，m；y——烟气的中心轴在直角水平方向上到任意点的距离，m；z——从地表到任一点的高度，m。zy环境监测与治理技术专业教学资源库培训资源19＊高斯模式的有关假定四点假设1、污染物浓度在y、z轴上的分布符合高斯（正态分）2、在整个空间中风速是远均匀的、稳定的；3、污染源强是连续均匀的；4、在扩散过程中污染物质的质量是守恒的（污染物不发生化学反应，地面对其起反射作用，不发生吸收和吸附作用）；环境监测与治理技术专业教学资源库培训资源201.9烟囱高度的设计①有效源高的计算：烟囱的有效高度简称有效源高。由于烟气的抬升作用，相当于烟囱的几何高度增加了。因此，烟囱的有效高度等于烟囱的几何高度与烟气的抬升高度之和。若用H表示烟囱的有效高度，Hs表示烟囱的几何高度，△H表示烟气的抬升高度，则：H=Hs+△H其中，烟气抬升高度可按中国国家标准中规定的公式：当QH≥2100kW和（Ts－Ta）≥35K时：式中：n1,n2,n3－系数，按表格查取；Pa－大气压力，hPa，取邻近气象站年平均；Qv－实际排烟量，m3/s。aasvaHnsnHTTTQPQuHQnH35.01021环境监测与治理技术专业教学资源库培训资源2121QH2093.5kW和（Ts－Ta）35K时:uQDvHHs)01.05.1(21②烟囱高度设计原则确定烟囱高度时既要满足大气污染物的稀释要求，又要考虑节省投资，最终的是保证地面浓度不超过《环境质量标准》。烟囱设计要求可参照烟囱设计规范（GB50051-2013）中的相关规定进行设计。③烟囱高度设计方法目前应用最普遍的是按高斯模型的简化公式。由于对地面浓度的要求不同，用烟囱高度的计算方法有：（1）地面最大允许浓度计算法（2）P值法（3）按一定保证率计算法环境监测与治理技术专业教学资源库培训资源22（1）按地面最大允许浓度计算法该法是保证污染物的地面最大浓度不超过《环境空气质量标淮》规定的浓度限值来确定烟囱的高度。设国家大气质量标准中规定的污染物浓度为Co，该地区的背景浓度为Cb，在设计烟囱高度下，排放污染物所生的地面最大浓度为Cmax≤Co—Cb，根据污染物地面浓度的高斯模式，则烟囱的最低高度可由下式求得：221202()zsbyQHHeuCC环境监测与治理技术专业教学资源库培训资源23⑵按地面绝对最大浓度计算法地面最大浓度高斯