大气污染控制工程知识点归纳期末复习总结

第一章概论1、大气污染:大气污染通常系指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，并因此危害了人体的舒适、健康和福利或环境的现象。2、大气污染源的分类：大气污染按范围来分：（1）局部地区污染；（2）地区性污染；（3）广域污染；（4）全球性污染3、大气污染物：气溶胶状污染物：指沉降速度可以忽略的小固体粒子、液体粒子或固液混合粒子。分类：飘尘、可吸入颗粒物、PM10（10μm）；降尘（10μm）TSP（100μm的颗粒）气态状污染物：1234为一次污染物，56为二次污染物。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有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生成的与一次污染物性质不同的新污染物质。毒性更强。（1）CO、CO2：主要来源：燃料燃烧和机动车车排气。危害：①CO与血红蛋白结合危害人体；②CO2排量多会使空气中O2量降低，其浓度的增加，能产生“温室效应”。（2）NOx、NO、NO2：来源：①由燃料燃烧产生的NOx约占83%；②硝酸生产、硝化过程、炸药生产及金属表面处理等过程。危害：①对动植物体有强的腐蚀性；②光化学烟雾的主要成分。（3）硫氧化物：来源：①化石燃料燃烧；②有色金属冶炼；③民用燃烧炉灶。危害：①产生酸雨；②产生硫酸烟雾；③腐蚀生物的机体。（4）大气中的挥发性有机化合物VOCs：是光化学氧化剂臭氧和过氧乙酰硝酸酯（PAN）的主要贡献者，也是温室效应的贡献者之一。来源：①燃料燃烧和机动车排气；②石油炼制和有机化工生产。（5）硫酸烟雾：大气中的SO2等硫氧化物，在有水雾、含有重金属的悬浮颗粒物或氮氧化物存在时，发生一系列化学或光化学反应而生成的硫酸雾或硫酸盐气溶胶。其引起的刺激作用和生理反应等危害，要比SO2气体大的多。（6）光化学烟雾：在阳光照射下，大气中的氮氧化物NOx、碳氢化合物HC（又称烃）和氧化剂（主要成分有臭氧O3、过氧乙酰硝酸酯PAN、酮类和醛类等）之间发生一系列光化学反应而生成的蓝色烟雾。其刺激性和危害要比一次污染物严重得多。4、大气污染的影响大气污染物侵入人体途径：①表面接触；②食入含有大气污染物的食物和水；③吸入被污染的空气。危害：①人体健康危害。②对植物的危害：叶萎缩、枯烂、吸入到果实中；③对金属制品、油漆、涂料、建筑、古物等的危害（重庆、长江大桥的桥梁）；④对能见度影响；⑤局部气候的影响；⑥对臭氧层的破坏能见度KdLpp6.2p、pd——颗粒密度kg/m3、颗粒直径μm；K——散射率，即受颗粒作用的波阵面积与颗粒面积之比值；ρ——视线方向上的颗粒深度，mg/m3。5、主要污染物的影响（1）二氧化硫SO2A、形成硫酸烟雾B、进入大气层后，氧化为硫酸（H2SO4）在云中形成酸雨C、形成悬浮颗粒物（2）悬浮颗粒物TSP（如：粉尘、烟雾、PM10）A、随呼吸进入肺，可沉积于肺，引起呼吸系统的疾病。B、沉积在绿色植物叶面，干扰植物吸收阳光和二氧化碳与放出氧气和水分的过程，从而影响植物的健康和生长。C、表面可以吸附空气中的各种有害气体及其他污染物，作为载体。（3）氮氧化物NOxA、刺激人的眼、鼻、喉和肺，会迅速破坏肺细胞。B、在空中形成硝酸小滴，产生酸雨。C、在有水雾、硫氧化物存在时，发生一系列化学或光化学反应，生成硫酸烟雾。D、与碳氢化合物和光化学氧化剂混合时，在光照下发生光化学反应生成危害更加严重的光化学烟雾。（4）一氧化碳COA、极易与血液中运载氧的血红蛋白结合，结合速度比氧气快200多倍，因此，在极低浓度时就能使人或动物遭到缺氧性伤害。轻者眩晕头疼，重者脑细胞受到永久性损伤，甚至窒息死亡。例：受污染空气中CO浓度为100×106，如果吸入人体肺中的CO全被血液吸，试估算人体血液中COHb（CO与血红蛋白结合生成碳氧血红蛋白，血红蛋白对CO的亲和力大约为对氧的亲和力的210倍）的饱和度。解：设人体肺部气体中氧的含量与环境空气中氧含量相同，即为21%，取M=210，则1.01021101002102622ocoppMHbOCOHb式中cop、2op——吸入气体中CO和2O的分压；M——玩赖常数，取210.即血液中COHb与O2Hb之比为1:10，则血液中COHb的饱和度为：CO%1.91.011.02HbOCOHbCOHb（5）挥发性有机化合物VOCs是光化学氧化剂臭氧和过氧乙酰硝酸酯（PAN）的主要贡献者，也是温室效应的贡献者之一。（6）有机化合物特别是多环芳烃（PAHs），大多数有致癌作用。（7）光化学氧化物伤害眼睛和呼吸系统，加重哮喘类过敏症。6、大气污染物综合防治含义：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和工程措施。措施：（1）全面规划、合理布局；（2）严格环境管理；（3）合理利用能源；（4）控制大气污染物的排放；（5）提倡清洁生产；（6）绿化造林；（7）安装废气净化装置7、环境空气质量标准一级标准：为了保护自然生态和人群健康，在长期接触情况下，不发生任何危害性影响的空气质量要求。二级标准：为了保护人群健康和城市、乡村的动植物在长期和短时间接触情况下，不发生伤害的空气质量要求。三级标准：为了保护人群不发生急性、慢性中毒和城市一般动、植物（敏感者除外）正常生产的空气质量要求。还有大气污染物排放标准、大气污染控制技术标准、大气污染警报标准。8、空气污染指数API污染分指数都计算出后，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。API50时，则不报告首要污染物。例：实测PM10浓度值kC=0.215则1335.132100100200150.0350.0150.0215.010进位PMI第二章燃烧与大气污染1、影响燃烧过程的主要因素：（1）燃烧过程及燃烧产物。多数化石燃料完全燃烧的产物是二氧化碳和水蒸汽。然而不完全燃烧过程将产生黑烟、一氧化碳和其他部分氧化产物等大气污染物；（2）燃料完全燃烧的条件是适量的空气、足够的温度、必要的燃烧时间、燃料与空气的充分混合。2、发热量：单位量燃料完全燃烧产生的热量。即反应物开始状态和反应物终了状态相同情况下（常温298K,101325Pa）的热量变化值，称为燃料的发热量，单位是KJ/Kg（固体、液体）。KJ/m3(气体)。发热量有高位、低位之分。空气污染指数API日均值PM10500.0501000.1502000.3503000.420....污染物的分指数，可由其实测浓度kC值按照分段线性方程计算。对于第k种污染物的第j个转折点（jkjkIC,,,）的分指数值jkI,和相应浓度值jkC,，可由表1-7确定。当第k种污染物浓度为1,,JkkjkCCC时，则其分指数为jkjkjkjkjkjkkkIIICCCCI,,1,,1,,)(式中：kI第k种污染的污染分指数kC第k种污染的污染物平均浓度监测值jkI,第k种污染j转折点的平均污染分指数1,jkI第k种污染j+1转折点的平均的污染分指数jkC,第j转折点上k种污染浓度限值（对应jkI,）1,jkCj+1转折点上k种污染浓度限值（对应1,，jjkI）污染指数的计算结果只保留整数，小数点后的数值全部进位高位：包括燃料燃烧生成物中水蒸汽的汽化潜热，Qh低位：指燃料燃烧生成物中水蒸汽仍以气态存在时，完全燃烧释放的热量。Ql3、燃烧产生的污染物硫氧化物SOx：随温度变化不大，主要是煤中S。粉尘：随燃烧温度而变化(增高、降低均有变化)。CO及HC化合物：随燃烧温度而变化(增高、降低均有变化)。NOx：随燃烧温度而变化(增高、降低均有变化)。4、理论空气量：单位量燃料按燃烧反应方程式完全燃烧所需的空气量称为理论空气量。建立燃烧化学方程式时，假定：（1）空气仅由N2和O2组成，其体积比为79.1/20.9=3.78；（2）燃料中的固态氧可用于燃烧；（3）燃料中的硫被氧化成SO2；（4）计算理论空气量时忽略NOX的生成量；（5）燃料的化学时为CxHySzOw，其中下标x、y、z、w分别代表C、H、S、O的原子数。完全燃烧的化学反应方程式：理论空气量：wzyxwzyxVa1632008.112/2478.44.220（m3/kg）例：计算辛烷C8H18在理论空气量条件下燃烧是的燃料/空气质量比，并确定燃料产物气体的组成。解：辛烷在理论空气量下燃烧，可表示为2222218825.4798)78.3(5.12NOHCONOHC燃料/空气的质量比为：0662.01723114)2878.332(5.12114safmm气体的组成通常以摩尔分数表示：2COy=8/（8+9+47.25）=12.5%OHy2=9/64.25=14.0%2Ny=47.25/64.25=73.5%5、空气过剩系数α：实际空气量Va与理论空气量Va0之比为空气过剩系数a通常α16、空燃比（AF）定义：单位质量燃料燃烧所需的空气质量，它可由燃烧方程直接求得。7、理论空气量的经验计算公式例：重油燃料成分分析结果如下（质量分数）：C：88.3%；H：9.5%；S：1.6%；其他没用试确定燃烧1kg重油所需要的理论空气量。QNwzyxzSOOHyxCONwzyxOwzyxOSHCwzyx2222222278.322478.3240aaVVa解：以1kg重油燃烧为基础，则：质量/g重油成分物质的量/mol理论需氧量/molC88373.5873.58H959523.75S160.50.5所以理论需氧量为（73.58+23.75+0.5）mol/kg=97.83mol/kg（重油）理论空气量为97.83×4.78=467.63mol/kg即467.63×22.4/1000=10.473Nm/kg8、理论烟气体积：在理论空气量下，燃料完全燃烧所生成的烟气体积称为理论烟气体积。以Vfg0表示，烟气成分主要是CO2、SO2、N2和水蒸气。干烟气：除水蒸气以外的成分称为干烟气；湿烟气：包括水蒸气在内的烟气。Vfg0=V干烟气+V水蒸气9、烟气体积和密度的校正燃烧产生的烟气其T、P总高于标态（273K、1atm）故需换算成标态。大多数烟气可视为理想气体，故可应用理想气体方程。设观测状态下（Ts、Ps下）：烟气的体积为Vs，密度为ρs。标态下（TN、PN下）：烟气的体积为VN，密度为ρN。标态下体积为：标态下密度为：10、过剩空气较正因为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体积应为理论烟气体积与过剩空气量之和。空气过剩系数为=m-----过剩空气中O2的过剩物质的量设燃烧是完全燃烧，过剩空气中的氧只以O2形式存在，燃烧产物用下标P表示，假设空气只有O2、N2,分别为20.9%、79.1%，则实际需氧量=0.264N2P理论需氧量=实际需氧量—过剩氧量=0.264N2P-O2P所以（燃烧完全时）若燃烧不完全会产生CO，须校正。即从测得的过剩氧中减去CO氧化为CO2所需的O2此时各组分的量均为奥氏分析仪所测得的百分数。例：CO2=10%、O2=4%、CO=1%，那么N2=85%，则：18.1)15.04(85264.015.04111、污染物排放量的计算：例：已知某电厂烟气温度为473K，压力等于96.93kPa，湿烟气量Vq=104003m/min，SNNSSNTTPPVVNSSNSNTTPPm1理论空气量实际空气量PPPNOCONmOmC2222278.311PPPONO222264.01PPPPPCOONCOO5.0264.05.01222)1(0gaf