大气污染控制工程习题课件
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大气污染控制工程郝吉明课件及习题答案第五章
含水率－水分质量与粉尘总质量之比 含水率影响粉尘的导电性、粘附性、流动性等物理特性 吸湿现象 平衡含水率
粉尘的润湿性
润湿性－粉尘颗粒与液体接触后能够互相附着或附着的难易程 度的性质
润湿性与粉尘的种类、粒径、形状、生成条件、组分、温度、 含水率、表面粗糙度及荷电性有关，还与液体的液体的表面张 力及尘粒与液体之间的粘附力和接触方式有关。
dg exp(
ni lndpi ) N
对于频率密度分布曲线对称的分布，众径 d d 、中位径d 5 0
和算术平均直径 d L 相等 频率密度非对称的分布，dd d50 dL
单分散气溶胶，d L d g ；否则，
dL dg
粒径分布函数
用一些半经验函数描述一定种类气溶胶的粒径分布 正态分布
➢ 沉降法
✓ 斯托克斯（Stokes）直径ds：同一流体中与颗粒密度相 同、沉降速度相等的球体直径
✓ 空气动力学当量直径da：在空气中与颗粒沉降速度相等 的单位密度（1g/m3）的球体的直径
斯托克斯直径和空气动力学当量直径与颗粒的空气动力学行为密 切相关，是除尘技术中应用最多的两种直径
颗粒的直径
粒径的测定结果与颗粒的形状有关 通常用圆球度表示颗粒形状与球形不一致的程度 圆球度：与颗粒体积相等的球体的表面积和颗粒的表
对颗粒施加外力使颗粒相对气流产生一定位移并从气流 中分离
颗粒捕集过程中需要考虑的作用力：外力、流体阻力、 颗粒间相互作用力
➢ 外力：重力、离心力、惯性力、静电力、磁力、热力、 泳力等
➢ 颗粒间相互作用力：颗粒浓度不高时可以忽略
流体阻力
流体阻力＝形状阻力＋摩擦阻力
阻力的方向和速度向量方向相反
G 1exp[(dp )n] dp
粉尘的润湿性
润湿性－粉尘颗粒与液体接触后能够互相附着或附着的难易程 度的性质
润湿性与粉尘的种类、粒径、形状、生成条件、组分、温度、 含水率、表面粗糙度及荷电性有关，还与液体的液体的表面张 力及尘粒与液体之间的粘附力和接触方式有关。
dg exp(
ni lndpi ) N
对于频率密度分布曲线对称的分布，众径 d d 、中位径d 5 0
和算术平均直径 d L 相等 频率密度非对称的分布，dd d50 dL
单分散气溶胶，d L d g ；否则，
dL dg
粒径分布函数
用一些半经验函数描述一定种类气溶胶的粒径分布 正态分布
➢ 沉降法
✓ 斯托克斯（Stokes）直径ds：同一流体中与颗粒密度相 同、沉降速度相等的球体直径
✓ 空气动力学当量直径da：在空气中与颗粒沉降速度相等 的单位密度（1g/m3）的球体的直径
斯托克斯直径和空气动力学当量直径与颗粒的空气动力学行为密 切相关，是除尘技术中应用最多的两种直径
颗粒的直径
粒径的测定结果与颗粒的形状有关 通常用圆球度表示颗粒形状与球形不一致的程度 圆球度：与颗粒体积相等的球体的表面积和颗粒的表
对颗粒施加外力使颗粒相对气流产生一定位移并从气流 中分离
颗粒捕集过程中需要考虑的作用力：外力、流体阻力、 颗粒间相互作用力
➢ 外力：重力、离心力、惯性力、静电力、磁力、热力、 泳力等
➢ 颗粒间相互作用力：颗粒浓度不高时可以忽略
流体阻力
流体阻力＝形状阻力＋摩擦阻力
阻力的方向和速度向量方向相反
G 1exp[(dp )n] dp
大气污染控制工程2(ppt整理)
对于5μm以下特别是1μm以下的尘粒，即使是亲水的， 也很难被水润湿，这是由于细粉的比外表积大，对气体的吸附 作用强，尘粒和水滴外表都有一层气膜，因此只有在尘粒与水 滴之间具有较高的相对运动速度时〔如文丘里喉管中〕，才会 被润湿。
水硬性粉尘如水泥粉尘、熟石灰及白云石砂等不宜采用 湿式洗涤器净化。
大气污染控制工程
d 5 0d 8.1 3 4 d 1.8 5 7 d 5 01 2 (d 1.8 5 7d 8.1 4 )3
大气污染控制工程
25
2. 对数正态分布
大多数粒子的粒径分 布在矩形坐标图中是偏态 的，假设横坐标用对数坐 标〔ln dp〕代替，可转化 为近似正态分布的对称性 钟型曲线。
f(ldn p)ln 1 g 0 20 ex(pl2 d [(n p lln gn )d 2p)2]
粉尘自漏斗连续落到水平面上，堆积成圆锥体。圆锥体 的母线同水平面的夹角称为该粉尘的安息角，也叫休止角、 堆积角等。
粉尘的滑动角系指自然堆放在光滑平面上的粉尘，随光
滑平板做倾斜运动时,平板上粉尘开始发生滑动的平板倾斜
角。
Φr
粉尘的安息角及滑动角是评价粉尘流动性的一个重要指 Φr为35～40°比较适宜
标。安息角和流动角小的粉尘，流动性好，安息角和流动角
①投影径：颗粒在显微镜下观察到
的粒长径短径。
定向径
大气污染控制工程
定向面积等分径
13
② 筛分粒径就是颗粒可以通过筛网的筛孔尺寸。
目是指每平方英时筛网上的空眼数目，50目就是指 每平方英时上的孔眼是50个，500目就是500个，目数越 高，孔眼越多。除了表示筛网的孔眼外，它同时用于表 示能够通过筛网的粒子粒径，目数越高，粒径越小。
《大气污染控制工程》课件
大气污染控制的重要性
详细介绍大气污染控制的重要性，包括保护人民健康和维护生态平衡。
大气污染控制的目标和策略
阐述大气污染控制的目标，包括降低污染物排放和改善空气质量，并介绍一些常用的控制策略。
大气污染控制工程的原理和技 术
介绍大气污染控制工程中常用的原理和技术，如静电除尘、吸附等，以及它 们的工作原理和应用范围。
大气污染控制案例研究
通过实际案例，展示大气污染控制工程在不同地区的应用，以及取得的成效和挑战。
总结和展望
总结各个方面的内容，并展望大气污染控制工程的未来发展，以及我们每个人在环境保护中的角色。
《大气污染控制工程》
这个PPT课件将带您了解大气污染的定义和概述，包括其影响以及控制工程的 重要性和目标，同时讨论了控制工程的原理和技术，并提供了一些案例研究， 最后进行总结和展望。
大气污染的定义和概述
探讨大气污染的定义，了解它对环境和人类的影响，并介绍一些常见的大气 污染源。
大气污染的影响
深入了解大气污染对人类健康、环境质量和气候变化等方面带来的影响。
大气污染控制工程(郝吉明)课件及习题答案(第一章)
02
大气污染的来源与成因
工业排放
总结词
工业生产过程中会产生大量的废气、废水和固体废弃物，这 些污染物未经处理直接排放到大气中，对环境造成严重污染 。
详细描述
工业排放是大气污染的主要来源之一，包括燃煤、石油、化 工、钢铁、有色金属等行业的生产过程中产生的各种污染物 。这些污染物主要包括颗粒物、硫氧化物、氮氧化物、挥发 性有机物等。
详细描述
农业活动排放的污染物主要包括氨气、氮氧化物和颗粒物等。这些污染物主要来 自于农业生产过程中使用的化肥、农药等化学物质，以及农业废弃物的焚烧等。
城市生活排放
总结词
城市生活排放是指城市居民在日常生 活中产生的各种废气和颗粒物，对大 气环境造成一定程度的污染。
详细描述
城市生活排放的污染物主要包括颗粒 物、氮氧化物、挥发性有机物等。这 些污染物主要来自于居民烹饪、取暖、 空调等日常生活活动，以及城市垃圾 焚烧等。
填空题答案与解析
01
填空题答案
02
03
04
题目：大气污染控制工 程中，常用的除尘设备 有____和____。
答案：机械除尘器；袋 式除尘器。
填空题解析
05
解析：填空题答案中的 机械除尘器和袋式除尘 器是大气污染控制工程 中常用的除尘设备，它 们能够有效地去除空气 中的颗粒物，降低空气 污染。
计算题答案与解析
大气污染控制工程的历史与发展
• 总结词：大气污染控制工程的发展历程包括早期的控制燃煤烟尘、工业废气和 汽车尾气排放等措施，以及现代的综合性控制技术和政策。
• 详细描述：自工业革命以来，大气污染问题逐渐凸显。早期的控制措施主要包 括烟囱除尘、工业废气处理和汽车尾气控制等。随着科技的发展和环保意识的 提高，现代的大气污染控制工程已经发展成为综合性、系统性的工程，包括多 种污染物协同控制、区域联防联控、循环经济和绿色低碳发展等策略。同时， 国际合作和政策法规在推动大气污染控制工程的发展中也起到了重要作用。未 来，随着环保技术的不断创新和环保意识的进一步提高，大气污染控制工程将 更加注重源头治理、全过程控制和循环经济，推动人类社会与自然环境的和谐 发展。
大气污染控制工程郝吉明课件及习题答案第三章
受体大气扩散酸雨越境转移日本南朝鲜大气科学大气物理化学气象条件对污物的稀释扩散作用污染物对气象的影响大气圈垂直结构ozonelayer对流层10km左右集中了大气质量的34和全部的水蒸气主要天气现象都发生在这一层温度随高度的增加而降低每升高100m平均降温065温度和湿度的水平分布不均大气边界层对流层下层12km地面阻滞和摩擦作用明显自由大气大气边界层以上地面摩擦可以忽略近地层地面上50100m热量和动量的常通量层平流层对流层顶5055km同温层对流层顶3540km气温55空气粒子可以摆脱地球引力而散逸大气压力总是随高度的升高而降低均质大气层8085km以下成分基本不变主要气象要素
pipRTiRTi 代入上式得：
ag(Ti T)g(Ti 1)
T
T
高度 zzz （一般均满足绝热条件）
气块： Ti Ti0dz 环境： TT0 z
大气稳定度及其判据
T0 Ti0
判据：
则有
ag( d)z
t
混合层
中性层 稳定层
d >0, a>0 d <0, a<0 d ＝0，a=0
气温的垂直变化
气温直减率 T z
（大气）
干空气绝热绘制温度递减率－ 干绝热直减率
d
dTi dz
（空气团）
一般满足，大气绝热过程，系统与周围环境无热交换
（由压力变化引起）
定性
空气块 空气块
膨胀（做功） 耗内 能
T
压缩（外气对它做功） 内能
T
气温直减率
定量： 热力学第一定律
dT R•dpk1•dp T Cp p k p
➢ 气温随高度升高而迅速降低 ➢ 对流运动强烈
大气圈垂直结构
➢ 暖层（中间层顶～800km）
pipRTiRTi 代入上式得：
ag(Ti T)g(Ti 1)
T
T
高度 zzz （一般均满足绝热条件）
气块： Ti Ti0dz 环境： TT0 z
大气稳定度及其判据
T0 Ti0
判据：
则有
ag( d)z
t
混合层
中性层 稳定层
d >0, a>0 d <0, a<0 d ＝0，a=0
气温的垂直变化
气温直减率 T z
（大气）
干空气绝热绘制温度递减率－ 干绝热直减率
d
dTi dz
（空气团）
一般满足，大气绝热过程，系统与周围环境无热交换
（由压力变化引起）
定性
空气块 空气块
膨胀（做功） 耗内 能
T
压缩（外气对它做功） 内能
T
气温直减率
定量： 热力学第一定律
dT R•dpk1•dp T Cp p k p
➢ 气温随高度升高而迅速降低 ➢ 对流运动强烈
大气圈垂直结构
➢ 暖层（中间层顶～800km）
《大气污染控制工程》PPT课件
u 2
PL L
L Ri
d2
（1）管段流速的选择 P330
（2）管段断面尺寸确定
根据各管段的风量和选定的流速确定各管 段的管径(或断面尺寸)。P331
d 18.8 Q u
d 4Q 4Q 1000 18.8 Q
u 3600u
u
（3）流体阻力损失
计算各管段的摩擦阻力和局部阻力。从最 不利的环路(即距风机最远的排风点)开始
自然通风----门窗通风 机械通风----轴流风机
自然通风
机械通风
无动力通风器
利用室内外的空气对流 来驱动风机涡轮旋转。
优良的空气动力学设计 使通风器在微弱的气流 下也能转动。当通风器 涡轮旋转时，产生离心 力，通风器下方热空气、 废气从叶片间隙排出。
12.1.1 全面通风
满足全面通风的要求，必须有： （1）足够的通风换气量； （2）有合理的气流组织（换气方式方法）
“局部通风”。 还可理解为是局部通风之后没有办法的办法
12.1.2 局部通风
--用集气装置将污染源排放的污染气体收 集起来，通过净化之后排放到室外
局部排气净化系统 P315
(1)集气罩：收集废气的罩---污染物捕集装置 --其性能的好坏对净化系统的技术经济指标 和净化效果有直接的影响。
(2)风管：通风管道---输送气体的管道。通过 风管将整个净化系统连成一体。
(2)集气罩的吸气气流方向应尽可能与污染 源污染气流运动方向一致，以充分利用污 染气流的初始动能。
(3)在保证控制污染的条件下，尽量减少集 气罩的开口面积，使风量最小。
集气罩的设计方法 P336
(4)集气罩的吸气气流不允许通过人的呼吸 区再进入集气罩内，设计时要充分考虑操 作人员的位置和活动范围。
大气污染控制工程(郝吉明)课件及习题答案(第二章)
➢ 我国部分煤种的分析结果
4.煤的分类和组成
➢ 我国部分煤种的分析结果(续）
5.其他燃料
➢ 石油
✓ 液体燃料的主要来源 ✓ 链烷烃、环烷烃和芳香烃等多种化合物组成的混合物 ✓ 主要含碳和氢，还有少量硫、氮和氧 ✓ 氢含量增加时，比重减少，发热量增加
➢ 天然气
✓ 典型的气体燃料 ✓ 一般组成为甲烷85％、乙烷10％、丙烷3％
测定煤中水分、挥发分、灰分和固定碳。估测硫含量和热 量，是评价工业用煤的主要指标。
✓ 元素分析（ ultimate analysis ）
用化学分析的方法测定去掉外部水分的煤中主要组分碳、氢、 氮、硫和氧的含量。
4.煤的分类和组成
➢ 煤的工业分析 ✓ 水分：
• 一定重量13mm以下粒度的煤样，在干燥箱内318-323K温 度下干燥8小时，取出冷却，称重 外部水分
➢ 燃烧热损失与空燃比的关系
第四节 燃烧过程中硫氧化物的形成
1.硫的氧化机理
✓ 有机硫的分解温度较低 ✓ 无机硫的分解速度较慢 ✓ 含硫燃料燃烧的特征是火焰呈蓝色，由于反应：
OSO S2 O hv
在所有的情况下，它都作为一种重要的反应中间体
1.硫的氧化机理
✓ H2S的氧化
O H 2 S SO H 2 SO O 2 SO 2 O O H 2 S OH SH H 2 O OH H H O 2 OH O OH H 2 H 2 O H
➢ 典型液态燃料的燃烧产物：
3.燃烧过程中产生的污染物
➢ 典型气态燃料的燃烧产物：
4.热化学关系式
➢ 发热量：
• 单位燃料完全燃烧时，所放出的热量，即在反应物开始 状态和反应产物终了状态相同下的热量变化（ kJ/kg or kcal/kg ）
4.煤的分类和组成
➢ 我国部分煤种的分析结果(续）
5.其他燃料
➢ 石油
✓ 液体燃料的主要来源 ✓ 链烷烃、环烷烃和芳香烃等多种化合物组成的混合物 ✓ 主要含碳和氢，还有少量硫、氮和氧 ✓ 氢含量增加时，比重减少，发热量增加
➢ 天然气
✓ 典型的气体燃料 ✓ 一般组成为甲烷85％、乙烷10％、丙烷3％
测定煤中水分、挥发分、灰分和固定碳。估测硫含量和热 量，是评价工业用煤的主要指标。
✓ 元素分析（ ultimate analysis ）
用化学分析的方法测定去掉外部水分的煤中主要组分碳、氢、 氮、硫和氧的含量。
4.煤的分类和组成
➢ 煤的工业分析 ✓ 水分：
• 一定重量13mm以下粒度的煤样，在干燥箱内318-323K温 度下干燥8小时，取出冷却，称重 外部水分
➢ 燃烧热损失与空燃比的关系
第四节 燃烧过程中硫氧化物的形成
1.硫的氧化机理
✓ 有机硫的分解温度较低 ✓ 无机硫的分解速度较慢 ✓ 含硫燃料燃烧的特征是火焰呈蓝色，由于反应：
OSO S2 O hv
在所有的情况下，它都作为一种重要的反应中间体
1.硫的氧化机理
✓ H2S的氧化
O H 2 S SO H 2 SO O 2 SO 2 O O H 2 S OH SH H 2 O OH H H O 2 OH O OH H 2 H 2 O H
➢ 典型液态燃料的燃烧产物：
3.燃烧过程中产生的污染物
➢ 典型气态燃料的燃烧产物：
4.热化学关系式
➢ 发热量：
• 单位燃料完全燃烧时，所放出的热量，即在反应物开始 状态和反应产物终了状态相同下的热量变化（ kJ/kg or kcal/kg ）
大气污染控制工程：大气习题(2,3,5,6)
相关知识点：
T ( P ) RCp ( P )0.288 －泊松方程
T0 P0
P0
第五章 习 题
5．5 根据对某旋风除尘器的现场测试得到：除尘器进口的气流 量为10000 mN3/h，含尘浓度为4.2g/mN3 ,除尘器出口的气体流 量为12000 mN3/h ，含尘浓度为340mg/mN3，试计算该除尘器 的处理气体流量、漏风率和除尘效率 (分别按考虑漏风和不考虑漏风两种情况计算)。 解：处理气体流量：
4～5
5～6
6～8 8～10 10～12 20～30
99.63% 99.20% 99.20% 99.33% 99.38% 99.30%
100.00% 99.00% 98.00% 97.00% 96.00% 95.00% 94.00% 93.00%
<0.60.6-0.70.7-0.8 0.8-1 1～2 2～3 3～4 4～5 5～6 6～8 8～1010～12 20～30
产生的烟气量为：
注意单位： 1、浓度单位（体积分数）：ppm，％ 2、烟气量一般用体积表示
2.2 普通煤的元素分析如下：C65.7％，灰分18.1％，S1.7％ H3.2％，水分9.0％，O22.3％（含N量不计） （1）计算燃煤1kg所需要的理论空气量和SO2在烟气中的浓度 （以体积分数计）
（2）假定烟尘的排放因子80％，计算烟气中灰分的浓度（以 mg/m3表示） （3）假定用流化床燃烧技术加石灰石脱硫。石灰石中含Ca35％。 当Ca/S为1.7时，计算燃煤1t需加石灰石的量。
转化为标态下的体积：
（2) 根据(1)中的计算，燃烧1kg重油产生的干烟气量为：
燃料中的S完全转化为SO2时，烟气中SO2的浓度最大。因此烟气中SO2 的最大浓度(体积分数)为
大气污染控制工程实验ppt课件
测量记录室内空气的干球温度（即除尘系统中气体的温度）、湿球温度及相对湿度，计算空气中水蒸气体积分数（即除尘器系统中气体的含湿量）。
测量记录当地的大气压力。记录袋式除尘器型号规格、滤料种类、总过滤面积。测量记录除尘器进出口测定断面直径和断面面积，确定测定断面分环数和测点数，作好实验准备工作。
四、实验步骤
01
02
二、实验原理
三、实验装置和试剂
（一）实验装置 夹套式U型吸附器 （二）实验试剂 1、吸附器 硬质玻璃，直径d=15mm，高H=150mm，套管外径D=25mm，1个。 2、活性炭 粒径200目。 3、稳定阀 1个。 4、蒸气瓶 5L，1个。 5、冷凝器 1只。 6、加热套 500W，1个。 7、吸气瓶 1个 8、储气罐 不锈钢， 400L，最高耐压P=15kg/cm3, 1个 9、空气压缩机 排气量Q=0.1m3/min,压力P=20kg/cm2 10、真空泵 抽气量Q=0.5L/min,转数N=140r/min, 1台 11、 医用注射器 5ml, 2ml, 各1只 12、分光光度计 1台 13、调压器 500W， 1台 14、对氨基苯磺酸 分析纯1瓶 15、盐酸萘乙二胺 分析纯1瓶 16、冰醋酸 分析纯 1瓶 17、氢氧化钠 分析纯 1瓶 18、硫酸亚铁 工业纯 1瓶 19、亚硝酸钠 工业纯 1瓶。
（七）除尘效率计算
实验装置
旋风除尘器
仪器
倾斜微压计 2台
U型压差计500－1000mm 2个
毕托管 2支
烟尘采样管 2支
烟尘浓度测试仪 2台
干湿球温度计 1支
活性炭是基于其较大的比表面（可高达1000m2/g）和较高的物理吸附性能吸附气体中的NOx。活性炭吸附NOx是可逆过程，在一定的温度和压力下达到吸附平衡，而在高温、减压下被吸附的NOX又被解吸出来，活性炭得到再生。
测量记录当地的大气压力。记录袋式除尘器型号规格、滤料种类、总过滤面积。测量记录除尘器进出口测定断面直径和断面面积，确定测定断面分环数和测点数，作好实验准备工作。
四、实验步骤
01
02
二、实验原理
三、实验装置和试剂
（一）实验装置 夹套式U型吸附器 （二）实验试剂 1、吸附器 硬质玻璃，直径d=15mm，高H=150mm，套管外径D=25mm，1个。 2、活性炭 粒径200目。 3、稳定阀 1个。 4、蒸气瓶 5L，1个。 5、冷凝器 1只。 6、加热套 500W，1个。 7、吸气瓶 1个 8、储气罐 不锈钢， 400L，最高耐压P=15kg/cm3, 1个 9、空气压缩机 排气量Q=0.1m3/min,压力P=20kg/cm2 10、真空泵 抽气量Q=0.5L/min,转数N=140r/min, 1台 11、 医用注射器 5ml, 2ml, 各1只 12、分光光度计 1台 13、调压器 500W， 1台 14、对氨基苯磺酸 分析纯1瓶 15、盐酸萘乙二胺 分析纯1瓶 16、冰醋酸 分析纯 1瓶 17、氢氧化钠 分析纯 1瓶 18、硫酸亚铁 工业纯 1瓶 19、亚硝酸钠 工业纯 1瓶。
（七）除尘效率计算
实验装置
旋风除尘器
仪器
倾斜微压计 2台
U型压差计500－1000mm 2个
毕托管 2支
烟尘采样管 2支
烟尘浓度测试仪 2台
干湿球温度计 1支
活性炭是基于其较大的比表面（可高达1000m2/g）和较高的物理吸附性能吸附气体中的NOx。活性炭吸附NOx是可逆过程，在一定的温度和压力下达到吸附平衡，而在高温、减压下被吸附的NOX又被解吸出来，活性炭得到再生。
大气污染控制工程郝吉明课件及习题答案第二章2
环系 沥青 半园体沥青 沥青焦燃烧产生的颗粒物，包括：
✓ 黑烟：未燃尽的碳粒 ✓ 飞灰：不可燃矿物质微粒
➢ 煤粉燃烧过程
➢ 碳表面的燃烧产物为CO，它扩散离开表面并与O2反应
灰
外扩散
层
碳层
2. 燃煤烟尘的形成
➢ 煤粉燃烧过程
✓ 理论上碳与氧的摩尔比近1.0时最易形成黑烟
颗粒物的影响
➢ 黑烟形成的化学过程
2. 燃煤烟尘的形成
➢ 高灰分燃料的扩散燃烧
2. 燃煤烟尘的形成
➢ 灰分中含有Hg、As、Se、Pb、Cu、Zn等污染元素
2. 燃煤烟尘的形成
➢ 飞灰的形成过程
2. 燃煤烟尘的形成
➢ 影响烟煤烟气中飞灰排放特征的因素 ✓ 煤质 ✓ 燃烧方式 ✓ 烟气流速 ✓ 炉排和炉膛的热负荷 ✓ 锅炉运行负荷 ✓ 锅炉结构
➢ 影响烟煤烟气中飞灰排放特征的因素——热负荷
第六节 燃烧过程中其他污染物的形成
1.有机污染物的形成
➢ 形成历程 1. 链烃分子氧化脱氢形成乙烯和乙炔 2. 延长乙炔的链形成各种不饱和基 3. 不饱和基进一步脱氢形成聚乙炔 4. 不饱和基通过环化反应形成C6－C2型芳香族化 合物 5. C6－C2基逐步合成为多环有机物
2. CO的形成
3. Hg的形成与排放
➢ Hg对人的肾和神经系统有危害 ➢ 煤碳燃烧是Hg的一大来源 ➢ 煤中Hg的析出率与燃烧条件有关 ➢ 燃烧温度>90oC时，析出率>90％ ➢ 还原性气氛的析出率低于氧化性气氛 ➢ Hg排放控制是燃煤污染控制的新课题之一
4. NOx的形成
➢ NOx的形成机理
2. SO2和SO3之间的转化
➢ 反应方程式
• SO2 + O + M SO3 + M • SO3 + O SO2 + O2 • SO3 + H SO2 + OH • SO3 + M SO2 + O + M
✓ 黑烟：未燃尽的碳粒 ✓ 飞灰：不可燃矿物质微粒
➢ 煤粉燃烧过程
➢ 碳表面的燃烧产物为CO，它扩散离开表面并与O2反应
灰
外扩散
层
碳层
2. 燃煤烟尘的形成
➢ 煤粉燃烧过程
✓ 理论上碳与氧的摩尔比近1.0时最易形成黑烟
颗粒物的影响
➢ 黑烟形成的化学过程
2. 燃煤烟尘的形成
➢ 高灰分燃料的扩散燃烧
2. 燃煤烟尘的形成
➢ 灰分中含有Hg、As、Se、Pb、Cu、Zn等污染元素
2. 燃煤烟尘的形成
➢ 飞灰的形成过程
2. 燃煤烟尘的形成
➢ 影响烟煤烟气中飞灰排放特征的因素 ✓ 煤质 ✓ 燃烧方式 ✓ 烟气流速 ✓ 炉排和炉膛的热负荷 ✓ 锅炉运行负荷 ✓ 锅炉结构
➢ 影响烟煤烟气中飞灰排放特征的因素——热负荷
第六节 燃烧过程中其他污染物的形成
1.有机污染物的形成
➢ 形成历程 1. 链烃分子氧化脱氢形成乙烯和乙炔 2. 延长乙炔的链形成各种不饱和基 3. 不饱和基进一步脱氢形成聚乙炔 4. 不饱和基通过环化反应形成C6－C2型芳香族化 合物 5. C6－C2基逐步合成为多环有机物
2. CO的形成
3. Hg的形成与排放
➢ Hg对人的肾和神经系统有危害 ➢ 煤碳燃烧是Hg的一大来源 ➢ 煤中Hg的析出率与燃烧条件有关 ➢ 燃烧温度>90oC时，析出率>90％ ➢ 还原性气氛的析出率低于氧化性气氛 ➢ Hg排放控制是燃煤污染控制的新课题之一
4. NOx的形成
➢ NOx的形成机理
2. SO2和SO3之间的转化
➢ 反应方程式
• SO2 + O + M SO3 + M • SO3 + O SO2 + O2 • SO3 + H SO2 + OH • SO3 + M SO2 + O + M
大气污染控制工程：大气习题(2,3,5,6)
1.73105 m 17.3m
第六章 习题
6.3 有一沉降室长7.0m，高12m，气速30cm/s，空气温度300K 尘粒密度2.5g/cm3，空气粘度0.067kg/(m .h)求该沉降室100％ 捕集的最小粒径。
解：
对应最小粒径有：
H
us L v0
d p2ρpg 18μ
L v0
则：
d
m
＝
in
5.10 计算粒径不同的三种飞灰颗粒在空气中的重力沉降速度以及 每种颗粒在30 s内的沉降高度。假定飞灰颗粒为球形，颗粒直径 分别为0.4、40、40μm，空气温度为387．5K，压力为101325 Pa，飞灰真密度为2310kg／m3。
解:387.5K条件下，空气密度ρ＝0.912kg/m3, 粘度μ＝2.3×10－5Pa·s
18μv0 H
ρ p
gL
单位统一即可。
代入数据解得：dmin＝83μm
6.6 某旋风除尘器处理含有4.58g/m3灰尘的气流（μ＝2.5
×10-5Pa s）其除尘总效率为90％，粉尘分析试验得到下列
结果。
粒径范围
捕集粉尘的质 逸出粉尘的质 分级效
量百分数 %
量百分数 % 率％
0～5
0.5
76
0.06
A dL ＝1.884m2
i
1
2i 1i
1
exp(
A Q
i
)
代入数据得： η＝ 100％ (Q=0.075m3/h) η＝ 98.79％ (Q=0.075m3/h)
6.11 利用一高压电除尘器捕集烟气中的粉尘，已知该电除尘器 由四块集尘板组成，板高和板长均为366cm，板间距为24.4cm， 烟气体积流量为2m3/s,操作压力为1atm，设粉尘粒子的驱进速度 为12.2cm/s，试确定
大气污染控制工程第二版习题答案 ppt课件
12.5 63.17 0 0.5 -2.313 0
25 (H2O) 63.17 (CO2) 0.536 (N2) 0.5 (SO2) 0 0
2020/11/24
8
因此，燃烧1公斤煤需要的理论氧气量为： (12.5+63.17+0.5-2.313)mol=73.857mol
需要的实际空气量为： 73.857 ×(1+3.78) ×(1+20%) ×(1+0.0116)mol =423.64 ×1.0116mol=428.56mol
2020/11/24
7
习题2.6 2.7
解：以完全燃烧1公斤煤为基准，计算各组分的摩尔数、 需氧量和产生的烟气量，结果见下表：
组分 质量/g 摩尔数/mol 需O2量/mol 燃烧后烟气量/mol
H 50 C 758
N 15
S 16 O 74 灰分 87
50 63.17 1.071 0.5 4.625 -
71.25（CO2） 56.5(H2O) 0
N
2
S
10
0.143 0.312 5
0 0.312 5
0.071 4(N2) 0.312 5 (SO2)
2020/11/24
1
因此，燃烧1公斤重油所需的理论氧气量为：
（71.25+28.25-0.625+0.3125）mol=99.1875mol
则所需的理论空气量为： 99.1875×(1+3.78)mol=474.12mol
转化成标准状态下的体积，得： Va=474.12×22.4×10-3m3N=10.62 m3N
燃烧后产生的理论烟气量为： （71.25+56.5+0.0714+0.3125）mol+99.1875×3.78mol=503.06mol
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2）干烟气量为502.99－56.50=446.49mol/kg重油。
SO2百分比浓度为 0.312150% 00.07% 44.469
空气燃烧时CO2存在最大浓度 7.12510% 01.59% 6 44.469
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15
3）过剩空气为10%时，所需空气量为 1.1×10.62=11.68m3N/kg重油，
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4
1.3 CCl4气体与空气混合成体积分数为1.50×10－4的混合
气体，在管道中流动的流量为10m3N、/s，试确定：1）
CCl4在混合气体中的质量浓度 （g/m3N）和摩尔浓度c （mol/m3N）；2）每天流经管道的CCl4质量是多少千克？
1）（g/m3N）1.52 0 .4 2 1 1 0 4 0 1 3 51 4.03 g/1 m N 3
mol/100g煤 5.475
3.2 0.053 0.072
故煤的组成为CH0.584S0.010O0.013
mol/mol碳 1
0.584 0.010 0.013 3.306g/mol碳 1.644g/mol碳
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18
燃料的摩尔质量（包括灰分和水分）为 100 18.26g/molC 5.475
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7
1.6 设体内有4800ml血液，每100ml血液中含 氧20ml。从事体力劳动的人的呼吸量为 4.2L/min,手污染空气中所含CO浓度为10-4。 如果血液中CO水平最初为：1.0%；2%，计算 血液达到7%的CO饱和度需要多少分钟。设吸 入肺中的CO全被血液吸收。
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1.1495(13.78)100022.4103m3/kg 18.26
6.74m3/kg
SO2在湿烟气中的浓度为
10.2920.010 0.3 0 .1 7 0 8 1.14951.644 100% 0.174% 18
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20
2）产生灰分的量为
18.1100080% 144.8g/kg 100
c（mol/m3N）1 2.5 .4 2 0 1 1 0 4 0 36.7 0 1 0 3m/o m N 3l
2）每天流经管道的CCl4质量为 1.031×10×3600×24×10－3kg=891kg
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5
1.4 成人每次吸入的空气量平均为500cm3，假 若每分钟呼吸15次，空气中颗粒物的浓度为
0 .7 821 .0 81
；
N 2% 2.9 8 7 1 1% 0 0 7.5 5% 1
，
O 2% 0 .2 2.9 0 8 3 7 1 9 .0 2 0 1% 0 0 2.0 3 % 8
。 A% r 0 .00 9 3.9 3 9 4 1 4% 0 0 1 .2% 9 2.9 8 7 1
C2% O 0 .02.0 9 8 4 0 7 1.0 4 3 1 1 3% 00 .0% 5
由《大气污染控制工程》P14 （1－1），取M=210
COH Mb p210 2.21 0 4 0.2369
O 2Hb pO 2
1.9 51 0 2
COHb饱和度
C O C C O O 2 O H H 1 H b C C bb O /O O /O 2 H 2 H H H 1 b b 0 .0 b 2 .b 23 3 1 6 .6 1 9 % 9 9 5
燃烧方程式为
C H 0 .5 8 4S 0 .0 1 0 O 0 .0 1 3n (O 2 3 .7 8 N 2) C O 20 .2 9 2 H 2 O 0 .0 1 0 S O 2 3 .7 8 n N 2
n=1+0.584/4+0.010－0.013/2=1.1495
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19
1）理论空气量
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24
理论烟气量CO2 66.25mol，SO2 0.1875mol， H2O15.5625+2.94=18.50mol
N2 3.7835.74628.50m 4 ol 4.78
总计66.25+8.50+0.1875+280.54=365.48mol/kg煤 实际烟气量365.48+0.2×354.76=436.43mol/kg煤
烟气量（湿烟气） （1+0.292+0.010+3.78×1.1495+1.644/18） ×1000/18.26×22.4×10－3 =6.826m3/kg
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21
灰分浓度为
1 4 4 .8 1 0 3mg/m3=2.12×104mg/m3 6.826
3）需石灰石
10001.7%1.740
11.493%
烟气量SO2: 0.002mol，CO2 0.285+0.007+0.05=0.342mol， N2：0.223×3.78+0.524=1.367mol， H2O :0.002+0.126+0.014+1.298×1.493%=0.144mol
故实际烟气量
0.002+0.342+1.367+0.144+0.2×1.066=2.068mol
摩尔数为
1103 44.64m 3 ol 22.4
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3
故三种污染物体积百分数分别为：
SO2： NO2： CO：
0.1 51 03 0.0512 06 6 44.4643 0.1 21 0 3 0.051 8 0 6 4 64.4 643
4.00 1 0 3 3.20 1 0 6 2 84.4 643
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26
解：
取1mol煤气计算
H2S 0.002mol CO2 0.05mol CO 0.285mol
耗氧量 0.003mol 0mol
0.143mol
H2 （0.13-0.004）mol CH4 0.007mol
0.063mol 0.014mol
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27
共需O2 0.003+0.143+0.063+0.014=0.223mol。 设干空气中N2：O2体积比为3.78：1
32.00
103.21kg/t煤
35%
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22
2.3 煤的元素分析结果如下： S 0.6%、H3.7%、C 79.5%、N 0.9%、
O 4.7%、灰分10.6% 在空气过剩20%条件下 完全燃烧。计算烟气中SO2的浓度
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23
2.3解： 按燃烧1kg煤计算
重量（g）
C
795
3）在标准状态下（1atm和273K），干烟道气体积； 4）在标准状态下颗粒物的浓度。
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29
2.5 干烟道气的组成为：CO211%（体积）， O28%，CO2%，SO2120×10－6（体积分数）， 颗粒物30.0g/m3（在测定状态下），烟道气流流 量在700mmHg和443K条件下为5663.37m3/min， 水气含量8%（体积）。
试计算： 1）过量空气百分比； 2）SO2的排放浓度（ ug/m3）；
H
31.125
S
6
H2O 52.875
摩尔数（mol） 66.25 15.5625 0.1875 2.94
需氧数（mol） 66.25 7.78 0.1875 0
设干空气中N2：O2体积比为3.78：1，
所需理论空气量为4.78×（66.25+7.78+0.1875） =354.76mol/kg煤。
200 ug/m3，试计算每小时沉积于肺泡内的颗
粒物质量。已知该颗粒物在肺泡中的沉降系数为 0.12。
解： 每小时沉积量 200×（500×15×60×10－6）
×0.12=10.8 g
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6
1.5 设人体肺中的气体含CO为2.2×10-4，平 均含氧量为19.5%。如果这种浓度保持不变， 求COHb浓度最终将达到饱和水平的百分率。
27.625
S
10
0.3125
0.3125
H2O 22.5
1.25
0
N元素忽略。
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13
1）理论需氧量 71.25+27.625+0.3125=99.1875mol/kg 设干空气O2：N2体积比为1：3.78，则理论空气 量99.1875×4.78=474.12mol/kg重油。
即474.12×22.4/1000=10.62m3N/kg重油。
试计算：1. 燃油1kg所需的理论空气量和产生 的理论烟气量； 2.干烟气中SO2的浓度和CO2的最大浓度； 3.当空气的过剩量为10%时，所需的空气量及 产生的烟气量。
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12
2.1 解： 1kg燃油含：
重量（g） 摩尔数（mol） 需氧数（mol）
C
855
71.25
71.25
H
113－2.5 55.25
烟气组成为CO271.25mol， H2O 55.25+1.25=56.50mol，SO2 0.1325mol，N2 3.78×99.1875=374.93mol。
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14
理论烟气量 71.25+56.50+0.3125+374.93=502.99mol/kg重油。 即502.99×22.4/1000=11.27 m3N/kg重油。
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10
已知无烟煤的干燥无灰基组成为：C:90.0%、 H：2.0%，S：3.0%，O：3.5%，N：1.5%，干 燥基灰分为A：20%，收到基水分为：3.0%。 计算收到基的其他组成。
SO2百分比浓度为 0.312150% 00.07% 44.469
空气燃烧时CO2存在最大浓度 7.12510% 01.59% 6 44.469
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15
3）过剩空气为10%时，所需空气量为 1.1×10.62=11.68m3N/kg重油，
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4
1.3 CCl4气体与空气混合成体积分数为1.50×10－4的混合
气体，在管道中流动的流量为10m3N、/s，试确定：1）
CCl4在混合气体中的质量浓度 （g/m3N）和摩尔浓度c （mol/m3N）；2）每天流经管道的CCl4质量是多少千克？
1）（g/m3N）1.52 0 .4 2 1 1 0 4 0 1 3 51 4.03 g/1 m N 3
mol/100g煤 5.475
3.2 0.053 0.072
故煤的组成为CH0.584S0.010O0.013
mol/mol碳 1
0.584 0.010 0.013 3.306g/mol碳 1.644g/mol碳
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18
燃料的摩尔质量（包括灰分和水分）为 100 18.26g/molC 5.475
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7
1.6 设体内有4800ml血液，每100ml血液中含 氧20ml。从事体力劳动的人的呼吸量为 4.2L/min,手污染空气中所含CO浓度为10-4。 如果血液中CO水平最初为：1.0%；2%，计算 血液达到7%的CO饱和度需要多少分钟。设吸 入肺中的CO全被血液吸收。
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1.1495(13.78)100022.4103m3/kg 18.26
6.74m3/kg
SO2在湿烟气中的浓度为
10.2920.010 0.3 0 .1 7 0 8 1.14951.644 100% 0.174% 18
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20
2）产生灰分的量为
18.1100080% 144.8g/kg 100
c（mol/m3N）1 2.5 .4 2 0 1 1 0 4 0 36.7 0 1 0 3m/o m N 3l
2）每天流经管道的CCl4质量为 1.031×10×3600×24×10－3kg=891kg
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5
1.4 成人每次吸入的空气量平均为500cm3，假 若每分钟呼吸15次，空气中颗粒物的浓度为
0 .7 821 .0 81
；
N 2% 2.9 8 7 1 1% 0 0 7.5 5% 1
，
O 2% 0 .2 2.9 0 8 3 7 1 9 .0 2 0 1% 0 0 2.0 3 % 8
。 A% r 0 .00 9 3.9 3 9 4 1 4% 0 0 1 .2% 9 2.9 8 7 1
C2% O 0 .02.0 9 8 4 0 7 1.0 4 3 1 1 3% 00 .0% 5
由《大气污染控制工程》P14 （1－1），取M=210
COH Mb p210 2.21 0 4 0.2369
O 2Hb pO 2
1.9 51 0 2
COHb饱和度
C O C C O O 2 O H H 1 H b C C bb O /O O /O 2 H 2 H H H 1 b b 0 .0 b 2 .b 23 3 1 6 .6 1 9 % 9 9 5
燃烧方程式为
C H 0 .5 8 4S 0 .0 1 0 O 0 .0 1 3n (O 2 3 .7 8 N 2) C O 20 .2 9 2 H 2 O 0 .0 1 0 S O 2 3 .7 8 n N 2
n=1+0.584/4+0.010－0.013/2=1.1495
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1）理论空气量
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24
理论烟气量CO2 66.25mol，SO2 0.1875mol， H2O15.5625+2.94=18.50mol
N2 3.7835.74628.50m 4 ol 4.78
总计66.25+8.50+0.1875+280.54=365.48mol/kg煤 实际烟气量365.48+0.2×354.76=436.43mol/kg煤
烟气量（湿烟气） （1+0.292+0.010+3.78×1.1495+1.644/18） ×1000/18.26×22.4×10－3 =6.826m3/kg
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灰分浓度为
1 4 4 .8 1 0 3mg/m3=2.12×104mg/m3 6.826
3）需石灰石
10001.7%1.740
11.493%
烟气量SO2: 0.002mol，CO2 0.285+0.007+0.05=0.342mol， N2：0.223×3.78+0.524=1.367mol， H2O :0.002+0.126+0.014+1.298×1.493%=0.144mol
故实际烟气量
0.002+0.342+1.367+0.144+0.2×1.066=2.068mol
摩尔数为
1103 44.64m 3 ol 22.4
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3
故三种污染物体积百分数分别为：
SO2： NO2： CO：
0.1 51 03 0.0512 06 6 44.4643 0.1 21 0 3 0.051 8 0 6 4 64.4 643
4.00 1 0 3 3.20 1 0 6 2 84.4 643
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26
解：
取1mol煤气计算
H2S 0.002mol CO2 0.05mol CO 0.285mol
耗氧量 0.003mol 0mol
0.143mol
H2 （0.13-0.004）mol CH4 0.007mol
0.063mol 0.014mol
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27
共需O2 0.003+0.143+0.063+0.014=0.223mol。 设干空气中N2：O2体积比为3.78：1
32.00
103.21kg/t煤
35%
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22
2.3 煤的元素分析结果如下： S 0.6%、H3.7%、C 79.5%、N 0.9%、
O 4.7%、灰分10.6% 在空气过剩20%条件下 完全燃烧。计算烟气中SO2的浓度
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23
2.3解： 按燃烧1kg煤计算
重量（g）
C
795
3）在标准状态下（1atm和273K），干烟道气体积； 4）在标准状态下颗粒物的浓度。
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2.5 干烟道气的组成为：CO211%（体积）， O28%，CO2%，SO2120×10－6（体积分数）， 颗粒物30.0g/m3（在测定状态下），烟道气流流 量在700mmHg和443K条件下为5663.37m3/min， 水气含量8%（体积）。
试计算： 1）过量空气百分比； 2）SO2的排放浓度（ ug/m3）；
H
31.125
S
6
H2O 52.875
摩尔数（mol） 66.25 15.5625 0.1875 2.94
需氧数（mol） 66.25 7.78 0.1875 0
设干空气中N2：O2体积比为3.78：1，
所需理论空气量为4.78×（66.25+7.78+0.1875） =354.76mol/kg煤。
200 ug/m3，试计算每小时沉积于肺泡内的颗
粒物质量。已知该颗粒物在肺泡中的沉降系数为 0.12。
解： 每小时沉积量 200×（500×15×60×10－6）
×0.12=10.8 g
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6
1.5 设人体肺中的气体含CO为2.2×10-4，平 均含氧量为19.5%。如果这种浓度保持不变， 求COHb浓度最终将达到饱和水平的百分率。
27.625
S
10
0.3125
0.3125
H2O 22.5
1.25
0
N元素忽略。
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13
1）理论需氧量 71.25+27.625+0.3125=99.1875mol/kg 设干空气O2：N2体积比为1：3.78，则理论空气 量99.1875×4.78=474.12mol/kg重油。
即474.12×22.4/1000=10.62m3N/kg重油。
试计算：1. 燃油1kg所需的理论空气量和产生 的理论烟气量； 2.干烟气中SO2的浓度和CO2的最大浓度； 3.当空气的过剩量为10%时，所需的空气量及 产生的烟气量。
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2.1 解： 1kg燃油含：
重量（g） 摩尔数（mol） 需氧数（mol）
C
855
71.25
71.25
H
113－2.5 55.25
烟气组成为CO271.25mol， H2O 55.25+1.25=56.50mol，SO2 0.1325mol，N2 3.78×99.1875=374.93mol。
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理论烟气量 71.25+56.50+0.3125+374.93=502.99mol/kg重油。 即502.99×22.4/1000=11.27 m3N/kg重油。
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已知无烟煤的干燥无灰基组成为：C:90.0%、 H：2.0%，S：3.0%，O：3.5%，N：1.5%，干 燥基灰分为A：20%，收到基水分为：3.0%。 计算收到基的其他组成。