大气污染控制新技术

大气污染控制新技术
大气污染控制新技术

工业窑炉、火电厂SCR法脱硝

王颖

(大连交通大学,环境科学与工程,20142129)

摘要:论述了燃料燃烧过程中NOX的形成机理,燃烧过程中NOX控制技术和主要的烟气脱硝技术。对于SCR法烟气脱硝技术,从设备布置方式、工艺流程、主要系统和催化剂类型等方面进行了详细介绍。最后详细讨论了SCR法烟气脱硝技术在燃煤电厂工程应用中的注意问题。

关键词:NOx控制技术;脱硝技术;SCR法烟气脱硝;催化剂

0引言

煤作为我国主要的一次能源,在电站锅炉、工业锅炉、各种相关工业领域的动力设备以及居民生活等的能源消耗中占有很大的比例。特别是近年来随着我国经济的发展,对电的需求大幅度地增加,极大地增加了煤的消耗。由于大量煤在燃烧过程中释放出SO2、NO X等污染物而带来严重的酸雨和其他环境污染问题。根据国家环保局统计和有关研究估算[1],1990年我国NO X的排放量约为910万吨,1995年的排放量约为1000万吨,2000年的排放量约为1500万吨,2004年的排放量约为1600万吨,到2010年我国NOX排放将达到2194万吨。由此可见,今后我国NOX排放量将十分巨大,如果不加以控制,NOx将对我国大气环境造成严重的污染。

我国从上世纪70年代开始就进行酸雨的控制研究工作,但工程应用进展缓慢,到上世纪末开始加快了酸雨的控制,重点放在了SO2的治理上。并相继出台了大气污染防治法、排污费征收政策和火电厂脱硫电价补贴政策,有力促进了SO2的治理工作。有效控制了酸雨区的扩散。与SO2相比,NO X不但对酸雨的形成影响很大,而且还是光化学烟雾形成的催化剂,其对大气的污染要远大于SO2形成的污染。

氮氧化物减排是我国“十二五”新增的节能减排任务,目前火电行业二氧化硫和氮氧化物排放量占全国排放总量的40%以上,能否完成氮氧化物减排任务与燃煤电厂脱硝紧密相关。根据我国环境保护部的预定目标,全国氮氧化物排放总量在2011年要实现减排 1.5%。但2011年上半年,全国氮氧化物排放指标不降反升,实际排放量增长了6.17%,虽然下半年增速有所放缓,但2011年全国氮氧化物排放总量仍达到2404万t,与2010年相比上升了 5.73%。要控制NO X排放总量,除对新建机组全面实施低NO X燃烧技术和安装烟气脱硝装置外,对NO X排放水平较高的老机组进行低NO X燃烧改造与烟气脱硝技术改造相结合的方法才是解决NO X减排问题的根本方法。

1氮氧化物的来源及危害

1.1我国能源现状

我国是能源生产与消费的大国,一次能源供应以煤炭为主,石油、天然气资源短缺。据统计,我国2008年能源消费总量为28.5亿t标准煤,其中煤炭占68.7%,原油占18.7%,天然气占3.8%,可再生能源占8.9%[2]。我国能源消费比重分配如图1所示。

图1:我国能源消费比重分配如图

我国燃煤发电主要是通过直接燃烧方式,煤炭燃烧产生了大量的烟尘、氮氧化物(NOx)、

硫氧化物(SOx)、汞等重金属氧化物及大量的二氧化碳气体。此外,还有固体渣和废水排放带

来的环境问题。这些污染物排入大气,己经造成了严重的环境问题,是我国经济可持续发展待

解决的重要问题[3]。

1.2氮氧化物来源及危害

氮氧化物(包括NO、NO2等,简称NOx)是当今最主要的大气污染物之一,它能够引发酸雨、光化学烟雾、同温层臭氧减少和近地面臭氧浓度增加等现象,同时NOx对人类和动植物也有一定影响。NOx排放量和大气浓度的快速增加,会导致一系列的城市和区域环境问题。矿物燃料的燃烧是导致大气中氮氧化物浓度逐年增高的主要原因。

据统计,我国大气污染物中90%以上的NOx源于矿物燃料(如煤、石油、天然气等)的

燃烧过程。2005年,全国NOx排放总量达到1600万t左右,其中67%来自于煤的燃烧[4]。

据有关研究估计,到2010年,我国NOx排放量将会达到2200万t[5],而按照目前的排放控

制水平,2020年中国NOx排放量将达到2900万t。烟气脱硝是继烟气脱硫之后我国控制火

电厂污染物排放的又一个重点领域。

2氮氧化物的控制技术

现行的《火电厂大气污染物排放标准》,NOx排放标准制定得比较宽松。面对严峻的氮

氧化物排放形势,国家环保部正在制定“十二五”规划,将进一步降低NOx的排放标准。为

满足排放法规的要求,必须采取相应的氮氧化物控制技术。

现有NOx的治理技术分为两类[6]:

一级处理,即通过对燃烧过程的控制和改进减少NOx的生成;

一级处理立足于“治本”,是节省资金和节约能源的治理方法。现有技术有:

(l)催化助燃燃烧(CST)

用无焰的催化燃烧法使燃烧温度由传统的1800℃降至1500℃以下,降低热力型NOx的生成。制备耐高温、高活性的助燃材料是此法的关键。

(2)烟道气循环(FGR)

将部分(20%~40%)烟道气抽回并与燃烧气体混合,降低燃烧火焰温度和氧气的浓度,从而降低热力型NOx的生成。此法可使NOx的生成量降低20%一50%,但不适合于煤和重油的燃烧器。由于此法需要一系列附加装置,有时还需要改进燃烧器本身,其费用较高。(3)低NOx燃烧器(LNB)

通过改变空气—燃料混合方式,使燃烧温度及氧气浓度降低,从而同时降低燃料型NOx 和热力型NOx的生成。按照混合方法的不同,可分为三种类型;低过量空气燃烧法、分段进空气法和分段进燃料法。

(4)炉内还原法(IFR)

大约10%的燃料在燃烧时由火焰上方注入,使火焰温度和氧气浓度降低,即对生成的NOx进行转化或吸收时加入的燃料转化的CH自由基,将70%-90%的NOx还原为N2。

实际上,上述的燃烧控制方法可以结合使用。在日本,相当多的发电厂锅炉采用低NOx 燃烧器,可使NOx的生成量降低20%一80%。尽管一级处理方法有技术简单、费用少、节能的优点,对于燃气或燃油的场合有较高的效率,但对于以煤为主要燃料的地区和国家,仅用这些方法达不到NOx的排放标准,必须采用二级处理方法,对已产生的NOx进行吸收、分解或转化。

二级处理按处理原理分为干法和湿法两类。湿法一般适用于小型的NOx排放源。其原理是先用一种氧化剂使难溶于水的NO转化为NO2,再用一种液体吸收剂加以吸收。氧化剂一般用CIO2、O3等吸收剂多用氢氧化钠溶液、氨水、石灰或EDTA溶液。此法脱除效率可达90%以上。但是由于需要用到大量的氧化剂,而且吸收后生成硝酸盐和亚硝酸盐造成二次污染,所以没有得到广泛应用。借助物理和化学吸附或某一气相化学反应使NOx以气态形式被吸收或转化的方法均属于干法。

(l)固体吸附法

吸附法是利用吸附剂对NOx的吸附,通过周期性地改变操作温度或压力,控制NOx的吸附和解吸,使NOx从气源中分离出来。根据再生方式的不同,吸附法可分为变温吸附法和变压吸附法。变温吸附法脱硝研究较早,己有一些应用;变压吸附法是最近研究开发的一种较新的脱硝技术,常用的吸附剂有分子筛、活性炭、天然沸石、硅胶及含NH3的泥煤等。其中有些吸附剂如硅胶、分子筛、活性炭等,兼有催化的性能。对于排放气体组成简单、规模小的排放源(如硝酸厂、钢铁厂的酸洗车间等)效果较好,具有耗资少、设备简单、易于再生的优点。固体吸附法的缺点在于受吸附容量限制,不适于含尘量高、气流量大的排放源(如发电厂、钢铁厂烧结机尾气等),而且在再生过程中,须考虑再生液的处理问题。

(2)选择催化还原法(SCR)

使用催化剂催化还原NOx法效率高,去除NOx的能力可达90%以上,是目前能找到的

最好的可以广泛用于固定源NOx治理的技术。其原理是在特定的催化剂上,用氨或其他还原剂选择性地将NOx还原为N2,同时生成水。催化剂的作用是降低NOx分解反应的活化能,使其反应温度降低至150一450℃之间。

(3)选择非催化还原法(SNCR)

不通过催化作用直接用氨或者尿素类物质使NOx还原为氮气。由于不使用催化剂,其操作费用大大降低。其还原效率与反应温度、NOx浓度、还原剂与NOx的比率及反应时间有关,一般在30%一70%之间。此技术也己实现了工业应用。

(4)催化分解法

在催化剂的帮助下,使NO直接分解为N2和O2。这是一种非常理想的方法,不需耗费大量的还原剂,并且不会产生二次污染。因此,很长时间以来,NO的直接分解成为许多科研工作者研究的热点。

但是,几乎所有对NO分解有催化能力的催化剂,催化活性都或多或少会被氧气抑制。这种抑制作用是因为氧占据了催化剂表面能够发生NO化学吸附的活性中心,而NO的化学吸附正是分解过程的控制步骤。这意味着NO的催化分解既不能在富氧环境下进行,自身分解产生的氧气又会使催化剂很快失活,因此阻碍了此法的实际应用。

(5)其他方法

近年来发展了许多治理NOx的新技术,如:膜及电化学技术,电子束照射法等。这些技术多用于烟道气同时脱硫脱硝。颇具吸引力的是电子束照射法,其原理是利用高能辐射使空气中的O2和N2等转化为活泼的自由基;在水蒸气的存在下这些自由基将SO2和NOx氧化为硫酸和硝酸;加入氨生成硫酸胺和硝酸胺;在静电除尘器中收集固体产物可用做化肥。推广此法的主要障碍是需要一个大型的辐射发生源,耗资巨大。

3SCR技术综述

3.1SCR技术的应用现状

选择性催化还原法(selectiveCatalytieReduction,sCR)是目前国际上应用最广泛的烟气脱硝技术,在日本、欧洲、美国等国家或地区的大多数电厂中基本都应用此技术,由于其没有副产物,装置结构简单,并且脱硝效率高(可达90%以上),运行可靠,便于维护,一次投资相对较低等诸多优点,得到了广泛的商业应用[7]。

SCR系统于七十年代的晚期在日本的工业机组和电站机组中首先得到应用。到目前为止已经有170套SCR装置在日本的电站机组上运行,其总装机容量接近100,000MW。在欧洲,SCR技术于1985年引入,并得到了广泛应用,电站机组的总装机容量超过60,000MW[8]。最近十年以来,SCR系统在美国得到十分广泛的应用,到目前为止,美国已有超过100,000MW 的SCR机组投入运行或在建过程中[9]。在我国,SCR工艺已投入使用的电厂有:后石电厂(7x600MW)、江苏太仓(1x600Mw)、浙江宁海(1x600MW)、广东恒运(2x300MW)、福建肖屿(2x300MW)、江苏阐山(600MW)、广东台山(1x600Mw)、长沙电厂(2x600MW)、山西太原钢铁集团自备电厂(2x300MW)、浙江乌沙山电厂(4x600MW)、北京石景山电厂(2x200MW)、山

西阳城电厂(2x600MW)和北京高井电厂(4x100MW十4x50MW)等。可以预见的是,在未来的一段时期内,SCR技术在我国电站机组将得到更加广泛的应用。

3.2SCR法脱硝的工艺流程

电站锅炉和大型工业锅炉应用中通常有高灰、低灰以及尾部三种SCR布置方式。在确定的布置方式下,SCR系统主要由催化反应器、催化剂和氨存储及喷射系统组成。典型的流程为:SCR反应器设置在省煤器后,空气预热器前,液氨从液氨槽车由卸料压缩机送入液氨储槽,再经过蒸发槽蒸发为氨气后通过氨缓冲槽和输送管道进入锅炉区,通过与烟气均匀混合后由分布导阀在SCR反应器的上方进入反应器,与NO进行反应。

SCR法脱硝的工艺流程如图2所示:

图2:SCR法脱硝的工艺流程

目前应用于火电厂SCR设备布置方式,一般有三种方式[10],如图3-5所示:

(l)高温高尘式,SCR反应器位于锅炉烟气出口和空气预热器之间:

图3:高温高尘式SCR装置

(2)高温低尘式,SCR反应器位于高温电除尘器之后:

图4:高温低尘式SCR装置

(3)低温低尘式,SCR反应器位于烟气脱硫装置之后:

图5:低温低尘式SCR装置

3.3SCR法脱硝的反应机理

SCR的化学反应机理比较复杂,主要是NH3在一定的温度和催化剂的作用下,有选择地把烟气中的NOx还原为N2,同时生成水。催化剂的作用是降低分解反应的活化能,使其反应温度降低至150-450℃之间,反应历程见反应式:

4NH

3+4NO+O

2

→4N

2

+6H

2

O

2NO+2NO2+4NH3→4N

2+6H

2

O

6NO2+8NH3→7N2+12H2O

其中第一个反应是主反应。因为烟气中的大部分NOx均是以NO的形式存在的,在没有催化剂的情况下,这些反应只能在很窄的温度范围内(980℃左右)进行,通过选择合适的催化剂,可以降低反应温度,并且可以扩展到适合电厂实际工况的290-430℃范围。

在反应条件改变时,还可能发生以下反应:

4NH3+O2→2N2+6H2O

2NH→2N2+3H2

4NH3+5O2→4NO+6H2O

NH3的分解和NH3氧化为NO的反应都在350℃以上才能进行,450℃以上才能剧烈反应。在一般的选择性催化还原工艺中,反应温度常常控制在300℃以下,这时仅有NH3氧化为N2的副反应发生。

但是在某些条件下,SCR系统中还会发生如下不利反应:

2SO2+O2→2SO3NH3+SO3+H2O→NH4HSO4

2NH3+SO3+H2O→(NH4)2SO4SO3+H2O→H2SO4

反应中形成的(NH4)2SO4和NH4HSO4很容易对空气预热器造成粘污[11]。

3.4SCR法脱硝所用还原剂

用于燃煤电站SCR烟气脱硝的还原剂一般有3种,液氨、氨水及尿素。3种还原剂各有特点。液氨:一般采用纯度为99.8%的氨,无杂质,沸点温度一般为-33.3℃,储存在压力容器中,并有保证严格的安全与防火措施。氨水(NH4OH):商业上一般运用20~30%的氨水,运输时体积大,质量重,蒸发过程需要消耗大量电力。尿素(CO(NH2)2):呈颗粒状,储罐需要被加热,尿素需要被溶解在水中,在制取蒸汽时需要被分级与蒸发,是一种安全的选择。

3.5SCR法脱硝所用催化剂种类

SCR催化剂最早是采用Pt、助和Pd等贵金属作为活性组分,以CO和H:或碳氢化合物作为还原剂,其催化反应的活性温度区间通常在300℃以下;后来,引入了金属氧化物类催化剂,最佳活性温度区间多处于250℃~400℃部分;近些年来,对金属离子交换沸石类的催化剂研究较多,其有效的活性温度区间可达到600℃。

(l)金属氧化物催化剂

催化还原法中应用最多的金属氧化物催化剂是V2O5。发电厂装配的废气净化系统,大多数采用这类催化剂。V2O5可直接使用,或负载于Al2O3、SiO2、Al2O3-SiO2、TiO2、ZrO2、TiO2-SiO2等氧化物上,商用的V2O5催化剂多负载于TiO2上(两种氧化物之间的物理化学作用增加了催化剂的稳定性),工业应用时,根据需要一般做成蜂窝形状或涂敷于陶瓷独石、金属板等基板上。

(2)碳基催化剂

活性炭以其特殊的孔结构和大的比表面积成为一种优良的固体吸附剂,用于空气或工业废气的净化由来已久。实际上,在NOx的治理中,它不仅可以作吸附剂,还可以做催化剂,在低温(90-200℃)和NH3、CO或H2的存在下,选择还原NOx;没有催化剂时,它可做还原剂,在400℃以上使NOx还原为N2,自身转化为CO2。所以,活性炭在固定源NOx治理中,有较高的应用价值。其最大优势在于来源丰富,价格低廉,易于再生,适用于温度较低的环境,这是使用其他催化剂所不能实现的。但只有活性炭作催化剂活性很低,特别是空速较高的情况下,在实际应用中,常常需要经过预活化处理,或负载一些活性组分以改善其催化性能。

(3)离子交换分子筛催化剂

这是研究非常活跃的一个领域。无论作为催化还原还是催化分解的催化剂,金属离子交换分子筛都具有很高的活性。沸石分子筛用做催化剂是基于其特殊的微孔结构。沸石的类型、热处理条件、硅铝比、交换的离子种类、交换度等都会影响其活性。以NH3为还原剂时,反应表面的活性中心是Cu+吸附了NO和O2后生成的双分子聚合物。

(4)贵金属催化剂

贵金属催化剂是研究较早的一类催化剂,广泛应用于汽车尾气净化器中。但由于成本高,而且对气体中的硫元素极其敏感,所以不适合大规模应用于工厂的实际生产中。对固定源NOx的治理,还不具备实用性。贵金属催化剂对NOx的直接分解也有一定的催化活性,主要问题是氧的抑制作用。

(5)钙钦矿复合氧化物催化剂

研究最多的此类氧化物属ABO3型(A代表稀土元素,B代表过渡金属元素)。以CO为还原剂,钙钦矿氧化物可催化还原NOx。其突出的优点是热稳定性好且在反应温度下容易脱附氧。由此可以将稳定性差而活性高的贵金属与稳定性好的钙钦矿氧化物结合起来,制备优良的新催化剂。此类催化剂有望取代贵金属用于汽车尾气净化器以降低成本。但同样存在H2O和SO2中毒的问题。对于固定源NOx的治理,目前也不具有应用价值。目前,V2O5-WO3/TiO2类催化剂以其成熟高效和良好的抗中毒性能成为了主流的商用催化剂。在工程应用中,催化剂的布置方式有三种:平板式,蜂窝式和波纹式如图6所示[12]。

图6:催化剂载体常用的型式

(l)蜂窝式催化剂

蜂窝式催化剂是将催化剂粉料和陶瓷物料均匀混合后烧结成型:,按照一定配比混合、搓揉均匀后形成模压原料,采用模压工艺挤压成型为蜂窝状单元,组装成标准规格的催化剂模块。蜂窝式催化剂单位体积的有效表面积大,达到相同的脱硝效果,所需的催化剂量较少。(2)平板式催化剂

平板式催化剂主要是采用钢板作为骨架,将活性催化剂涂敷在表面上,与蜂窝式相比,平板式催化剂压力损失小,抗腐蚀性高,不易被粉尘污染,机械和热稳定性也较高。而且,平板式催化剂具有金属骨架,强度高,要达到同样的脱硝效率,催化剂层数可以做得较少,即SCR反应器可以更紧凑。但由于其单位体积的表面积小,催化剂需求量较大;另外,平板式催化外层的活性材料在受到机械或热应力作用时容易脱落,且其活性表层也易受磨损。(3)波纹板式催化剂

波纹式催化剂以纤维作为主要载体,加工工艺是先制做玻璃纤维加固的TiO2基板,再把基板放到催化活性溶液中浸泡,以使活性成分能均匀地吸附在基板上。各种催化剂活性成分均为WO3和V2O5。表1为各种催化剂的性能比较。

表1:各种催化剂性能比较

3.6SCR法工程应用

从国外所建的SCR法烟气脱硝工程运行的情况来看,SCR法烟气脱硝工程在运行中出现的问题主要集中在以下几个方面:

(1)催化剂堵塞,由于氨盐沉积和飞灰沉积造成催化剂的堵塞,局部堵塞会影响催化剂的磨损,严重时会影响锅炉机组的正常运行。

(2)催化剂磨损,主要是由于飞灰在高温烟气流速下碰撞催化剂表面造成的,主要是由于催化剂局部堵塞或SCR反应室设计不合理造成。

(3)催化剂中毒,主要是由于烟气中的碱性金属Na、K等或As、Ca等引起催化剂的中毒,从而很快降低催化剂的活性。

(4)空预器堵塞、腐蚀,主要是由于SO3浓度增加,提高烟气酸露点温度,增加下游设备的酸腐蚀;另外,如果SCR反应器出口逃逸NH3较多则会与烟气中SO3反应生成NH4HSO4和(NH4)2SO4,此类硫酸盐具有粘结性和腐蚀性,导致空预器换热面堵塞和腐蚀。

(5)灰中氨味较大,影响灰品质,主要是NH3逃逸量过高引起的,NH3的逃逸量高于5ppm,飞灰会有氨的气味而影响灰的出售。

针对以上运行中经常出现的问题,SCR法烟气脱硝工程应用时应重点从以下几个方面进行考虑:

(1)SCR法系统设计

SCR反应室、烟气通道、喷氨和混合系统的正确合理设计,保证SCR反应器中流场、温度场分布均匀,是催化剂实现最佳性能的关键。如果SCR烟气系统设计不合理,不但会增加SCR的系统阻力,还会在SCR反应室入口截面上形成高速区、高灰份负荷区和烟气流向明显偏离垂直催化剂方向的区域,如果出现以上三个区,则难免会出现催化剂的堵塞和磨损,而且局部的堵塞会增加催化剂的磨损。

(2)催化剂的选取

SCR法脱硝技术的核心是催化剂,用于SCR法脱硝的催化剂常有蜂窝式、平板式和波纹板式,这三种类型的催化剂都有成功运行的业绩,对于具体的工程,要从锅炉类型、燃料特性(特别是碱性金属钾、钠以及砷、钙等的含量)、烟气特性、灰份特性以及系统要求的性能等方面综合考虑,选择适合于本工程的催化剂类型、催化剂孔径、壁厚以及活性成分的催化剂。

(3)催化剂床层设计

典型燃煤锅炉SCR法脱硝催化剂床层一般按2+1层布置方式,即初始安装2层,脱硝效率达不到要求时再加装备用层,然后三层同时运行,直到脱硝效率不能满足要求时再更换第一层,依次更换第二层、第三层等,如此可以有效提高催化剂的利用率。对于具体的脱硝工程,催化剂床层的布置方式应根据现场的实际空间,系统阻力要求等因素确定。

(4)旁路烟道的设置

SCR系统旁通烟道通常分为省煤器旁通烟道和SCR反应室旁通烟道。省煤器旁通烟道是指加装的从省煤器入口或省煤器中间烟道引出一部分烟气与省煤器出口烟气混合以提高进入SCR反应室的烟气温度;SCR反应室旁通烟道是指从省煤器出来直接进入空预器的烟道。是否加装旁通烟道要根据工程的具体情况来确定,如果锅炉长期运行在低负荷,而且对脱硝效率要求较高,并且要求SCR系统能在低负荷的时候稳定运行,则应该在设计时加装省煤器旁通烟道,否则可不设置省煤器旁通烟道。对于锅炉启、停比较频繁的机组,为了保护催化剂,可以设置SCR反应室旁通烟道,另外,对于调峰机组或经常用于低负荷且对于脱硝要求不是很高的机组也建议加装SCR反应室旁通烟道。

(5)空预器的设计

通常空预器的换热段分为高温、中温和低温三段式,为了有效防止加装SCR装置后硫酸氨或硫酸氢氨在空预器中温和低温连接段的粘附和沉积,在空预器设计或改造时最好将常规的中温段和低温段合并,将空预器换热面分为高温和低温两段式,并根据烟气中SO3的浓度和NH3的逃逸量确定空预器低温换热段材料的选取。

(6)吹灰器的选取

对于粉尘浓度较高的烟气,加装SCR装置时,设计上应考虑在SCR反应室入口烟道上加装灰斗,并且在首层催化剂床层上设置金属丝网格栅,而且丝网的节距要比催化剂孔径小。同时在催化剂床层上安装吹灰器,吹灰器的形式(蒸汽吹灰器或声波吹灰器)可根据灰份的特性来确定。通常对于首层催化剂可以考虑安装蒸汽吹灰器和声波吹灰器相结合的形式,对于第二层以后的催化剂床层可以仅安装蒸汽或声波吹灰器。

另外,SCR系统运行人员对于SCR法装置的运行要严格按照运行手册要求的去执行,运行过程中要注意SCR系统阻力的变化及氨的逃逸、脱硝效率等的变化,建立系统运行数据库,积累SCR法脱硝系统运行和维护的经验。对于老电厂的脱硝改造项目,除了要注意以上几点外还要充分考虑SCR反应室空间,反应室支架基础、还原剂储存区所需空间、施工空

间及场地、施工周期等,另外还要考虑加装脱硝装置后对已有设备的影响,已有设备是否需要改造等因素,确保系统设计的完善性和可操作性。

4展望

2015年年底前,现役燃煤火电机组要全部完成脱硝改造。SCR脱硝技术成为目前国内外电厂脱硝比较成熟的主流技术,十二五”期间火电厂的总SCR催化剂市场需求量为80万m3,平均每年16万m3。由于脱硝催化剂的使用寿命一般在15000~25000h,届时,我国将形成稳定的、巨大的脱硝催化剂更换市场。

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郝吉明第三版大气污染控制工程课后答案完整版

大气污染控制工程 课后答案 (第三版)主编:郝吉明马广大王书肖 目录 第一章概论 第二章燃烧与大气污染 第三章大气污染气象学 第四章大气扩散浓度估算模式 第五章颗粒污染物控制技术基础 第六章除尘装置 第七章气态污染物控制技术基础 第八章硫氧化物的污染控制 第九章固定源氮氧化物污染控制 第十章挥发性有机物污染控制 第十一章城市机动车污染控制

第一章 概 论 1.1 干结空气中N 2、O 2、Ar 和CO 2气体所占的质量百分数是多少? 解:按1mol 干空气计算,空气中各组分摩尔比即体积比,故n N2=0.781mol ,n O2=0.209mol ,n Ar =0.00934mol ,n CO2=0.00033mol 。质量百分数为 %51.75%100197.2801.28781.0%2=???= N ,%08.23%100197.2800 .32209.0%2=???=O ; % 29.1%1001 97.2894 .3900934.0%=???=Ar ,%05.0%100197.2801 .4400033.0%2=???=CO 。 1.2 根据我国的《环境空气质量标准》的二级标准,求出SO 2、NO 2、CO 三种污染物日平均浓度限值的体积分数。 解:由我国《环境空气质量标准》二级标准查得三种污染物日平均浓度限值如下: SO2:0.15mg/m 3,NO2:0.12mg/m 3,CO :4.00mg/m 3。按标准状态下1m 3 干空气计算,其摩尔数为mol 643.444 .221013 =?。故三种污染物体积百分数分别为:

SO 2: ppm 052.0643.44641015.03=??-,NO 2:ppm 058.0643.44461012.03 =??- CO : ppm 20.3643 .44281000.43 =??-。 1.3 CCl 4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10m 3N 、/s ,试确定:1)CCl 4在混合气体中的质量浓度ρ(g/m 3N )和摩尔浓度c (mol/m 3N );2)每天流经管道的CCl 4质量是多少千克? 解:1)ρ(g/m 3 N )3 3 4/031.110 4.221541050.1N m g =???=-- c (mol/m 3 N )3 33 4/1070.610 4.221050.1N m mol ---?=??=。 2)每天流经管道的CCl 4质量为1.031×10×3600×24×10-3kg=891kg 1.4 成人每次吸入的空气量平均为500cm 3,假若每分钟呼吸15次,空气中颗粒物的浓度为200g μ/m 3,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)×0.12g μ=10.8g μ 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。 解:由《大气污染控制工程》P14 (1-1),取M=210 2369.0105.19102.22102 4 22=???==--∝O p p M Hb O COHb ,

大气污染控制工程教案第一章

第一章概论 第一节大气与大气污染 一、大气的组成 1.大气与空气 大气(atmosphere):指环绕地球的全部空气的总和(The entire mass of air which surrounds the Earth) 环境空气(ambient air):指人类、植物、动物和建筑物暴露于其中的室外空气(Outdoor air to which people,plants,animals and structures are exposed)。 从自然科学角度来看,两者并没有实质性的差别。但在环境科学中,为了便于说明问题,有时两个名词分别使用,一般对于室内和特指某个地方(车间,厂区等),供给植物生存的气体,习惯上称为空气,对这类场所的空气污染用空气污染一词,并规定相应的质量标准和评价方法。而对大区域或全球性的气流,常用大气以词,同时对区域性的空气污染称为大气污染,并有相应的质量标准和评价方法。大气污染控制工程的研究内容和范围,基本上都是环境空气的污染与防治,而且更侧重于和人类关系最密切的近地层空气。 据研究,成年人平均每天需1公斤粮食和2公斤水,而对空气的需求则大的多,每天约13.6公斤(合10m3),不仅如此,如果三者同时断绝供给,则引起死亡的首先是空气。 2.大气的组成 大气是由多种气混合组成、按其成分可以概括为三部分:干燥清洁的空气,水蒸汽和各种杂质。干洁空气的主要成分是氮、氧、氩和二氧化碳气体,其含量占全部干洁空气的99.996%(体积);氖、氦、氪、甲烷等次要成分只占0.004%左右,如表1—1所示(2)。 由于空气的垂直运动、水平运动以及分子扩散,使不同高度、不同地区的大气得以交换和混合。因而大气的组成比例直到90一100km的高度还基本保持不变。也就是说,在人类经常活动的范围内,任何地方干洁空气的物理性质是基本相同的。 大气中的水蒸气含量平均不到0.5%,而且随着时间、地点、气象条件等不同而有较大变化。其变化范围可达0.01%~4%。大气中的水汽含量虽然很少.但却导致了各种复杂的天气现象:云、雾、雨、雪、霜、露等。这些现象不仅引起大气中湿度的变化,而且还引起热量的转化。同时,水气又具有很强的吸收长波辐射的能力,对地面的保温起着重要的作用。 二、大气污染 含有上述恒定组分和可变组分的空气,我们认为是洁净的空气,而大气中不定

大气污染控制工程试题及答案

、名词解释大气污染系: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,达到了足够的时间,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。 大气稳定度:垂直方向上大气稳定的程度。 气压梯度力:单位质量的空气在气压场中受到的作用力。空燃比: 单位质量燃料燃烧所需要的空气质量。 干绝热直减率:干空气块绝热上升或下降单位高度时,温度降低或升高的数值。 二、填空题 1、大气污染物侵入人体主要的途径:表明接触、食入含污 染物的物质和水、吸收被污染的空气。 2、湿法脱硫技术包括:氧化镁湿法烟气脱硫、海水烟气脱硫技术、湿式氨法烟气脱硫。 3、目前,常用的除尘器分为:机械除尘器、电除尘器、袋式除尘器、湿式除尘器四种。 4、气态污染物控制技术基础是气体扩散、气体吸收、 气体吸附、气体催化转化 5、影响燃烧过程的因素是:空气条件、温度条件、时间条件、燃料 与空气的混合条件。 三、简答题 1、简述双模理论模型的基本要点?答:(1)当气液两相接触时,两 相之间有一个相界面在相界面两侧分别存在着呈层流流动的气膜和液

膜。溶质必须以分子扩散形式从气流主体连续通过这两个膜层而进入液相主体。 (2)在相界面上,气液两相的浓度总是相互平衡,即界面上不存在吸收阻力。 (3)在层膜以外的气相和液相主体内,由于流体的充分湍动,溶质的浓度基本上是均匀的,即认为主体内没有浓度梯度存在,也就是说,浓度梯度全部集中在两层膜内。 2、大气分为哪几层?分别有么特点?答:(1)对流层:a 虽然薄,但却集中了整个大气质量的3/4 和几乎全部水蒸气,主要的大气现象都发生在这一层中,天气变化最复杂。b 大气温度随高度增加而降低c 空气具有强烈的对流运动,主要是由于下垫面受热不均匀及其本身特性不同造成的。D 温度和湿度的水平分布不均匀。 (2)平流层:气温虽高度增高而增高,集中了大部分臭氧,吸收紫外光,保护地球。 (3)中间层:气温虽高度的升高而迅速降低 (4 )暖层:分子被高度电离,存在大量的粒子和电子。(5) 散逸层:气温很高,空气很稀薄,空气离子的运动 速度很高。 3. 吸附法净化气态污染物时,吸附剂应具有哪些条件? 答:a.要有巨大的内边面积。

大气污染控制技术课程标准

大气污染控制技术课程标准 一、学习领域(课程)基本信息 1、课程名称:大气污染控制技术 2、课程编码:30001 3、适用专业:环境监测与治理 4、适用学制:三年 5、课程学时:124(84+40) 6、课程学分: 二、学习领域(课程)性质与作用 大气污染控制技术课程是三年制高职环境监测与治理专业开设的理论和实践性相结合的专业核心课程。本课程通过污染物浓度估算及厂址选择、颗粒污染物控制、气态污染物控制和净化系统技术四个情景的教学,课程实习实训、集中实训(实习)的形式完成教学任务。通过本课程的学习可以培养学生完成废气治理设备的选型、运营与管理工作;完成废气治理工艺的选择和部分工艺的设计;完成销售和选购大气污染治理设备及耗材、完成大气污染物浓度估算工作完等方面废气污染治理工作所必须的职业能力。 通过本门课程的学习,学生能够掌握环境监测与治理人才所必备环保设施运行及管理能力、环境工程方案设计能力、环境工程项目施工组织及监理能力和环保业务推介及售后服务能力。通过具体任务的完成使学生的分析问题、解决问题的能力逐步提高,并培养其诚实、守信、善于沟通协助的职业素养,以及吃苦耐劳、艰苦奋斗、科学严谨的职业道德,为从事大气污染控制工程设计、技术管理等工作奠定基础。将学生成在环保友好产业、环境工程类公司、环保设备类公司和基层行政管理部门从事务环境工程设施运行与维护、环境监测与评价、环境工程项目辅助设计、环境工程项目施工组织与监理、环保业务推介及售后服务等第一线工作的高技能人才。 三、学习领域(课程)目标 (一)知识目标 1.掌握大气、大气污染基本概念,了解大气污染综合防治的意义、步骤及大气污染综合防治采取的措施。 2.学会查阅大气污染控制相关国标,并且根据实际情况进行分析; 3.掌握燃料的基本性及影响燃料燃烧的因素;掌握煤燃烧污染物的生成机制,掌握先进的洁净燃烧技术。 4.了解气象学基础知识,掌握气象要素对大气污染物扩散的影响。

大气污染控制考试知识点

第一章,概论 1、根据气温在垂直方向的变化,大气圈分为:对流层、平流层、中间层、暖层和散逸层五层。 (1. )对流层:气温随高度的增加而下降,一般情况下,平均每升高100m下降℃. (2.)平流层:同温层气温几乎不随高度而变化;臭氧层在同温层上部,气温则随高度的增加而迅速增高。 (3.)中间层:气温随高度的增加而迅速下降,层顶温度可降至-83℃~ -113℃。(4.)暖层:气体温度随高度增加而迅速上升。 (5.)散逸层:空气更加稀薄,距离地面越远,气温越高,气体电离度越大。 2、大气污染——指由于人类活动而排放到空气中的有害气体和颗粒物质,累计到超过大气自净化过程(稀释、转化、洗净、沉降等作用)所能降低的程度,在一定的持续时间内有害于生物及非生物。 3、大气污染物按其存在形态分为气态污染物和颗粒物。 气溶胶——指悬浮在空气中的固体和液体粒子。 气态污染物以分子状态存在,可分为一次污染物和二次污染物。 一次污染物——从污染源直接排放的原始物质。 二次污染物——由一次污染物与大气中原有成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不同的新污染物。颗粒较小,但毒性更大。如光化学烟雾等。 4、大气污染的分类: ?按影响范围分:局域性污染、地区性污染、广域性污染和全球性污染; ?按污染物特征分:煤烟型污染、石油型污染、混合型污染和特殊性污染; ?按放射性特性分:放射性污染和物理化学污染。 大气污染源分类: ?按源的形态分:固定源(工厂烟囱)、移动源(飞机、轮船、火车等); ?按源的几何形状分:点源(烟囱)、线源(公路,一排烟囱)和面源(居民区、车间无组织排放); ?按源排放时间分:连续源(连续排放)和间断源)(间断排放)等。 5、总悬浮颗粒物——指能悬浮在空气中,空气动力学当量直径d ≤100um 的颗粒物。 颗粒物粒径大小对人体健康的危害主要表现在两方面: (1)粒径越小,越不易在大气中沉积,长期漂浮在空气中容易被吸入人体内;

2.《大气污染控制技术》复习

大气污染的定义: 指由于人类活动或自然过程排入大气的,并对人类和环境有害影响的那些物质。 分为:气溶胶状态污染物和气体状态污染物。 气溶胶状态污染物:是指空气中的固体粒子和液体粒子,或固体和液体粒子在气体介质中的悬浮体。 (按来源和物理性质分类)①粉尘②烟③飞灰④黑烟⑤雾 (按颗粒物的大小分类)①飘尘②降尘③总悬浮颗粒物TSP ④可吸入颗粒PM10 ⑤微粒子PM2.5 气体状态污染物:硫氧化物,氮氧化物,碳氧化物,碳氢化合物,硫酸烟雾,光化学烟雾一次污染物、二次污染物定义及其种类: 一次污染物:若大气污染物是从污染源直接排出的原始物质,进入大气后其性质也没有发生变化,称为一次污染物; 一次污染物类型:①硫氧化物②氮氧化物③碳氧化物④碳氢化合物 二次污染物:若由污染源排出的一次污染物与大气中原有成分或几种一次污染物之间,发生了一系列的化学变化或光化学反应,形成了与原污染物性质不同的新污染物,则所形成的新污染物称为二次污染物。(如:硫酸烟雾、光化学烟雾等) 二次污染物类型:①伦敦型烟雾②洛杉矶型烟雾③工业型烟雾 光化学烟雾、硫酸烟雾定义: 光化学烟雾:指在阳光照射下,大气中的氮氧化物、碳氢化合物和氧化剂之间发生的反应生成蓝色(紫色,褐色)。 硫酸烟雾:指大气中SO2等硫氧化物,在有水雾,含有重金属的飘尘或氮氧化物存在时,发生一系列的反应生成的硫酸雾。 环境空气质量功能区:(分为三类) 一类区为自然保护区和其他需要特殊保护的地区。 二类区为城镇居住区,商业交通居民混合区,文化区,一般工业区和农村地区。 三类区为特定工业区。 大气污染物综合排放标准: 燃料中的可燃组分和有害组分 可燃组份:碳,氢,硫(氧不可燃,助燃) 有害组份:灰分、水分、氧、氮 燃烧过程影响因素(完全燃烧的条件) 空气条件,温度条件,时间条件,燃烧与空气混合条件。 通常把温度,时间,湍流称为燃烧过程中的“三T”,当他们处于理想状态,即完全燃烧。硫氧化物、氮氧化物、颗粒污染物的形成原因 硫氧化物:燃烧中与氧发生反应,氧化到SO2,再氧化到SO3,生成硫酸。(主要产物是SO2)硫酸盐是不可燃烧的。 氮氧化物:分热力型NO x(控制温度空气停留的时间),快速性NO x,燃料型NO x 颗粒污染物:主要是燃烧不完全形成的炭黑,结构复杂的有机物,烟尘和飞灰等。 (温度高,灰分少) 燃烧二氧化硫控制方法 ①燃烧先洗煤②燃烧循环流化床燃烧③石灰石做脱硫剂④烟气脱硫。 燃烧产生NO X的类型及控制措施 ①类型:热力型NOx 控制措施:通过降低燃烧温度、减少过量空气、缩短气体在高温区停留时间来控制。

大气污染控制工程试题库 参考答案版

《大气污染控制工程》试题库 一、选择题(每小题4个选项中,只有1项符合答案要求,错选、多选,该题不给分) 1.以下对地球大气层结构的论述中,错误的是()。 A. 对流层的厚度随地球纬度的增加而降低。 B. 暖层空气处于高度的电离状态,故存在着大量的离子和电子。 C. 平流层的气温几乎不随高度变化。 D. 中间层的气温随高度的增加而增加,该层空气不会产生强烈的对流运动。 2. 目前,我国排放大气污染物最多的是()。 A. 工业生产。 B. 化石燃料的燃烧。 C. 交通运输。 D. 生态环境破坏。 3. 烟囱上部大气是不稳定的大气、而下部是稳定的大气时,烟羽的形状呈()。 A. 平展型。 B. 波浪型(翻卷型)。 C. 漫烟型(熏蒸型)。 D. 爬升型(屋脊型)。 4. 尘粒的自由沉降速度与()的成反比。 A.尘粒的密度。 B. 气体的密度。 C. 尘粒的粒径。 D. 气体的粘度。 5.处理一定流量的气体,采用()净化时,耗用的能量为最小。 A. 重力除尘装置。 B. 惯性除尘装置。 C. 离心力除尘装置。

D. 洗涤式除尘装置。 6. 电除尘装置发生电晕闭塞现象的主要原因是()。 A. 烟尘的电阻率小于104Ω·cm。 B. 烟尘的电阻率大于1011Ω·cm。 C. 烟气温度太高或者太低。 D. 烟气含尘浓度太高。 7. 在以下关于德易希方程式的论述中,错误的是()。 A. 德易希方程式概括了分级除尘效率与集尘板面积、气体流量和粉尘驱进速度之间的 关系。 B. 当粒子的粒径相同且驱进速度也相同时,德易希方程式可作为除尘总效率的近似估 算式。 C. 当粒子的粒径相同且驱进速度不超过气流速度的10~20%时,德易希方程式可作 为除尘总效率的近似估算式。 D. 德易希方程式说明100%的分级除尘效率是不可能的。 8.直接应用斯托克斯公式计算含尘气流阻力的前提是()。 A.颗粒雷诺数Re p≤1,颗粒直径大于气体分子平均自由程。 B.1<Re p<500,颗粒直径大于气体分子平均自由程。 C.500<Re p<2×105,颗粒直径大于气体分子平均自由程。 D.颗粒雷诺数Re p≤1,颗粒直径小于气体分子平均自由程。 9.在以下有关填料塔的论述中,错误的是()。 A. 产生“塔壁效应”的主要原因是塔径与填料尺寸的比值太小。 B. 填料塔是一种具有固定相界面的吸收设备。 C. 当烟气中含有悬浮颗粒物时,填料塔中的填料容易堵塞。 D. 填料塔运行时的空塔气速一定要小于液泛气速。 10. 在以下有关气体吸附穿透曲线的论述中,错误的是()。 A.穿透曲线表示吸附床处理气体量与出口气体中污染物浓度之间的函数关系。 B.穿透曲线的形状取决于固定吸附床的操作条件。 C.穿透曲线表示吸附床床层厚度与出口气体中污染物浓度之间的函数关系。 D.穿透曲线斜率的大小可以反映吸附过程速率的快慢。 11.在以下石灰或石灰石湿式洗涤法烟气脱硫的化学反应式中,( D )是对吸

大气污染控制工程(第三版) 郝吉明 期末复习知识点总结

大气污染控制工程 大气污染:是指由于人类活动或自然过程引起的某些物质进入大气中,呈现出足够的浓度,达到了足够的时间,并因此危害了人体的舒适、健康和福利或危害了生态环境。 总悬浮颗粒物(TSP):指能悬浮在空气中,空气动力学当量直径≤100μm的颗粒物。 可吸入颗粒物(PM10):指能悬浮在空气中,空气动力学当量直径≤10μm的颗粒物。 一次污染物:是指直接从污染源排放到大气中的原始污染物质。 二次污染物:是指由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而生成的与一次污染物性质不同的新污染物质。 大气污染物的影响对象:大气污染物对人体健康、植物、器物和材料,及大气能见度和气候皆有有重要影响。 控制大气污染物的重要技术措施:(1)实施清洁生产。包括清洁的生产过程和清洁的产品两个方面:对生产工艺而言,节约资源与能源、避免使用有毒有害原材料和降低排放物的数量和毒性,实现生产过程的无污染和少污染;对产品而言,使用过程中不危害生态环境、人体健康和安全,使用寿命长,易于回收再利用。(2)实施可持续发展的能源战略:1、综合能源规划与管理,改善能源供应结构与布局,提高清洁能源和优质能源比例,加强农村能源和电气化建设等;2、提高能源利用效率和节约能源;3、推广少污染的煤炭开采技术和清洁煤技术;4、积极开发利用新能源和可再生能源。(3)建立综合型工业基地,开展综合利用,使各企业之间相互利用原材料和废弃物,减少污染物的排放总量。(4)对SO2实施总量控制。 环境空气质量控制标准:是执行环境保护法和大气污染防治法、实施环境空气质量管理及防治环境污染的依据和手段。 大气污染物的主要来源:化石燃料的燃烧 完全燃烧的条件:空气条件、温度条件、时间条件、燃料与空气混合的条件。 燃烧过程的“3T”:温度、时间和湍流度。 理论空气量:单位量染料按燃烧反应方程式完全燃烧所需要的空气量。 空气过剩系数α:实际空气量V a与理论空气量V0a之比。 空燃比(AF):单位质量染料所需要的空气质量。<汽油理论空燃比为15>。 干绝热垂直递减率:干空气块(包括未饱和的湿空气块)绝热上升或下降单位高度(通常取100m)时,温度降低或升高的数值,称为干空气温度绝热垂直递减率。

大气污染控制技术第八章习题及答案

《大气污染控制技术》习题八 第八章 硫氧化物的污染控制 8.1 某新建电厂的设计用煤为:硫含量3%,热值26535kJ/kg 。为达到目前中国火电厂的排放标准,采用的SO 2排放控制措施至少要达到多少的脱硫效率? 解: 火电厂排放标准700mg/m 3。 3%硫含量的煤烟气中SO 2体积分数取0.3%。 则每立方米烟气中含SO 2 mg 857110644 .2233=??; 因此脱硫效率为%8.91%10085717008571=?- 8.2 某电厂采用石灰石湿法进行烟气脱硫,脱硫效率为90%。电厂燃煤含硫为3.6%,含灰为7.7%。试计算: 1)如果按化学剂量比反应,脱除每kgSO 2需要多少kg 的CaCO 3; 2)如果实际应用时CaCO 3过量30%,每燃烧一吨煤需要消耗多少CaCO 3; 3)脱硫污泥中含有60%的水分和40%CaSO 4.2H 2O ,如果灰渣与脱硫污泥一起排放,每吨燃煤会排放多少污泥? 解: 1)↑+?→++22322322CO O H CaSO O H SO CaCO kg m 164100= m=1.5625kg 2)每燃烧1t 煤产生SO 2约 kg t 722100 6.3=?,约去除72×0.9=64.8kg 。 因此消耗CaCO 3 kg m 13264 8.641003.1=??=。 3)CaSO 4.2H 2O 生成量 kg 174172648.64=?;则燃烧1t 煤脱硫污泥排放量为t 4354.0174=,同时排放灰渣77kg 。 8.3 一冶炼厂尾气采用二级催化转化制酸工艺回收SO 2。尾气中含SO 2为7.8%、O 2为10.8%、N 2为81.4%(体积)。如果第一级的SO 2回收效率为98%,总的回收效率为99.7%。计算: 1)第二级工艺的回收效率为多少? 2)如果第二级催化床操作温度为420。C ,催化转化反应的平衡常数K=300,反应平衡时SO 2的转化率为多少?其中,5.0)(223O SO SO y y y K ?= 。 解:

大气污染控制工程知识点总结

第一章.1、按照大气污染的范围来分,可以分为四类:(1)局部地区污染;(2)地区性污染(3)广域污染(4)全球性污染。 2、大气污染物:指由于人类活动或自然过程排入大气的并对人和环境产生有害影响的那些物质。可以分为两类:气溶胶状态污染物、气体状态污染物。 3、一次污染物:指直接从污染源排放到大气中的原始污染物质。 4、大气污染源可以分为:自然污染源、人为污染源。(人为污染源:生活污染源、工业污染源、交通运输污染源。) 5、中国的大气环境 污染主要以煤烟型为主,主要污染物为TSP和SO ,北京、上海、广州属于煤烟与汽车尾气并重类型。 2 6、大气污染物入侵人体途径:(1)表面接触(2)食入含污染物的食物和水(3)吸入被污染的空气。 7、颗粒物的粒径大小危害人类健康主要表现在两方面:粒径越小,越不容易沉淀,漂浮时间长人体吸入后深入肺部;粒径越小,粉尘比表面积越大,物理化学活性越高,生理效应加剧。8、硫酸烟雾引起的生理反应要比单一二氧化硫气体强4—20倍。 9、能见度:指定方向上仅能用肉眼看见和辨认的最大距离。 10、大气污染综合防治措施:(1)全面规划、合理布局(2)严格环境管理(3)控制污染技术措施(4)控制污染经济政策(5)绿化造林(6)安装废气净化装置。11、大气污染综合防治的基本点是:防与治的综合。 12、环境管理概念的两种范畴:狭义:环境污染源和环境污染物的管理;广义:即从环境经济、环境资源、环境生态的平衡管理,通过经济发展的全面规划和自然资源的合理利用,达到保护生态和改善环境的目的。13、清洁生产包括:清洁的生产过程和清洁的产品。14、可持续发展能源战略:(1)综合能源规划与管理(2)提高能源利用效率(3)推广少污染的煤炭开采集术和清洁煤技术(4)积极开发利用新能源和可再生能源。 15、制定环境空气质量标准的目标是保障人体健康和保护生态环境。 第二章.1、燃料:指在燃烧过程中能够放出热量,且在经济上可以取得效益的物质。分为固体燃料、液体燃料、气体燃料。2、煤的工业分析包括测定煤中水分、灰分、挥发分和固定碳。3、煤中含有四种形态的硫:黄铁矿硫、硫酸盐硫、有机硫、元素硫。4、石油主要由:链烷烃、环烷烃和芳香烃等碳氢化合物组成。 5、原油中硫大部分以有机硫形式存在。 6、非常规燃料根据来源可以分为:(1)城市固体废弃物(2)商业和工业固体废弃物(3)农产物及农村废物(4)水生植物和水生废物(5)污泥处理厂废物(6)可燃性工业和采矿废物(7)天然存在的含碳和含碳氢的资源(8)合成燃料。 7、非常规原料优点:代替某些领域的化石燃料供应,也是处理废物的有效方式。缺点:燃烧时比常规燃料产生更为严重的空气污染和水污染;需要专门的技术设备。 8、燃料完全燃烧条件:(1)充足的空气(2)达到着火温度(3)停留时间充足(4)燃料空气充分混合。9、有效燃烧四因素:空燃比、温度、时间、湍流度。 10、燃烧“三T”:时间、温度、湍流。11、过剩空气量:一般把超过理论空气量多供给的空气量称为过剩空气量。12、燃烧烟气主要由少量悬浮颗粒物、未燃烧和部分燃烧的燃料、氧化剂、惰性气体组成。13、燃烧设备热损失:(1)排烟热损失(2)不完全燃烧热损失(3)炉体散热损失。14、理论烟气体积:在理论空气量下,燃料完全燃烧所生成的燃气体积称为理论烟气体积。15、含硫燃料燃烧时的特征是火焰呈浅蓝色。16、烟尘:固体燃料燃烧产生的颗粒物称为烟尘,包括黑烟和飞灰两部分。 17、黑烟:主要是未燃尽的炭粒。18、飞灰:主要是燃料所含的不可燃矿物质微粒。19、大气污染物中量最大、分布最广的一种、亦是燃烧过程中产生的主要污染物是CO,CO主要来源于汽车的尾气。 20、汞的挥发性很强,对人体危害包括肾功能衰减,损害神经系统等。 第三章.1、大气:指环绕地球的全部空气的总和。环境空气:指人类、植物、动物、和建筑物暴露于其中的室外空气。2、自然地理学将受地心引力而随地球旋转的大气层称为大气圈。3、根据气温在垂直于下垫面方向上的分布,将大气圈分为:对流层、平流层、中间层、暖层和散逸层。4、气压:指 m湿空气中含有的水汽质量,称为湿空气的绝对湿度。5、含湿量:大气的压强。5、绝对湿度:在13

大气污染控制工程课后习题答案

作业习题解答 第一章 概 论 1.1 解: 按1mol 干空气计算,空气中各组分摩尔比即体积比,故n N2=0.781mol ,n O2=0.209mol ,n Ar =0.00934mol ,n CO2=0.00033mol 。质量百分数为 %51.75%100197.2801.28781.0%2=???= N ,%08.23%100197.2800 .32209.0%2=???=O ; %29.1%100197.2894.3900934.0%=???=Ar ,%05.0%1001 97.2801 .4400033.0%2=???=CO 。 1.2 解: 由我国《环境空气质量标准》二级标准查得三种污染物日平均浓度限值如下: SO2:0.15mg/m 3,NO2:0.12mg/m 3,CO :4.00mg/m 3。按标准状态下1m 3干空气计算,其 摩尔数为 mol 643.444.221013 =?。故三种污染物体积百分数分别为: SO 2: ppm 052.0643.44641015.03=??-,NO 2:ppm 058.0643.44461012.03 =??- CO : ppm 20.3643 .44281000.43 =??-。 1.3 解: 1)ρ(g/m 3 N )3 3 4/031.110 4.221541050.1N m g =???=-- c (mol/m 3N ) 333 4/1070.610 4.221050.1N m mol ---?=??=。 2)每天流经管道的CCl 4质量为1.031×10×3600×24×10- 3kg=891kg 1.4 解: 每小时沉积量200×(500×15×60×10- 6)×0.12g μ=10.8g μ 1.5 解: 由《大气污染控制工程》P14 (1-1),取M=210

大气污染控制技术第七章习题及答案

《大气污染控制技术》习题七 第七章 气态污染物控制技术基础 7.1 某混合气体中含有2%(体积)CO 2,其余为空气。混合气体的温度为30。 C ,总压强为 500kPa 。从手册中查得30。C 时在水中的亨利系数E=1.88×10- 5kPa ,试求溶解度系数H 及相平衡常数m ,并计算每100g 与该气体相平衡的水中溶有多少gCO 2。 解:由亨利定律P*=Ex ,500×2%=1.88×105x ,x=5.32×10- 5。 由y*=mx ,m=y*/x=0.02/5.32×10- 5=376。 因x=5.32×10- 5很小,故C CO2=2.96mol/m 3。 )/(1096.210 %250096.2343*Pa m mol P C H ??=??== - 100g 与气体平衡的水中约含44×100×5.32×10- 5/18=0.013g 。 7.2 20。 C 时O 2溶解于水的亨利系数为40100atm ,试计算平衡时水中氧的含量。 解: 在1atm 下O 2在空气中含量约0.21。0.21=4.01×104x 解得O 2在水中摩尔分数为x=5.24×10- 6。 7.3 用乙醇胺(MEA )溶液吸收H 2S 气体,气体压力为20atm ,其中含0.1%H 2S (体积)。吸收剂中含0.25mol/m 3的游离MEA 。吸收在293K 进行。反应可视为如下的瞬时不可逆反 应:+ -+→+3222222NH CHCH CH HS NH CHCH CH S H 。 已知:k Al a=108h -1,k Ag a=216mol/m 3.h.atm ,D Al =5.4×10-6m 2/h ,D Bl =3.6×10- 6m 2/h 。 试求单位时间的吸收速度。 解: 20》 C 时H 2S E=0.489×105kPa ,分压20atm ×0.1%=2.03kPa 。 P*=Ex ,x=P*/E=4.15×10- 5,故C*H2S =2.31mol/m 3。 H=C/P*=2.3/(2.03×103)=1.14×10- 3mol/(m 3.Pa )=115mol/(m 3.atm ) 由 185.1,542.0108 121611511-==+=+=h K k k H K Al l g Al 。 )/(3.431.285.1)(3 2*2h m mol C C K N S H S H Al A ?=?=-=。 7.4 在吸收塔内用清水吸收混合气中的SO 2,气体流量为5000m 3N /h ,其中SO 2占5%,要求SO 2的回收率为95%,气、液逆流接触,在塔的操作条件下,SO 2在两相间的平衡关系近似为Y *=26.7X ,试求: 1)若用水量为最小用水量的1.5倍,用水量应为多少? 2)在上述条件下,用图解法求所需的传质单元数。 解: G B =5000×0.95=4750m 3N /h 。

大气污染控制工程第三版课后答案

第一章 概 论 第二章 1.1 解: 按1mol 干空气计算,空气中各组分摩尔比即体积比,故n N2=0.781mol ,n O2=0.209mol ,n Ar =0.00934mol ,n CO2=0.00033mol 。质量百分数为 %51.75%100197.2801.28781.0%2=???= N ,% 08.23%100197.2800 .32209.0%2=???=O ; %29.1%100197.2894.3900934.0%=???=Ar ,% 05.0%100197.2801 .4400033.0%2=???=CO 。 1.2 解: 由我国《环境空气质量标准》二级标准查得三种污染物日平均浓度限值如下: SO2:0.15mg/m 3,NO2:0.12mg/m 3,CO :4.00mg/m 3。按标准状态下1m 3 干空气计算,其摩尔 数为mol 643.444.221013 =?。故三种污染物体积百分数分别为: SO 2:ppm 052.0643.44641015.03=??-,NO 2:ppm 058.0643.44461012.03 =??- CO :ppm 20.3643.44281000.43 =??-。 1.3 解: 1)ρ(g/m 3 N )334/031.1104.221541050.1N m g =???=-- c (mol/m 3 N )3334/1070.6104.221050.1N m mol ---?=??=。 2)每天流经管道的CCl 4质量为1.031×10×3600×24×10-3 kg=891kg 1.4 解: 每小时沉积量200×(500×15×60×10-6 )×0.12g μ=10.8g μ 1.5 解: 由《大气污染控制工程》P14 (1-1),取M=210 2369.0105.19102.22102 4 22=???==--∝O p p M Hb O COHb , COHb 饱和度% 15.192369.012369.0/1/222=+=+=+= Hb O COHb Hb O COHb Hb O COHb COHb CO ρ 1.6 解: 含氧总量为mL 96010020 4800=?。不同CO 百分含量对应CO 的量为: 2%:mL 59.19%2%98960=?,7%:mL 26.72%7%93960 =?

《大气污染控制工程》教案第三章(最新整理)

第三章大气扩散 为了有效地控制大气污染.除需采取安装净化装置等各种技术措施外,还需充分利用大气对污染物的扩散和稀释能力。污染物从污染源排到大气中的扩散过程,与排放源本身的特性、气象条件、地面特征和周围地区建筑物分布等因素有关。本章主要对这些因素特别是气象条件、大气中污染物浓度的估算以及厂址选择和烟囱设计等问题,作一简要介绍。 第一节气象学的基本概念 一、大气圈垂直结构 大气层的结构是指气象要素的垂直分布情况,如气温、气压、大气密度和大气成分的垂直分布等。根据气温在垂直于下垫面(即地球表面情况)方向上的分布,可将大气分为五层:对流层、平流层、中间层、暖层和散逸层。 1.对流层 对流层是大气层最低的一层。平均厚度为12 公里。自下垫面算起的对流层的厚度随纬度增加而降低。对流层的主要特征是: (1)对流层虽然较薄,但却集中了整个大气质量的3/4 和几乎全部水汽,主要的大气现象都发生在这一层中,它是天气变化最复杂、对人类活动影响最大的一层; (2)气温随高度增加而降低,每升高100 m 平均降温约0.65℃; (3)空气具有强烈的对流运动,大气垂直混合很激烈。主要由于下垫面受热不均及其本身特性不同造成的。 (4)温度和湿度的水平分布不均匀。 对流层的下层,厚度约为1—2km,其中气流受地面阻滞和摩擦的影响很大,称为大气边界层(或摩擦层)。其中从地面到100m 左右的一层又称近地层。在近地层中.垂直方向上热量和动量的交换甚微.所以温差很大,可达1—2℃。在近地层以上,气流受地面摩擦的影响越来越小。在大气边界层以上的气流.几乎不受地面摩探的影响,所以称为自由大气。 在大气边界层中,由于受地面冷热的直接影响,所以气温的日变化很明显,特别是近地层,昼夜可相差十儿乃至几十度。出于气流运动受地面摩擦的影响,故风速随高度的增高而增大。在这一层中.大气上下有规则的对流和无规则的湍流运动都比较盛行.加上水汽充足,直接影响着污染物的传输、扩散和转化。 2.平流层 从对流层顶到50~60km 高度的一层称为平流层。主要特点是: (1)从对流层项到35—40km 左右的一层,气温几乎不随高度变化,称为同温层;从这以上到平流层顶,气温随高度增高而增高,称为逆温层。 (2)几乎没有空气对流运动,空气垂直混合微弱。

大气污染控制工程参考答案

《大气污染控制工程》习题参考答案 第一章 概 论 1.1 解: 按1mol 干空气计算,空气中各组分摩尔比即体积比,故n N2=0.781mol ,n O2=0.209mol ,n Ar =0.00934mol ,n CO2=0.00033mol 。质量百分数为 %51.75%100197.2801.28781.0%2=???= N ,%08.23%100197.2800 .32209.0%2=???=O ; %29.1%100197.2894.3900934.0%=???=Ar ,%05.0%1001 97.2801 .4400033.0%2=???=CO 。 1.2 解: 由我国《环境空气质量标准》二级标准查得三种污染物日平均浓度限值如下: SO2:0.15mg/m 3 ,NO2:0.12mg/m 3 ,CO :4.00mg/m 3 。按标准状态下1m 3 干空气计算,其摩尔数为 mol 643.444 .221013 =?。故三种污染物体积百分数分别为: SO 2: ppm 052.0643.44641015.03=??-,NO 2:ppm 058.0643.44461012.03 =??- CO : ppm 20.3643 .44281000.43 =??-。 1.3 解: 1)ρ(g/m 3 N )3 3 4/031.1104.221541050.1N m g =???=-- c (mol/m 3 N )3 33 4/1070.610 4.221050.1N m mol ---?=??=。 2)每天流经管道的CCl 4质量为1.031×10×3600×24×10-3 kg=891kg 1.4 解: 每小时沉积量200×(500×15×60×10-6 )×0.12g μ=10.8g μ 1.5 解: 由《大气污染控制工程》P14 (1-1),取M=210 2369.0105.19102.22102 4 22=???==--∝O p p M Hb O COHb , COHb 饱和度%15.192369 .012369.0/1/222=+=+=+=Hb O COHb Hb O COHb Hb O COHb COHb CO ρ 1.6 解: 含氧总量为 mL 960100 20 4800=?。不同CO 百分含量对应CO 的量为:

《大气污染控制工程》教案-第五章

第五章颗粒物燃物控制技术基础为了深入理解各种除尘器的除尘机理和性能,正确设计、选择和应用各种除尘器,必须了解粉尘的物理性质和除尘器性能的表示方法及粉尘性质和除尘器性能之间的关系。 第一节粉尘的粒径及粒径分布 一、颗粒的粒径 1.单一颗粒粒径 粉尘颗粒大小不同,其物理、化学特性不同,对人和环境的危害亦不同,而且对除尘装置的性能影响很大,所以是粉尘的基本特性之一。 若颗粒是大小均匀的球体.则可用其直径作为颗粒大小的代表性尺寸。但实际上,不仅颗粒的大小不同.而且形状也各种各样。所以需要按一定的方法确定一个表示颗粒大小的代表性尺寸,作为颗粒的直径.简称为粒径。下面介绍几种常用的粒径定义方法。 (1)用显微镜法观测顾粒时,采用如下几种粒径: i.定向直径d F,也称菲雷待(Feret)直径.为各颗粒在投影图中同一方向上的最 大投影长度,如图4—1(a)所示。 ii.定向面积等分直径d M,也称马丁(Martin)直径,为各颗粒在投影图上按同一方向将颗粒投影面积二等分的线段长度,如图4—1(b)所示。

iii.投影面积直径d A,也称黑乌德(Heywood)直径,为与颗粒投影面积相等的圆的直径,如图4一l(c)所示。若颗粒投影面积为A,则d A=(4A/π)1/2。 根据黑乌德测定分析表明,同一颗粒的d F>d A>d M。 (2)用筛分法测定时可得到筛分直径.为颗粒能够通过的最小方孔的宽度。 (3)用光散射法测定时可得到等体积直径d V.为与颗粒体积相等的球的直径。若颗粒体积为V,则d V=(6V/π)1/3。 (4)用沉降法测定时,一殷采用如下两种定义: i.斯托克斯(stokes)直径d S,为在同一流体中与颗粒的密度相同和沉降速 度相等的球的直径。 ii.空气动力学直径da,为在空气中与颗粒的沉降速度相等的单位密度的球的直径。 斯托克斯直径和空气动力学直径是除尘技术中应用最多的两种直径,原因在于它们与颗粒在流体中的动力学行为密切相关。 综上所述,粒径的测定和定义方法可归纳为两类:一类是按颗粒的几何性质来直接测定和定义的,如显微镜法和筛分法;另一类则是按照颗粒的某种物理性质间接测定和定义的。如斯托克斯直径、等体积直径等。粒径的测定方法不同,其定义方法也不同.得到的粒径数值往往差别很大.很难进行比较,因而实际中多是根据应用目的来选择粒径的测定和定义方法。

大气污染控制工程试卷题库全集

大气污染控制工程试卷题库全集 第一章概论 1.按照国际标准化组织对大气和空气的定义:大气是指; 环境空气是指。 环绕地球的全部空气的总和;人类、植物、动物和建筑物暴露于其中的室外空气 2.大气的组成可分为:。 干洁空气、水蒸气和各种杂质 3.大气污染 如果大气中的物质达到一定浓度,并持续足够的时间,以致对公众健康、动物、植物、材料、大气特性或环境美学产生可测量的不利影响,这就是大气污染。 4.按照大气污染的范围来分,大致可分为四类: 。 局部地区污染,地区性污染,广域污染,全球性污染 5.全球性大气污染问题包括。 温室效应、臭氧层破坏和酸雨 6.大气污染物按其存在状态可概括为。 气溶胶态污染物,气态污染物 7.在我国的环境空气质量标准中,根据粉尘颗粒的大小,将其分为 。 总悬浮颗粒物和可吸入颗粒物 8.TSP称为,它指的是悬浮在空气中,空气动力学直径≤ 的颗粒物。 总悬浮颗粒物;100μm

9.PM10称为,它指的是悬浮在空气中,空气动力学直径≤ 的颗粒物。 可吸入颗粒物;10μm 10.气态污染物总体上可分为 等五大类。 含硫化合物、含氮化合物、碳的氧化物、有机化合物、卤素化合物 11.一次污染物是指。 那些从污染源排放直接进入大气的原始污染物质 12.二次污染物 二次污染物是由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而生成的,与一次污染物性质不同的新污染物质,它们的毒性往往较一次污染物更强。 13.在大气污染控制中,受到普遍重视的一次污染物主要有 等。 硫氧化物、氮氧化物、碳氧化物及有机化合物 13.在大气污染控制中,受到普遍重视的二次污染物主要有 等。 硫酸烟雾和光化学烟雾 14.光化学烟雾 光化学烟雾是在阳光照射下,大气中的氮氧化物、碳氢化物和氧化剂之间发生一系列光化学反应而生成的蓝色烟雾(有时带些紫色或黄褐色)。 15.光化学烟雾的主要成分有等化合物。 臭氧、过氧乙酰硝酸酯、酮类、醛类 16.大气污染物的来源可分为两类。 自然污染源和人为污染源 17.大气污染中自然因素包括等。

大气污染控制的研究进展

大气污染控制的研究进展 1脱硫技术 脱硫技术主要以钙法为主,如石灰石/石膏湿法、喷雾干燥吸收器脱硫工艺(SDA)、循环流化床干法烟气(CDS)等。钙法存在容易结垢及副产物回收利用经济性不高等问题。而CANSOLV可再生胺脱硫技术及江苏新世纪江南环保有限公司开发的,拥有我国自主知识产权的江南氨回收烟气脱硫技术不存在结垢问题,且副产物回收经济性较好,具有很好的应用前景。 2脱硝技术 脱硝最成熟与应用最广泛的技术为选择性催化还原(SCR),缺少其它具有实用价值及应用前景的新技术。SCR技术的关键为催化剂。目前催化剂在国内市场上供不应求,市场上供应的基本都是国外产品,国产催化剂的研究与应用刚刚开始。目前,国内已经投产的SCR 催化剂厂家有东方凯特瑞、江苏龙源与大拇指环保科技集团。其中, 江苏龙源与大拇指环保科技集团均是引进日本CCIC的全套技术,没有自主知识产权。东方凯特瑞则具有自主知识产权,是中国第一家,也是唯一一家国产的催化剂厂家。进入中国市场的国外催化剂企业主要有: (1)德国Argillon。德国雅佶隆有限公司是专业研发和生产选择性催化还原(SCR)用催化剂的国际公司,也是全球唯一一家同时拥有平板式催化剂和蜂窝式催化剂生产制造技术的公司。(2)美国Cormetech。Cormetech公司是康宁(CorningIncorporated)与三菱重工(MHI)在1989年成立的各占50%股份的合资公司。目前在全世—大气污染控制技术界范围内,有879台机组正在使用Cormetech公司的SCR催化剂。(3)德国KWH。德国最大的蜂窝式催化剂供应商之一,催化剂技术世界领先,目前在欧洲市场占主导地位,具有17年以上生产SCR催化剂的经验,是一家集设计、制造、试验、安装和专利技术为一体的公司。(4)韩国SK。SK能源从1996年起着手从事SCR催化剂的研发,已在美国、日本、欧洲、中国等世界各地申请了专利,并在韩国率先实现了商用化,为国内发电站、焚烧炉、化工厂等50余家客户供应产品。(5)丹麦Topsoe。丹麦Haldor Topsoe A/S是世界上最大的催化剂生产厂商之一,也是全球为数不多的同时拥有DeNO x催化剂和SCR脱硝技术的公司之一。Topsoe公司的SCR采用Topsoe独有的波纹蜂窝式催化剂。(6)日本Hitchibabcock。BHK于上世纪60年代起开始研发SCR脱硝系统和催化剂,并且于70年代成功地将其产品投入了市场。迄今为止,其产品已经先后覆盖了日本、欧洲、美国、中国台湾、韩国和中国大陆,应用了其产品的机组总量超过580套,其中燃煤电站机组应用总量超过8万MW,居世界第一。 3除尘技术 电除尘器主要是通过调整电场极配形式、阴极小框架结构、阴极绝缘及其悬吊方式等结构优化来达到除尘目的,没有大的创新性。而袋式除尘器的最大创新之处在于滤袋,首先是PTFE滤袋的国产化生产,其次是抗高温滤袋的应用。(1)PTFE滤袋的国产化生产大大降低了成本,对市场推广具有很大的促进作用。主要生产厂家有上海三帆净化科技有限公司和上海市凌桥环保设备厂有限公司。(2)抗高温滤袋的主要生产厂家有广州市新力金属有限

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