大氣污染復習題與答案

1、大氣污染控制工程綜合復習資料一、填空題（120分）1、大氣污染物的種類很多，按其存在狀態(tài)可概括為兩大類：氣溶膠狀污染物和氣態(tài)污染物。2、按人們的社會活動功能不同，大氣人為污染源主要有三方面：燃料燃燒、工業(yè)生產過程、交通運輸 。3、環(huán)境空氣質量分為三級；環(huán)境空氣質量功能區(qū)分為三類；一類區(qū)執(zhí)行一級標準；二類區(qū)執(zhí)行二級標準；三類區(qū)執(zhí)行三級標準。4、煤的元素分析常用的基準主要有水分、灰分、揮發(fā)分和固定碳四種。 5、理論空氣量是指單位燃料按燃燒反應方程式完全燃燒所需要的空氣量，它由氮氣、氧氣的組成決定。一般把超過理論空氣量多供給的空氣量稱為空氣過剩量，過剩空氣系數(shù)是指實際空氣量與理論空氣量之比。6、燃料

2、完全燃燒所必需的條件有適量的空氣、 足夠的溫度、 必要的燃燒時間 、 燃料與空氣的充分混合 。通常把 溫度 、時間 和 湍流度 稱為燃燒過程的“三T”7、空燃比定義為 單位質量燃料燃燒所需的空氣質量 ，它可以由燃燒方程式直接求得。8、燃燒設備的熱損失主要包括排煙熱損失、不完全燃燒熱損失(包括化學不完全燃燒和機械不完全燃燒)、散熱損失。9、 燃燒煙氣分為干煙氣、濕煙氣；燃燒煙氣中的水蒸氣主要來自三方面：燃料中氫燃燒后的水蒸氣、燃料中水、理論空氣量帶入。10、實際煙氣體積等于理論煙氣體積、過剩煙氣體積之和。11、用顯微鏡法觀測顆粒時，得到 投影徑 、 幾何當量徑 、 物理當量徑 三種粒徑。13、粉

3、塵的物理性質主要包括粉塵密度，安息角與滑動角、比表面積、含水量、濕潤性、荷電性和導電性、粘附性及自然性和爆炸性等幾種（任意說出四種）。14、評價凈化裝置性能的技術指標主要有處理氣體流量、凈化效率和壓力損失等三項。15、馳豫時間為顆粒-氣體系統(tǒng)的一個基本特征參數(shù)，它的物理意義為：由于流體阻力 使顆粒的速度減小到它的初速度1/e的時所需的時間。16、目前常用的除塵器主要有機械除塵器、靜電除塵器 、袋式除塵器 、濕式除塵器等四大類。慣性除塵器在除塵過程中除借助慣性 力的作用外，還利用了重力和離心力的作用。17、機械式除塵器通常指利用質量力(重力、慣性力和離心力等)的作用使顆粒物與氣流分離的裝置，包括

4、重力沉降室、慣性除塵器和 旋風除塵器 等。18、在旋風除塵器內，氣流的運動非常復雜，為研究方便，通常將氣體在除塵器內的運動分解為三個速度分量，即切向速度 、徑向速度 、軸向速度。切向速度是決定氣流速度大小的主要速度分量。外渦旋的切向速度反比于旋轉半徑，內渦旋的切向速度 正比 于旋轉半徑，在內外旋流交接的圓柱面上處氣流切向速度最大。19、在旋風除塵器內，粒子的沉降主要取決于離心力Fc和向心運動氣流作用于塵粒上的阻力FD。在內、外渦旋界面上：如果FC>FD，粒子在離心力推動下移向外壁而被捕集；如果FC<FD，粒子在向心氣流的帶動下進入內渦旋，最后由排出管排出；如果FC=FD，粒子在交界

5、面上不停地旋轉。20、旋風除塵器的結構型式按進氣方式可分為切流反轉進入式和軸流進入式兩類，切流反轉進入式又分為直入式和蝸殼式。22、燃燒過程中形成的NOx分為兩類，一類是由燃料中固定氮生成的NOx，稱為燃料型NOx，另一類是由大氣中氮生成，稱為熱力型NOx。在NOx形成過程中，低溫有利于NO的生成，高溫有利于NOx的生成。因此，控制燃燒過程中NO的形成主要發(fā)展了傳統(tǒng)的低NOx燃燒技術 、先進的低NOx燃燒技術兩項技術。23、催化還原法除NOx分為非選擇性催化還原法、選擇性催化還原法兩類。前者所用還原劑為H和CO，后者用NH3作還原劑，選擇性地將NOx還原為N2。24.按集塵電極的型式不同，電除

6、塵器可以分為圓管除塵器和平板除塵器。25、電除塵器的工作原理涉及三個方面：氣體電離、粉塵荷電、粉塵沉積、清灰三個基本過程。26、濕式除塵器在通常的工作條件下主要是液滴和塵粒之間的碰撞及攔截作用。因此，與塵粒的粒徑 密切相關。27、慣性碰撞參數(shù)定義為：停止距離xs與液滴直徑dD的比值。28、文丘里洗滌器，常用在高溫煙氣降溫和除塵上，由收縮管、喉管和擴散管組成。29、過濾式除塵器的濾袋表面形成的粉塵層稱為粉塵初層，它是袋式除塵器的主要過濾層。一般用m表示濾布表面粉層的厚度。氣布比是指煙氣實際體積流量與 濾布面積之比。30、在電除塵器中存在兩種截然不同的粒子荷電機理，一種是電場荷電，另一種是擴散荷電

7、。對前一種荷電過程主要依賴于離子的靜電力，后一種荷電過程則依賴于離子的擴散。粒子的荷電過程取決于粒徑大小，對于粒徑大于0.5m的微粒，以電場荷電為主，粒徑小于0.15m的微粒，則以擴散荷電為主，粒徑介于0.150.5m的微粒，需同時考慮這兩種過程。31、影響旋風除塵器效率的因素有：工作條件、流體性質、分離器的氣密性和二次效應。32、濕式除塵器是使含塵氣體與液體（一般為水）密切接觸，利用水滴和顆粒的慣性碰撞及其他作用，捕集顆?；蚴沽皆龃蟮难b置。在工程上使用的濕式除塵器型式很多，總體上可分為高能耗和低能耗兩類。33、過濾式除塵器是使含塵氣流通過過濾材料將粉塵分離捕集的裝置，采用濾紙或玻璃纖維等填

8、充層作濾料的過濾器，稱為空氣過濾器，主要用于通風和空氣調節(jié)方面的氣體凈化；采用廉價的砂、礫、焦炭等顆粒物作為濾料的過濾器稱為顆粒層除塵器，在高溫煙氣除塵方面引人注目；采用纖維織物作濾料的過濾器稱為袋式除塵器，在工業(yè)尾氣的除塵方面應用較廣。二、簡答題（100分）1、電除塵器最適宜的粉塵比電阻為多少？比電阻過高或過低，對電除塵器的除塵效率有哪些影響？（5分）答：電除塵器最適宜的粉塵比電阻為1010·cm以下（2分）。當?shù)陀?010·cm時，比電阻幾乎對除塵器操作和性能沒有影響；當比電阻介于1010-1011·cm之間時，火花率增加，操作電壓降低；當高于1011

9、3;cm時，集塵板粉塵層內會出現(xiàn)電火花，即會產生明顯反電暈。反電暈的產生導致電暈電流密度大大降低，進而嚴重干擾粒子荷電和捕集。（3分）2、石灰石灰石吸收法煙氣脫硫存在哪些問題，如何解決？（5分）答：石灰/石灰石吸收法煙氣脫硫存在的問題主要為結垢和堵塞，另外固廢產生量大。（2分）解決的方法主要有：加入己二酸，提高了石灰石利用率，減少固廢產生量；添加硫酸鎂，可以消除洗滌塔內的結垢；雙堿流程也可以克服結垢的弱點，提高二氧化硫的去除率（3分）3、選擇除塵器時應注意哪幾個方面的問題？（5分）答：（1）選用的除塵器必須滿足排放標準規(guī)定的排放濃度。（2）粉塵的物理性質對除塵器性能具有較大的影響。（3）氣體的

10、含塵濃度較高時，在靜電除塵器或袋式除塵器前應設置低阻力的初凈化設備，去除粗大塵粒（4）氣體溫度和其它性質也是選擇除塵設備時必須考慮的因素。選擇除塵器時，必須同時考慮捕集粉塵的處理問題。4、濕式除塵器有何優(yōu)缺點？（10分） 主要優(yōu)點: 1) 除塵效果好； 2) 能同時清除廢氣中的可溶性氣態(tài)污染物； 3) 可直接處理高溫、高濕和含粘性粉塵的廢氣； 4) 操作靈活性較大； 5) 安全性好；6）結構簡單、造價低、占地面積小，操作及維修方便。主要缺點：1) 產生泥漿或廢液，處理比較麻煩，容易造成二次污染。 2) 可能存在嚴重的腐蝕，對有些設備容易發(fā)生堵塞。 3) 不利于副產品的回收。 4) 寒冷和缺水地

11、區(qū)不宜采用。必須考慮在冬天設備可能凍結的問題。5、 燃燒氣體燃料造成的大氣污染比燃燒固體燃料造成的大氣污染程度輕的原因是什么？（5分）答：燃料完全燃燒必須具備的條件為：空氣條件、溫度條件、時間條件、燃料與空氣的混合條件。氣體燃料在燃燒時比固體燃料燃燒更容易較好的滿足上述四個條件，尤其是燃料與空氣的混合條件，氣體燃料更容易和空氣混合均勻，實現(xiàn)完全燃燒，因此產生的大氣污染物少，對大氣污染的程度就輕。6、 催化劑用于氣體污染物的治理過程與吸收、吸附法相比有何優(yōu)點？何為催化劑的主活性物、載體、助催化劑，各自的作用是什么？（10分）答：催化劑用于氣體污染物的治理過程與吸收、吸附法的根本不同是無需使污染物

12、與主氣流分離而把它直接轉化為無害物，避免了其它方法可能產生的二次污染。主活性物質：能單獨對化學反應起催化作用，因而可作為催化劑單獨使用。助催化劑：本身無催化性能，但它的少量加入能明顯提高主活性物質的催化性能。載體：用以承載主活性物質和助催化劑，它的基本作用在于提供大的比表面積以節(jié)約主活性物質，并改善催化劑的傳熱、抗熱沖擊和機械沖擊等物理性能。7、 工業(yè)用吸附劑必須具備哪些條件？ （5分）答：工業(yè)吸附劑必須具備的條件：要具有巨大的內表面；對不同氣體具有選擇性的吸附作用；吸附容量大；具有足夠的機械強度、熱穩(wěn)定性及化學穩(wěn)定性；來源廣泛，價格低廉，以適應對吸附劑的日益增長的需要。8、 著名的希洛夫方程

13、式為，請說明公式中各個符號代表的意思以及常數(shù)K代表的物理意義。（5分）答：保護作用時間;K吸附層保護作用系數(shù)；其物理意義為：當濃度分布曲線進入平移階段后，濃度分布曲線在吸附層中移動單位長度所需要的時間。L吸附床層長度；0保護作用時間損失。9、 燃燒設備的熱損失主要有哪些？（5分）答：燃燒設備的熱損失主要包括：排煙熱損失、不完全燃燒熱損失（包括化學不完全燃燒和機械不完全燃燒）、散熱損失。10、如何控制燃燒過程引起的氮氧化物的污染？（5分）可以通過低氮氧化物燃燒技術來控制，主要包括：低空氣過剩系數(shù)運行技術；降低助燃空氣預熱溫度；煙氣循環(huán)燃燒；兩段燃燒技術。11、選擇性催化還原與選擇性非催化還原凈化

14、氮氧化物的主要區(qū)別是什么？（5分） 答：選擇性催化還原法凈化氮氧化物是以氨作還原劑，還原反應的最佳溫度是290-400，在含有催化劑的反應器內進行；選擇性非催化還原是以尿素和氨基化合物作為還原劑進行的，還原反應的最佳溫度是930-1090，不需要催化劑。12、什么是理論空氣量？燃料完全燃燒必需具備的條件是什么？（5分）答：理論空氣量是指單位燃料按燃燒反應方程式完全燃燒所需要的空氣量。燃料完全燃燒必須具備的條件為：空氣條件。燃料燃燒必須保證供應于燃料燃燒相適應的空氣量；溫度條件。燃料必須達到著火溫度；時間條件。燃料在高溫區(qū)的停留時間應超過燃料燃燒所需要的時間；燃料與空氣的混合條件。燃料和空氣中的

15、氧要充分混合。13、影響燃煤煙氣中飛灰排放特征的因素有哪些？（5分）答：煤質、燃燒方式、煙氣流速、爐排和爐膛的熱負荷、鍋爐運行負荷等多種因素有關。14、靜電除塵器有何優(yōu)缺點？（10分）答：優(yōu)點：（1）電除塵器的除塵效率高（對細粉塵有很高的捕集效率），可高于99%；（2）處理煙氣量大，可達105106m3/h；（3）能耗低,約0.20.4kwh/1000m3；（4）壓力損失小，一般為200500Pa；（5）可凈化溫度較高的或強腐蝕性含塵煙氣。缺點（任意說出5個）：（1）一次投資費用高，鋼材消耗量較大。據(jù)估算，平均每平方米收塵面積所需鋼材大約為3.5-4t；（2）除塵效率受粉塵物理性質影響很大，特

16、別是粉塵比電阻的影響更為突出。（3）電除塵器不適宜直接凈化高濃度含塵氣體；（4）電除塵器對制造和安裝質量要求較高；（5）需要高壓變電及整流控制設備；（6）占地面積較大。15、名詞解釋（15分）（1）斯托克斯直徑：在同一流體中與顆粒的密度相同和沉降速度相等的球的直徑。（2）空氣動力學直徑: 在空氣中與顆粒的沉降速度相等的單位密度(p1g/cm3)的球的直徑。（3）馳豫時間的物理意義: 馳豫時間為顆粒-氣體系統(tǒng)的一個基本特征參數(shù)，它的物理意義為：由于流體阻力使顆粒的速度減小到它的初速度的1/e時所需的時間。（4）顆粒的停止距離：使粒子由初速度u0達到靜止所需的時間是無限長的，但顆粒在靜止之前所遷移

17、的距離卻是有限的，這個距離稱為顆粒的停止距離。（5）慣性碰撞參數(shù)：顆粒的停止距離xs與液滴直徑Dc的比值為慣性碰撞參數(shù)NI。三、計算題（90分）1. 試確定一個球形顆粒在靜止干空氣中運動時的阻力。（20分） 粒徑dp=1000m，沉降速度u=10m/s，T=373K，P=1atm,=2.18×10-5Pa·s，=0.947kg/m3；粒徑dp=0.5m，沉降速度u=0.1m/s，T=293K,P=1atm,=1.81×105Pa·s，=1.205kg/m3。解：由知：顆粒處于過渡紊流區(qū) （3分）所以 （3分） （4分）解：因為顆粒處于stocks區(qū)，由于

18、顆粒較小，需進行坎寧漢修正：T=293K，P=1atm 所以2. 某電廠電除塵器的進口和出口的煙塵粒徑分布數(shù)據(jù)如下，若電除塵器總除塵效率為99%，試確定其分級效率。(請寫出計算公式及計算示例，并將計算結果列于表下面) (10分)粒徑間隔(m)<0.60.6-0.70.7-0.80.8-1.01-22-33-44-55-66-88-1010-2020-30質量頻率（%）進口g12.00.40.40.73.56.024132.02.03.0118.0出口g27.01.02.03.014.016296.02.02.02.58.57.0解：計算實例：總效率為99，所以通過率為1。所以:1=100

19、-1×7.0/2.0=96.5 其它同，計算結果如下表：粒徑間隔(m)<0.60.6-0.70.7-0.80.8-1.01-22-33-44-55-66-88-1010-2020-30質量頻率（%）進口g12.00.40.40.73.56.024132.02.03.0118.0出口g27.01.02.03.014.016296.02.02.02.58.57.0i96.597.59595.79697.398.899.599.099.099.299.299.13.普通煤的元素分析如下：C:65.7% S:1.7% H:3.2% O:2.3% 灰分:18.1% 水分:9.0% (含N

20、量不計) （20分）計算燃煤1kg所需要的理論空氣量、產生的理論煙氣量和SO2在煙氣中的含量（以體積百分比表示）；假定煙塵的排放因子為80%，計算煙氣中灰分的濃度（以mg/m3表示）；假定用流化床燃燒技術加石灰石脫硫。石灰石中含Ca34%。當Ca/S比為1.7（摩爾比）時，計算燃燒1噸煤需加石灰石的量。解: 質量（kg） 摩爾數(shù)（mol） 需氧量（mol）C 647 53.92 53.92S 17 0.531 0.531H 32 32 8O 23 1.44 -0.72H2O 90 5 0 所以：理論需氧量為 53.92+0.531+8-0.72=61.73mol/kg 理論空氣量為 61.73

21、×4.76×22.4/1000=6.58Nm3/kg煙氣組成為：CO2：53.92mol SO2:0.531mol H2O:16+5=21molN2:61.73×3.76=232.1mol理論煙氣量為 =53.92+0.531+21+232.1=307.55mol/kg=6.89Nm3/kgSO2在煙氣中的濃度：0.531/307.55×100%=0.17%煙氣中灰分的濃度：191×80%×1000/6.89=2.218×104mg/m3Ca/S=1.7 石灰中鈣的含量為35%所以Ca/S=x×34%/40.1/(

22、1.7%×1000/32)=1.7 x=0.106t4. 用硝酸吸收凈化含NH35%（體積）的尾氣，為了使吸收過程以較快的速度進行，必須使吸收過程不受硝酸在液相擴散速率所限制，試計算吸收時硝酸濃度最低不得低于多少？已知kG=0.11kmol/(m2·h·atm)，kL=0.82m/h，DHNO3和DNH3在液相中相同。（10分）解： 令PA=1atmNH3+HNO3NH4NO3 b=1所以濃度不得低于0.007kmol/m3。5. 已知某一裝置排放煙氣量為55000Nm3/h，含塵濃度為3.0g/Nm3。地區(qū)的環(huán)境管理部門限定該裝置每日排塵量不得大于60kg，試問應選用多大除塵效率的除塵器才能滿足環(huán)境保護的要求。（10分）解：該裝置每日排放的煙塵量為：55000×3.0×