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文檔簡介

1、本章主要介紹大氣污染物的基本性質、大氣污染物的來源和產生機理。通過學習和掌握大氣污染物的基本性質了解其來源和分類,熟悉和掌握各種燃料的種類及特性、燃料的燃燒條件對污染物產生的影響,了解清潔燃燒技術的基本知識。熟悉不同行業(yè)單位產生的大氣污染物情況2.1 大氣污染物的性質大氣污染物的性質大氣污染物是指由于人類活動或自然轉讓過程,排放到大氣中的對人或環(huán)境產生不利影響的物質。自然過程產生的大氣污染物主要有:火山噴發(fā)排出的火山灰顆粒、二氧化硫(SO2)、硫化氫(H2S)、煤礦和油田自然逸出的煤氣和天然氣、腐爛的動植物排出的有害氣體等。在大氣污染中,顆粒污染物按照其來源和物理性質,主要可以分為: 粉塵 煙

2、塵 揚塵 油煙(簡稱“三塵一煙”)。2.1 大氣污染物的性質大氣污染物的性質粉塵系指懸浮于氣體介質中的微小固體粒子,受重力作用能發(fā)生沉降,但在某一段時間內也能保持懸浮狀態(tài)。 粉塵的來源主要有以下幾個方面粉塵的來源主要有以下幾個方面 固體物料的機械粉碎和研磨,例如選礦、耐火材料車間的礦石破碎過程和各種研磨加工過程; 粉狀物料的混合、篩分、包裝及運輸,例如水泥、面粉等的生產和運輸過程; 物質的燃燒,例如煤燃燒時產生的煙塵 物質被加熱時產生的蒸汽在空氣中的氧化和凝結,例如礦石燒結、金屬冶煉等過程產生的鋅蒸汽,在空氣中冷卻時會凝結,氧化成氧化鋅固體顆粒。粉塵粒子的粒徑范圍一般為1200m左右。1.1.

3、粉塵的性質粉塵的性質2.1 大氣污染物的性質大氣污染物的性質2.1 大氣污染物的性質大氣污染物的性質 煙塵一般含硫、氮、碳的氧化物等有毒氣體和不完全燃燒的炭粒,而且還有許多稠環(huán)碳氫化合物,其中有的是強致癌物質,如苯并芘、苯并蒽等。 揚塵又分為一次揚塵和二次揚塵:一次揚塵是指在處理散狀物料時,由于誘導空氣的流動,將粉塵從處理物料中帶出,污染局部地帶;二次揚塵是指由于室內空氣流、室內通風造成的流動空氣及設備運動部件轉動生成的氣流,把沉落在設備、地坪、及建筑構筑上的粉塵再次揚起。2.1 大氣污染物的性質大氣污染物的性質 有關部門從居民家庭收集的經常煎炸食物的油煙樣品進行分析,共測出220 多種化學物

4、質,其中主要有:在烹調油煙中還發(fā)現揮發(fā)性亞硝胺揮發(fā)性亞硝胺等已知突變致癌物。醛醛酮酮烴烴脂肪酸脂肪酸醇醇芳香族化合物芳香族化合物2.1 大氣污染物的性質大氣污染物的性質表表21 大氣中主要氣態(tài)污染物的來源、發(fā)生量、背景濃度和主要反應大氣中主要氣態(tài)污染物的來源、發(fā)生量、背景濃度和主要反應2.1 大氣污染物的性質大氣污染物的性質1.硫氧化物2.氮氧化物3.碳氧化物4.碳氫化合物5. 酸霧6.光化學煙霧7.鹵化物8. 汽車尾氣1. 大氣中的主要污染物有哪些?大氣中的主要污染物有哪些?2. 大氣中的主要顆粒污染物有哪些?各有什么特性?大氣中的主要顆粒污染物有哪些?各有什么特性?3. 粉塵的主要性質有哪

5、些?粉塵的主要性質有哪些?4. 大氣中的主要氣態(tài)污染物有哪些?各有什么危害?大氣中的主要氣態(tài)污染物有哪些?各有什么危害? 2.1 大氣污染物的性大氣污染物的性質質大氣中的污染物來源廣泛,主要來源于燃料燃燒、工業(yè)生產過程、交通運輸過程和生活過程。 2.2 大氣污染物的來源和產生機理大氣污染物的來源和產生機理 (1)固體燃料固體燃料煤炭的分類煤炭的分類 煤炭的組成煤炭的組成 (2)液體燃料液體燃料(3)氣體燃料氣體燃料 類別代號數碼特 征無煙煤WY010203變質程度最深,含碳量高達90%98%,含硫量低,發(fā)熱量較高,燃燒后污染輕。光澤度強,硬度高,揮發(fā)分很少,燃燒時火焰短,貯存時不會自燃貧煤PM

6、11變質程度深,作為動力和民用燃料,它的性質介于無煙煤和煙煤之間,揮發(fā)分較低的貧煤,在燃燒性能方面接近無煙煤貧瘦煤PS12介于貧煤和瘦煤之間瘦煤SM1314加熱時產生的膠質體少且軟化溫度高,可用做煉焦配煤焦煤JM152425加熱時產生的膠質體較多且熱穩(wěn)定性好,單煤煉焦可得到強度好、塊大、裂紋少的優(yōu)質焦炭肥煤FM162636變質程度中等,加熱時產生大量的膠質體,軟化溫度低,固化溫度高。單獨煉焦時可以獲得熔融良好的焦塊,一般作煉焦配煤的主要成分氣肥煤QF46介于肥煤和氣煤之間氣煤QM34434445有較多的揮發(fā)分和焦油,膠質體受熱易分解,可單獨煉焦,也可作為煉制冶金焦的配煤。是城市焦化煤氣廠的好原

7、料弱黏煤RN2232變質程度較低,加熱時產生較少膠質體,焦炭呈小塊且易碎,主要用作機車、電廠燃料及氣化原料不黏煤BN2131變質程度較低且在成煤初期氧化程度較高,比熱量比一般煤要高,一般用作動力或民用燃料長焰煤CY4142是最年輕的煤,不含原生腐蝕酸,質地松散。一般作動力、氣化及民用燃料,也可作為低溫干餾煉油的原料褐煤HM5152多呈褐色,含有原生腐蝕酸,水分和灰分都較高,發(fā)熱量較低。在空氣中易風化碎裂,多用作動力和民用燃料,也可以用作化工原料制取磺化煤等表表2-2 中國煤炭分類簡表中國煤炭分類簡表注:1.在焦煤和肥煤之間又分為1/3焦煤,代號是1/3JM,數碼為35。2.氣煤和弱黏煤之間又分

8、為1/2中黏煤,代號是1/2ZN,數碼為23,332.2 大氣污染物的來源和產生機理大氣污染物的來源和產生機理 燃燒及燃燒產物燃燒及燃燒產物 燃料完全燃燃料完全燃燒的條件燒的條件燃燒產生的燃燒產生的主要污染物主要污染物空氣 燃燒溫度 時間 燃料與空氣的混合 硫氧化物的形成機制 氮氧化物的形成機制 顆粒污染物的形成機制 2.2 大氣污染物的來源和產生機理大氣污染物的來源和產生機理 (1).洗選煤技術(2).煤炭的轉化(3).型煤固硫 燃燒設備燃燒設備是指為使燃料著火燃燒并將其化學能轉化為熱能釋放出來的設備。 (1)爐排爐手燒爐是層燃爐中最簡單的一種。 機燃爐是采用機械爐排進行燃燒的鍋爐。 a鏈條

9、爐 b. 往復爐 c.振動爐排爐 d拋煤機爐排爐(2)煤粉爐(3)旋風燃燒爐 (4)流化床鍋爐 化學工業(yè)廢氣污染按污染物性質可分為三大類:第一類為含無機污染物的廢氣; 第二類為含有機污染物的廢氣;第三類為既含無機污染物又含有機污染物的廢氣 電力工業(yè)廢氣鋼鐵工業(yè)廢氣污染主要來源 :原料、燃料的運輸、裝卸及加工等過程產生大量的含塵廢氣 第二類為含有機污染物的廢氣;鋼鐵廠的各種窯爐再生產的過程中將產生大量的含塵及有害氣體的廢氣; 生產工藝過程化學反應排放的廢氣,如冶煉、燒焦、化工產品和鋼材酸洗過程中產生的廢氣。 建材工業(yè)廢氣主要分為以下三類:高溫氣體鍋爐煙氣常溫含塵煙氣 2.2 大氣污染物的來源和產

10、生機理大氣污染物的來源和產生機理 交通污染一方面是交通工具,如汽車、火車、飛機、船舶等,其本身在運行過程中產生污染物,對大氣造成污染。另一方面交通工具運行動力需要大量的能源,今世界所生產的全部能源中,20以上用于交通運輸,而且這些能源在較低的效率下運作,污染相當可觀。2.2 大氣污染物的來源和產生機理大氣污染物的來源和產生機理2.1 大氣污染物的性質大氣污染物的性質 車輛保有量高速增長,城市道路負荷持續(xù)增加、許多重要道路車流已趨于飽和,發(fā)生交通擁堵的頻率和持續(xù)的時間明顯增加。 車輛運行速度降低,加速、減速、怠速頻繁,運行工況惡化。 許多機動車往往在富燃料狀態(tài)下運行。 城市非機動車負荷大,影響了

11、機動車運行狀況。 公共交通的主導地位尚未完全確立,城市運輸效率低下。2.1 大氣污染物的性質大氣污染物的性質 氮氧化物超標現象嚴重 機動車的尾氣排放直接導致了城市中各種污染物濃度的增加城市顆粒物污染不容忽視城市潛藏著發(fā)生光化學煙霧的危險 2.1 污染物的性質污染物的性質油煙的形成可分為三個階段:油加熱到50100時,油面有輕微熱氣上升,所含低沸點分量和水分首先汽化。油的溫度上升到100270時,較高沸點的分量開始汽化,油泡較密,形成肉眼見的油煙,主要是直徑約10-3cm以上的小油液滴組成的。油的溫度大于270后,高沸點的食用油分量開始汽化,并形成大量“青煙”,主要是由直徑10-710-3cm不

12、為肉眼所見的微油滴所組成。此時,再往油中加入食品,食品中所含水分急劇汽化膨脹,其中部分冷凝成霧和油煙一起形成可見的油煙。1. 大氣污染物的主要來源有哪些?大氣污染物的主要來源有哪些?2. 常用的燃料都有哪些?常用的燃料都有哪些?3. 煤炭是如何分類的?簡述煤炭的組成。煤炭是如何分類的?簡述煤炭的組成。4. 燃料的完全燃燒和不完全燃燒的區(qū)別在哪里?燃料完全燃燒的條件是什么?燃料的完全燃燒和不完全燃燒的區(qū)別在哪里?燃料完全燃燒的條件是什么?5. 簡述燃燒過程中污染物的生成機制。簡述燃燒過程中污染物的生成機制。6. 潔凈燃燒技術都包含了哪些技術?潔凈燃燒技術都包含了哪些技術?7. 工業(yè)生產過程會向大

13、氣中排放哪些污染物?舉例說明幾個產生大氣污染物的工業(yè)生產過程會向大氣中排放哪些污染物?舉例說明幾個產生大氣污染物的 過程。過程。8. 交通過程排放了哪些大氣污染物?由機動車輛造成的污染有什么特點?交通過程排放了哪些大氣污染物?由機動車輛造成的污染有什么特點?9. 生活油煙是如何形成的?生活油煙是如何形成的?2.1 污染物的性質污染物的性質2.3 大氣污染控制設備的性能指標大氣污染控制設備的性能指標廢氣處理量是衡量廢氣治理設備處理能力的指標,是指單位時間內廢氣治理設備處理各種廢氣的體積流量,一般用廢氣治理設備的進出口氣體流量的平均值來表示廢氣治理設備的氣體處理量。式中:Q1廢氣治理設備入口氣體在

14、標準狀態(tài)下的體積流量,m3/s或m3/h;Q2廢氣治理設備出口氣體在標準狀態(tài)下的體積流量,m3/s或m3/h;Q廢氣治理設備處理氣體在標準狀態(tài)下的體積流量,m3/s或m3/h;2)(21QQQ 2.3 大氣污染控制設備的性能指標大氣污染控制設備的性能指標 廢氣治理設備的總效率是指在同一時間內廢氣治理設備捕集的粉塵質量占進入廢氣治理設備的粉塵質量的百分數,用表示根據凈化效率的定義,凈化效率表示式為:%100G13G(重量法) %100)121 (CC(濃度法) 2.3 大氣污染控制設備的性能指標大氣污染控制設備的性能指標 通過率是指在同一時間內,穿過廢氣治理設備的粒子質量與進入的粒子質量的比,一

15、般用P(%)表示。%100%10021GGp 當兩臺廢氣治理設備串聯使用時,1和2 分別表示第一級和第二級廢氣治理設備的凈化效率,則除塵系統的總效率為2.3 大氣污染控制設備的性能指標大氣污染控制設備的性能指標 總效率表示廢氣治理設備的總體效果或平均效果,凈化裝置對不同粒徑的粉塵具有不同的作用效果,為反映這一特性,我們引入分級凈化效率的概念。分級效率di表示廢氣治理設備對不同粒徑粉塵或粒徑范圍粉塵的凈化效果。 %10033dididigGgG%10012122iiddiididCgQCgQCgQ055101020204040質量分數/% 廢氣治理設備進口2010152035 廢氣治理設備出口7

16、8147.40.602.3 大氣污染控制設備的性能指標大氣污染控制設備的性能指標粉塵的粒徑md/ 分級凈化效率表 2.3 大氣污染控制設備的性能指標大氣污染控制設備的性能指標含塵氣體經過廢氣治理設備后會產生壓力降,被稱為廢氣治理設備的壓力損失,單位是Pa。壓力損失的大小除了與設備的結構形式有關之外,主要與流速有關。兩者之間的關系為:式中: P廢氣治理設備的壓力損失,Pa; 凈化裝置的阻力系數; 氣體的密度,kg/ m3; ui裝置進口氣體流速,m/s。 22iup2.3 大氣污染控制設備的性能指標大氣污染控制設備的性能指標 煙氣林格曼黑度(濃度)是評價排放煙塵濃度的一項重要指標。林格曼黑度就是

17、用視覺方法對煙氣黑度進行評價的一種方法。 常用的測定裝置有: 林格曼煙氣濃度圖 測煙望遠鏡 光電測煙儀 2.3 大氣污染控制設備的性能指標大氣污染控制設備的性能指標(1)林格曼煙塵濃度表的使用方法)林格曼煙塵濃度表的使用方法(2) 使用林格曼圖表時的注意事項使用林格曼圖表時的注意事項 不要面向太陽 煙氣出口處的背景上不應有高大的樹木和建筑物 觀察者位置應與煙氣流向成直角 煙塵濃度表應保持清潔,弄臟或褪色時,應更換。 (3)林格曼黑度和煙塵濃度對比表2.3 大氣污染控制設備的性能指標大氣污染控制設備的性能指標級數煙氣特點黑色小塊占總面積%煙塵量(g/m3)0全白001微黑20%0.252灰40%

18、0.703深灰60%1.204灰黑80%2.305全黑100%4.05.0(4)林格曼煙氣黑度圖法測定的實 際技能實訓請參閱本教材第7章相關內容。 2.3 大氣污染控制設備的性能指標大氣污染控制設備的性能指標(1) 最高允許排放濃度 :指處理設施后排氣筒中污染物任何1小時濃度平均值 不得超過的限值;或指無處理設施排氣筒中污染物任何1小時濃度平均值 不得超過的限值。一般用mg/m3表示。 (2)最高允許排放速率排放系數:指一定高度的排氣筒任何1小時排放污染物的質量不得超過的限值。一般用mg/m3表示。 (3)排放速率:單位時間內向大氣中排放污染物的量;Kg/h。1有一兩級除塵系統,第一級為旋風除塵器,第二級為電除塵器,用于處理起始含塵濃度為15gm3。游離二氧化硅含量8以上的粉塵。已知旋風除塵器的效率為80,若達到國家規(guī)定的排放標準,選用的電除塵器的效率至少應是多少?2.3 大氣污染控制設備的性能指標大氣污染控制設備的性能指標2.用旋風除塵器處理鍋爐煙氣,測得除塵器進口煙氣溫度450K,體積流量為10800m3/h,含塵濃9.0g/m3,靜壓強為450Pa(真空度);除塵器出口氣體流量為12000m3/h,含塵濃度為500mg/m3。已知該除塵器的入口

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