大氣污染課件第二章

第2章大氣污染控制技術(shù)基礎(chǔ)

本章主要介紹大氣污染物的基本性質(zhì)、大氣污染物的來源和產(chǎn)生機(jī)理。通過學(xué)習(xí)和掌握大氣污染物的基本性質(zhì)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(chǎn)生的影響，了解清潔燃燒技術(shù)的基本知識。熟悉不同行業(yè)單位產(chǎn)生的大氣污染物情況學(xué)習(xí)指南：2.1大氣污染物的性質(zhì)大氣污染物是指由于人類活動或自然轉(zhuǎn)讓過程，排放到大氣中的對人或環(huán)境產(chǎn)生不利影響的物質(zhì)。自然過程產(chǎn)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(zhì)，主要可以分為：

粉塵煙塵揚塵油煙（簡稱“三塵一煙”）。2.1.1顆粒污染物的性質(zhì)2.1大氣污染物的性質(zhì)粉塵系指懸浮于氣體介質(zhì)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(nèi)也能保持懸浮狀態(tài)。粉塵的來源主要有以下幾個方面

①固體物料的機(jī)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；②粉狀物料的混合、篩分、包裝及運輸，例如水泥、面粉等的生產(chǎn)和運輸過程；③物質(zhì)的燃燒，例如煤燃燒時產(chǎn)生的煙塵④物質(zhì)被加熱時產(chǎn)生的蒸汽在空氣中的氧化和凝結(jié)，例如礦石燒結(jié)、金屬冶煉等過程產(chǎn)生的鋅蒸汽，在空氣中冷卻時會凝結(jié)，氧化成氧化鋅固體顆粒。粉塵粒子的粒徑范圍一般為1～200μm左右。1.粉塵的性質(zhì)2.1大氣污染物的性質(zhì)1.粉塵的粒徑和粒徑分布2.粉塵的密度3.粉塵的安息角4.粉塵的比表面積5.粉塵的潤濕性6.粉塵的黏附性7.粉塵的荷電性8.粉塵的比電阻9.粉塵的自燃性和爆炸性2.1大氣污染物的性質(zhì)

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?xì)浠衔铮渲杏械氖菑?qiáng)致癌物質(zhì)，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(dǎo)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(nèi)空氣流、室內(nèi)通風(fēng)造成的流動空氣及設(shè)備運動部件轉(zhuǎn)動生成的氣流，把沉落在設(shè)備、地坪、及建筑構(gòu)筑上的粉塵再次揚起。2.1大氣污染物的性質(zhì)

有關(guān)部門從居民家庭收集的經(jīng)常煎炸食物的油煙樣品進(jìn)行分析，共測出220多種化學(xué)物質(zhì)，其中主要有:在烹調(diào)油煙中還發(fā)現(xiàn)揮發(fā)性亞硝胺等已知突變致癌物。醛酮烴脂肪酸醇芳香族化合物酯內(nèi)酯雜環(huán)化合物2.1大氣污染物的性質(zhì)2.1.2氣態(tài)污染物的性質(zhì)表2—1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(yīng)2.1大氣污染物的性質(zhì)2.1.2氣態(tài)污染物的性質(zhì)1.硫氧化物2.氮氧化物3.碳氧化物4.碳?xì)浠衔?.酸霧6.光化學(xué)煙霧7.鹵化物8.汽車尾氣1.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？3.粉塵的主要性質(zhì)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？

2.1大氣污染物的性質(zhì)習(xí)題2.1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(chǎn)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(chǎn)生機(jī)理2.2.1燃料與燃料燃燒

(1)固體燃料煤炭的分類

煤炭的組成

(2)液體燃料(3)氣體燃料

類別代號數(shù)碼特征無煙煤WY010203變質(zhì)程度最深，含碳量高達(dá)90%~98%，含硫量低，發(fā)熱量較高，燃燒后污染輕。光澤度強(qiáng)，硬度高，揮發(fā)分很少，燃燒時火焰短，貯存時不會自燃貧煤PM11變質(zhì)程度深，作為動力和民用燃料，它的性質(zhì)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(chǎn)生的膠質(zhì)體少且軟化溫度高，可用做煉焦配煤焦煤JM152425加熱時產(chǎn)生的膠質(zhì)體較多且熱穩(wěn)定性好，單煤煉焦可得到強(qiáng)度好、塊大、裂紋少的優(yōu)質(zhì)焦炭肥煤FM162636變質(zhì)程度中等，加熱時產(chǎn)生大量的膠質(zhì)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(zhì)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料弱黏煤RN2232變質(zhì)程度較低，加熱時產(chǎn)生較少膠質(zhì)體，焦炭呈小塊且易碎，主要用作機(jī)車、電廠燃料及氣化原料不黏煤BN2131變質(zhì)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(zhì)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(fēng)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2-2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(shù)碼為35。2.氣煤和弱黏煤之間又分為1/2中黏煤，代號是1/2ZN，數(shù)碼為23，332.2大氣污染物的來源和產(chǎn)生機(jī)理

燃燒及燃燒產(chǎn)物

燃料完全燃燒的條件燃燒產(chǎn)生的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(jī)制氮氧化物的形成機(jī)制顆粒污染物的形成機(jī)制2.2大氣污染物的來源和產(chǎn)生機(jī)理

(1).洗選煤技術(shù)(2).煤炭的轉(zhuǎn)化(3).型煤固硫

燃燒設(shè)備是指為使燃料著火燃燒并將其化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能釋放出來的設(shè)備。(1)爐排爐①手燒爐是層燃爐中最簡單的一種。②機(jī)燃爐是采用機(jī)械爐排進(jìn)行燃燒的鍋爐。a．鏈條爐b.往復(fù)爐c.振動爐排爐d．拋煤機(jī)爐排爐(2)煤粉爐(3)旋風(fēng)燃燒爐(4)流化床鍋爐2.2.2部分工業(yè)生產(chǎn)廢氣簡介化學(xué)工業(yè)廢氣污染按污染物性質(zhì)可分為三大類：第一類為含無機(jī)污染物的廢氣；第二類為含有機(jī)污染物的廢氣；第三類為既含無機(jī)污染物又含有機(jī)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

：①原料、燃料的運輸、裝卸及加工等過程產(chǎn)生大量的含塵廢氣

第二類為含有機(jī)污染物的廢氣；②鋼鐵廠的各種窯爐再生產(chǎn)的過程中將產(chǎn)生大量的含塵及有害氣體的廢氣；③生產(chǎn)工藝過程化學(xué)反應(yīng)排放的廢氣，如冶煉、燒焦、化工產(chǎn)品和鋼材酸洗過程中產(chǎn)生的廢氣。建材工業(yè)廢氣主要分為以下三類：①高溫氣體②鍋爐煙氣③常溫含塵煙氣2.2大氣污染物的來源和產(chǎn)生機(jī)理2.2.3交通與汽車尾氣

交通污染一方面是交通工具，如汽車、火車、飛機(jī)、船舶等，其本身在運行過程中產(chǎn)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(chǎn)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(dāng)可觀。2.2大氣污染物的來源和產(chǎn)生機(jī)理2.1大氣污染物的性質(zhì)⑴車輛保有量高速增長，城市道路負(fù)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。

⑵車輛運行速度降低，加速、減速、怠速頻繁，運行工況惡化。⑶許多機(jī)動車往往在富燃料狀態(tài)下運行。⑷城市非機(jī)動車負(fù)荷大，影響了機(jī)動車運行狀況。⑸公共交通的主導(dǎo)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(zhì)

⑴氮氧化物超標(biāo)現(xiàn)象嚴(yán)重⑵

機(jī)動車的尾氣排放直接導(dǎo)致了城市中各種污染物濃度的增加⑶城市顆粒物污染不容忽視⑷城市潛藏著發(fā)生光化學(xué)煙霧的危險2.1污染物的性質(zhì)2.2.4服務(wù)行業(yè)餐飲與生活油煙油煙的形成可分為三個階段：油加熱到50～100℃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100～270℃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10-7～10-3cm不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？2.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。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？5.簡述燃燒過程中污染物的生成機(jī)制。6.潔凈燃燒技術(shù)都包含了哪些技術(shù)？7.工業(yè)生產(chǎn)過程會向大氣中排放哪些污染物？舉例說明幾個產(chǎn)生大氣污染物的過程。8.交通過程排放了哪些大氣污染物？由機(jī)動車輛造成的污染有什么特點？9.生活油煙是如何形成的？2.1污染物的性質(zhì)習(xí)題2.22.3大氣污染控制設(shè)備的性能指標(biāo)2.3.1.廢氣處理量廢氣處理量是衡量廢氣治理設(shè)備處理能力的指標(biāo)，是指單位時間內(nèi)廢氣治理設(shè)備處理各種廢氣的體積流量，一般用廢氣治理設(shè)備的進(jìn)出口氣體流量的平均值來表示廢氣治理設(shè)備的氣體處理量。式中：Q1—廢氣治理設(shè)備入口氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的體積流量，m3/s或m3/h；Q2—廢氣治理設(shè)備出口氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的體積流量，m3/s或m3/h；Q—廢氣治理設(shè)備處理氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的體積流量，m3/s或m3/h；2.3大氣污染控制設(shè)備的性能指標(biāo)2.3.2.凈化效率

廢氣治理設(shè)備的總效率是指在同一時間內(nèi)廢氣治理設(shè)備捕集的粉塵質(zhì)量占進(jìn)入廢氣治理設(shè)備的粉塵質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)，用η表示根據(jù)凈化效率的定義，凈化效率表示式為：（重量法）（濃度法）2.3大氣污染控制設(shè)備的性能指標(biāo)

通過率是指在同一時間內(nèi)，穿過廢氣治理設(shè)備的粒子質(zhì)量與進(jìn)入的粒子質(zhì)量的比，一般用P(%)表示。

當(dāng)兩臺廢氣治理設(shè)備串聯(lián)使用時，1和2分別表示第一級和第二級廢氣治理設(shè)備的凈化效率，則除塵系統(tǒng)的總效率為2.3大氣污染控制設(shè)備的性能指標(biāo)

總效率表示廢氣治理設(shè)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ηdi表示廢氣治理設(shè)備對不同粒徑粉塵或粒徑范圍粉塵的凈化效果。0～55～1010～2020～40>40質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%廢氣治理設(shè)備進(jìn)口2010152035廢氣治理設(shè)備出口78147.40.602.3大氣污染控制設(shè)備的性能指標(biāo)粉塵的粒徑分級凈化效率表2.3大氣污染控制設(shè)備的性能指標(biāo)2.3.3壓力損失含塵氣體經(jīng)過廢氣治理設(shè)備后會產(chǎn)生壓力降，被稱為廢氣治理設(shè)備的壓力損失,單位是Pa。壓力損失的大小除了與設(shè)備的結(jié)構(gòu)形式有關(guān)之外，主要與流速有關(guān)。兩者之間的關(guān)系為：式中：ΔP—廢氣治理設(shè)備的壓力損失，Pa；ξ—凈化裝置的阻力系數(shù)；ρ—氣體的密度，kg/m3；ui—裝置進(jìn)口氣體流速，m/s。

Δ2.3.4林格曼黑度和排放濃度2.3大氣污染控制設(shè)備的性能指標(biāo)

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(biāo)。林格曼黑度就是用視覺方法對煙氣黑度進(jìn)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(yuǎn)鏡光電測煙儀2.3大氣污染控制設(shè)備的性能指標(biāo)（1）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

①不要面向太陽②煙氣出口處的背景上不應(yīng)有高大的樹木和建筑物③觀察者位置應(yīng)與煙氣流向成直角④煙塵濃度表應(yīng)保持清潔，弄臟或褪色時，應(yīng)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(shè)備的性能指標(biāo)級數(shù)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%0.703深灰60%1.204灰黑80%2.305全黑100%4.0~5.0（4）林格曼煙氣黑度圖法測定的實際技能實訓(xùn)——請參閱本教材第7章相關(guān)內(nèi)容。

2.3大氣污染控制設(shè)備的性能指標(biāo)（1）最高允許排放濃度：指處理設(shè)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(shè)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(shù)：指一定高度的排氣筒任何1小時排放污染物的質(zhì)量