大气污染控制全册配套完整课件3.ppt

1、大气污染控制全册配套完整课件大气污染控制全册配套完整课件3第一章第一章 概论概论第一节第一节 大气与大气污染大气与大气污染 一、一、 大气的定义及组成大气的定义及组成大大 气：气：环绕地球的全部空气的总和。环境空气：环境空气：人类、植物、动物和建筑物暴露于其中的室外空气。大气组成：大气组成：干燥清洁的空气、水汽和悬浮微粒。干洁空气：N2、O2、Ar、CO2 99.996 Ne、He、CH4、Kr 0.004 平均分子量 28.966 密度 1.293Kg/m3 （273.15K，1atm）水汽含量：0.026，导致云、雾、雨、雪、霜、露等复杂的天 气现象。 悬浮微粒：大气尘埃和其它悬浮物。二、

2、大气污染二、大气污染 定义定义：由于人类活动和自然过程引起某些物质进入大气中，呈现出足够的浓度浓度，达到了足够的时间时间，并因此而危害危害了人体的舒适、健康和福利，或危害了环境。三、大气污染分类三、大气污染分类 局部地区污染。 按污染物所 地区性污染。 涉及的范围 广域污染。 全球性污染或国际性污染。 煤碳型：烟气、粉尘、二氧化硫按能源性质和 石油型：碳氢化物、氮氧化物、碳氧化物污染物种类 混合型：同时具有上述两种污染物 特殊型：化工厂排放的特定污染物 第二节第二节 大气污染物及其来源大气污染物及其来源 定义定义：由于人类活动或自然过程排入大气，并对人或环境产生有害 影响的那些物质。 分类：分

3、类：气溶胶态污染物和气态污染物 一、一、 气溶胶态污染物气溶胶态污染物 指悬浮在气体介质中的固态或液态颗粒所组成的气体分散体系。 （1）粉尘（粉尘（dust）：机械破碎或风化的小固体颗粒 1-200 um左右。 （2）烟（烟（fume）：冶金过程形成的固体颗粒 0.01-1 um左右 （3）飞灰（飞灰（fly ash）：随燃料燃烧产生的烟气飞出的分散得较细的灰分。 （4）黑烟（黑烟（smoke）：由燃料燃烧产生的能见气溶胶。 （5）雾（雾（fog）：气体中小液滴悬浮体的总称。如：水雾、酸雾、碱雾。 （6）化学烟雾（化学烟雾（smog）：如硫酸烟雾、光化学烟雾 环境工作中也有分类为飘尘（10um

4、）、降尘（10um）、总悬浮颗粒TSP（100um总和）。 可吸入颗粒物PM10 （10um） 二、气态污染物二、气态污染物 硫化物：SO2、SO3、H2S等 氮化物：NO、NO2、NH3等 无机气态 卤化物：Cl2、HCl、HF、SiF4等 分 污染物 碳氧化物：CO、CO2等 臭氧、过氧化物 碳氢化物：烃、芳烃、稠环芳烃等 类 含氧有机物：醛、酚、酮等 有机气态 含氮有机物：晴、芳香胺类化合物 污染物 含硫有机物：硫醇、噻吩、二硫化物 含氯有机物：氯化烃、有机氯农药、氯醇 常见大气污染物专有名词常见大气污染物专有名词 一次污染物一次污染物：直接从污染源排出的污染物。 二次污染物二次污染物：

5、一次污染物与空气中原有成分或几种污染物之间发生一系列化学或光化学反应而生成的与一次污染物不同的污染物。普遍重视的二次污染物普遍重视的二次污染物：硫酸烟雾和光化学烟雾。我国大气环境影响普遍的广域污染物我国大气环境影响普遍的广域污染物：悬浮微粒、二氧 化硫、氮氧化物、一氧化碳、总氧化剂（O3）和铅。 三、大气污染源三、大气污染源 自然源：自然源：自然原因向环境释放的污染物，如火山、海啸、风化等。 人为源：人为源：人类生活活动和生产劳动形成的污染物。 燃料燃烧 点源 主要来源主要来源 工业生产过程 固定源 线源 交通运输 移动源 面源 工业污染源 农业污染源 高架源 生活污染源 地面源 瞬间源、间断

6、源、连续源、稳定源、可变源。 污染源排放污染物的速率称为“源强源强” 背景浓度背景浓度 (受到人类活动影响较小)、本底浓度本底浓度 (未受到人类活动影响)。四、四、 全球性大气污染问题全球性大气污染问题1.温室效应：温室效应： 大气中的二氧化碳和其它微量气体如甲烷、一氧化二氮、臭氧、氟氯碳、水蒸汽等，吸收地表辐射的长波，由此引起全球气温升高的现象。100年全球平均温度上升了0.30.6，海平面上升了1425cm。2.臭氧层破坏：臭氧层破坏：大气中臭氧含量仅占一亿分之一，主要集中在平流层，并称为臭氧层。具有强烈的吸收太阳紫外线的功能，保护地球。氟氯碳、氮氧化物等对其产生破坏作用。3.酸雨：酸雨：

7、pH小于5.6的雨、雪或其它形式的大气降水称为酸雨。破坏生态坏境，改变土壤性质和结构，腐蚀建筑物，损害人体健康等。第三节第三节 大气污染概况大气污染概况 一、一、 国外大气污染概况国外大气污染概况 马马斯河谷烟雾斯河谷烟雾：1930年12月比利时，SO2、粉尘蓄积于空气中，死亡60人，数千人患呼吸道疾病。 洛杉矶光化学烟雾洛杉矶光化学烟雾：1943年，由汽车尾气经光化学反应产生蓝色 烟雾，眼红、喉痛、咳嗽等呼吸道疾病。 多诺拉烟雾多诺拉烟雾：1948年美国宾夕法尼亚多诺拉镇，炼钢铁、锌、硫酸等工厂排放废气，蓄积于山谷中，死10多人，病约6000人。 伦敦烟雾伦敦烟雾：1952年12月，SO2、

8、烟尘在一定条件下形成刺激性烟雾，诱发呼吸道疾病，死亡4000多人（仅一星期）。 四日市气喘病四日市气喘病：1955年，炼油厂排放的废气，病500多人，死亡30多人 二、我国大气污染概况二、我国大气污染概况监测结果显示：监测结果显示：我国大气环境污染是以粉尘和SO2为主要污染物的煤烟型污染。北方城市比南方城市严重，冬季比夏季严重。少数大城市 (北京、上海、广州) 属煤烟型与石油型污染并重。局部地区特有污染物：局部地区特有污染物：北京市区CO (3.15-5.4 mg/m3) 、包头的氟 (日平均2.10 ug/dm3) 、沈阳的铅(年日平均2.4ug/m3) 等都是严重超标。两控区：两控区：二氧

9、化硫控制区和酸雨控制区。包括175个地级以上城市和地区（四个直辖市、四个经济特区都在其中），面积109万平方公里，占国土面积的11.4%，占人口的39%，国内生产总值的67%。酸雨：酸雨：主要分布在长江以南、青藏高原以东的广大地区及四川盆地。约占国土面积的30%， 三、三、 大气污染的影响大气污染的影响1. 对人体健康的影响对人体健康的影响大气污染物侵入人体途径：大气污染物侵入人体途径：表面接触、食入含污染物的食物和水、吸入被污染的空气。主要有害物：颗粒物、硫氧化物、一氧化碳、氮氧化物、光化学氧化剂、有机化合物等。2. 对植物的伤害对植物的伤害 通常发生在叶子结构中。主要有害物：二氧化硫、臭氧

10、、氟化物、氯化物、硫化物等。3. 对器物和材料的影响对器物和材料的影响 主要是腐蚀损坏（玷污性损害和化学损害）。4. 对大气能见度和气候的影响对大气能见度和气候的影响能见度能见度：指定方向上能用肉眼看见和辨认的最大距离。对大气能见度和清晰度有影响的污染物是气溶胶粒子或有色气体。对气候影响主要是温室效应和酸雨。第四节第四节 大气污染综合防治大气污染综合防治 一、一、 大气污染综合防治的含义大气污染综合防治的含义基本点基本点：是防与治的综合，是立足于环境问题的区域性、系统性和整体性之上的综合。只有将其纳入区域环境综合防治之中，才能真正获得解决。指导思想指导思想：是将环境作为一个有机整体、根据当地的

11、自然条件，按照污染物的产生、变迁和归宿等各个环节，采用法律、行政、经济和工程技术相结合的综合措施，以期最大限度地合理利用资源，减少污染物的产生和排放，用最经济的方法取得最佳的防止效果。遵循原则遵循原则：技术与经济相结合。防治结合，以防为主。人工治理与自然净化相结合。发展生产和环境保护相结合。 二、大气污染综合防治措施二、大气污染综合防治措施 1. 严格环境管理严格环境管理 目的目的：运用立法、行政、教育和科学技术等手段，对损害和破坏环境质量的活动加以限制，把保护自然资源和控制环境污染两方面结合起来，达到调节、控制、保护和改善环境的目的。立法、监测、执法三者构成了完整的环境管理体系。 2. 全面

12、规划、合理布局全面规划、合理布局 主要任务主要任务：一是解决区域的经济发展和环境保护之间的矛盾；二是对己造成的环境污染问题提出最优方案。 3. 减少污染物的生成量减少污染物的生成量 改革能源结构，发展无污染能源。 对原料进行预处理。 改进燃烧装置和燃烧技术。 改进生产工艺，减少污染。 加强企业管理，减少事故排放和泄漏等。 开展综合治理。 4. 控制环境污染的经济政策控制环境污染的经济政策 保证必要的环境保护投资。 环保投资占GNP比例：发达国家12%，发展中国家0.51%，我国目前为0.70.8%（达到1.5%完全可以满足要求）。 对治理环境污染从经济上给予优待。 如：财政补贴、低息长期贷款、

13、生态环境基金、绿色基金等 对排放污染物实行收费，“谁”污染“谁”治理。 如：排污收费制度、SO2排污收费等 5. 联片采暖、集中供热、高烟囱排放。联片采暖、集中供热、高烟囱排放。 6. 绿化选林、发展植物净化。绿化选林、发展植物净化。 保持水土、防治风沙、净化空气、降低噪声、美化环境。 7. 加强环境工程研究，安装废气净化装置。加强环境工程研究，安装废气净化装置。第五节第五节 环境空气质量控制标准环境空气质量控制标准一、大气环境标准的种类和作用一、大气环境标准的种类和作用1.1.环境空气质量标准环境空气质量标准 是以保护生态环境和人群健康的基本要求为目标，对大气环境中污染物质的最高允许浓度所作

14、的限制规定。 2.2.大气污染物排放标准大气污染物排放标准 是以实现环境空气质量标准为目标，对从污染源排入大气的污染物浓度（或数量）所作的限制规定。3.3.大气污染物控制技术标准大气污染物控制技术标准 为保证达到污染物排放标准而从某一方面做出的具体技术规定，目的是使生产、设计、管理人员容易掌握和执行。4.4.警报标准警报标准 为保护环境空气质量不致恶化和根据大气污染发展趁势，预防发生污染事故而规定的污染物含量的极限值。 二、二、 环境空气质量标准环境空气质量标准 1. 环境空气质量标准的作用环境空气质量标准的作用 环境空气质量标准是对大气环境中污染物质的最高允许浓度所作的规定。 作用作用：是环

15、境管理的目标和手段，最评价大气环境质量、制订防治大气污染技术、规划的依据，是各工业部门和各地区制定大气污染物排放标准的依据，是计算环境容量、对污染源进行总控制的依据，是对新、改、扩建企业进行环境影响评价报告的依据。 2. 制定环境空气质量标准的原则制定环境空气质量标准的原则 要保证人体健康和维护生态环境。 要合理协调与平衡实现标准的经济代价和所取得的环培效益之间的关系，以确定社会可以负担得起并有较大收益的环境质量标准。 要遵循区域的差异性。世界卫生组织（世界卫生组织（WHO）1963年提出的空气质量四级水平：年提出的空气质量四级水平：第一级：第一级：在处于或低于所规定的浓度和接触的时间内，观察

16、不到直接或间接的反应（包括反射性或保护性反应）。第二级：第二级：在达到或高于所规定的浓度和接触的时间内，对人的感觉器观有刺激，对植物有损害或对环境产生其它有害作用。第三级：第三级：在达到或高于所规定的浓度和接触的时间内，可以使人的生理功能发生障碍或衰退，引起慢性病和寿命缩短。第四级：第四级：在达到或高于所规定的浓度和接触的时间内，敏感的人发生急性中毒或死亡。3. 我国环境空气质量标准我国环境空气质量标准(GB3095-1996)1982年制定，1996年修订。标准分为三级：一级标准一级标准：为保护自然生态和人群健康，在长期接触下，不发生任何危害影响的空气质量要求。二级标准二级标准：为保护人群健

17、康和城市、乡村的动植物，在长期和短期接触下，不发生任何伤害的空气质量要求。三级标准三级标准：为保护人群不发生急、慢性中毒和城市一般动植物(敏感者除外) 正常生长的空气质量要求将环境空气质量功能区分为三类：一类区：自然保护区、风景名胜区和其它需要特殊保护的地区。执行一类标准二类区：居民区、商业区、文化区、一般工业区、广大农村地区。执行二类标准三类区：为特定工业区。执行三类标准 三、大气污染物排放标准三、大气污染物排放标准1.制定原则制定原则 应以满足环境质量标准的要求为出发点。 制定污染物排放标准必须考虑技术上的可行性和经济上的合理性。 应考虑污染源所在地区区域污染系统的构成和特点。2 .制定方

18、法制定方法 一种是按最佳适用技术确定的方法，另一种是按污染物在大气中的扩散规律推算的方法。3. 大气污染综合排放标准大气污染综合排放标准 我国于1973年颁布了工业“三废”排放试行标准GBJ4-73，暂定了13类有害物质的排放标准。 1996修改制定了大气污染物综合排放标准GB16297-1996，规定了33种大气污染物的排放限值。两控区还必须对SO2实行总量控制。 行业排放标准：行业排放标准：锅炉大气污染物排放标准(GB13271-91)、工业炉窑大气污染物排放标准(GB9078-1996)、火电厂大气污染物排放标准(GB4915-1996)、炼焦炉大气污染物排放标准(GB16171-199

19、6)、水泥厂大气污染物排放标准(GB4915-1996)、恶臭污染物排放标准(GB14554-93)、汽车大气污染物排放标准(GB14761-93)、摩托车排气污染物排放标准(GB14621-93)4.制定地方大气污染物排放标准的技术方法制定地方大气污染物排放标准的技术方法 国家于1983年制定，1991年修订制定地方大气污染物排放标准的技术方法GB/T13201-91，以环境空气质量标准为控制目标，制定地方大气污染物排放标准。 气态污染物排放控制分为：总量控制区和非总量控制区。 酸雨大面积危害地区，应设置SO2和NOX排放总量控制区。四、工业企业设计卫生标准四、工业企业设计卫生标准 国家于1

20、962年颁布并于1979年修订的工业企业设计卫生标准TJ36-79，规定了“居住区大气中有害物质的最高容许浓度”标准和“车间空气中有害物质的最高容许浓度”标准。五、空气污染指数（五、空气污染指数（API）及报告）及报告 目前计入空气污染指数的项目定为：可吸入颗粒物（PM10）、二氧化硫、二氧化氮、一氧化碳和臭氧。指数范围0500，其中50、100、200分别对应环境空气质量标准中的一、二、三级标准。空气污染指数的计算方法：空气污染指数的计算方法： 污染指数只保留整数，小数点后的数值全部进位。 各分指数计算出来后比较，取最大者为该区域或城市的空气污染指数API，该种污染物即为该城市的首要污染物。

21、 API50时，则不报告首要污染物。 第二章 燃烧与大气污染 第一节第一节 燃料的性质燃料的性质燃料燃料：是指在燃烧过程中，能够放出热量，且在经济上可行的物质。 煤、石油、天然气等称为常规燃料。气体燃料：燃绕迅速，其燃烧状态可基本上由空气和燃料的扩散或 混合所控制。液体燃料：是以气态形式燃烧，它的燃烧速度受蒸发过程控制。固体燃料：燃料中挥发分被蒸馏后以气态燃烧。固定碳以固态燃烧， 受氧向固体表面扩散控制一、煤一、煤 植物原料变成煤的过程称之为“煤化”过程。 不同种类的植物及其不同的腐蚀程度，形成不同成份的煤。 1. 煤的分类煤的分类 褐煤：褐煤：最低品位的煤，形成年代最短，呈黑色、褐色或泥土色

22、，其结构类似于木材；C 6075，O 2025，水分、灰分较高，燃烧热值较低，不能用于制焦炭，易于破裂。 烟煤：烟煤：形成年代较褐煤久远，呈黑色，外形有可见条纹，C 7590，挥发分2045，成焦性好，含氧低，水分、灰分含量不高，适合工业应用。 无烟煤：无烟煤：煤化时间最长，C 93，无机物含量低于10，有明亮的黑色光泽，机械强度高，不易自燃，成焦性极差。 2. 煤的组成（煤的组成（分析方法） 工业分析：测定水分、灰分、挥发分、C、S、热值。 元素分析：测定除水分外的C、S、H、O、N 等。等。 3. 煤中硫存在的形式：煤中硫存在的形式： 黄铁矿硫FeS2 硫化铁硫 白铁矿硫FeS 无机硫 砷

23、黄铁矿硫 元素硫煤中全硫 硫酸盐硫 石膏CaSO42H2O 绿矾FeSO47H2O 硫醇R-SH、硫醚R-S-R 有机硫 二硫化物R-S-S-R 噻吩类杂环硫化物 硫醌类化合物4. 煤的成份表示方法煤的成份表示方法 收到基（全部计入）、空气干燥基（去掉外部水份）、干燥基（去掉全部水份）、干燥无灰基（去掉全部水份和灰份）。二、石油（原油）二、石油（原油） 天然存在易流动的液体，比重0.781.00 烷基石油（石蜡基石油） 分类 环烷基石油（沥青基石油） 混合基石油 采用常压精馏、减压精馏方法炼油。 轻汽油50-140、汽油140-200、航空煤油145-230、 煤油180-310、柴油260-

24、350、润滑油350-520重油（渣油）520炼油厂常还有催化重整和裂化等加工过程。石油中硫含量0.17，硫化物存在形式：H2S、RSH、RSR、RSSR、环状硫化物等，总有种臭味，有腐蚀性。石油中氮化物含量少，一般胶质越多，氮化物越多。石油中的S经加工后80-90留于重馏分中，以复杂的环结构存在。脱硫难、费用高。 三、三、 天然气天然气 天然气：CH4 85、乙烷10、丙烷3 其它组分：H2O、N2、He、H2S等 油田气：甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、戊烷 其它组分：H2S、CO2、N2、NH3等 液化石油气 四、四、 非常规燃料非常规燃料除上述三种之外，其它可燃性物质都在此例。非常规燃料经加工

25、或改善其燃烧特性，可代替或部分代替常规燃料，同时又是处理废弃物的有效方法。但可能带来较常规燃料更严重的空气污染。第二节第二节 燃烧过程燃烧过程 燃烧燃烧：是可燃混合物的快速氧化过程，并伴随看光和热的释放，同时使燃料的组分元素转化为相应的氧化物（一般为CO2、H2O等）。 一、一、 影响燃烧过程的主要因素影响燃烧过程的主要因素 1. 燃烧过程及燃烧产物燃烧过程及燃烧产物完全燃烧：完全燃烧：最终产物是CO2、H2O、SO2。不完全燃烧：不完全燃烧：产生黑烟、CO及其它不完全燃烧产物。 同时产生空气污染物：SOx、NOx、黑烟等。 2. 燃料完全燃烧的条件燃料完全燃烧的条件 空气条件：适当的燃料与空

26、气比例 温度条件：必须达到着火温度 时间条件：燃烧过程中燃料停留时间 混合条件：湍流度（燃料与空气混合程度） 温度、时间、湍流度统称为“三T” 。 二、燃料燃烧的理论空气量二、燃料燃烧的理论空气量 1. 理论空气量燃料完全燃烧所需要的空气量。 2. 空气过剩系数（a）实际空气量与理论空气量之比。a = 3. 空燃比（AF）：按化学计量系数计算所需空气质量与燃料质量之比。 如： CH4+2O2+7.52N2CO2+2H2O+7.52N2 22)24(76.3)24(NwzyxOwzyxCxHySzOwQNwzyxzSOOHyxCO2222)24(76. 32)1632008. 112()24(7

27、6. 44 .220wzyxwzyxVaVaVa016.171612852. 7322AF三、燃烧产生的污染物三、燃烧产生的污染物 燃烧烟气的组成：燃烧烟气的组成：少量颗粒物、完全燃烧产物、未燃烧或部分燃烧的燃料、氧化剂及惰性组分等。 燃烧污染物：CO、SOx、NOx、烟、飞灰、金属及其氧化物、金属盐类、醛、酮、和稠环炭氢化合物等。 我国的煤为燃料还可能有：汞、砷等微量重金属及氟、氯等卤素污染和低水平的放射性污染。 四、热化学关系式四、热化学关系式 1. 发热量发热量 单位燃料完全燃烧时所发生的热量变化(298k、1atm)。 kJ/m3(气)、kJ/kg（液、固） 高发热量qH、低发热量qL

28、 qL=qH-25(9wH+ww) 式中： wH、ww分别为燃料中氢和水的质量百分数。 2. 燃烧设备的热损失燃烧设备的热损失燃料燃烧产生的热量仅只有一部分能够被有效利用： （1）排烟热损失 6-12烟温每升高12-15，排烟热损失增大1。 工业锅炉排烟温度433-473K。大、中型锅炉排烟温度383-473K。 排烟温度过低会造成受热面的弱性腐蚀。 （2）不完全燃烧热损失 包括：残余气体损失（烟道气中含CO、CH4、H2等）、灰渣损失、飞灰损失、漏煤损失等。 （3）设备散热损失 包括：锅炉炉墙、炉筒、联箱、汽水管道等部分设备的散热损失。第三节第三节 烟气体积及污染物排放量计算烟气体积及污染物

29、排放量计算 一、一、 烟气体积计算：烟气体积计算： 1. 理论烟气量：理论烟气量：Vfgo 定义定义：供给理论空气量下，燃料完全燃烧产生的烟气量。 主要成分：CO2、N2、SO2、水蒸汽等。 通常：把水蒸汽除外的烟气称为干气，反之称为湿气。 2. 烟气体积和密度的校正烟气体积和密度的校正 烟气可视为理想气体，按理想气体校正时，注意标准状态。国内常用标准状态为（273K、1atm），美国、日本和国际全球监测系统网为（298K、1atm） SNNSSNTTPPVVNSSNSNTTPP 3. 过剩空气校正过剩空气校正 由烟道气组成计算过剩系数 如烟道气中有CO产生，则必须校正： 烟气体积计算：二、污

30、染物排放量的计算（略）二、污染物排放量的计算（略）PPPPPPONOONO222222266. 012179211)5 . 0(268. 05 . 01222PPPPPCOONCOO) 1(VVVfgfgo第四节第四节 燃烧过程硫氧化物的形成与控制燃烧过程硫氧化物的形成与控制 一、燃料中的硫一、燃料中的硫 燃料种类 汽油和柴油 重油A 重油B 煤 碳 含硫量 0.25-0.75 0.2-2.8 0.6-5.0 0.5-5.0 含氮量 0.08-0.4 0.08-0.04 0.5-2.5 产生的污染物主要是：SO2、SO3、硫酸雾、酸性尘、酸雨等。 二、二、 燃烧过程含硫污染物的生成燃烧过程含硫

31、污染物的生成 1. 二氧化硫二氧化硫 a1时，有机硫分解，SO2、S、H2、SO。 a1时，全部氧化为SO2。烟气中SO2的含量正比于原料中S含量。煤中的硫酸盐进入灰分中。 2. 三氧化硫三氧化硫 烟中的SO2约有0.5-2.0左右被进一步氧化为SO3。SO2氧化为SO3的机理有两种： 氧分子在高温火焰区离解成氧原子，氧原子再与SO2反应生成SO3 SO3的生成速度 空气过剩系数、温度、反应时间 SO3 因此不希望火焰中心温度过高，也不希望火焰拖得太长，以SO3浓度过高。对流受热面上的积灰和氧化膜的催化作用。 积灰中含有：V2O5、氧化硅、氧化铝、氧化钠等都有一定催化作用。加速二氧化硫的氧化。

32、 3112SOSOOkkOO2231213SOkOSOkdtsod 3. 硫酸硫酸 SO3+H2O H2SO4 200-400开始进行，110反应基本结束，形成硫酸蒸汽。 硫酸蒸汽凝结锅炉尾部受热面低温腐蚀硫酸尘 排入大气硫酸雾 SO2氧化大气SO3硫酸雾酸性雨 4. 酸性尘酸性尘硫酸蒸汽凝结在微小烟尘粒子的表面，然后这些粒子粘结在一起，长大成雪片以的酸性尘。酸性尘一般尺寸较大，随烟气排入大气后，降落在烟囱周围地区，造成污染。三、燃烧过程三、燃烧过程SOx的形成控制的形成控制 采用低硫燃料（储量不大） 燃料脱硫 控制办法 燃烧过程脱硫 烟气脱硫（治理技术）（一）（一） SO2生成控制生成控制

33、1. 燃料脱硫燃料脱硫 煤的洗选 煤中无机硫FeS2、FeS比重为5 比重差距大 清洁煤的比重为1.25只能除无机硫，不能除有机硫。 煤的气化利用水蒸汽、氧气或空气作氧化剂，在高温下与煤发生化学反应，生成H2、CO、CH4等可燃性气体（煤气）。 煤气中的硫以H2S的形式存在，可采用干法和湿法脱除。 煤的液化直接液化、间接液化。燃油脱硫采用催化加氢脱硫或加氢裂解的方法，使原料中的硫与氢起反应，生成H2S，即可使硫脱除，同时也可除掉氮化物。 2. 燃烧过程脱硫燃烧过程脱硫燃烧过程加入石灰石或白云右粉作脱硫剂 CaCO3CaO+CO2 CaO+SO2+O2CaSO4 脱硫剂用量Ca/S摩尔比： 脱硫

34、剂消耗量Ca的百分含量40.1 燃料消耗量 S的百分含量32 层燃炉（采用固硫型煤）工业燃煤炉 悬燃炉（熔渣排渣、可部分脱硫） 沸腾炉（脱硫效果好，值得推广） 刊32罶馁 枷SCa（二）（二） SO3生成控制生成控制 SO2+O SO3 降低烟气中剩余氧浓度，可降低SO3的浓度。发展低氧燃烧技术（即小的过剩空气系数），一般低于1.05，且有低于1.02-1.03。同时也可降低NOx浓度。缺点：技术不过关时，会使排烟中粉尘浓度增大，不完全燃烧损失增大。组织低氧燃烧，应考虑如下几点：选用性能良好的雾化器，以获得良好的雾化效果。选用性能良好的调风器，以获得需要的动力工况，并保证燃料与空气良好配合，达

35、到完全燃烧。选用结构良好的配风系统，保证各燃烧器空气分配均匀。选用高质量的仪表和自动调节设备。 低氧运行时（过剩氧气浓度为1.5），烟气中SO3浓度低（10-20ppm），可有效防止雪片生成。 第五节第五节 燃烧过程中颗粒污染物的形成燃烧过程中颗粒污染物的形成一、碳粒子的生成一、碳粒子的生成 燃烧过程生成的颗粒污染物主要是碳的粒子，通常由气相反应生成积炭积炭，由液态烃燃料高温分解产生的那些粒子都是结焦或煤胞结焦或煤胞。1. 积炭的生成积炭的生成 燃烧时，由于燃料与空气混合不均，存在局部地方缺氧，高温下燃料受热发生脱氢、分解、聚合、经芳烃族环而产生的炭黑粒子。例如：乙烷裂解 C C2 2H H6

36、 6 C C2 2H H4 4 + H + H2 2 C C2 2H H2 2 + H + H2 2 2C +3H 2C +3H2 2 2C + H 2C + H2 2 3C 3C2 2H H4 4 C C6 6H H6 6 + 3H + 3H2 2 多环芳烃多环芳烃 C C 预混燃烧 (可避免) 气体燃料燃烧 扩散燃烧 (难避免) 积炭的特点：积炭的特点：粒径小，0.02-0.05um；表面积大，每公斤可达数万平方米；收集的烟尘呈絮状，体积大，重量轻。如果让碳氢化合物燃料与足量的氧化合，能够防止积炭生成。在所有火焰中，压力越低则积炭生成趁势越小。三氧化硫、气态氢、镍和碱土金属盐都能抑制碳的生

37、成。 2. 石油焦和煤胞的生成石油焦和煤胞的生成 燃料油雾滴在被充分氧化之前，与炽热壁面接触，会导致液相裂化，接着发生高温分解，最后出现结焦。由此产生的碳粒叫石油石油焦焦，比积炭更硬。 燃料油雾滴在高热流强度下，液滴内部发生高温分解，外部结焦成微小的空心球，称之为煤胞。其大小与油滴直径成正比，一般为1030um。二、燃煤烟尘的形成二、燃煤烟尘的形成固体燃料燃烧产生的颗粒物通常称为烟尘烟尘，包括黑烟和飞灰两部分。黑烟：黑烟：主要是未燃尽的炭粒。飞灰：飞灰：主要是燃料所含的不可燃矿物质微粒。1. 煤粉的燃烧过程 煤的热解很容易形成多环化合物，这样就会冒黑烟。出现黑烟的燃料顺序为： 高挥发分烟煤、低

38、挥发分烟煤、褐煤、焦碳、无烟煤 减少未燃尽碳粒的途径：改善燃料和空气的混合，保证足够高的燃烧温度，以及碳粒在高温区必要的停留时间。2. 影响燃煤烟气中飞灰排放特征的因素 烟煤尾气中飞灰的浓度和粒度与煤质、燃烧方式、烟气流速、炉排、锅炉运行负荷以及锅炉结构等多种因素有关。第六节第六节 燃烧过程中其它污染物的形成燃烧过程中其它污染物的形成 一、有机污染物的形成一、有机污染物的形成 有机污染物：指未燃尽的碳氢化合物，是燃料燃烧不完全的结果。烷烃：对人类身体危害不严重。多核有机化合物（POM）：引起癌症。较活泼碳氢化合物：导致光化学烟雾。 排出尾气中碳氢化合物的相对浓度受燃料组成的影响很大。 积炭是未

39、燃尽的碳氢化合物存在下形成的，但未燃尽的碳氢化合物未必导致结炭。 尾气中的碳氢组分是在低温下燃烧形成的，降低尾气中碳氢化合物浓度与降低NO x浓度的方法相矛盾。 二、二、 CO的形成的形成 CO是所有污染物中量最大、分布最广的一种，也是由燃烧过程产生的主要污染物之一。主要来源是汽车尾气。自然界大气中：北半球 0.14 ppm、南半球 0.06 ppm 所有燃料中含有的碳都将优先形成CO，然后与氧继续反应生成CO2。 当氧气足够多且反应时间足够长，CO可降低到很低的水平。 燃烧过程中，CO的浓度总是大于平衡浓度。控制CO的浓度应集中在完全氧化CO，而非控制它的形成 。三、汞的形成与排放三、汞的形

40、成与排放 汞挥发性很强，对人造成肾功能衰减、损害神经系统等。 燃烧温度高于900时，汞柝出率过90%。还原气氛下的析出率低于氧化气氛。添加石灰时，在飞灰和灰渣中的汞的比例明显增加。 有效控制燃煤过程的汞排放，是控制燃煤污染的新课题之一。第三章第三章 大气污染气象学大气污染气象学污染物排入大气后，是否引起严重的大气污染取决于： 污染源的状况污染源的状况 废气的温度、成分、源强、源高、源的几何形状、相对位置、排放方式等。 污染物在大气中扩散稀释速率污染物在大气中扩散稀释速率 充分利用大气的净化能力，使地面污染控制在人们可以接受的程度以内，防止污染事故的发生。影响因素：影响因素：源参数、气象因素、地

41、面特征、周围地区建筑物分布等。气象因素气象因素包括：风向、风速、大气湍流运动、气温垂直分布及大气稳定程度等。第一节第一节 大气圈结构及气象要素大气圈结构及气象要素地球表面环绕着一层很厚的气体，称为大气。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。地球周围的大气圈具有层状结构：对流层、平流层、中间层、暖层和散逸层，大气圈的上界定为12001400km，以上部分气体非常稀薄，是宇宙空间。 一、对流层特性一、对流层特性最近地面的一层大气，对流程度对流程度：热带比寒带强烈。厚度厚度：随纬度增加而降低，赤道地区最高（15km），两极最低 (约8 km) ，暖季大于冷季。对流层主要特征：对流层主

42、要特征： 对流层虽然较薄，但却集中了整个大气质量的3/4和几乎全部水气，主要的气象现象都发生在这一层，它是天气变化最复杂、对人类活动影响最大的一层。 气温随高度增加而降低，每升高100 m平均下降约0.65。 空气受下热面不均匀及其本身特征的影响，而具有强烈的对流运动。 温度和湿度水平分布不均匀：在热带海洋上空，空气比较温暖潮湿；在高纬度内陆上空，空气比较寒冷干燥，因此也经常发生大规模空气运动。对流层下层 (地面至1-2km) ，称为摩擦层摩擦层，又称大气边界层大气边界层。 自由大气自由大气 动量动量 混合层混合层(LID) 大气边界层大气边界层 湍流湍流 几百米几百米2公里公里 12公里公里

43、 风速梯度风速梯度 大气边界层对大气污染大气边界层对大气污染 物的扩散迁移影响极大物的扩散迁移影响极大 近地层、下部摩擦层近地层、下部摩擦层 热流热流 ( 地表至几十米地表至几十米 ) 大气边界层主要特征：大气边界层主要特征： 受地面冷热的直接影响，气温日变化明显，特别是近地层，昼夜相差十几乃至几十度。 由于气流运动受地面摩擦的影响，故风速随高度增加而增大。 大气上下有规则的对流和无规则的湍流运动都比较盛行，水气也比较充足。直接影响污染物的传输、扩散和转化。二、气象要素气象要素表示大气状态和物理现象的物理量。 1. 气温气温 指离地面1.5m高处百叶箱中观测到的空气温度。 2. 气压气压 指大

44、气压强。气象上气压的单位为毫巴 (mb)。 1mb = 1000dyn/cm2 = 100 Pa在静止大气中，任意点的气压值等于该点单位面积上的大气柱重量： dP = -gdz 或 dP/dz = -g 3. 气湿气湿 空气的湿度简称气湿。即大气中水汽含量的多少和空气的潮湿程度。 绝对湿度：H kg水/kg绝干空气。 相对湿度：= pH2O/pS100 水蒸汽压力、饱和气压、露点等。 4. 风向和风速风向和风速 气象上把水平方向的空气运动称为风风。 铅直方向的空气运动称为升降气流或对流升降气流或对流。 风向风向 方位表示法：把园周分16等分 角度表示法：正北为0，顺时针方向。 风速风速：单位时

45、间内空气在水平方向移动的距离 (m/s) 。 测定方法测定方法：安装于距地面10-12 m高度上的测风仪所观测到的一定时间内的平均值 (如2min、10min) 粗略估计风速可依据自然现象_风力大小来表示。蒲福根据自然现象将风力分为13个等级 (0-12级) ，若用F表示风力等级，则风速： ( km/h) 5. 能见度能见度 在当时天气条件下，视力正常的人能够从天空背景中看到或辨认出的目标物的最大水平距离 (m) 。 能见度大小反映了大气透明度或混浊程度。302. 3Fu 6. 云云： 云是发生在高空的水汽凝结现象。 云的分类 高云：5000m以上，由水晶组成，云体成白色，有蚕丝般光泽， 薄而

46、透明。 中云：25005000m之间，由过冷的微小水滴及冰晶组成，白色或 灰色，没有光泽，云体稠密。 低云：2500以下，不稳定气层中的低云常分散或孤立的大块云， 稳定气层中的低云结构稀松，低而黑。 云量 指云遮蔽天空的成数。 我国将视野之内的天空分为10份，云遮住了几份云量就是几。 国外分为8份。换算：我国云量 = 国外云量1.25 总云量：总云量：指所有云遮蔽天空的成数，不论云的层次和高度。 低云量：低云量：指低云遮蔽天空的成数。 云量记录：云量记录：总云量作分子，低云量作分母，如：10/7，5/5等第二节第二节 大气的热力过程大气的热力过程一、太阳、大气和地面的热交换一、太阳、大气和地面

47、的热交换低层大气的增热与冷却是太阳、地球与大气太阳、地球与大气之间进行热量交换的结果。1. 太阳表面温度6000K，时刻向外辐射能量。 紫外区 (波长小于0.4um) 大阳辐射波 可见光区 (波长0.40.76 um) 红外区 (波长大于0.76um) 波长在0.154um之间的辐射能占太阳总辐射能的99%，在0.475um附近的辐射最强。 全球平均情况：太阳辐射约有53%被地面吸收，43%被反射回太空，14%被大气吸收 (包括上层大气) 。2. 大气中能选择吸收太阳辐射的气体主要有水蒸气、CO2、O3。 水蒸汽吸收太阳辐射红外区0.93-2.85um之间的几个吸收带；CO2仅对红外区4.3u

48、m之间吸收较强 (太阳辐射该区域较弱) ；O3能强烈吸收紫外线，但主要发生在平流区。 太阳辐射对大气增热没有多大直接作用。 3. 地球表面温度200300K，对流层大气平均温度250K，都产生3120um的长波辐射。 水蒸汽对4.580um、CO2对4.3um、12.717.4um辐射波强烈吸收，约有7595%的地面长波被近地层大气吸收。 地面辐射是向上的。大气辐射是向四面八方的，其中投向地面的部分称为大气逆辐射大气逆辐射。大气逆辐射可被地面吸收。地面辐射与被地面吸收的大气逆辐射之差称为地面有效辐射地面有效辐射。结论：结论：近地层空气的温度随地表温度的降低而降低，而且是自下而上地被冷却；随地表

49、温度的增加而增加，而且是自下而上被加热。地表温度的周期性变化会引起低层大气的周期性变化。 云层对太阳辐射的影响是很明显的，云愈厚，反射作用愈强。所以阴天得到的大阳辐射少。 二、二、 气温的绝热变化气温的绝热变化 1. 绝热过程与泊松(Poisson) 方程 P0 + dP P、T、V环境 V0 + dV 气块 Z + dZ T0 + dT 环境 气块 Z P0、T0、V0 干空气块在 因周围压力低而膨胀 干空气块 大气中上升 反抗外界压力而作功 温度降低干空气导热系数较小，可看作绝热过程。根据热力学第一定律有： dq = dU + dW = dU + PdV ( dW = PdV ) U =

50、HPV 全微分 dU = dHPdVVdP dq = dHVdP = CPdTVdP (dH = CPdT )对单位质量的空气， ，故 PRTV 式中：CP = 996.5J/kg.K，R = 287J/kg.K对于绝热过程：dq = 0，则 将上式从气块初态(T0，P0) 到终态 (T，P) 积分，得 上式为泊松方程，它描述了气块在绝热升降时气块初态和气块终态之间的关系。表明在绝热过程中系统温度变化由外界压力变化而引起。PdPRTdTCdqPPdPCRTdTP288. 00/00)()(PPPPTTPCR 2. 干绝热递减率与气温递减率 干空气块 (或在升降过程中未发生水蒸汽相变的湿空气块)