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第二章燃烧与大气污染在大气污染物浓度较高的城市，烟尘、NOx和SO2等主要是由燃料燃烧产生的。
本章侧重介绍燃料燃烧过程的基本原理、污染物的生成机理、以及如何控制燃烧过程，以便减少污染物的排放量。
第一节燃料的性质燃料是指在燃烧过程中，能够放出热量，且在经济上可以取得效益的物质。
常规燃料：煤、燃料油和天然气非常规燃料：除了煤、石油和天然气等常规燃料外，所有可燃性物质都包括在非常规燃料之列。
燃料按物理状态可分为：（1）气体燃料：气体燃料的优点是燃烧迅速，其燃烧状态可基本上由空气与燃料的扩散或混合所控制。
（2）液体燃料：液体燃料也是以气态形式燃烧，因此它的燃烧速度受其蒸发过程控制。
（3）固体激料：固体燃料的燃烧则受此二种现象控制：燃料中挥发性组分被蒸馏后以气态燃烧，而遗留下来的固定碳则以固态燃烧，后者的速率由氧向固体表面的扩散控制。
一、煤煤是最重要的固体燃料，它是一种复杂的物质聚集体。
煤的可燃成分主要是由碳、氢及少量氧、氮和硫等一起构成的有机聚合物。
1.煤的分类：(1)褐煤：褐煤是由泥煤形成的初始煤化物。
是煤中等级最低的一类，形成年代最短。
呈黑色、褐色、或泥土色，其结构类似木材。
水分和灰分含量都较高，燃烧热值较低。
(2)烟煤：烟煤的形成历史较褐煤为长．呈黑色．外形有可见条纹。
成焦性较强，且含氧量低．水分和灰分含量一般不高，适宜工业上的一般应用。
(3)无烟煤：无烟煤是碳含量最高．煤化时间最长的煤。
它具有明亮的黑色光泽，机械强度高。
碳含量一般高于93％，无机物含量低于10％，因而着火困难，储存时稳定，不易自燃。
2.煤的工业分析煤的工业分析包括测定煤中水分、灰分、挥发分和固定碳，以及故测硫含量和热值，这是评价工业用煤的主要指标。
①水分：水分包括外部水分和内部水分。
测定外部水分的方法是：称取一定量的13mm以下粒度的煤样，置于干燥箱内，在318—323K温度下干燥8h，取出冷却．干燥后所失去的水分质量占煤样原来质量的百分数就是煤的外部水分。
考试答案一、问答题1. 颗粒物粒径大小是危害人体健康的一个重要因素。
PM 10可以被吸入气管，在呼吸道内沉积，而PM2.5可以被吸入肺部，直接危害人体健康；而且，粒径越小比表面积越大，物理、化学活性越大，加剧生理效应的发生与发展。
美国环境空气质量标准的改变，反映了对这一问题认识的深入。
新的标准对除尘技术提出了挑战，不仅要求整体上较高的除尘效率，而且要求对细颗粒的捕集更为有效，而细颗粒的捕集相对粗颗粒要相对困难。
2. 低空燃比时，燃料燃烧不完全，易形成CO 和HC ，NOx 排放很少；高空燃比时，燃料燃烧充分，火焰温度高，CO 和HC 排放很少，NOx 生成量较高；存在一个最佳点，CO 、HC 和NOx 的排放总量最低。
3. 与汽油车相比，CO 、HC 和NOx 的排放曲线有向稀燃区平移的趋势，一般来说，CO 和HC 的排放很低，NOx 的产生量也低于汽油车，但是碳烟的排放浓度很高。
4. NOx 对环境的主要影响：1。
酸沉降；2。
形成O3；3。
形成二次颗粒物。
5. O 3的形成过程为：223NO h O NOO O M O M ν+→+++→+VOC 通过下述过程将NO 重新转化为NO 2：22222222OH VOC RO H ORO NO NO RORO O RCHO HO HO NO NO OH +→++→++→++→+O 3的平衡浓度与NOx 和VOC 的相对比例有关，单纯的大幅度削减NOx ，并不一定降低大气中的O 3浓度，当NOx/VOC 很大时，削减NOx 的排放有可能导致O 3浓度升高。
二、计算题1． 在对数概率坐标系上绘累积频率分布曲线，得到40μm 以上的粒子占总质量的0.05％，10～40μm 的粒子占49.95％，10μm 以下占50％；因此a ）除尘效率为： 1-0.05％-49.95％×0.5＝74.98％b ）在对数概率坐标系上绘穿透粒子的累积频率分布曲线（以捕集前的颗粒物为100％），读出累积频率为50％的粒径为8.7μm 。
1.袋式除尘器1.1袋式除尘器的简介袋式除尘器是一种干式滤尘装置。
它适用于捕集细小、干燥、非纤维性粉尘。
滤袋采用纺织的滤布或非纺织的毡制成，利用纤维织物的过滤作用对含尘气体进行过滤，当含尘气体进入袋式除尘器地，颗粒大、比重大的粉尘，由于重力的作用沉降下来，落入灰斗，含有较细小粉尘的气体在通过滤料时，粉尘被阻留，使气体得到净化。
一般新滤料的除尘效率是不够高的。
滤料使用一段时间后，由于筛滤、碰撞、滞留、扩散、静电等效应，滤袋表面积聚了一层粉尘，这层粉尘称为初层，在此以后的运动过程中，初层成了滤料的主要过滤层，依靠初层的作用，网孔较大的滤料也能获得较高的过滤效率。
随着粉尘在滤料表面的积聚，除尘器的效率和阻力都相应的增加，当滤料两侧的压力差很大时，会把有些已附着在滤料上的细小尘粒挤压过去，使除尘器效率下降。
另外，除尘器的阻力过高会使除尘系统的风量显著下降。
因此，除尘器的阻力达到一定数值后，要及时清灰。
清灰时不能破坏初层，以免效率下降。
袋式除尘器的结构图1.2袋式除尘器的清灰方式主要有(1)气体清灰：气体清灰是借助于高压气体或外部大气反吹滤袋，以清除滤袋上的积灰。
气体清灰包括脉冲喷吹清灰、反吹风清灰和反吸风清灰。
(2 )机械振打清灰：分顶部振打清灰和中部振打清灰（均对滤袋而言），是借助于机械振打装置周期性的轮流振打各排滤袋，以清除滤袋上的积灰。
(3 )人工敲打：是用人工拍打每个滤袋，以清除滤袋上的积灰。
1.3袋式除尘器的分类(1 )按滤袋的形状分为：扁形袋（梯形及平板形）和圆形袋（圆筒形）。
(2 )按进出风方式分为：下进风上出风及上进风下出风和直流式（只限于板状扁袋）。
(3 )按袋的过滤方式分为：外滤式及内滤式。
滤料用纤维，有棉纤维、毛纤维、合成纤维以及玻璃纤维等，不同纤维织成的滤料具有不同性能。
常用的滤料有208或901涤轮绒布，使用温度一般不超过120℃，经过硅硐树脂处理的玻璃纤维滤袋，使用温度一般不超过250℃，棉毛织物一般适用于没有腐蚀性；温度在80-90℃以下含尘气体。
⼤⽓污染控制⼯程试卷2⼀、名词解释1、环境空⽓：是指⼈类、植物、动物、建筑物暴露于其中的室外空⽓。
（P1）2、⼤⽓污染：指由于⼈类活动或⾃然过程使得某些物质进⼊⼤⽓中，呈现出⾜够的浓度，达到⾜够的时间，并因此⽽危害了⼈体的舒适、健康和⼈们的福利，甚⾄危害了⽣态环境。
（P3）3、粉尘：指悬浮于⽓体介质中的⼩固体颗粒，受重⼒作⽤能发⽣沉降，但在⼀定时间内保持悬浮状态。
（P4）4、酸⾬: PH⼩于5.6的⾬、雪或其他形式的⼤⽓降⽔（如雾、露、霜）称为酸⾬。
（P4）5、⼀次污染物: 是指直接从污染源排到⼤⽓中的原始污染物质（P5）6、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. （P5）7、⼤⽓污染物控制标准：是根据污染物排放标准引申出来的⼀种辅助标准，如燃料、原料使⽤标准，净化装置选⽤标准，排⽓筒⾼度标准及卫⽣防护距离标准等。
(P22)8、理论⽔蒸⽓体积：是由燃料中氢燃烧后⽣成的⽔蒸⽓体积，燃料中所含的⽔蒸⽓体积和由供给的理论空⽓量带⼊的⽔蒸⽓体积。
（P45）9、⼲绝热直减少率：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。
(P71)10、温度层结：⽤坐标图表⽰⽓温沿垂直⾼度的分布的曲线，这种曲线称为⽓温沿⾼度分布曲线或温度层结曲线，简称温度层结。
(P72)11、空⽓动⼒学当量直径：在空⽓中颗粒的沉降速度相等的单位密度（ρP=1g/cm3）的圆球直径。
（P118）12、⽓体吸附：⽓体吸附是⽤多孔固体吸附剂将⽓体（或液体）混合物中⼀种或数种组分被浓集于固体表⾯，⽽与其它组分分离的过程。
13、⽓体吸收：溶质从⽓相传递到液相的相际间传质过程。
14、⼤⽓污染综合防治：为了达到区域环境空⽓质量控制⽬标，对多种⼤⽓污染控制⽅案的技术可⾏性、经济合理性、区域适应性和实施可能性等进⾏最优化选择和评价，从⽽得出最优的控制技术⽅案和⼯程措施。
1. 大气污染控制工程项目设计的一般原则：工程设计应遵循技术先进、安全可靠、质量第一、经济合理的原则。
1）设计中要认真贯彻国家的经济建设方针、政策；2）应充分考虑资源的充分利用；3）选用的技术要先进适用；4）要坚持安全可靠、质量第一的原则；5）坚持经济合理的原则。
2. 项目可行性研究阶段：在项目可行性研究报告书中，应有环境保护的专门论述，其主要内容如下：1）建设地区环境状况；2）主要污染源和主要污染物；3）资源开发可能引起的生态变化；4）设计采用的环境保护标准；5）控制污染和生态变化的初步方案；6）环境保护投资估算；7）环境影响评价的结论或环境影响分析；8）存在的问题及建议。
3. 建设项目环境影响报告书包括以下内容：1）建设项目概况；2）建设项目周伟环境状况；3）建设项目对环境可能造成影响的分析和预测；4）环境保护措施及其经济、技术论证；5）环境影响经济损益分析；6）对建设项目实施环境监测的建议；7）环境影响评价结论。
4. 环保设施的工程设计一般分为初步设计和施工图设计两个阶段：1）初步设计：建设项目的初步阶段必须有环境保护篇、具体落实环境影响报告书及其审批意见所确定的各项环境保护措施，包括以下内容：①环境保护设计依据；②主要污染源和主要污染物的种类、名称、数量、浓度及排放方式；③规划采用的环境保护标准；④环保工程设施及处理工艺流程、预期效果；⑤对建设项目引起的生态变化所采取的防范措施；⑥绿化设计；⑦管理机构及定员；⑧环境监测机构；⑨环境保护投资概算；⑩存在的问题及建议。
2）施工图设计阶段：建设项目环境保护设施的施工图设计，必须按已批准的初步设计文件及其环境保护篇所确定的各种措施和要求进行，一般包括：①施工的总平面图；②房屋建设总平面图；③设备安装施工图；④非标准设备加工详图；⑤设备及各种材料的明细表；⑥施工图预算。
5. 设计概算的文件由以下六部分组成：1）工程项目概算说明书；2）工程项目总概算；3）各单项工程的综合概算；4）各单位工程的概算；5）其他工程和费用概算；6）预备费用概算。
6. 施工图预算：是根据国家颁发的有关安装工程的预算定额、结合施工图纸，按规定方法计算工程量，套用相应的预算定额及工程取费标准，以及建筑材料及人工费用的市场差价综合形成的建筑安装工程的造价文件。
其文件机成与设计概算相同，但要求计算的更为细致和准确。
7. 项目竣工验收阶段：环境保护设施竣工验收可视具体情况与整体工程验收一并进行，也可单独进行，其验收合格应具备下列条件：1）建设项目建设前期环境保护审查、审批手续完备，技术资料齐全，环境保护设施按批准的环境影响报告书和设计要求建成；2）环境保护设施安装质量符合国家和有关部门颁发的专业工程验收规范，规程和检验评定标准；3）环境保护设施与主体工程建成后经负载试车合格，其防治污染能力适应主体工程的需要；4）外排污染物符合经批准的设计文件和环境影响报告书中提出的要求；5）建设过程受到破坏并且可恢复的环境已经得到修整；6）环境保护设施能正常运转，符合使用要求，并具备运行的条件，包括经培训的环境保护设施岗位操作人员的到位管理制度的建立，原材料、动力的落实；7）环境保护管理和监测机构，包括人员、监测仪器、设备、监测制度，管理制度等符合环境影响报告书和有关规定的要求。
8. 厂址选择的主要内容包括以下几个方面：1）对工厂企业建设地址的选择称为厂址选择；2）对铁路、公路，强、弱电线路建设地址的选择称为线路选择；3）对各种高、低压变电所建设地址的选择称为所址选择；4）对水力、水电枢纽建设地址的选择称为坝址选择；5）对机关、学校、医院、仓库、电台、体育馆、纪念馆乃至火箭发射基地等建设地址的选择称为场地选择。
9. 厂址选择遵循的基本原则：1）服从国家长远规划和城镇规划的要求；2）避免过于集中，合理发展中小型城市；3）要选择与建设项目性质相适应的的环境条件；4）精打细算，节约用地；5）符合生产力布局的要求并有利于节约投资，降低成本；6）注意环保和生态平衡，保护风景、名胜古迹；7）有利生产，方便生活，便于施工；10. 厂址选择的基本要求：既要满足企业生产、建设和职工生活的要求，又应有利于所在城镇和工业小区的总体规划，不能危害环境、城镇、河流及景观。
具体要求如下:1）厂区必须满足厂房按工艺流程布置建筑物和构筑物的要求，场地同样需要满足建设项目的实际需求，能合理配置建筑物及配套的构筑物；2）厂区地形力求平坦或略有坡度，以减少土方工程，又便于排水；3）厂区应选在工程地质、水文地质条件较好的地段，严防在断层、岩溶、流沙层、有用矿床上、洪水淹没区、采矿塌陷区和滑坡下选址，厂区地下水位置最好低于建筑物的基准面，还应选在地震烈度低的地方；4）厂区靠近水源，并利于污水排放和处理；5）需要专用线的工厂，宜接近铁路沿线选址，便于接轨；6）厂址应便于供电，供热和其他协作条件的建立；11. 工艺路线的选择原则：1）合法性环境保护设计必须遵循国家有关环境保护法律法规；2）先进性主要是指技术上的先进性和经济上的合理可行。
应该选择处理能耗小、效率高、管理方便和处理后得到的产物能直接利用的处理工艺路线，为适应排放标准越来越高的趋势，还要考虑处理的工艺路线要有一定前瞻性；3）可靠性是指所选择的处理工艺路线是否成熟可靠。
在实际中，要处理的污染物种类很多，有的是新的从来没有处理过的污染物，这就要慎重考虑处理工艺的路线，一种是进行类比选择，另一种是进行试验确定；4）安全性对有毒性的污染物，在选择对这些污染物的处理工艺路线时要特别注意，要防止污染物作为毒物散发，要有较合理的补救措施，同时还要考虑劳动保护和消防的要求；5）结合实际情况；6）简洁和简单性往往简洁和简单的处理工艺路线是比较可靠的工艺路线。
12. 选择工艺处理路线时一般要经过四个阶段：1）收集资料、研究调查根据要处理的污染物种类、数量和规模，有计划、有目的的收集国内外同类污染物处理的有关资料，包括处理技术路线的特点、工艺参数、运行费用、消耗材料、处理效果以及各种技术路线的发展情况与动向等经济和技术资料。
收集和掌握国内外污染处理的经济和技术资料，仅仅靠设计人员自己是不够的，还要得到信息技术部门的帮助，甚至还可以向咨询部门提出咨询。
①要处理的污染物种类、数量、规模物理性质、化学性质和其他特性；②国内外处理该污染物的工艺路线；③试验研究报告；④处理技术先进与否，自动化的高低以及污染物的测试方法；⑤所需要的设备的制造运输和安装情况；⑥处理项目建设的投资，运行费用，占地面积；⑦水、汽、电和燃料的用量及供应，主要基建材料的用量及供应；⑧厂址、水文、地质、气象等资料；⑨车间的位置、环境和周围的情况；2）设备、设施及仪器的落实对各种处理方法中所涉及到的设备、设施及仪器，分清国内已有的定型产品、需要进口的及国内需要重新设计的三种类型，并对设计制造单位的技术能力加以了解。
3）全面比较①要处理污染物的各种处理工艺路线在国内外的应用状况和发展趋势；②处理效果的状况；③处理数量和规模状况；④处理时材料和能源消耗状况；⑤工程项目的总投资和处理运行费用状况；4）处理工艺路线的最终确定综合各种处理方法的优点，减少缺陷，最终确定出最佳的处理工艺路线，使该处理工艺路线无论在技术上，还是在经济上都可行。
13. 处理工艺流程设计的主要任务包括两方面：1）确定处理工艺流程中各个处理单元的具体内容、大小尺寸、顺序和排列方式，以达到有效处理污染物的目的。
2）绘制工艺流程图，要求以图解的形式表示：①处理过程中，污染物经过处理单元被去除时物料和能量发生的变化及其去向；②采用哪些处理单元、设备和构筑物；③管道不知和测量位置。
14. 工艺流程的设计要求：1）污染物处理后必须达到排放标准；2）要尽量采用成熟的、先进的、效率高的处理技术；3）防止处理污染物过程中产生二次污染物或污染转移；4）要充分利用和回收能量；5）处理量较大时选择连续处理工艺；6）处理量较小时选择间歇处理工艺；7）尽可能回收有用的物质；8）考虑处理能力的配套性和一致性且要有一定的操作弹性；9）确定公用工程的配套措施；10）确定运行条件和控制方案；11）操作检修方便，运行可靠；12）制定切实可靠的安全措施，并且考虑特殊情况的发生；13）节水；14）节电；15）保温、防腐设计；16）在满足治理要求前提下简化流程节约资金；17）在经济上最省。
15. 工艺流程图的内容：工程流程图是工艺设计关键的文件，是以规定的形象的图形、符号、文字表示工艺流程图中选用设备、构筑物、管道、附件、仪表等，以及排列次序与连接方式，反映出物料流向与操作条件的工程图纸。
工艺流程图一般分为两类，一类称为工艺方案流程图，另一类是工艺安装流程图。
1）工艺方案流程图（工艺流程示意图或工艺流程简图）：①定性的标出污染治理的路线；②画出采用的各种过程及设备以及连续的管线。
2）工艺安装流程图（工艺施工流程图或带控制点的工艺流程图）：①带编号、名称合管口的各种设备示意图；②带编号、规格、阀门和控制点；③表示管件、阀门和控制点的图例；④标题栏注明图名、图号、设计阶段。
16. 环保车间布置的原则：1）最大限度满足处理工艺包括设备维修的要求；2）有效利用车间建筑面积和土地；3）要为车间的经济技术指标、先进合理以及节能等要求创造条件；4）考虑其他专业对本车间布置的要求；5）要考虑车间的发展和厂房的扩建；6）车间中所采用的劳动保护、防腐、防火；7）本车间与其他车间在总平面上位置合理，力求使它们之间的输送管线最短，联系最方便；8）考虑本地区的气象水文地质等条件；9）车间内交通方便。
17. 管道流速选择的原则：从技术和经济两方面来确定管内流速。
当流量一定时，所选择的管内流速较高，则管径降低，材料消耗少，但是由于流速较高，压力损失也就较高，运行所需的动力消耗增加，也就是运行费用增加，管道和设备磨损加大，噪声增加。
反之，选择低流速所需的管径加大，材料消耗大，一次性投资增加，但压力损失小，动力消耗低，运行费用降低，磨损和噪声降低。
18. 公称压力：指管道中在一定温度范围为的最高允许压力，用符号P g或P N表示。
19. 确定管径：流速确定后，可根据处理的流体计算出管径，计算方法如下：如果管道是圆管，则Q=Sv=πd2v/4，式中Q：流体体积流量m3/s，S：管道横截面积m2，v：流体平均流速m/s，d：管道直径m；如果截面为方形，则S=ab=Q/v，a、b为分别截面的长边和短边，矩形管道一般是通风管道。
20. 管道布置应符合下列要求：⑪符合处理工艺流程的要求，并能满足处理的要求；⑫便于操作管理，并能保证安全运行；⑬便与管道的安装和维护；⑭要求管道整齐美观，标志明显，并尽量节约材料和投资。
