大气污染控制工程

第1章 能源利用与大气污染1

1.1大气污染的概念1

1.1.1大气及其性质1

1.1.2大气污染及其分类1

1.1.3大气污染效应的影响因素3

1.2化石能源利用与大气污染物排放3

1.2.1世界及中国一次能源消费现状3

1.2.2中国大气污染物排放现状5

1.3典型化石燃料燃烧烟气及污染物排放计算8

1.3.1煤质特性8

1.3.2分析基准9

1.3.3燃烧大气污染物排放量计算10

1.4我国大气污染控制标准体系的演变与比较13

1.4.1环境空气质量标准14

1.4.2大气污染物排放标准16

思考与习题19

参考文献19



第2章 颗粒污染控制基础21

2.1固定源燃烧颗粒污染物形成机制21

2.1.1主要途径21

2.1.2影响因素23

2.2颗粒污染物的主要性质24

2.2.1颗粒粒径及其分布24

2.2.2物理性质29

2.2.3化学性质31

2.3气体颗粒动力学基础31

2.3.1颗粒受到的流体阻力31

2.3.2重力作用下的颗粒沉降34

2.4颗粒污染控制设备的性能表征34

2.4.1流量34

2.4.2压降35

2.4.3效率35

2.5固定源颗粒污染物监测37

2.5.1监测规范37

2.5.2锅炉烟尘及黑度监测39

思考与习题44

参考文献45



第3章 旋风式颗粒污染控制46

3.1旋风气体颗粒分离的基本原理46

3.2旋风分离器结构参数46

3.3旋风分离器的流场47

3.3.1切向速度47

3.3.2径向速度48

3.3.3轴向速度48

3.3.4静压分布49

3.4旋风分离器内气体颗粒动力学50

3.5旋风分离器的性能50

3.5.1分级效率50

3.5.2压降52

3.6旋风分离器气体颗粒分离的影响因素53

3.7旋风分离器的分类与组合55

3.8旋风分离器的设计56

3.8.1结构选型56

3.8.2设计方法与流程56

3.8.3设计计算57

思考与习题60

参考文献60



第4章 静电式颗粒污染控制61

4.1静电式颗粒捕获原理61

4.1.1基本过程61

4.1.2颗粒荷电机制62

4.2静电场中的气体颗粒动力学63

4.2.1颗粒驱进速度63

4.2.2颗粒捕获效率64

4.3静电颗粒污染控制的影响因素65

4.3.1粉尘颗粒特性65

4.3.2烟气性质66

4.3.3结构形式68

4.4静电除尘器的结构与分类69

4.4.1结构组成69

4.4.2主要分类71

4.4.3清灰方式72

4.5高效静电颗粒污染控制设备72

4.5.1静电旋风除尘器72

4.5.2电袋复合式除尘器73

4.5.3湿式电除尘器74

4.6静电除尘器的设计75

4.6.1设计原则与依据75

4.6.2设计方法与流程76

4.6.3设计计算77

思考与习题79

参考文献80



第5章 过滤式颗粒污染控制81

5.1过滤式颗粒控制基本机理81

5.1.1过滤式颗粒捕获机制81

5.1.2袋式除尘器工作原理83

5.2袋式除尘器的性能表征84

5.2.1过滤风速84

5.2.2捕获效率与穿透率84

5.2.3滤料表面的颗粒层质量85

5.2.4压力损失85

5.3袋式除尘器性能的主要影响因素86

5.3.1过滤风速87

5.3.2颗粒特性87

5.3.3滤料87

5.3.4清灰方式88

5.4袋式除尘器的分类90

5.5袋式除尘器的设计92

5.5.1设计原则与方法92

5.5.2设计计算94

思考与习题95

参考文献96



第6章 洗涤式颗粒污染控制97

6.1洗涤式颗粒污染控制的基本机理97

6.2洗涤式颗粒捕获性能的表征98

6.2.1惯性碰撞参数和颗粒捕获效率98

6.2.2接触功率和颗粒捕获效率98

6.3洗涤式颗粒污染控制技术及设备99

6.3.1主要分类99

6.3.2喷淋式99

6.3.3旋流式100

6.3.4冲击式102

6.3.5文丘里式103

6.4洗涤式除尘脱硫一体化污染控制106

6.4.1旋流板塔106

6.4.2文丘里洗涤塔107

6.4.3洗涤式除尘脱硫设备的性能107

6.5文丘里洗涤器的工艺及设备设计108

6.5.1文丘里洗涤器的工艺108

6.5.2文丘里洗涤器的设计108

6.5.3设计计算110

思考与习题112

参考文献112



第7章 二氧化硫污染控制114

7.1煤中硫的赋存形态114

7.2燃烧过程SO2的生成机理114

7.3燃烧中SO2控制115

7.4燃烧后SO2控制117

7.4.1技术工艺及其分类117

7.4.2湿式石灰石/石灰法烟气脱硫118

7.4.3其他典型湿法烟气脱硫120

7.4.4半干法喷雾干燥烟气脱硫122

7.4.5干法循环流化床烟气脱硫124

7.5湿式石灰石法烟气工艺及设备设计124

7.5.1基本原理与化学过程124

7.5.2工艺流程125

7.5.3工艺参数126

7.5.4技术原则与措施127

7.5.5设计计算128

7.6固定源SO2排放的监测131

7.6.1碘量法131

7.6.2定电位电解法132

7.6.3非分散红外吸收法133

思考与习题134

参考文献134



第8章 氮氧化物污染控制136

8.1燃烧过程NOx的生成机理136

8.1.1热力型NOx136

8.1.2快速型NOx138

8.1.3燃料型NOx139

8.1.4N2O的生成机理139

8.2燃烧中NOx控制140

8.2.1空气分级燃烧140

8.2.2烟气再循环法142

8.2.3低过量空气燃烧143

8.2.4浓淡偏差燃烧143

8.2.5低NOx燃烧器144

8.2.6再燃脱硝144

8.2.7高级再燃技术146

8.2.8燃烧中脱硝技术比较147

8.3燃烧后NOx控制148

8.3.1选择性催化还原法(SCR)烟气脱硝148

8.3.2选择性非催化还原法(SNCR)烟气脱硝154

8.3.3典型湿法烟气脱硝157

8.4N2O控制159

8.5烟气中SO2-NOx及颗粒物的同时脱除161

8.5.1活性炭法161

8.5.2SNOx法162

8.5.3DESONOx法163

8.5.4SNRB(SOx-NOx-ROx-BOx)法164

8.5.5NOxSO技术164

8.5.6电子束脱硫脱硝技术165

8.5.7湿法FGD加金属螯合物技术166

8.6SCR烟气脱硝工艺及设计166

8.6.1SCR方案及原理166

8.6.2设计计算167

8.7固定源NOx排放的监测169

8.7.1紫外分光光度法170

8.7.2盐酸萘乙二胺分光光度法170

8.7.3分散红外吸收法171

8.7.4定电位电解法172

思考与习题172

参考文献173



第9章 汞污染控制175

9.1燃煤烟气汞排放现状175

9.2燃烧烟气汞的形态及其性质175

9.2.1烟气中汞的赋存形态175

9.2.2主要理化性质176

9.3燃烧过程中汞排放的主要影响因素176

9.4燃烧源汞污染排放控制179

9.4.1燃烧前脱汞179

9.4.2燃烧中脱汞180

9.4.3燃烧后脱汞180

9.5吸附法烟气脱汞的数学模型183

9.5.1吸附过程的物料衡算183

9.5.2气固两相间的传质183

9.5.3吸附剂表面的吸附等温模型184

9.6吸附法脱汞固定床的设计185

9.6.1固定床吸附过程的物料衡算185

9.6.2固定床吸附过程的计算186

9.7固定源烟气汞排放的监测187

9.7.1我国烟气汞监测方法188

9.7.2美国烟气汞监测方法188

思考与习题191

参考文献191



第10章 温室气体二氧化碳减排与控制192

10.1CO2的排放现状192

10.1.1CO2排放的总体趋势192

10.1.2CO2排放的区域性193

10.1.3CO2排放的行业性193

10.2燃烧前CO2捕集194

10.2.1主要原理与工艺194

10.2.2整体煤气化联合循环(IGCC)196

10.3燃烧中CO2捕集196

10.4燃烧后CO2捕集197

10.4.1技术工艺分类及特点197

10.4.2化学吸收法198

10.4.3吸附法200

10.4.4膜分离法201

10.5CO2捕获工艺的比较203

10.6CO2的封存203

10.6.1CO2海洋封存204

10.6.2CO2地质封存205

10.6.3CO2生态封存206

10.7湿法CO2捕集工艺及设计207

10.8全球CO2减排与控制的国际性公约211

思考与习题213

参考文献213



第11章 我国大气污染防治的对策与措施214

11.1控制动因214

11.1.1大气污染形势的变化214

11.1.2公众健康的要求214

11.2措施与策略215

11.2.1大气污染源防治措施215

11.2.2大气污染综合防治策略措施216

11.3行动计划217

11.4面临的挑战219

思考与习题219

参考文献220