【正文】 大氣污染控制 二 OO九年 《 大氣污染控制技術(shù) 》 《 水污染控制技術(shù) 》 一、大氣污染物； 二、燃燒與大氣污染； 三、凈化裝臵的分類、性能； 四、二氧化硫控制技術(shù)； 五、有毒有害氣體控制技術(shù)； 六、其它氣體污染物控制技術(shù)； 七、鋼鐵企業(yè)大氣污染控制技術(shù) ； 八、有色冶金行業(yè)大氣污染控制技術(shù)； 九、火電企業(yè)大氣污染控制技術(shù)； 十、水泥企業(yè)大氣污染控制技術(shù)。 第一章 大氣污染物 大氣污染的定義 大氣污染 系指由于人類活動或自然過程引起某些物質(zhì)進入大氣或由它們轉(zhuǎn)化而成的二次污染物，達到一定的濃度和持續(xù)時間，足以對人體健康、動植物、材料、生態(tài)或環(huán)境要素產(chǎn)生不良影響和效應(yīng)的現(xiàn)象。人類活動包括生產(chǎn)活動、也包括生活活動，如取暖、交通等。 大氣污染物的分類 大氣污染物 系指由于人類活動或自然過程排入大氣并對人和環(huán)境產(chǎn)生有害影響的那些物質(zhì)或由它們轉(zhuǎn)化而成的二次污染物。 按其存在的狀態(tài)大氣污染物可概括為兩大類： 顆粒污染物和氣態(tài)污染物 。 （ 1） 顆粒污染物 包括粉塵、煙、飛灰和霧。 粉塵 是懸浮于氣體介質(zhì)中的小固體顆粒，受重力作用能發(fā)生沉降，但在一段時間內(nèi)能保持懸浮狀態(tài)。顆粒的尺寸范圍，一般為 1～ 200μｍ左右。 煙 一般指由生產(chǎn)、生活過程形成的固體顆粒的氣溶膠。它是熔融物質(zhì)揮發(fā)后生成的氣態(tài)物質(zhì)的冷凝物，在生成過程中伴有諸如氧化之類的化學反應(yīng)。煙顆粒的尺寸很小，一般為 ～ 1μｍ左右。如有色金屬冶煉過程中產(chǎn)生的氧化鉛煙、氧化鋅煙等。黑煙一般系指由燃料燃燒產(chǎn)生的能見氣溶膠。 飛灰 指隨燃料燃燒產(chǎn)生的煙氣排出的分散得較細的灰分。 霧 是氣體中液滴懸浮體的總稱。在工程中，霧一般泛指小液體粒子懸浮體，它可能是由于液體蒸氣的凝結(jié)、液體的霧化及化學反應(yīng)等過程形成的，如水霧、酸霧、堿霧、油霧等。 在環(huán)境空氣質(zhì)量標準中，根據(jù)顆粒物直徑的大小，將其分為總懸浮顆粒物和可吸入顆粒物。前者指懸浮在空氣中，空氣動力學當量直徑 ≤ 100μｍ的顆粒物；后者指懸浮在空氣中，空氣動力學當量直徑 ≤ 10μｍ的顆粒物。 （ 2）氣態(tài)污染物 氣態(tài)污染物系以分子狀態(tài)存在的污染物。主要包括硫氧化物、氮氧化物、碳氧化物、有機化合物、硫酸類化學煙霧等。 ① 硫氧化物 硫氧化物主要指 SO2，它主要來自化石燃料的燃燒過程，以及硫化物礦石的焙燒、冶煉等熱過程。 ② 氮氧化物 污染大氣的 NOX 主要是 NO和 NO2。 NO毒性不太大， NO2的毒性約為一氧化氮的 5倍。 當 NO2參與大氣的光化學反應(yīng)，形成光化學煙霧后，其毒性更強。 ③ 碳氧化物 碳氧化物是指 CO和 CO2，主要來自燃料燃燒和機動車尾氣排放。 ④ 有機化合物 有機化合物種類很多，從甲烷到長鏈聚合物的烴類。 《 大氣污染防治法 》 第 37條第 2款規(guī)定：“向大氣排放 轉(zhuǎn)爐氣 、 電石氣 、 電爐法黃磷尾氣 、 有機烴類尾氣 的，須報經(jīng)當?shù)丨h(huán)境保護行政主管部門批準。”第 56條第 1款第 2項規(guī)定：“未經(jīng)當?shù)丨h(huán)境保護行政主管部門批準，向大氣排放轉(zhuǎn)爐氣、電石氣、電爐法黃磷尾氣、有機烴類尾氣的，由縣級以上地方人民政府環(huán)境保護行政主管部門或者其他依法行使監(jiān)督管理權(quán)的部門責令停止違法行為，限期改正，可以處五萬元以下罰款?！? ⑤ 硫酸煙霧 硫酸煙霧系大氣中的 SO2等硫氧化物，在水霧、含有重金屬的懸浮顆粒物或氮氧化物存在時，發(fā)生一系列化學或光化學反應(yīng)而生成的硫酸霧或硫酸鹽氣溶膠。 ⑥ 光化學煙霧 光化學煙霧是在陽光照射下，大氣中的氮氧化物、碳氫化合物和氧化劑之間發(fā)生一系列光化學反應(yīng)而生成的藍色煙霧 (有時帶些紫色或黃褐色 )。其主要成分有臭氧、過氧乙酰硝酸酯、酮類和醛類等。 第二章 燃燒與大氣污染 燃料燃燒的定義 燃燒是 指可燃混合物的快速 氧化 過程，并伴隨著能量 (光和熱 )的釋放，同時使燃料的組成元素轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的氧化物。燃料從開始著火到完全燃盡，火焰熄滅的全過程稱為燃燒過程。 燃燒過程污染物的產(chǎn)生 燃燒煙氣主要由懸浮的少量 顆粒物 、 燃燒產(chǎn)物 、未燃燒 和 部分燃燒 的燃料、氧化劑以及惰性氣體 (主要為 N2)等組成。燃燒可能釋放出的污染物有：碳的氧化物、硫的氧化物、氮的氧化物、煙、飛灰、金屬及其氧化物、金屬鹽類、醛、酮和稠環(huán)碳氫化合物等。 燃燒過程硫氧化物的形成 ⑴ SO2的形成 煤受熱后，在熱解釋放揮發(fā)分的同時，煤中有機硫與無機硫也揮發(fā)出來。遇到氧氣時，它們?nèi)垦趸?SO2和少量的 SO3。 ⑵ SO2與 SO3的轉(zhuǎn)化 SO2繼續(xù)氧化產(chǎn)生 SO3: 2SO2 + O2 → 2SO 3 ⑶ H2SO4的形成 燃料燃燒后煙氣中含有部分水蒸氣，這些水分和生成的SO3化合生成 H2SO4 蒸汽。 燃燒過程顆粒物的形成 ? 燃煤粉塵的形成 固體燃料燃燒產(chǎn)生的顆粒物通常稱為煙塵，它包括黑煙和飛灰兩部分。黑煙主要是未燃盡的碳粒，飛灰則主要是燃料所含的不可燃礦物質(zhì)微粒，是灰分的一部分 (林格曼與煙塵）。 黑煙的形成：如果燃煤條件非常理想，煤可以完全燃燒，即完全氧化為 CO2等氣體，余下為灰分。如果燃燒不夠理想，甚至很差 ，煤不但燃燒不好，而且在高溫下發(fā)生熱解作用。煤熱解很易形成 多環(huán)化合物 ，這樣就會冒 黑煙 。 燃燒過程氮氧化物的形成 燃燒過程產(chǎn)生三種類型的氮氧化物： 燃料型 NOx由燃料中氮的化合物直接氧化產(chǎn)生； 熱力型 NOx由空氣里的 N2和 O2在高溫下作用產(chǎn)生；極少量的瞬時 NOx由燃料中含碳的基團與N2作用產(chǎn)生 氮的化合物 ，然后被氧化產(chǎn)生。 NO的產(chǎn)生量隨溫度升高而迅速增加，溫度低于 1000K，NO濃度很小，在 1000K以上將會形成大量的 NO。 NO繼續(xù)氧化產(chǎn)生 NO2。 第三章 凈化裝置的分類、性能 大氣污染物的一般凈化方法 ⑴ 對于 非均相混合物 ，一般都采用物理方法進行分離，主要是 利用氣體分子與固體 (或液體 )粒子在物理性質(zhì)上的差異進行分離 。如利用較大粒子的 密度 比氣體分子大很多，則可用重力、慣性力、離心力進行分離；利用粒子的 尺寸和質(zhì)量 較氣體分子大得多，用過濾的方法加以分離；利用某些粒子易 被水潤濕 、 凝聚增大 而被捕集，用濕式洗滌進行分離；利用 荷電 性的差異，用靜電除塵等。 ⑵ 對于均相混合物，大多根據(jù)物理的、化學的及物理化學的原理予以分離。主要是 利用它們蒸氣壓、溶解度、選擇性吸附作用以及某些化學作用的不同進行分離 。凈化氣態(tài)污染物的方法歸納起來主要有五種： 冷凝法、吸收法、吸附法、催化轉(zhuǎn)化法及燃燒法。 凈化裝置的分類 除塵裝臵 ⑴ 機械式除塵器 重力沉降室、慣性除塵器，旋風除塵器等； ⑵ 濕式洗滌器 如旋風水膜洗滌器、噴霧洗滌器、文丘里洗滌器等； ⑶ 過濾式除塵器 如袋式除塵器等； ⑷ 電除塵器 如干式電除塵器、濕式電除塵器等。 分離固體粒子的除塵器，有些也適用于分離懸浮于氣體中的液體粒子。如除沫器或者除霧器等。 采用纖維織物作濾料的袋式除塵器，在工業(yè)尾氣的除塵方面應(yīng)用較廣 除塵效率一般可達 99%以上，性能穩(wěn)定可靠、操作簡單，因而獲得越來越廣泛的應(yīng)用 袋式除塵器 ? 工作原理 含塵氣流從下部進入圓筒形濾袋，在通過濾料的孔隙時，粉塵被捕集于濾料上；沉積在濾料上的粉塵，可在機械振動的作用下從濾料表面脫落，落入灰斗中；粉塵因 截留、慣性碰撞、靜電和擴散等 作 用，在濾袋表面形成粉塵層，常稱為粉層初層； 機械振動袋式除塵器示意圖 粉塵初層形成后，成為袋式除塵器的主要過濾層，提高了除塵效率； 隨著粉塵在濾袋上積聚，濾袋兩側(cè)的壓力差增大，會把已附在濾料上的細小粉塵擠壓穿過濾料，從而使除塵效率下降，要及時清灰。但清灰不應(yīng)該破壞粉塵初層。 旋風除塵器 氣流從宏觀上看可歸結(jié)為三個運動：外渦旋 、內(nèi)渦旋 、 上渦旋 。 內(nèi) 上內(nèi) 外 含塵氣流由進口沿切線方向進入除塵器后 ， 沿器壁由上而下作旋轉(zhuǎn)運動 ， 這股旋轉(zhuǎn)向下的氣流稱為外渦旋 （ 外渦流 ） ， 外渦旋到達錐體底部轉(zhuǎn)而沿軸心向上旋轉(zhuǎn) ， 最后經(jīng)排出管排出 。 這股向上旋轉(zhuǎn)的氣流稱為 內(nèi)渦旋 （ 內(nèi)渦流 ） 。 外渦旋和內(nèi)渦旋的旋轉(zhuǎn)方向相同 ， 含塵氣流作旋轉(zhuǎn)運動時 ， 塵粒在慣性離心力推動下移向外壁 ， 到達外壁的塵粒在氣流和重力共同作用下沿壁面落入灰斗 。 氣流從除塵器頂部向下高速旋轉(zhuǎn)時 ， 頂部壓力下降 ， 一部分氣流會帶著細塵粒沿外壁面旋轉(zhuǎn)向上 ， 到達頂部后 ， 在沿排出管旋轉(zhuǎn)向下 ， 從排出管排出 。 這股旋轉(zhuǎn)向上的氣流 稱為 上渦旋 。 吸收裝臵 ⑴ 板式塔 包括折流板塔和篩板塔。在板式塔內(nèi)，沿塔高設(shè)臵一定數(shù)量的塔板，相鄰塔板間有一定的距離，液體靠重力自塔頂流至塔底，廢氣則靠壓差自塔底流向塔頂。氣體呈分散相以鼓泡或噴射形式穿過塔板上液層時，產(chǎn)生大量氣泡，大大增加了氣液兩相接觸面積，強化了氣液相之間的傳質(zhì)過程，使氣態(tài)污染物被吸收。 ⑵ 填料塔 填料塔在塔內(nèi)裝有一定高度的填料，液體從塔頂沿填料表面呈薄膜狀向下流動，氣體則呈連續(xù)相由下向上同液膜逆流接觸，氣液兩相在填料表面進行傳質(zhì)，污染物即被吸收（湍球塔） 。 ⑶ 其它吸收裝臵 除上述兩類以外，在工程中還常用噴灑式，氣泡攪拌式及多管降膜式等吸收裝臵來凈化氣態(tài)污染物。 吸附裝臵 吸附是利用固體吸附劑表面對氣體中各組分的吸附能力不同而進行分離的技術(shù)，完成吸附操作的分離設(shè)備稱為吸附裝臵或吸附器。 凈化裝臵的性能 凈化裝臵技術(shù)性能表示方法