【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(dòng)或自然過程引起某些物質(zhì)進(jìn)入大氣或由它們轉(zhuǎn)化而成的二次污染物，達(dá)到一定的濃度和持續(xù)時(shí)間，足以對(duì)人體健康、動(dòng)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(dòng)包括生產(chǎn)活動(dòng)、也包括生活活動(dòng)，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(dòng)或自然過程排入大氣并對(duì)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(shí)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(xué)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(xì)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(xué)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(biāo)準(zhǔn)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(dòng)力學(xué)當(dāng)量直徑 ≤ 100μｍ的顆粒物；后者指懸浮在空氣中，空氣動(dòng)力學(xué)當(dāng)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(jī)化合物、硫酸類化學(xué)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(dāng) NO2參與大氣的光化學(xué)反應(yīng)，形成光化學(xué)煙霧后，其毒性更強(qiáng)。 ③ 碳氧化物 碳氧化物是指 CO和 CO2，主要來自燃料燃燒和機(jī)動(dòng)車尾氣排放。 ④ 有機(jī)化合物 有機(jī)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(jī)烴類尾氣 的，須報(bào)經(jīng)當(dāng)?shù)丨h(huán)境保護(hù)行政主管部門批準(zhǔn)?！钡?56條第 1款第 2項(xiàng)規(guī)定：“未經(jīng)當(dāng)?shù)丨h(huán)境保護(hù)行政主管部門批準(zhǔn)，向大氣排放轉(zhuǎn)爐氣、電石氣、電爐法黃磷尾氣、有機(jī)烴類尾氣的，由縣級(jí)以上地方人民政府環(huán)境保護(hù)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(zé)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(shí)，發(fā)生一系列化學(xué)或光化學(xué)反應(yīng)而生成的硫酸霧或硫酸鹽氣溶膠。 ⑥ 光化學(xué)煙霧 光化學(xué)煙霧是在陽光照射下，大氣中的氮氧化物、碳?xì)浠衔锖脱趸瘎┲g發(fā)生一系列光化學(xué)反應(yīng)而生成的藍(lán)色煙霧 (有時(shí)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(shí)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?xì)浠衔锏取? 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(shí)，煤中有機(jī)硫與無機(jī)硫也揮發(fā)出來。遇到氧氣時(shí)，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(huì)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(shí) NOx由燃料中含碳的基團(tuán)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(huì)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(duì)于 非均相混合物 ，一般都采用物理方法進(jìn)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(jìn)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(jìn)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(jìn)行分離；利用 荷電 性的差異，用靜電除塵等。 ⑵ 對(duì)于均相混合物，大多根據(jù)物理的、化學(xué)的及物理化學(xué)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(xué)作用的不同進(jìn)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(jī)械式除塵器 重力沉降室、慣性除塵器，旋風(fēng)除塵器等； ⑵ 濕式洗滌器 如旋風(fēng)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(dá) 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(jìn)入圓筒形濾袋，在通過濾料的孔隙時(shí)，粉塵被捕集于濾料上；沉積在濾料上的粉塵，可在機(jī)械振動(dòng)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(kuò)散等 作 用，在濾袋表面形成粉塵層，常稱為粉層初層； 機(jī)械振動(dòng)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(huì)把已附在濾料上的細(xì)小粉塵擠壓穿過濾料，從而使除塵效率下降，要及時(shí)清灰。但清灰不應(yīng)該破壞粉塵初層。 旋風(fēng)除塵器 氣流從宏觀上看可歸結(jié)為三個(gè)運(yùn)動(dòng)：外渦旋 、內(nèi)渦旋 、 上渦旋 。 內(nèi) 上內(nèi) 外 含塵氣流由進(jìn)口沿切線方向進(jìn)入除塵器后 ， 沿器壁由上而下作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) ， 這股旋轉(zhuǎn)向下的氣流稱為外渦旋 （ 外渦流 ） ， 外渦旋到達(dá)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(yùn)動(dòng)時(shí) ， 塵粒在慣性離心力推動(dòng)下移向外壁 ， 到達(dá)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(shí) ， 頂部壓力下降 ， 一部分氣流會(huì)帶著細(xì)塵粒沿外壁面旋轉(zhuǎn)向上 ， 到達(dá)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(shí)，產(chǎn)生大量氣泡，大大增加了氣液兩相接觸面積，強(qiáng)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(dòng)，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(jìn)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(duì)氣體中各組分的吸附能力不同而進(jìn)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