【正文】 超過(guò) CaCO3 緞燒的平衡溫度約 850℃ 以上時(shí)，燒結(jié)作用變得越來(lái)越嚴(yán)重，其結(jié)果是使緞燒獲得的大量孔隙消失，從而造成脫硫活性降低。 4）脫硫劑種類： 目前普遍采用天然石灰石和白云石作脫硫劑。但運(yùn)行壓力低時(shí)，更易于爆裂成細(xì)粉末，在吸收更多 的硫之前遭到揚(yáng)析。在現(xiàn)代的煙氣脫硫工藝中，煙氣用含亞硫酸鈣和硫酸鈣的石灰石 /石灰漿液洗滌 SO2 與漿液中的堿性物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成亞硫酸鹽和硫酸鹽，新鮮石灰石或石灰漿液不斷加入脫硫液的循環(huán)回路。 總的化學(xué)反應(yīng)式分別為： 石灰石： SO2+CaCO3+2H2O→CaSO32H2O 石灰石和石灰脫硫所經(jīng)歷的化學(xué)反應(yīng)過(guò)程。 這一關(guān)鍵步驟也突出了石灰石系統(tǒng)和石灰系統(tǒng)的一個(gè)極為重要的區(qū)別：石灰石系統(tǒng)中， Ca2＋ 的產(chǎn)生與 H+濃度和 CaCO3的存在有關(guān)；而在石灰系統(tǒng)中， Ca2＋ 的產(chǎn)生僅與氧化鈣的存在有關(guān)。美國(guó)國(guó)家環(huán)保局的實(shí)驗(yàn)表明，石灰石系統(tǒng)的最佳操作 pH為 ～ ，石灰系統(tǒng)約為 8。 噴霧干燥法煙氣脫硫的原理是什么？ 【答】（ p329） 噴霧干燥法是 20世紀(jì) 80年代迅速發(fā)展起來(lái)的一種濕－干法脫硫工藝。同時(shí)，溫度較高的煙氣干燥了液滴，形成干固體廢物。 噴霧干燥法脫硫系統(tǒng)包括吸收劑制備、吸收和干燥、固體捕集以及固體廢物處置四個(gè)主要過(guò)程。石灰是常見的吸收劑，蘇打粉和燒堿也是常用吸收劑，它們可以在多種工業(yè)過(guò)程中得到。同時(shí)，煙氣預(yù)熱使液相水分蒸發(fā)，并將水分蒸發(fā)后的殘留固體顆粒干燥。2H2O (s) CaSO32H2O (s) 3）固體捕集： 從噴霧干燥系統(tǒng)出來(lái)的最后產(chǎn)物是一種干燥粉 末，除了由煤燃燒產(chǎn)生的飛灰以外，還含有硫酸鈣、亞硫酸鈣以及過(guò)剩的氧化鈣。 4）固體廢物處置： 處置方法因吸收劑類型而異。 干法噴鈣法煙氣脫硫的原理是什么？ 【答】（ p338） 干法噴鈣類脫硫工藝早在 20世紀(jì) 70年代就在美國(guó)進(jìn)行了開發(fā)研究，但由于當(dāng)時(shí)其脫硫效 率較低，一直未得到推廣應(yīng)用。 干法噴鈣類脫硫以 LIFAC 工藝為代表，工藝的核心是鍋爐爐膛內(nèi)噴石灰石粉部分和爐后的活化反應(yīng)器。 然后，生成的 CaSO4，與未反應(yīng)的 CaO 以及飛灰一起，隨煙氣進(jìn)入鍋爐后部的活化反應(yīng)器。 影響系統(tǒng)脫硫性能的主要因素包括：爐膛噴射石灰石的位置和粒度、活化器內(nèi)噴水量和鈣硫比。（ p306p338） 【答】可通過(guò)以下措施降低燃料燃燒排放的 SO2量。包括：煤炭的固態(tài)加工、煤炭的轉(zhuǎn)化（煤的氣化、煤的液化）、重油脫硫 (2)燃料燃燒過(guò)程中脫硫。廣泛采用的脫硫劑主要有石灰石（ CaCO3）和白云石 (CaCO3當(dāng)石灰石或白云石脫硫劑進(jìn)入鍋爐的灼熱環(huán)境時(shí)，其有效成分CaCO3 遇熱發(fā)生鍛燒分解，鍛燒時(shí) CO2 的析出會(huì)產(chǎn)生并擴(kuò)大石灰石中的空隙，從而形成多孔狀、富空隙的 CaO。 型煤固硫有的歸結(jié)為燃料燃燒前脫硫，有的歸結(jié)為燃料燃燒過(guò)程脫硫，其實(shí)是二者的結(jié)合應(yīng)用。指采用一定的方法對(duì)燃燒煙氣進(jìn)行脫硫。 煙氣脫硫工藝性能的綜合比較所需要考慮的因素有哪些？ 【答】（ p347p349） 煙氣脫硫工藝性能的綜合比較涉及到如下主要因素： 1）脫硫效率 脫硫率是由很多因素決定的，除了工藝本身的脫硫性能外，還取決于煙氣的狀況，如 SO2 濃度、煙氣量、煙溫、煙氣含水量等。 2）鈣硫比（ Ca/S) 濕法工藝的反應(yīng)條件較為理想，因此實(shí)用中的 Ca/S 接近于 1，一般為 。 3）脫硫劑利用率 脫硫劑利用率指與 SO2反應(yīng)消耗掉的脫硫劑與加入系統(tǒng)的脫硫劑總量之比。 4）脫硫劑的來(lái)源 大部分煙氣脫硫工藝都采用鈣基化合物作為脫硫劑，有些工藝也采用鈉基化合物、氨水、海水作為吸收劑。選用的脫硫工藝應(yīng)盡可能考慮到脫硫副產(chǎn)品可綜合利用。 6）對(duì)鍋爐原有系統(tǒng)的影響 石灰石 /石灰法或氨法等濕法脫硫工藝一般安裝在電廠的除塵 器后面，因此對(duì)鍋爐燃燒和除塵系統(tǒng)基本沒有影響。干法和濕干法脫硫工藝通常安裝在鍋爐原有的除塵器之前。 7）對(duì)機(jī)組運(yùn)行方式適應(yīng)性的影響 脫硫裝置的各種設(shè)備必須能耐受經(jīng)常性的熱沖擊，有良好的負(fù)荷跟蹤特性，且脫硫系統(tǒng)停運(yùn)后維護(hù)工作量小。煙氣脫硫系統(tǒng)是整個(gè)電廠的一個(gè)輔助系統(tǒng)，必須具有操作方便、可靠性高的特點(diǎn)。 11）工藝成熟程度 煙氣脫硫工藝的成熟程度是技術(shù)選用的重要依據(jù)之一。 第九章 氮氧化物的污染控制 一、填空題 燃燒過(guò)程中形成的 NOx分為三類，分別為 _____________、 _____________和瞬時(shí)氮氧化物。 【答】低氧燃燒；煙氣循環(huán)燃燒；分段燃燒（ p366） 二、選擇題 大部分燃燒過(guò)程排放的尾氣中 NOx主要是以（ A ）形式存在。 熱力型氮氧化物（ p356）：由大 氣中氮生成，主要產(chǎn)生于原子氧和氮之間的化學(xué)反應(yīng)。 四、簡(jiǎn)答題 簡(jiǎn)述傳統(tǒng)的低氮氧化物燃燒技術(shù)。 早期開發(fā)的低 NOx燃燒技術(shù)不要求對(duì)燃料系統(tǒng)做大的改動(dòng)，只是對(duì)燃料裝置的運(yùn)行方式或部分運(yùn)行方式做調(diào)整或改進(jìn)。鍋爐采用低空氣過(guò)剩系數(shù)運(yùn)行技術(shù)，不僅可以降低 NOx排放，而 且減少了鍋爐排煙熱損失，可提高鍋爐效率。 3）煙氣循環(huán)燃燒： 煙氣循環(huán)燃燒法是采用燃燒產(chǎn)生的部分煙氣冷卻后，再循環(huán)送回燃燒區(qū)，起到降低氧濃度和燃燒區(qū)溫度的作用，以達(dá)到減少 NO生成量的目的。在燃燒裝置的尾端，通過(guò)第二次空氣，使第一階段剩余的不完全燃燒產(chǎn)物 CO和 CH完全燃盡。鍋爐采用低空氣過(guò)剩系數(shù)運(yùn)行技術(shù)，不僅可以降低 NOx 排放，而且減少了鍋爐排煙熱損失，可提高鍋爐效率。因此，在確定空氣過(guò)剩系數(shù)時(shí)，必須同時(shí)滿足鍋爐和燃燒效率較高，而NO等有害物質(zhì)最少的要求我國(guó)燃用煙煤的電站鍋爐多數(shù)設(shè)計(jì)的 過(guò)剩空氣系數(shù)為 ～。在兩段燃燒裝置中，燃料在接近理論空氣量下燃燒；通常空氣總需要量（一般為理論空氣量的 ～ 倍）的 85％～ 95%與燃料一起供到燃燒器，因?yàn)楦蝗剂蠗l件下的不完全燃燒，使第一段燃燒的煙氣溫度較低，此時(shí)氧量不足， NOx生成量很小。 選擇性催 化還原法（ SCR）脫硝的原理是什么？ 【答】（ p373） 選擇性催化還原法（ SCR）是以氨作還原劑，通常在空氣預(yù)熱器的上游注入含 NO2的煙氣。在含有催化劑的反應(yīng)器內(nèi) NOX被還原為 N2和水，催化劑的活性材料通常由貴金屬、堿性金屬氧化物或沸石等組成，如下所示， NO2被選擇性的還原： 4NH3＋ 4NO＋ O2 →4 N2＋ 6H2O 8NH3＋ 6NO2 →7N2＋ 12H2O 與氨有關(guān)的潛在氧化反應(yīng)包括： 4NH3＋ 5O2 →4NO＋ 6H2O 4NH3＋ 3O2 →4N2＋ 6H2O 溫度對(duì)還原效率有顯著影響，提高溫度能改進(jìn) NO2的還原，但當(dāng)溫度進(jìn)一步提高，氧化反應(yīng)變得越來(lái)越快，從而導(dǎo)致 NO2的產(chǎn)生。因?yàn)樾枰^高的反應(yīng)溫度（ 930～ 1 090℃ ），還原劑通常注進(jìn)爐膛或者緊靠爐膛出口的煙道。 基于尿素為還原劑的 SNCR 系統(tǒng)，尿素的水溶液在爐膛的上部注人，總反應(yīng)可表示為： CO（ NH2） 2＋ 2NO＋ →2N2＋ CO2＋ 2H2O 上述方程式表明， 1摩爾的尿素可以還原 2摩爾的 NO，但實(shí)際運(yùn)行時(shí)尿素的注入量控制尿素中 N 與 NO的摩爾比在 ，多余的尿素假定降解為氮、氨和二氧化碳。 五、論述題 試闡述控制氮氧化物排放的方法技術(shù)。這類技術(shù)包括傳統(tǒng)的低 NOx燃燒技術(shù)和先進(jìn)的低 NOx燃燒器技術(shù)。 先進(jìn)的低 NOx燃燒技術(shù)的特征是助燃空氣分級(jí)進(jìn)入燃燒裝置，降低初始燃燒區(qū)（也稱一次區(qū)）的氧濃度，以降低火焰的峰值溫度 。先進(jìn)的低 NOx燃燒器技術(shù)有： ① 爐膛內(nèi)整體空氣分級(jí)的低 NOx直流燃燒器： 這種燃燒器與傳統(tǒng)的燃燒器的區(qū)別在于設(shè)置了一層或兩層所謂的燃盡風(fēng)（ overfireair， OFA）噴口，一部分助燃空氣通過(guò)這些噴口進(jìn)入爐膛。 ② 空氣分級(jí)的低 NOx旋流燃燒器 在這種燃燒器的出口助燃空氣便逐漸混人煤粉－空氣射流。通過(guò)良好的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，合理地控制燃燒器喉部空氣和燃料的動(dòng)量以及射流的流動(dòng)方向，可以滿足以上兩項(xiàng)要求。 2）尾部控制，其特征是把已經(jīng)生成的 NOx通過(guò)某種手段還原為 N2，從而降低 NOx的排放量， 通常稱為煙氣脫硝。 大氣污染控制工程 習(xí)題集 揚(yáng)州職業(yè)大學(xué) 生化工程系 Department of Biochemical Engineering, Yangzhou Polytechnic College 23 第十章 揮發(fā)性有機(jī)物污染控制 一、填空題 VOCs污染控制技術(shù)基本上可分為 _____________、 _____________兩類。 【答】（ p389p416） 揮發(fā)性有機(jī)物（ VOCs）取是一類有機(jī)化合物的統(tǒng)稱， 在常溫下它們的蒸發(fā)速率大，易揮發(fā)。 VOCs的天然源也是可觀的。燃燒法凈化時(shí)所發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)主要是燃燒氧化作用及高溫下的熱分解。對(duì)化工、噴漆、絕緣材料等行業(yè)的生產(chǎn)裝置中所排出的有機(jī) 廢氣，廣泛采用燃燒凈化的手段。由于有機(jī)氣態(tài)污染物燃燒氧化的最終產(chǎn)物是 CO2和 H2O，因而使用這種方法不能回收到有用的物質(zhì)，但由于燃燒時(shí)放出大量的熱，使排氣的溫度很高，所以可以回收熱量。吸收效果主要取決于吸收劑的吸收性能和吸收設(shè)備的結(jié)構(gòu)特征。 用于 VOCs凈化的吸收裝置，多數(shù)為氣液相反應(yīng)器，一般要求氣液有效接觸面積大，氣液湍流程度高，設(shè)備的壓力損失小，易于操作和維修。其中在噴灑塔、填料塔中，氣相是連續(xù)相，而液相是分散相，其特點(diǎn)是相界面積大，所需氣液比亦較大。 VOCs吸收凈化過(guò)程，通常污染物濃度相對(duì)較低、氣體量大，因而選用氣相為連續(xù)相、湍流程度較高、相界面大的如填料塔、湍球塔型較為合適。 3）冷凝法控制 VOCs 污染 冷凝法利用物質(zhì)在不同溫度下具有不同飽和蒸氣壓這一性 質(zhì)，采用降低溫度、提高系統(tǒng)的壓力或者既降低溫度又提高壓力的方法，使處于蒸氣狀態(tài)的污染物（如 VOCs）冷凝并與廢氣分離。冷凝法在理論上可達(dá)到很高的凈化程度，但是當(dāng)體積分?jǐn)?shù)低于 106時(shí)，須采取進(jìn)一步的冷凍措施，使運(yùn)行成本大大提高。 4）吸附法控制 VOCs 污染 含 VOCs的氣態(tài)混合物與多孔性固體接觸時(shí)，利用固體表面存在的未平衡的分子吸引力或化學(xué) 鍵力，把混合氣體中 VOCs組分吸附留在固體表面，這種分離過(guò)程稱為吸附法控制 VOCs污染。在大氣污染控制領(lǐng)域，因?yàn)槲絼┑倪x擇性強(qiáng)、能有效分離其他過(guò)程難以分開的混合物、能有效地去除低濃度有毒有害物質(zhì)而得以廣泛應(yīng)用。氣相主體中 VOCs首先經(jīng)歷由氣相到 固 /液相的傳質(zhì)過(guò)程，然后才在固 /液相中被微生物降解。與常規(guī)處理法相比，生物法具有設(shè)備簡(jiǎn)單、運(yùn)行費(fèi)用低、較少形成二次污染等優(yōu)點(diǎn)，尤其在處理低濃度、生物降解性好的氣態(tài)污染物時(shí)更顯其經(jīng)濟(jì)性。 【答】 CO； NOx（ p435） 三效催化轉(zhuǎn)化器中 的催化劑一般由 _____________、 _____________和載體 γAl2O3組成。 【答】永久中毒（ p447） 柴油機(jī)排氣中的有害物質(zhì)的控制主要以控制 _____________和 _____________排放為目標(biāo)。 【答】無(wú)鉛汽油（ p435） 二、選擇題 三、名詞解釋 四、簡(jiǎn)答題 汽油車尾氣排放后處理技術(shù)有哪些？ 【答】（ p445） 排氣后處理技術(shù)是指在發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣系統(tǒng)中進(jìn)一步削減污染物排放的技術(shù)。氧化型和還原型催化轉(zhuǎn)化器分別用來(lái)凈化排氣中的 HC + CO 和 NOx，這些技術(shù)目前已經(jīng)被三效催化凈化技術(shù)代替了。 NO 還原反應(yīng)一般在空燃比偏小的條件下進(jìn)行，并且通常與氧化型催化反應(yīng)器串接起來(lái)使用。氧化和還原反應(yīng)是可以同時(shí)發(fā)生的，關(guān)鍵是如何使三種污染物同時(shí)獲得很高的凈化效果。），才能使三種污染物同時(shí)得到凈化。 柴油車尾氣排放后處理技術(shù)有哪些？ 【答】（ p461） 柴油車排氣凈化后處理技術(shù)主要有過(guò)濾捕集法和催化轉(zhuǎn)化法。柴油機(jī)排氣中的大量微粒主要靠過(guò)濾器、收集器等裝置來(lái)捕獲，然后通過(guò)清掃或燃燒的辦法去除，使顆粒捕集器再生使用。 1）氧化催化劑 柴油機(jī)氧化催化劑能氧化尾氣排放顆粒物中的大部分可溶性有機(jī)物、氣態(tài)的 HC 和CO、臭味和其他一些有毒有機(jī)物（如 PAH，醛類等）。這類催化劑已成功應(yīng)用于輕型柴油車，并被看好可移植到重型柴油車上。 雖然柴油車不存在排氣鉛中毒問題，但是，低溫時(shí)排氣中碳粒、焦油等附著在催化劑表面，也會(huì)使其活性降低。氧化型催化轉(zhuǎn)化器的最佳工作溫度范圍是 200350℃ 。另外，用氧化硅代替氧化鋁作為涂層材料也可以減少硫酸的生成。 2）顆粒捕集器 顆粒捕集器是高效凈化柴油機(jī)排氣顆粒物的一種過(guò)濾技術(shù)，它利用一種內(nèi)部孔隙極微小、能捕獲微粒物的過(guò)濾介質(zhì)來(lái)捕集排氣中的微粒，捕集到的絕大部分是干的或吸附著可溶性有機(jī)成分的碳粒。 3）柴油機(jī)稀燃氮氧化物催化劑 由于柴油機(jī)是在稀燃條件下運(yùn)行，普通汽油機(jī)的三效催化劑不能用于控制柴油機(jī)大氣污染控制工程 習(xí)題集 揚(yáng)州職業(yè)大學(xué) 生化工程系 Department of Biochemical Engineering, Yangzhou Polytechnic College 27 NOx的排放