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1、大气污染控制 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望大气污染控制技术大气污染控制技术水污染控制技术水污染控制技术一、大气污染物；一、大气污染物；二、燃烧与大气污染；二、燃烧与大气污染；三、净化装置的分类、性能；三、净化装置的分类、性能；四、二氧化硫控制技术；四、二氧化硫控制技术；五、有毒有害气体控制技术；五、有毒有害气体控制技术；六、其它气体污染物控制技术；六、其它气体污染物控制技术；七、钢铁企业大气污染控制技术七、钢铁企业大气污染控制技术；八、有色冶金行
2、业大气污染控制技术；八、有色冶金行业大气污染控制技术；九、火电企业大气污染控制技术；九、火电企业大气污染控制技术；十、水泥企业大气污染控制技术。十、水泥企业大气污染控制技术。第一章第一章 大气污染物大气污染物 1.1 大气污染的定义大气污染的定义 大气污染大气污染系指由于人类活动或自然过程引起某些物质进入系指由于人类活动或自然过程引起某些物质进入大气或由它们转化而成的二次污染物，达到一定的浓度和持大气或由它们转化而成的二次污染物，达到一定的浓度和持续时间，足以对人体健康、动植物、材料、生态或环境要素续时间，足以对人体健康、动植物、材料、生态或环境要素产生不良影响和效应的现象。人类活动包括生产活
3、动、也包产生不良影响和效应的现象。人类活动包括生产活动、也包括生活活动，如取暖、交通等。括生活活动，如取暖、交通等。1.2 大气污染物的分类大气污染物的分类 大气污染物大气污染物系指由于人类活动或自然过程排入大气并对系指由于人类活动或自然过程排入大气并对人和环境产生有害影响的那些物质或由它们转化而成的二人和环境产生有害影响的那些物质或由它们转化而成的二次污染物。次污染物。按其存在的状态大气污染物可概括为两大类：按其存在的状态大气污染物可概括为两大类：颗粒污染颗粒污染物和气态污染物物和气态污染物。（1 1）颗粒污染物颗粒污染物 包括粉尘、烟、飞灰和雾。包括粉尘、烟、飞灰和雾。粉尘粉尘是悬浮于气体
4、介质中的小固体颗粒，受重力作用能是悬浮于气体介质中的小固体颗粒，受重力作用能发生沉降，但在一段时间内能保持悬浮状态。颗粒的尺寸范发生沉降，但在一段时间内能保持悬浮状态。颗粒的尺寸范围，一般为围，一般为1 1200200左右。左右。烟烟一般指由生产、生活过程形成的固体颗粒的气溶胶。一般指由生产、生活过程形成的固体颗粒的气溶胶。它是熔融物质挥发后生成的气态物质的冷凝物，在生成过程它是熔融物质挥发后生成的气态物质的冷凝物，在生成过程中伴有诸如氧化之类的化学反应。烟颗粒的尺寸很小，一般中伴有诸如氧化之类的化学反应。烟颗粒的尺寸很小，一般为为0.010.0111左右。如有色金属冶炼过程中产生的氧化铅烟、
5、左右。如有色金属冶炼过程中产生的氧化铅烟、氧化锌烟等。黑烟一般系指由燃料燃烧产生的能见气溶胶。氧化锌烟等。黑烟一般系指由燃料燃烧产生的能见气溶胶。飞灰飞灰指随燃料燃烧产生的烟气排出的分散得较细指随燃料燃烧产生的烟气排出的分散得较细的灰分。的灰分。雾雾是气体中液滴悬浮体的总称。在工程中，雾一是气体中液滴悬浮体的总称。在工程中，雾一般泛指小液体粒子悬浮体，它可能是由于液体蒸气的般泛指小液体粒子悬浮体，它可能是由于液体蒸气的凝结、液体的雾化及化学反应等过程形成的，如水雾、凝结、液体的雾化及化学反应等过程形成的，如水雾、酸雾、碱雾、油雾等。酸雾、碱雾、油雾等。在环境空气质量标准中，根据颗粒物直径的大小
6、，在环境空气质量标准中，根据颗粒物直径的大小，将其分为总悬浮颗粒物和可吸入颗粒物。前者指悬浮将其分为总悬浮颗粒物和可吸入颗粒物。前者指悬浮在空气中，空气动力学当量直径在空气中，空气动力学当量直径100100的颗粒物；的颗粒物；后者指悬浮在空气中，空气动力学当量直径后者指悬浮在空气中，空气动力学当量直径1010的颗粒物。的颗粒物。（2 2）气态污染物）气态污染物 气态污染物系以分子状态存在的污染物。主要包括硫氧化气态污染物系以分子状态存在的污染物。主要包括硫氧化物、氮氧化物、碳氧化物、有机化合物、硫酸类化学烟雾等。物、氮氧化物、碳氧化物、有机化合物、硫酸类化学烟雾等。硫氧化物硫氧化物 硫氧化物主
7、要指硫氧化物主要指SOSO2 2，它主要来自化石燃料的燃烧过程，它主要来自化石燃料的燃烧过程，以及硫化物矿石的焙烧、冶炼等热过程。以及硫化物矿石的焙烧、冶炼等热过程。氮氧化物氮氧化物 污染大气的污染大气的NONOX X 主要是主要是NONO和和 NO NO2 2。NONO毒性不太大，毒性不太大，NONO2 2的毒性约为一氧化氮的的毒性约为一氧化氮的5 5倍。倍。当当NONO2 2参与大气的光化学反应，参与大气的光化学反应，形成光化学烟雾后，其毒性更强。形成光化学烟雾后，其毒性更强。碳氧化物碳氧化物 碳氧化物是指碳氧化物是指COCO和和COCO2 2，主要来自燃料燃烧和机动车尾气，主要来自燃料燃
8、烧和机动车尾气排放。排放。有机化合物有机化合物 有机化合物种类很多，从甲烷到长链聚合物的有机化合物种类很多，从甲烷到长链聚合物的烃类。烃类。大气污染防治法第大气污染防治法第3737条第条第2 2款规定：款规定：“向大气向大气排放排放转炉气转炉气、电石气电石气、电炉法黄磷尾气电炉法黄磷尾气、有机烃类有机烃类尾气尾气的，须报经当地环境保护行政主管部门批准。的，须报经当地环境保护行政主管部门批准。”第第5656条第条第1 1款第款第2 2项规定：项规定：“未经当地环境保护行未经当地环境保护行政主管部门批准，向大气排放转炉气、电石气、电政主管部门批准，向大气排放转炉气、电石气、电炉法黄磷尾气、有机烃类
9、尾气的，由县级以上地方炉法黄磷尾气、有机烃类尾气的，由县级以上地方人民政府环境保护行政主管部门或者其他依法行使人民政府环境保护行政主管部门或者其他依法行使监督管理权的部门责令停止违法行为，限期改正，监督管理权的部门责令停止违法行为，限期改正，可以处五万元以下罚款。可以处五万元以下罚款。”硫酸烟雾硫酸烟雾 硫酸烟雾系大气中的硫酸烟雾系大气中的SOSO2 2等硫氧化物，在水雾、等硫氧化物，在水雾、含有重金属的悬浮颗粒物或氮氧化物存在时，发生含有重金属的悬浮颗粒物或氮氧化物存在时，发生一系列化学或光化学反应而生成的硫酸雾或硫酸盐一系列化学或光化学反应而生成的硫酸雾或硫酸盐气溶胶。气溶胶。光化学烟雾光
10、化学烟雾 光化学烟雾是在阳光照射下，大气中的氮氧化光化学烟雾是在阳光照射下，大气中的氮氧化物、碳氢化合物和氧化剂之间发生一系列光化学反物、碳氢化合物和氧化剂之间发生一系列光化学反应而生成的蓝色烟雾应而生成的蓝色烟雾(有时带些紫色或黄褐色有时带些紫色或黄褐色)。其。其主要成分有臭氧、过氧乙酰硝酸酯、酮类和醛类等。主要成分有臭氧、过氧乙酰硝酸酯、酮类和醛类等。第二章第二章 燃烧与大气污染燃烧与大气污染 2.1 2.1 燃料燃烧的定义燃料燃烧的定义 燃烧是燃烧是指可燃混合物的快速指可燃混合物的快速氧化氧化过程，并过程，并伴随着能量伴随着能量(光和热光和热)的释放，同时使燃料的组的释放，同时使燃料的组
11、成元素转化为相应的氧化物。燃料从开始着火成元素转化为相应的氧化物。燃料从开始着火到完全燃尽，火焰熄灭的全过程称为燃烧过程。到完全燃尽，火焰熄灭的全过程称为燃烧过程。2.2 2.2 燃烧过程污染物的产生燃烧过程污染物的产生 燃烧烟气主要由悬浮的少量燃烧烟气主要由悬浮的少量颗粒物颗粒物、燃烧产物燃烧产物、未燃烧未燃烧和和部分燃烧部分燃烧的燃料、氧化剂以及惰性气体的燃料、氧化剂以及惰性气体(主主要为要为N N2 2)等组成。燃烧可能释放出的污染物有：碳的等组成。燃烧可能释放出的污染物有：碳的氧化物、硫的氧化物、氮的氧化物、烟、飞灰、金氧化物、硫的氧化物、氮的氧化物、烟、飞灰、金属及其氧化物、金属盐类
12、、醛、酮和稠环碳氢化合属及其氧化物、金属盐类、醛、酮和稠环碳氢化合物等。物等。2.2.1 2.2.1 燃烧过程硫氧化物的形成燃烧过程硫氧化物的形成 SO SO2 2的形成的形成 煤受热后，在热解释放挥发分的同时，煤中有机硫与无煤受热后，在热解释放挥发分的同时，煤中有机硫与无机硫也挥发出来。遇到氧气时，它们全部氧化成机硫也挥发出来。遇到氧气时，它们全部氧化成SOSO2 2和少量和少量的的SOSO3 3。SO SO2 2与与SOSO3 3的转化的转化 SO SO2 2继续氧化产生继续氧化产生SOSO3 3:2SO2SO2 2+O+O2 2 2SO 2SO3 3 H H2 2SOSO4 4的形成的形
13、成 燃料燃烧后烟气中含有部分水蒸气，这些水分和生成的燃料燃烧后烟气中含有部分水蒸气，这些水分和生成的SOSO3 3化合生成化合生成H H2 2SOSO4 4 蒸汽。蒸汽。2.2.2 2.2.2 燃烧过程颗粒物的形成燃烧过程颗粒物的形成 燃煤粉尘的形成燃煤粉尘的形成 固体燃料燃烧产生的颗粒物通常称为烟尘，它包括黑烟固体燃料燃烧产生的颗粒物通常称为烟尘，它包括黑烟和飞灰两部分。黑烟主要是未燃尽的碳粒，飞灰则主要是燃和飞灰两部分。黑烟主要是未燃尽的碳粒，飞灰则主要是燃料所含的不可燃矿物质微粒，是灰分的一部分料所含的不可燃矿物质微粒，是灰分的一部分(林格曼与烟尘）林格曼与烟尘）。黑烟的形成：如果燃煤条
14、件非常理想，煤可以完全燃烧，黑烟的形成：如果燃煤条件非常理想，煤可以完全燃烧，即完全氧化为即完全氧化为COCO2 2等气体，余下为灰分。如果燃烧不够理想，等气体，余下为灰分。如果燃烧不够理想，甚至很差甚至很差 ，煤不但燃烧不好，而且在高温下发生热解作用。，煤不但燃烧不好，而且在高温下发生热解作用。煤热解很易形成煤热解很易形成多环化合物多环化合物，这样就会冒，这样就会冒黑烟黑烟。2.2.3 2.2.3 燃烧过程氮氧化物的形成燃烧过程氮氧化物的形成 燃烧过程产生三种类型的氮氧化物：燃烧过程产生三种类型的氮氧化物：燃料型燃料型NOxNOx由燃料中由燃料中氮的化合物直接氧化产生；氮的化合物直接氧化产生
15、；热力型热力型NOxNOx由空气里的由空气里的N N2 2和和O O2 2在在高温下作用产生；极少量的瞬时高温下作用产生；极少量的瞬时NOxNOx由燃料中含碳的基团与由燃料中含碳的基团与N N2 2作用产生作用产生氮的化合物氮的化合物，然后被氧化产生。，然后被氧化产生。NO NO的产生量随温度升高而迅速增加，温度低于的产生量随温度升高而迅速增加，温度低于1000K1000K，NONO浓度很小，在浓度很小，在1000K1000K以上将会形成大量的以上将会形成大量的NONO。NO NO继续氧化产生继续氧化产生NONO2 2。第三章第三章 净化装置的分类、性能净化装置的分类、性能 3.1 3.1 大
16、气污染物的一般净化方法大气污染物的一般净化方法 对于对于非均相混合物非均相混合物，一般都采用物理方法进行分离，一般都采用物理方法进行分离，主要是主要是利用气体分子与固体利用气体分子与固体(或液体或液体)粒子在物理性质上的差粒子在物理性质上的差异进行分离异进行分离。如利用较大粒子的。如利用较大粒子的密度密度比气体分子大很多，则比气体分子大很多，则可用重力、惯性力、离心力进行分离；利用粒子的可用重力、惯性力、离心力进行分离；利用粒子的尺寸和质尺寸和质量量较气体分子大得多，用过滤的方法加以分离；利用某些粒较气体分子大得多，用过滤的方法加以分离；利用某些粒子易子易被水润湿被水润湿、凝聚增大凝聚增大而被
17、捕集，用湿式洗涤进行分离；而被捕集，用湿式洗涤进行分离；利用利用荷电荷电性的差异，用静电除尘等。性的差异，用静电除尘等。对于均相混合物，大多根据物理的、化学的对于均相混合物，大多根据物理的、化学的及物理化学的原理予以分离。主要是及物理化学的原理予以分离。主要是利用它们蒸气利用它们蒸气压、溶解度、选择性吸附作用以及某些化学作用的压、溶解度、选择性吸附作用以及某些化学作用的不同进行分离不同进行分离。净化气态污染物的方法归纳起来主。净化气态污染物的方法归纳起来主要有五种：要有五种：冷凝法、吸收法、吸附法、催化转化法冷凝法、吸收法、吸附法、催化转化法及燃烧法。及燃烧法。3.2 净化装置的分类净化装置的
18、分类 3.2.1 3.2.1 除尘装置除尘装置 机械式除尘器机械式除尘器 重力沉降室、惯性除尘器，旋风除尘重力沉降室、惯性除尘器，旋风除尘器等；器等；湿式洗涤器湿式洗涤器 如旋风水膜洗涤器、喷雾洗涤器、文丘如旋风水膜洗涤器、喷雾洗涤器、文丘里洗涤器等；里洗涤器等；过滤式除尘器过滤式除尘器 如袋式除尘器等；如袋式除尘器等；电除尘器电除尘器 如干式电除尘器、湿式电除尘器等。如干式电除尘器、湿式电除尘器等。分离固体粒子的除尘器，有些也适用于分离悬浮于气体分离固体粒子的除尘器，有些也适用于分离悬浮于气体中的液体粒子。如除沫器或者除雾器等。中的液体粒子。如除沫器或者除雾器等。采用纤维织物作滤料的采用纤维
19、织物作滤料的袋式除尘器，在工业尾袋式除尘器，在工业尾气的除尘方面应用较广气的除尘方面应用较广 除尘效率一般可达除尘效率一般可达99%99%以上，性能稳定可靠、以上，性能稳定可靠、操作简单，因而获得越操作简单，因而获得越来越广泛的应用来越广泛的应用袋式除尘袋式除尘器器 工作原理工作原理含尘气流从下部进入圆筒形滤含尘气流从下部进入圆筒形滤袋，在通过滤料的孔隙时，粉袋，在通过滤料的孔隙时，粉尘被捕集于滤料上；沉积在滤尘被捕集于滤料上；沉积在滤料上的粉尘，可在机械振动的料上的粉尘，可在机械振动的作用下从滤料表面脱落，落入作用下从滤料表面脱落，落入灰斗中；粉尘因灰斗中；粉尘因截留、惯性碰截留、惯性碰撞、
20、静电和扩散等撞、静电和扩散等作作 用，在滤用，在滤袋表面形成粉尘层，常称为粉袋表面形成粉尘层，常称为粉层初层；层初层；机械振动袋式除尘器示意图机械振动袋式除尘器示意图 粉尘初层形成后，成为袋式除尘器的主要过滤粉尘初层形成后，成为袋式除尘器的主要过滤层，提高了除尘效率；层，提高了除尘效率；随着粉尘在滤袋上积聚，滤袋两侧的压力差增随着粉尘在滤袋上积聚，滤袋两侧的压力差增大，会把已附在滤料上的细小粉尘挤压穿过滤大，会把已附在滤料上的细小粉尘挤压穿过滤料，从而使除尘效率下降，要及时清灰。但清料，从而使除尘效率下降，要及时清灰。但清灰不应该破坏粉尘初层。灰不应该破坏粉尘初层。旋风除尘旋风除尘器器 气气流
21、流从从宏宏观观上上看看可可归归结结为为三三个个运运动动：外外涡涡旋旋、内涡旋、上涡旋。内涡旋、上涡旋。含含尘尘气气流流由由进进口口沿沿切切线线方方向向进进入入除除尘尘器器后后，沿沿器器壁壁由由上上而而下下作作旋旋转转运运动动，这这股股旋旋转转向向下下的的气气流流称称为为外外涡涡旋旋（外外涡涡流流），外外涡涡旋旋到到达达锥锥体体底底部部转转而而沿沿轴轴心心向向上上旋旋转转，最最后后经经排排出出管管排排出出。这这股股向向上上旋旋转转的的气气流流称称为为内内涡涡旋旋（内内涡涡流流）。外外涡涡旋旋和和内内涡涡旋旋的的旋旋转转方方向向相相同同，含含尘尘气气流流作作旋旋转转运运动动时时，尘尘粒粒在在惯惯性
22、性离离心心力力推推动动下下移移向向外外壁壁，到到达达外外壁壁的的尘尘粒粒在在气气流流和和重重力力共共同同作作用下沿壁面落入灰斗。用下沿壁面落入灰斗。气气流流从从除除尘尘器器顶顶部部向向下下高高速速旋旋转转时时，顶顶部部压压力力下下降降，一一部部分分气气流流会会带带着着细细尘尘粒粒沿沿外外壁壁面面旋旋转转向向上上，到到达达顶顶部部后后，在在沿沿排排出出管管旋旋转转向向下下，从从排排出出管管排排出出。这这股旋转向上的气流股旋转向上的气流称为称为上涡旋上涡旋。3.2.2 3.2.2 吸收装置吸收装置 板式塔板式塔 包括折流板塔和筛板塔。在板式塔内，沿塔高设置一定数包括折流板塔和筛板塔。在板式塔内，沿
23、塔高设置一定数量的塔板，相邻塔板间有一定的距离，液体靠重力自塔顶流量的塔板，相邻塔板间有一定的距离，液体靠重力自塔顶流至塔底，废气则靠压差自塔底流向塔顶。气体呈分散相以鼓至塔底，废气则靠压差自塔底流向塔顶。气体呈分散相以鼓泡或喷射形式穿过塔板上液层时，产生大量气泡，大大增加泡或喷射形式穿过塔板上液层时，产生大量气泡，大大增加了气液两相接触面积，强化了气液相之间的传质过程，使气了气液两相接触面积，强化了气液相之间的传质过程，使气态污染物被吸收。态污染物被吸收。填料塔填料塔 填料塔在塔内装有一定高度的填料，液体从塔顶沿填料填料塔在塔内装有一定高度的填料，液体从塔顶沿填料表面呈薄膜状向下流动，气体则
24、呈连续相由下向上同液膜逆表面呈薄膜状向下流动，气体则呈连续相由下向上同液膜逆流接触，气液两相在填料表面进行传质，污染物即被吸收流接触，气液两相在填料表面进行传质，污染物即被吸收（湍球塔）（湍球塔）。其它吸收装置其它吸收装置 除上述两类以外，在工程中还常用喷洒式，气泡搅拌式除上述两类以外，在工程中还常用喷洒式，气泡搅拌式及多管降膜式等吸收装置来净化气态污染物。及多管降膜式等吸收装置来净化气态污染物。3.2.3 3.2.3 吸附装置吸附装置 吸附是利用固体吸附剂表面对气体中各组分的吸附能力吸附是利用固体吸附剂表面对气体中各组分的吸附能力不同而进行分离的技术，完成吸附操作的分离设备称为吸附不同而进行
25、分离的技术，完成吸附操作的分离设备称为吸附装置或吸附器。装置或吸附器。3.3 3.3 净化装置的性能净化装置的性能 3.3.1 3.3.1 净化装置技术性能表示方法净化装置技术性能表示方法 技术性能指标主要有技术性能指标主要有处理气体流量、净化效率和压力损处理气体流量、净化效率和压力损失失等。等。处理气体流量处理气体流量 一般以装置进口和出口气体流量的平均值表示一般以装置进口和出口气体流量的平均值表示。净化效率净化效率 净化效率净化效率是表示装置净化污染物效果的重要技术是表示装置净化污染物效果的重要技术指标。对于除尘装置称为除尘效率，对于吸收装置指标。对于除尘装置称为除尘效率，对于吸收装置称为
26、吸收效率，对于吸附装置则称为吸附效率。称为吸收效率，对于吸附装置则称为吸附效率。压力损失压力损失 压力损失压力损失是代表净化装置能耗大小的技术经济指是代表净化装置能耗大小的技术经济指标，指装置的进口和出口气流全压之比。标，指装置的进口和出口气流全压之比。3.3.2 3.3.2 净化效率的表示方法净化效率的表示方法 净化效率净化效率 =（C C1 1-C-C2 2）/C/C1 1 多级串联运行时的总净化效率多级串联运行时的总净化效率 若多级除尘器中每一级的运行性能是独立的，若多级除尘器中每一级的运行性能是独立的，其净化效率分别是：其净化效率分别是：1 1,2 2,n n，则多级串联后除尘，则多级
27、串联后除尘系统的总效率为：系统的总效率为：=1(1-=1(1-1 1)(1-)(1-2 2)(1-)(1-n n)第四章第四章 二氧化硫控制技术二氧化硫控制技术 4.1 4.1 燃烧前燃料脱硫燃烧前燃料脱硫 4.1.1 4.1.1 燃烧前燃煤脱硫燃烧前燃煤脱硫 煤在燃烧前脱硫的方法包括煤碳的固态加工和煤炭的转化。煤在燃烧前脱硫的方法包括煤碳的固态加工和煤炭的转化。煤炭的固态加工煤炭的固态加工 煤炭的固态加工主要指重力分选。煤炭的固态加工主要指重力分选。重力分选后原煤含硫量降低重力分选后原煤含硫量降低40-90%40-90%。煤碳的转化煤碳的转化 煤碳的转化主要是气化和液化，即对煤进行脱碳或加氢
28、煤碳的转化主要是气化和液化，即对煤进行脱碳或加氢改变其原有的碳氢比，把煤转化为清洁的二次燃料。改变其原有的碳氢比，把煤转化为清洁的二次燃料。在煤的气化过程中，煤气中的硫主要以在煤的气化过程中，煤气中的硫主要以H H2 2S S形式存在，大形式存在，大型煤气厂是先用湿法洗涤脱除大部分型煤气厂是先用湿法洗涤脱除大部分H H2 2S S，再用干法吸附和，再用干法吸附和催化转化除去其余部分。小型煤气厂一般用氧化铁法脱除催化转化除去其余部分。小型煤气厂一般用氧化铁法脱除H H2 2S S。4.1.2 4.1.2 重油脱硫重油脱硫 重油脱硫分为直接脱硫和间接脱硫两种工艺。重油脱硫分为直接脱硫和间接脱硫两种
29、工艺。直接脱硫是将重油直接引入装有催化剂的反应塔加氢脱直接脱硫是将重油直接引入装有催化剂的反应塔加氢脱硫；间接脱硫过程是先把重油减压蒸馏，分成馏出油和残油。硫；间接脱硫过程是先把重油减压蒸馏，分成馏出油和残油。单独将馏出油进行高压加氢脱硫。单独将馏出油进行高压加氢脱硫。4.2 4.2 燃烧中脱硫燃烧中脱硫在煤燃烧过程中加入石灰石或白云石粉作脱硫剂，在煤燃烧过程中加入石灰石或白云石粉作脱硫剂，CaCOCaCO3 3、MgCOMgCO3 3受热分解生成的受热分解生成的CaOCaO和和MgOMgO与烟气中与烟气中SOSO2 2反应反应生成硫酸盐，随灰分排出。石灰石和白云石粉在高温下的脱生成硫酸盐，随
30、灰分排出。石灰石和白云石粉在高温下的脱硫反应为：硫反应为：CaCO CaCO3 3 CaO+CO CaO+CO2 2 MgCOMgCO3 3 MgO+CO MgO+CO2 2 2CaO+2SO 2CaO+2SO2 2+O+O2 2 2CaSO 2CaSO4 4 2MgO+2SO2MgO+2SO2 2+O+O2 2 2MgSO 2MgSO4 4 煤燃烧中脱硫的技术有型煤固硫和循环流化床煤燃烧中脱硫的技术有型煤固硫和循环流化床燃烧脱硫技术两种。燃烧脱硫技术两种。4.2.14.2.1型煤固硫型煤固硫将不同的煤经筛分后按一定的比例配煤、粉碎后将不同的煤经筛分后按一定的比例配煤、粉碎后同经过预处理的黏合
31、剂（如沥青）和固硫剂混合，同经过预处理的黏合剂（如沥青）和固硫剂混合，经机械设备挤压成型及干燥，即得到工业固硫型煤。经机械设备挤压成型及干燥，即得到工业固硫型煤。固硫剂按化学形态可分为钙系、钠系及其他三大类。固硫剂按化学形态可分为钙系、钠系及其他三大类。石灰石粉、大理石粉、白云石粉、电石渣等是较好石灰石粉、大理石粉、白云石粉、电石渣等是较好的固硫剂。固硫剂的加入量，视煤炭含硫量而定，的固硫剂。固硫剂的加入量，视煤炭含硫量而定，一般石灰石粉加入量为一般石灰石粉加入量为2%2%3%3%。4.2.24.2.2流化床燃烧脱硫流化床燃烧脱硫 (1)(1)流化床燃烧技术概述流化床燃烧技术概述 当气流速度达
32、到使升力和煤粒的重力相当的临当气流速度达到使升力和煤粒的重力相当的临界速度时，煤粒将开始浮动流化。流化床燃烧是维界速度时，煤粒将开始浮动流化。流化床燃烧是维持料层内煤粒间的气流实际速度大于临界值而小于持料层内煤粒间的气流实际速度大于临界值而小于输送速度并在此条件下进行的燃烧。输送速度并在此条件下进行的燃烧。在流化床锅炉中，固硫剂可与煤粒混合一起加入锅炉，也在流化床锅炉中，固硫剂可与煤粒混合一起加入锅炉，也可单独加入。流化床燃烧方式为炉内脱硫提供了理想的环境，可单独加入。流化床燃烧方式为炉内脱硫提供了理想的环境，床内流化使脱硫剂和床内流化使脱硫剂和SOSO2 2能能充分混合接触充分混合接触；燃烧
33、温度适宜，不；燃烧温度适宜，不易使易使脱硫剂烧结脱硫剂烧结而损失化学反应表面，同时利用高温除尘器使而损失化学反应表面，同时利用高温除尘器使飞出的物料又飞出的物料又返回炉膛返回炉膛内循环利用，从而内循环利用，从而延长延长了脱硫剂在炉内了脱硫剂在炉内的的停留停留时间，提高了脱硫剂的利用率。时间，提高了脱硫剂的利用率。整个循环流化床脱硫系统由石灰制备系统、脱硫反应系统整个循环流化床脱硫系统由石灰制备系统、脱硫反应系统和收尘引风系统三部分组成。其主要优点是脱硫剂反应停留时和收尘引风系统三部分组成。其主要优点是脱硫剂反应停留时间长以及对锅炉负荷变化的适应性较强。间长以及对锅炉负荷变化的适应性较强。目前广
34、泛采用的脱硫剂主要有石灰石目前广泛采用的脱硫剂主要有石灰石(CaCO(CaCO3 3)和白云石和白云石(CaCO(CaCO3 3MgCOMgCO3 3)。当石灰石和白云石脱硫剂进入锅炉的灼热环境时，其有当石灰石和白云石脱硫剂进入锅炉的灼热环境时，其有效成分效成分CaCOCaCO3 3遇热发生煅烧分解，煅烧时遇热发生煅烧分解，煅烧时COCO2 2的析出会产生的析出会产生并扩大石灰石中的孔隙，从而形成多孔状、富孔隙的并扩大石灰石中的孔隙，从而形成多孔状、富孔隙的CaO:CaO:CaCOCaCO3 3=CaO+CO=CaO+CO2 2CaOCaO与与SOSO2 2作用形成作用形成CaSOCaSO4
35、4，从而达到脱硫目的：，从而达到脱硫目的：CaO+SOCaO+SO2 2+1/2 O+1/2 O2 2 =CaSO=CaSO4 4流化床示意图流化床示意图 (2)(2)流化床脱硫的主要影响因素流化床脱硫的主要影响因素 钙硫比钙硫比 Ca/S Ca/S比比(脱硫剂所含钙与煤中硫之脱硫剂所含钙与煤中硫之摩尔比摩尔比)是表示是表示脱硫剂用量的一个指标。从脱除脱硫剂用量的一个指标。从脱除SOSO2 2的角度考虑，的角度考虑，所有性能参数中，所有性能参数中，Ca/SCa/S比的影响最大。一般要达到比的影响最大。一般要达到90%90%的脱硫率，的脱硫率，常压鼓泡流化床常压鼓泡流化床、常压循环流化床常压循环
36、流化床和和增压流化床增压流化床的的Ca/SCa/S比分别为比分别为3.0-3.53.0-3.5、1.8-2.51.8-2.5和和1.5-1.5-2.02.0。煅烧温度煅烧温度 最佳的脱硫温度范围约在最佳的脱硫温度范围约在800-850800-850。温度温度较较低低时，脱硫剂时，脱硫剂煅烧煅烧不完全，产生的孔隙量少，孔径小，不完全，产生的孔隙量少，孔径小，反应几乎完全被限制在颗粒外表面。当反应几乎完全被限制在颗粒外表面。当床温超过床温超过CaCOCaCO3 3煅烧煅烧的的温度温度约约5050以上时，出现以上时，出现烧结烧结现象，现象，并随着温度的升高，从而并随着温度的升高，从而造成造成大量大量
37、孔隙消失孔隙消失，降低，降低了脱硫活性。了脱硫活性。脱硫剂的颗粒尺寸脱硫剂的颗粒尺寸 随颗粒尺寸减少，脱硫率变化不明显。随颗粒尺寸减少，脱硫率变化不明显。当颗粒尺寸小于当颗粒尺寸小于发生扬析的临界粒径时，脱硫剂发生扬析，此时颗粒停留时发生扬析的临界粒径时，脱硫剂发生扬析，此时颗粒停留时间减少，但由于小颗粒的比表面积较大，因而其脱硫率仍是间减少，但由于小颗粒的比表面积较大，因而其脱硫率仍是增加的。综合脱硫和流化床的正常运行要求，脱硫剂颗粒尺增加的。综合脱硫和流化床的正常运行要求，脱硫剂颗粒尺寸并非越小越好。寸并非越小越好。脱硫剂种类脱硫剂种类 常压运行时，倾向于采用石灰石作脱硫剂；增压鼓泡流常压
38、运行时，倾向于采用石灰石作脱硫剂；增压鼓泡流化床锅炉采用白云石效果较好，而对于分段流化的增压循环化床锅炉采用白云石效果较好，而对于分段流化的增压循环流化床锅炉，则选用石灰石。流化床锅炉，则选用石灰石。4.3 高浓度二氧化硫尾气的回收与净化高浓度二氧化硫尾气的回收与净化 在冶炼厂、硫酸厂和造纸厂等工业排放尾气中，在冶炼厂、硫酸厂和造纸厂等工业排放尾气中，SOSO2 2的浓度通常在的浓度通常在2%-5%2%-5%之间。由于之间。由于SOSO2 2的浓度很高，对尾气的浓度很高，对尾气进行回收处理是经济的。通常的方法是利用进行回收处理是经济的。通常的方法是利用SOSO2 2生产硫酸，生产硫酸，其反应式
39、为：其反应式为：SO2+1/2 O2 SO3 及及 SO3+H2O H2SO4钒催化剂钒催化剂 4.4 低浓度低浓度SO2烟气脱硫（即燃烧后脱硫）烟气脱硫（即燃烧后脱硫）燃烧后脱硫又称为燃烧后脱硫又称为烟气脱硫烟气脱硫。按脱硫过程是否。按脱硫过程是否加水和脱硫产物的干湿形态，烟气脱硫又可分为加水和脱硫产物的干湿形态，烟气脱硫又可分为湿湿法法和和干法干法(半干法半干法)两类工艺。用石灰两类工艺。用石灰(石灰石石灰石)作脱硫作脱硫剂的干法、半干法的剂的干法、半干法的Ca/SCa/S比高，脱硫效率和脱硫剂比高，脱硫效率和脱硫剂的利用率低。湿法脱硫技术成熟，效率高，的利用率低。湿法脱硫技术成熟，效率高
40、，Ca/SCa/S比比低，但脱硫产物的处理比较麻烦，烟气降温大，不低，但脱硫产物的处理比较麻烦，烟气降温大，不利于从烟囱中排出和扩散，占地面积和投资较大等。利于从烟囱中排出和扩散，占地面积和投资较大等。湿式石灰石湿式石灰石-石膏法脱硫工艺分为自然氧化和强石膏法脱硫工艺分为自然氧化和强制氧化两种，其主要的区别为是否在吸收塔底部的制氧化两种，其主要的区别为是否在吸收塔底部的持液槽持液槽中通入空气把亚硫酸钙氧化成石膏。目前，中通入空气把亚硫酸钙氧化成石膏。目前，强制氧化工艺已成为优先选择的脱硫工艺。强制氧化工艺已成为优先选择的脱硫工艺。从除尘器出来的烟气经过热交换器后进入吸收从除尘器出来的烟气经过热
41、交换器后进入吸收塔，在吸收塔里塔，在吸收塔里SOSO2 2直接和磨细的石灰石悬浮液接直接和磨细的石灰石悬浮液接触并被吸收去除。触并被吸收去除。第五章第五章 其它气体污染物控制技术其它气体污染物控制技术 5.1 挥发性有机化合物控制技术挥发性有机化合物控制技术 5.1.1 挥发性有机化合物的挥发性有机化合物的来源来源 挥发性有机化合物挥发性有机化合物(VOCs)的来源主要有固定源和移动源的来源主要有固定源和移动源两大类。移动源主要有汽车、轮船和飞机等以石油产品为燃两大类。移动源主要有汽车、轮船和飞机等以石油产品为燃料的交通工具的排放废气。固定源的种类极多，主要为石油料的交通工具的排放废气。固定源
42、的种类极多，主要为石油化工工艺过程和储存设备等的排出物以及各种使用有机溶剂化工工艺过程和储存设备等的排出物以及各种使用有机溶剂的场合。如喷漆、印刷、金属除油和脱脂、粘合剂、制药、的场合。如喷漆、印刷、金属除油和脱脂、粘合剂、制药、塑料和橡胶加工等。塑料和橡胶加工等。固定源挥发性有机化合物的主要来源如下：固定源挥发性有机化合物的主要来源如下：石油开采与加工、炼焦与煤焦油加工、煤矿、木材干馏、石油开采与加工、炼焦与煤焦油加工、煤矿、木材干馏、天然气开采与利用；天然气开采与利用；化工生产，包括石油化工、染料、涂料、医药、农药、化工生产，包括石油化工、染料、涂料、医药、农药、炸药、有机合成、溶剂、试剂
43、、洗涤剂、粘合剂等生产工厂；炸药、有机合成、溶剂、试剂、洗涤剂、粘合剂等生产工厂；燃煤、燃油、燃气锅炉与工业锅炉；燃煤、燃油、燃气锅炉与工业锅炉；各种内燃机各种内燃机(包括交通运输包括交通运输)；各种有机物的燃烧与加热装置、运输装置及储存装置；各种有机物的燃烧与加热装置、运输装置及储存装置；油漆、涂料的生产及喷涂作业；油漆、涂料的生产及喷涂作业；染料生产及印染作业，彩色出版印刷过程；染料生产及印染作业，彩色出版印刷过程；箱包、纤维板、家具、制鞋等使用有机粘合剂的作业；箱包、纤维板、家具、制鞋等使用有机粘合剂的作业；食品、油脂、皮革、毛等的加工部门；食品、油脂、皮革、毛等的加工部门；废旧橡胶、塑
44、料等的再生作业以及污水污泥处理、垃圾处废旧橡胶、塑料等的再生作业以及污水污泥处理、垃圾处理。理。5.1.2 5.1.2 挥发性有机化合物控制技术挥发性有机化合物控制技术 VOCs VOCs污染控制技术基本上可分为两大类：第一类是以改污染控制技术基本上可分为两大类：第一类是以改进工艺技术、更换设备和防止泄漏为主的预防性措施；第二进工艺技术、更换设备和防止泄漏为主的预防性措施；第二类是以末端治理为主的控制性措施。类是以末端治理为主的控制性措施。工艺技术的改进和设备的更新通常是减少工艺技术的改进和设备的更新通常是减少VOCsVOCs排放的最排放的最佳选择。主要包括替换原材料以减少引入到生产过程中的佳
45、选择。主要包括替换原材料以减少引入到生产过程中的VOCsVOCs总量，改变运行条件减少总量，改变运行条件减少VOCsVOCs的形成和挥发，更换设的形成和挥发，更换设备以减少备以减少VOCsVOCs泄漏等手段。泄漏等手段。5.1.3 挥发性有机化合物污染预防措施挥发性有机化合物污染预防措施 VOCs替代和工艺改革替代和工艺改革 即采用无毒或低毒原材料代即采用无毒或低毒原材料代替或部分代替有机溶剂，做到不排或少排有害的替或部分代替有机溶剂，做到不排或少排有害的VOCsVOCs，是，是减少这类污染的有效途径。如用水溶性涂料代替溶剂涂料等。减少这类污染的有效途径。如用水溶性涂料代替溶剂涂料等。泄漏控制
46、泄漏控制 当当VOCsVOCs溶液在充入容器或从容器中导出溶液在充入容器或从容器中导出时，由于体积的变化，容器释放出时，由于体积的变化，容器释放出VOCsVOCs气体，此类排放称气体，此类排放称为操作损耗，也称为大呼吸损耗。当液体进入容器时，液面为操作损耗，也称为大呼吸损耗。当液体进入容器时，液面上升，容器上的蒸汽空间上升，容器上的蒸汽空间(顶空顶空)减少，蒸汽通过顶部排气筒减少，蒸汽通过顶部排气筒排出；当从容器中抽取液体时，液面下降，空气通过排气筒排出；当从容器中抽取液体时，液面下降，空气通过排气筒进入容器顶空。进入容器顶空。由于温度的变化使容器产生由于温度的变化使容器产生“吸进和呼出吸进和
47、呼出”而导致的有而导致的有机物损耗称为呼吸损耗，也称为机物损耗称为呼吸损耗，也称为小呼吸损耗小呼吸损耗。呼吸、充入和排空损耗可通过在容器出口附加的呼吸、充入和排空损耗可通过在容器出口附加的真空压真空压力阀力阀也叫也叫蒸汽保护阀蒸汽保护阀来控制。当通过的压力差异较小时，阀来控制。当通过的压力差异较小时，阀门是关闭的。当充入、倒空或温度与压力有较大变化时引起门是关闭的。当充入、倒空或温度与压力有较大变化时引起明显的蒸汽流出、流入，阀门会自动打开。明显的蒸汽流出、流入，阀门会自动打开。5.1.4 挥发性有机化合物废气治理挥发性有机化合物废气治理 对于含挥发性有机污染物废气的治理，一般可以采用吸对于含
48、挥发性有机污染物废气的治理，一般可以采用吸收、吸附、冷凝、催化焚烧、热力焚烧和直接焚烧等方法，收、吸附、冷凝、催化焚烧、热力焚烧和直接焚烧等方法，或者上述方法的组合，如冷凝或者上述方法的组合，如冷凝-吸附等。吸附等。焚烧分解法焚烧分解法 通常采用的焚烧方式有直接焚烧法和催化焚烧法。通常采用的焚烧方式有直接焚烧法和催化焚烧法。直接焚烧法直接焚烧法 直接焚烧法是把可燃的直接焚烧法是把可燃的VOCsVOCs污染物当作燃料来燃烧的一污染物当作燃料来燃烧的一种方法。该方法种方法。该方法只适用于净化可燃只适用于净化可燃VOCsVOCs污染物浓度较高的污染物浓度较高的有机废气有机废气，或或者是用于净化污染物
49、组分燃烧时产生者是用于净化污染物组分燃烧时产生热值较高热值较高的废气。的废气。催化焚烧法催化焚烧法 催化焚烧法实际上是完全的催化氧化处理方法，催化焚烧法实际上是完全的催化氧化处理方法，在催化在催化剂作用下，使废气中的剂作用下，使废气中的VOCsVOCs可燃组分完全氧化为可燃组分完全氧化为COCO2 2和和H H2 2O O。在催化焚烧过程中，催化剂的作用是降低在催化焚烧过程中，催化剂的作用是降低VOCsVOCs分解反应分解反应的活化能，同时使的活化能，同时使VOCsVOCs污染物分子富集于催化剂表面，提污染物分子富集于催化剂表面，提高了反应速率。高了反应速率。根据废气预热方式及富集方式，根据废
50、气预热方式及富集方式，一般催化焚烧工艺流程一般催化焚烧工艺流程分为以下两种：分为以下两种：a.a.预热式预热式 当含有当含有VOCsVOCs的有机废气温度在的有机废气温度在100100以下，浓度也较低且以下，浓度也较低且热量不能自给时，通过预热室加热升温，然后在催化剂的作热量不能自给时，通过预热室加热升温，然后在催化剂的作用下，完全燃烧。燃烧净化后气体在热交换器内与未处理废用下，完全燃烧。燃烧净化后气体在热交换器内与未处理废气进行热交换。气进行热交换。b.b.自身热平衡式自身热平衡式 当含有当含有VOCsVOCs的废气排出温度高于起燃温度的废气排出温度高于起燃温度(一般约在一般约在300300