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1、第三章大气污染控制技术3.1 3.1 大气污染的一般概念大气污染的一般概念3.2 3.2 大气污染气象学基础大气污染气象学基础3.3 3.3 空气除尘技术空气除尘技术3.4 3.4 可溶性气体污染物去除技术可溶性气体污染物去除技术3.1 3.1 大气污染的一般概念大气污染的一般概念3.1.1大气污染及其分类大气污染及其分类3.1.2大气污染的对环境的影响大气污染的对环境的影响3.1.3我国大气污染概况我国大气污染概况3.1.4大气污染控制及环境标准大气污染控制及环境标准3.2 3.2 大气污染气象学基础大气污染气象学基础3.2.1大气圈结构与气象要素大气圈结构与气象要素3.2.2大气的热力过程
2、大气的热力过程3.2.3大气的运动和风大气的运动和风3.1.1大气污染及其分类大气污染及其分类1.大气污染的定义大气污染的定义大气污染指大气中某种物质的大气污染指大气中某种物质的浓度超过正常水平浓度超过正常水平，造成可测，造成可测的对人体、动物、植被和材料的影响的大气状况。的对人体、动物、植被和材料的影响的大气状况。大气污染指大气中某种大气污染指大气中某种不良成分不良成分达到一定的浓度，造成有害达到一定的浓度，造成有害的影响的大气状况。这种成分可能对人体健康、植被、器物的影响的大气状况。这种成分可能对人体健康、植被、器物或者全球环境以及通过浑浊的空气或不愉快的气味对环境美或者全球环境以及通过浑
3、浊的空气或不愉快的气味对环境美学造成负面的影响。学造成负面的影响。如果大气中的物质达到如果大气中的物质达到一定浓度，并持续足够的时间一定浓度，并持续足够的时间，以致，以致对公众健康、动物、植物、材料、大气特性或环境美学产生对公众健康、动物、植物、材料、大气特性或环境美学产生可测量的不利影响，这就是大气污染。可测量的不利影响，这就是大气污染。2.排放源分类排放源分类人为因素人为因素交通交通发电发电工业生产工业生产工业与民用燃烧工业与民用燃烧其他其他自然因素自然因素地理因素：火山地理因素：火山天气因素天气因素:日照日照微生物作用微生物作用:腐烂腐烂植被因素植被因素其他其他亚洲的典型空气污染源：亚洲
4、的典型空气污染源：发电发电、工业、交通工业、交通、民用燃料、民用燃料、植物燃烧等植物燃烧等3.形成类型分类：形成类型分类：一次大气污染物一次大气污染物:v直接以原始形态排放入大气中并达到足够的排放直接以原始形态排放入大气中并达到足够的排放量从而造成健康威胁的污染物量从而造成健康威胁的污染物一次大气污染物来源一次大气污染物来源污染物污染物来源来源一氧化碳一氧化碳燃料的不完全燃烧，吸烟燃料的不完全燃烧，吸烟碳氢化合物碳氢化合物燃料的不完全燃烧，吸烟燃料的不完全燃烧，吸烟悬浮颗粒物悬浮颗粒物燃料燃烧燃料燃烧,农业生产农业生产,工业废物工业废物,建筑扬沉建筑扬沉二氧化硫二氧化硫化石燃料使用化石燃料使用
5、,冶金冶金氮氧化物氮氧化物燃料燃烧燃料燃烧3.形成类型分类：形成类型分类：二次大气污染二次大气污染v二二次次大大气气污污染染物物指指大大气气中中的的一一次次污污染染物物通通过过化化学学反反应生成的化学物质。应生成的化学物质。v光光化化学学烟烟雾雾是是大大气气中中氮氮氧氧化化物物和和碳碳氢氢化化合合物物在在紫紫外外线照射下反应生成的多种污染物的混合物。线照射下反应生成的多种污染物的混合物。v光光化化学学烟烟雾雾最最具具危危害害的的两两种种物物质质是是臭臭氧氧(O3)和和过过氧氧乙酰硝酸酯乙酰硝酸酯(PAN)。光光化化学学烟烟雾雾形形成成过过程程*光化学烟雾对比照片光化学烟雾对比照片v细细颗颗粒粒
6、物物对对人人体体健健康康和和大大气气环环境境质质量量造造成成的的危危害要远比粗颗粒物大害要远比粗颗粒物大形成气溶胶，长期悬浮在空气中形成气溶胶，长期悬浮在空气中细颗粒物本身可能是有毒、有害物质细颗粒物本身可能是有毒、有害物质细颗粒物易成为其它污染物的运载体和反应体细颗粒物易成为其它污染物的运载体和反应体细颗粒物污染可导致低能见度显著降低细颗粒物污染可导致低能见度显著降低4.污染物性状分类：污染物性状分类：细颗粒物污染细颗粒物污染碳氢气体污染物碳氢气体污染物一氧化碳污染物一氧化碳污染物二氧化硫二氧化硫氮氧化物氮氧化物臭氧层破坏气体臭氧层破坏气体温室气体温室气体4.污染物性状分类：污染物性状分类：
7、气态污染物气态污染物4.污染物性状分类：酸沉降v酸沉降是指某一平面上具有致酸潜势的物质的积累。酸沉降是指某一平面上具有致酸潜势的物质的积累。v致酸物质是自然和人为活动的过程中产生的。致酸物质是自然和人为活动的过程中产生的。v致酸物质按存在形态分为干和湿两种。致酸物质按存在形态分为干和湿两种。自然源、电厂以及内燃机等排放出的污染物在大气自然源、电厂以及内燃机等排放出的污染物在大气中发生化学反应产生导致酸沉降的化学物质。中发生化学反应产生导致酸沉降的化学物质。酸雨的危害酸雨的危害水水的的低低pH值值使使得得鱼鱼的的骨骨骼骼畸畸形形生生长长，最终导致死亡最终导致死亡引起树木的大量不正常死亡引起树木的
8、大量不正常死亡严重腐蚀建筑物严重腐蚀建筑物中国酸雨的分布变化主要中国酸雨的分布变化主要位于位于长江以南长江以南3.1.2大气污染对环境的影响1.对人体健康的影响对人体健康的影响CO对人体健康的影响对人体健康的影响CO（10-6）对人体健康的影响对人体健康的影响510对呼吸道患者有影响对呼吸道患者有影响30人滞留人滞留8h，视力及神经机能出现障碍视力及神经机能出现障碍40人滞留人滞留8h，出现气喘出现气喘1201h接触，中毒，血液中接触，中毒，血液中COHb10%2502h接触，头疼，血液中接触，头疼，血液中COHb=40%5002h接触，剧烈心痛，眼花，虚脱接触，剧烈心痛，眼花，虚脱30003
9、0min即死亡即死亡NO2对人体健康的影响对人体健康的影响NO2（10-6）对人体健康的影响对人体健康的影响1闻到臭味闻到臭味5闻到强臭味闻到强臭味101510min眼、鼻受到刺激眼、鼻受到刺激501min内人呼吸困难内人呼吸困难803min感到胸痛、恶心感到胸痛、恶心100150在在3060min内死亡内死亡250很快死亡很快死亡突发性严重大气污染事故突发性严重大气污染事故1952年年12月月伦伦敦敦烟烟雾雾事事件件中中死死亡亡人人数数与与大大气气中中烟烟尘尘和二氧化硫浓度的相关性和二氧化硫浓度的相关性2.对植物的伤害对植物的伤害二氧化氮浓浓度度和和暴暴露露时时间间与与植植物物死死亡亡、叶叶
10、器器官官损伤和新陈代谢或生长影响之间的关系损伤和新陈代谢或生长影响之间的关系暴露时间，h0.10.11.0101001000NO2浓度，ppm NO2浓度，mg/m3暴露时间，d 3.对器物和材料的影响对器物和材料的影响平均二氧化硫浓度和不同暴露时间对低碳钢的腐蚀作用关系MeanSO2concentration，ppmWeightlossper100gpanel，g4.对大气能见度的影响对大气能见度的影响v对大气能见度或清晰度有影响的污染物，一般应是气溶对大气能见度或清晰度有影响的污染物，一般应是气溶胶粒子、能通过大气反应生成气溶胶粒子的气体或有色胶粒子、能通过大气反应生成气溶胶粒子的气体或有
11、色气体，包括：气体，包括：总悬浮颗粒物（总悬浮颗粒物（TSPTSP）SOSO2 2和其它气态含硫化合物，在大气中以较大反应和其它气态含硫化合物，在大气中以较大反应速率生成硫酸盐和速率生成硫酸盐和硫酸气溶胶粒子硫酸气溶胶粒子NONO和和NONO2 2，在大气中反应生成硝酸盐和在大气中反应生成硝酸盐和硝酸气溶硝酸气溶胶粒子胶粒子光化学烟雾，反应生成光化学烟雾，反应生成亚微米气溶胶粒子亚微米气溶胶粒子排放源源头控制大气受体受体人类动物植物其他反映防止控制法律途径排放源大气受体污染物扩散、混合、反应与空气传输3.1.4大气污染控制及环境标准1.1.空气污染及控制系统空气污染及控制系统2 2.大气污染控
12、制的研究内容大气污染控制的研究内容v空气污染源v污染物在大气中的物理、化学行为v污染物对受体的影响v污染控制技术v控制大气污染的法律法规3.2大气污染气象学基础3.2.1大气圈结构与气象要素大气圈垂直结构对流层（10km左右）集中了大气质量的3/4和全部的水蒸气，主要天气现象都发生在这一层温度随高度的增加而降低，每升高100m平均降温0.650C强烈对流作用温度和湿度的水平分布不均大气边界层对流层下层大气边界层对流层下层12km，地面阻滞和摩擦地面阻滞和摩擦 作用明显作用明显自由大气大气边界层以上，地面摩擦可以忽略自由大气大气边界层以上，地面摩擦可以忽略 近地层地面上近地层地面上50100m，
13、热量和动量的常通量层热量和动量的常通量层大气圈垂直结构平流层（对流层顶平流层（对流层顶5055km）同温层对流层顶同温层对流层顶3540km，气温气温-550C左右左右同温层以上，气温随高度增加而增加同温层以上，气温随高度增加而增加集中了大部分臭氧集中了大部分臭氧没有对流运动，污染物停留时间很长没有对流运动，污染物停留时间很长中间层（平流层顶中间层（平流层顶85km）气温随高度升高而迅速降低气温随高度升高而迅速降低对流运动强烈对流运动强烈大气圈垂直结构暖层（中间层顶暖层（中间层顶800km）气温随高度升高而增高气温随高度升高而增高气体分子高度电离电离层气体分子高度电离电离层散逸层（暖层以上）散
14、逸层（暖层以上）气温很高，空气稀薄气温很高，空气稀薄空气粒子可以摆脱地球引力而散逸空气粒子可以摆脱地球引力而散逸主要气象要素1气温气温天天气气预预报报中中：1.5m高高、百百叶叶箱箱内内气气温温（野野外外空空气气流通、不受太阳直射下流通、不受太阳直射下）。）。2气压气压单位：单位：mb（毫巴）毫巴）大气的压强大气的压强1atm101326Pa1013.26mb=760mmHg主要气象要素3气湿气湿绝对湿度绝对湿度1 1m m3 3湿空气中含有的水汽质量湿空气中含有的水汽质量相对湿度空气的绝对湿度与同温度下饱和空气的绝对湿度的百相对湿度空气的绝对湿度与同温度下饱和空气的绝对湿度的百分比分比含湿量
15、湿空气中含湿量湿空气中1 1kgkg干空气包含的水汽质量干空气包含的水汽质量水汽体积分数水汽在湿空气中所占的体积分数水汽体积分数水汽在湿空气中所占的体积分数露点同气压下空气达到饱和状态时的温度露点同气压下空气达到饱和状态时的温度主要气象要素4风向和风速风向和风速水平方向的空气运动叫做风（垂直方向升降气流）水平方向的空气运动叫做风（垂直方向升降气流）风的来向叫风向（风的来向叫风向（16个方位圆周等分）个方位圆周等分）风速：单位时间内空气在水平方向上运动距离（风速：单位时间内空气在水平方向上运动距离（2或或10min平均）平均）(km/h)F风力级（风力级（012级）级）主要气象要素5云云大大气气
16、中中水水汽汽的的凝凝结结现现象象叫叫做做云云（使使气气温温随随高高度度变变化化小）小）云量云量:天空被云遮蔽的成数（我国天空被云遮蔽的成数（我国10分，国外分，国外8分）分）云高云高:云底距地面底高度云底距地面底高度低云（低云（2500m以下）以下）中云（中云（25005000m）高云（高云（5000m以上）以上）云状云状:卷云（线）卷云（线）,积云（块）积云（块）,层云（面层云（面),),雨层云雨层云(无定形）无定形）主要气象要素6能见度能见度正常视力的人，在天空背景下能看清的水平距离正常视力的人，在天空背景下能看清的水平距离级别（级别（09级，相应距离为级，相应距离为5050000米）米）
17、3.2.2大气的热力过程太阳、大气和地面的热交换太阳、大气和地面的热交换太阳以紫外线、可见光、红外线的形式辐射热量太阳以紫外线、可见光、红外线的形式辐射热量太阳辐射加热地球表面太阳辐射加热地球表面地面长波辐射加热大气地面长波辐射加热大气近地层大气温度随地表温度变化近地层大气温度随地表温度变化气温的垂直分布（温度层结）气温的垂直分布温度层结大气稳定度及其判据定定义义：大大气气在在垂垂直直方方向向上上稳稳定定的的程程度度；反反映映其其是是否否容容易易对流（大气稳定度）对流（大气稳定度）定性描述：定性描述：外力使气团上升或下降外力使气团上升或下降气块去掉外力气块去掉外力气团减速，有返回趋势，稳定气团
18、减速，有返回趋势，稳定气团加速上升或下降，不稳定气团加速上升或下降，不稳定气团停在外力去掉处，中性气团停在外力去掉处，中性不稳定条件下有利于扩散不稳定条件下有利于扩散逆温逆温不利于扩散辐射：辐射逆温：辐射逆温：地面白天加热，大气自下而上变暖；地面白天加热，大气自下而上变暖；地面夜间变冷，大气自下而上冷却地面夜间变冷，大气自下而上冷却.太阳太阳 地球地球 ：短波：短波 地球地球 大气层：长波大气层：长波 大气吸收长波强大气吸收长波强逆温辐射逆温的生消过程烟流型与大气稳定度的关系波浪型（不稳）锥型（中性or弱稳）扇型（逆温）爬升型（下稳，上不稳）漫烟型（上逆、下不稳）温度垂直分布！本节内容3.3颗
19、粒物污染控制技术3.3.1颗粒污染物性质表征3.3.2机械除尘技术3.3.3电除尘技术3.3.4湿式除尘技术3.3.5过滤除尘技术3.3.6除尘器的选择3.3.1 颗粒污染物性质表征1、颗粒粒径A、显微镜观测法粒径测量：显微镜法观测粒径直径的三种方法：a-定向直径定向直径b-定向面积等分直径定向面积等分直径c-投影面积直径投影面积直径B、筛分法筛分直径：颗粒能够通过的最小方筛孔的宽度筛孔的大小用目表示每英寸长度上筛孔的个数C、光散射法等体积直径de：与颗粒体积相等的球体的直径D、沉降法斯托克斯（Stokes）直径ds：同一流体中与颗粒密度相同、沉降速度相等的球体直径空气动力学当量直径da：在空
20、气中与颗粒沉降速度相等的单位密度（1g/cm3）的球体的直径 斯托克斯直径和空气动力学当量直径与颗粒的空气动力学行为密切相关，是除尘技术中应用最多的两种直径2、粒径分布描述粒径分布指不同粒径范围内颗粒的个数（或质量或表面积）所粒径分布指不同粒径范围内颗粒的个数（或质量或表面积）所占的比例。占的比例。粒数分布粒数分布:每一间隔内的颗粒个数每一间隔内的颗粒个数粒数频率：第粒数频率：第i i个间隔中的颗粒个数个间隔中的颗粒个数nini与颗粒总数与颗粒总数nini之比之比粒数筛下累积频率：小于第粒数筛下累积频率：小于第i i个间隔上限粒径的所有颗粒个数个间隔上限粒径的所有颗粒个数与颗粒总个数之比与颗粒
21、总个数之比连续化描述频率分布：粒径dp到dp+dp之间的尘样质量占总尘样质量的百分数，即频率密度分布：即单位粒径间隔宽度的频率分布筛下累积频率分布：小于某一粒径dp的尘样占尘样总质量的百分数粒径分布函数用一些半经验函数描述一定种类粉尘的粒径分布正态分布频率密度筛下累积频率标准差3、平均粒径长度平均直径表面积平均直径体积平均直径体积表面积平均直径4、粉尘密度单位体积粉尘的质量，kg/m3或g/cm3粉尘体积不包括颗粒内部和之间的缝隙真密度p用堆积体积计算堆积密度 b空隙率粉尘颗粒间和内部空隙的体积与堆积总体积之比 5、粉尘的比表面积单位体积粉尘所具有的表面积以质量表示的比表面积以堆积体积表示的比
22、表面积6、粉尘的安息角与滑动角安息角安息角：粉尘从漏斗连续落下自然堆积形成的圆锥体母线与地面的夹角滑动角滑动角：自然堆积在光滑平板上的粉尘随平板做倾斜运动时粉尘开始发生滑动的平板倾角安息角与滑动角是评价粉尘流动特性的重要指标安息角和滑动角的影响因素：粉尘粒径、含水率、颗粒形状、颗粒表面光滑程度、粉尘粘性7、粉尘的含水率粉尘中的水分包括附在颗粒表面和包含在凹坑和细孔中的自由水分以及颗粒内部的结合水分含水率水分质量与粉尘总质量之比含水率影响粉尘的导电性、粘附性、流动性等物理特性吸湿现象平衡含水率8、粉尘的润湿性润湿性粉尘颗粒与液体接触后能够互相附着或附着的难易程度的性质润湿性与粉尘的种类、粒径、形
23、状、生成条件、组分、温度、含水率、表面粗糙度及荷电性有关，还与液体的表面张力及尘粒与液体之间的粘附力和接触方式有关。粉尘的润湿性随压力增大而增大，随温度升高而下降润湿性是选择湿式除尘器的主要依据9、粉尘的荷电性天然粉尘和工业粉尘几乎都带有一定的电荷荷电因素电离辐射、高压放电、高温产生的离子或电子被捕获、颗粒间或颗粒与壁面间摩擦、产生过程中荷电天然粉尘和人工粉尘的荷电量一般为最大荷电量的1/10荷电量随温度增高、表面积增大及含水率减小而增加，且与化学组成有关10、粉尘的导电性比电阻：表征粉尘的导电性指标，以电阻率表示。由于其电阻率与测定时的条件有关，只是一种可以相互比较的表观电阻率，通常称为比电
24、阻，单位m。导电机制：高温（200oC以上），粉尘本体内部的电子和离子体积比电阻低温（100oC以下），粉尘表面吸附的水分或其他化学物质表面比电阻中间温度，同时起作用比电阻对电除尘器运行有很大影响，适宜范围1041010 m11、粉尘的粘附性粘附和自粘现象:粉尘粘附在固体表面，或颗粒彼此相互附着现象粘附力克服附着现象所需要的力粘附力：分子力（范德华力）、毛细力、静电力（库仑力）分类：不粘性、微粘性、中等粘性、强粘性粒径、形状、表面粗糙度、润湿性、荷电量均影响粘附性有利的方面：有利于粉尘颗粒的捕集不利的方面：管道或设备堵塞12、粉尘的自燃性和爆炸性粉尘的自燃性自燃自然发热的原因氧化热、分解热、聚
25、合热、发酵热影响因素：粉尘的结构和物化特性、粉尘的存在状态和环境存放过程中自然发热存放过程中自然发热热量积累热量积累达到燃点达到燃点燃烧燃烧13.粉尘的爆炸性粉尘发生爆炸必备的条件：可燃物与空气或氧气构成的可燃混合物达到一定的浓度最低可燃物浓度爆炸浓度下限爆炸浓度上限存在能量足够的火源3.3.2 机械除尘技术机械除尘器通常指利用质量力（重力、惯性力和离心力）的作用使颗粒物与气体分离的装置，常用的有：重力沉降室惯性除尘器旋风除尘器1、重力沉降室重力沉降室是通过重力作用使尘粒从气流中沉降分离的除尘装置 气流进入重力沉降室后，流动截面积扩大，流速降低，较重颗粒在重力作用下缓慢向灰斗沉降 层流式和湍流
26、式两种 重力沉降室原理沉降室的长宽高分别为L、W、H，处理烟气量为Q 气流在沉降室内的停留时间在t时间内粒子的沉降距离该粒子的除尘效率层流式重力沉降室对于stokes粒子，重力沉降室能100%捕集的最小粒子的dmin 计算重力沉降室提高沉降室效率的主要途径降低沉降室内气流速度增加沉降室长度降低沉降室高度沉降室内的气流速度一般为0.32.0m/s重力沉降室重力沉降室的优点结构简单投资少压力损失小（一般为50100Pa）维修管理容易缺点体积大效率低仅作为高效除尘器的预除尘装置，除去较大和较重的粒子2、惯性除尘器机理沉降室内设置各种形式的挡板，含尘气流冲击在挡板上，气流方向发生急剧转变，借助尘粒本身
27、的惯性力作用，使其与气流分离 惯性除尘器应用一般净化密度和粒径较大的金属或矿物性粉尘净化效率不高，一般只用于多级除尘中的一级除尘，捕集1020m以上的粗颗粒压力损失1001000Pa3、旋风除尘器 利用旋转气流产生的离心力使尘粒从气流中分离的装置 旋风除尘器内气流与尘粒的运动普通旋风除尘器是由进气管、筒体、普通旋风除尘器是由进气管、筒体、锥体和排气管等组成锥体和排气管等组成 气流沿外壁由上向下旋转运动：外气流沿外壁由上向下旋转运动：外涡旋涡旋 少量气体沿径向运动到中心区域少量气体沿径向运动到中心区域 旋转气流在锥体底部转而向上沿轴旋转气流在锥体底部转而向上沿轴心旋转：内涡旋心旋转：内涡旋 气流
28、运动包括切向、轴向和径向：气流运动包括切向、轴向和径向：切向速度、轴向速度和径向速度切向速度、轴向速度和径向速度 旋风除尘器气流与尘粒的运动切向速度决定气流质点离心力切向速度决定气流质点离心力大小，颗粒在离心力作用下逐渐大小，颗粒在离心力作用下逐渐移向外壁移向外壁到达外壁的尘粒在气流和重力到达外壁的尘粒在气流和重力共同作用下沿壁面落入灰斗共同作用下沿壁面落入灰斗上涡旋气流从除尘器顶部向上涡旋气流从除尘器顶部向下高速旋转时，一部分气流带着下高速旋转时，一部分气流带着细小的尘粒沿筒壁旋转向上，到细小的尘粒沿筒壁旋转向上，到达顶部后，再沿排出管外壁旋转达顶部后，再沿排出管外壁旋转向下，最后从排出管排
29、出向下，最后从排出管排出分离机理在内、外旋涡的交界面上，作用在粒子上的离心力FCmvt2/r向心运动气流作用于尘粒上的阻力FD Avr若 FC FD，颗粒移向外壁若 FC FD，颗粒进入内涡旋当 FC=FD时，有50%的可能进入外涡旋，既除尘效率为50%影响旋风分离器效率的因素结构尺寸：直径，錐角内外旋涡分界烟尘物性：气体粘度，颗粒密度操作条件：进风量（切向线速度）旋风分离器设计考虑关键因素分离效率气体压降3.3.3 电除尘技术旋风除尘器对于 dp 4444带挡板的沉降室带挡板的沉降室58.658.67.57.52222434380809090普通旋风除尘器普通旋风除尘器65.365.3121
30、23333575782829191长锥旋风除尘器长锥旋风除尘器84.284.240407979929299.599.5100100喷淋塔喷淋塔94.594.5727296969898100100100100电除尘器电除尘器97.097.0909094.594.5979799.599.5100100文丘里除尘器文丘里除尘器99.599.5999999.599.5100100100100100100袋式除尘器袋式除尘器99.799.799.599.5100100100100100100100100除尘器的合理选择除尘器的合理选择3.气体的含尘浓度气体的含尘浓度较高时，在静电除尘器或袋式除尘器前应设
31、置低阻力的初净化设备，去除粗大尘粒4.气体温度和其它性质也是选择除尘设备时必须考虑的因素高温、高湿气体不宜采用袋式除尘器烟气中同时含有SO2、NO等气态污染物，可以考虑采用湿式除尘器，但是必须注意腐蚀问题5.选择除尘器时，必须同时考虑捕集粉尘的处理问题除尘器的合理选择6其他因素设备的位置，可利用的空间，环境条件设备的一次投资（设备、安装和工程等）以及操作和维修费用设备设备投资费用投资费用运行费用运行费用高效旋风除尘器高效旋风除尘器100100100100袋式除尘器袋式除尘器250250250250电除尘器电除尘器450450150150塔式洗涤器塔式洗涤器270270260260文丘里洗涤器文
32、丘里洗涤器220220500500小结颗粒污染物性质粒径、密度、比表面积、润湿性、荷电性、导电性机械除尘技术重力沉降、惯性除尘、旋风分离电除尘技术湿式除尘技术喷淋塔、旋液塔、文丘里管过滤除尘技术袋式过滤除尘器的选择本节内容本节内容3.3.4 4 气态污染物控制技术气态污染物控制技术3.3.4.1 4.1 气态污染物种类与性质气态污染物种类与性质3.3.4.2 4.2 气态污染物一般净化方法气态污染物一般净化方法3.3.4.3 SO4.3 SO2 2去除技术去除技术3.3.4.4 NO4.4 NOX X去除技术去除技术3.3.4.5 VOC4.5 VOC去除技术去除技术3.3.4.1 4.1 气
33、态污染物种类与性质气态污染物种类与性质种类：种类：SO2SO2、NONOX X、HCHC（碳氢化合物）、（碳氢化合物）、COCO、VOCVOC、。、。酸碱性：酸碱性：SOSO2 2气体呈酸性，气体呈酸性，NH3NH3气体呈碱性气体呈碱性溶解性：溶解性：SOSO2 2、NONOX X水水氧化还原性：氧化还原性：COCO、碳氢化合物、碳氢化合物、VOCVOC等呈还原性，等呈还原性，NONOX X呈氧化性。呈氧化性。可吸附性：可吸附性：HCHC、VOC VOC 活性炭活性炭说明：说明：HC HC 烃类；烃类；VOCVOC（versatile organic carbon)versatile orga
34、nic carbon)挥发性有机挥发性有机物物3.3.4.24.2气态污染物一般净化方法气态污染物一般净化方法1 1、冷凝法、冷凝法2 2、燃烧法、燃烧法3 3、吸收法、吸收法4 4、吸附法、吸附法5 5、催化转化法、催化转化法1 1、冷凝法、冷凝法利用物质在不同温度下具有不同饱和蒸汽压利用物质在不同温度下具有不同饱和蒸汽压的性质，对气体进行冷却，使处于蒸汽状态的性质，对气体进行冷却，使处于蒸汽状态的有害物质冷凝成液体，从废气中分离出来，的有害物质冷凝成液体，从废气中分离出来，达到净化的目的。达到净化的目的。适于高浓度有害气体的去除适于高浓度有害气体的去除常作为吸收、吸附、燃烧等净化过程的前处
35、常作为吸收、吸附、燃烧等净化过程的前处理理2 2、燃烧法、燃烧法利用氧化燃烧或高温分解的原理，把有害气体转利用氧化燃烧或高温分解的原理，把有害气体转化为无害气体的方法。化为无害气体的方法。直接燃烧法直接燃烧法催化燃烧法催化燃烧法适用于可燃或高温分解的物质适用于可燃或高温分解的物质不能回收有用物质，但可回收热量不能回收有用物质，但可回收热量3 吸收法原理：利用污染物在吸收液中的溶解性气液平衡原理常见污染气体的平衡溶解度（右图）4、吸附法利用某些多孔性固体吸附剂来吸附去除有害气体的方法。常用的气体吸附剂有：活性碳分子筛活性氧化铝吸附过程：物理吸附、化学吸附（反应）常用作深度净化5、催化转化法含污染
36、物气体通过催化床层发生催化反应，使污染物转化为无害或易于处理的物质。应用：工业尾气和烟气去除SO2和NOx有机挥发性气体VOCs和臭气的催化燃烧净化汽车尾气的催化净化3.3.4.3 SO4.3 SO2 2去除技术去除技术1 1、SOSO2 2产生源产生源2 2、源头控制、源头控制3 3、燃烧中同步控制、燃烧中同步控制4 4、末端治理、末端治理A A、吸收法、吸收法B B、催化转化法、催化转化法C C、吸附法、吸附法1、SO2产生源人类使用的化石燃料都含有一定量的硫，燃料燃烧时，其中的硫大部分转化为SO2人为活动是SO2大量排放的主要原因。大部分的控制方法可用以下反应表示：硫氧化物的污染硫氧化物
37、的污染早期早期局地环境中二氧化硫的浓度升高局地环境中二氧化硫的浓度升高近近100100年来年来二氧化硫等酸性气体导致的酸沉降二氧化硫等酸性气体导致的酸沉降最近最近二氧化硫等气态污染物形成的二次微细粒子二氧化硫等气态污染物形成的二次微细粒子硫循环与硫排放控制技术控制技术燃烧前常规脱硫技术：燃烧前常规脱硫技术：煤炭洗选：物理洗煤、化学洗煤、微生物洗煤煤炭洗选：物理洗煤、化学洗煤、微生物洗煤煤炭气化、液化煤炭气化、液化燃烧中脱硫技术燃烧中脱硫技术:型煤技术型煤技术循环流化床燃烧循环流化床燃烧燃烧后脱硫技术燃烧后脱硫技术:烟气脱硫烟气脱硫2 2、燃烧前脱硫技术、燃烧前脱硫技术1.1.煤炭洗选技术煤炭洗
38、选技术同原煤相比，可节能同原煤相比，可节能10%10%左右，可减少二氧化硫排左右，可减少二氧化硫排放量放量40-60%40-60%。洗选煤方法可分为物理法、微生物法和化学法。广洗选煤方法可分为物理法、微生物法和化学法。广泛采用物理法中的重介质、跳汰和浮选技术。泛采用物理法中的重介质、跳汰和浮选技术。重介质法是利用密度介于煤和矸石之间的液体作为分重介质法是利用密度介于煤和矸石之间的液体作为分选介质进行选煤，分选介质通常采用磁铁矿粉与水配选介质进行选煤，分选介质通常采用磁铁矿粉与水配制成的悬浮液。制成的悬浮液。跳汰选煤是利用被选煤在上下波动的变速脉动将相对跳汰选煤是利用被选煤在上下波动的变速脉动将
39、相对密度不同的煤和矸石分开。密度不同的煤和矸石分开。浮选是利用煤和矸石的颗粒亲水性及疏水性的差异，浮选是利用煤和矸石的颗粒亲水性及疏水性的差异，将其在浮选液中分开。将其在浮选液中分开。我国以物理选煤为主，跳汰占我国以物理选煤为主，跳汰占59%59%、重介质占、重介质占23%23%、浮、浮选占选占14%14%。燃烧前脱硫技术燃烧前脱硫技术2.2.煤炭的转化煤炭的转化煤的气化煤的气化采用空气、氧气、采用空气、氧气、COCO2 2和水蒸气作为气化剂，在气化炉内反和水蒸气作为气化剂，在气化炉内反应生成不同组分不同热值的煤气应生成不同组分不同热值的煤气移动床、流化床和气流床三种方法移动床、流化床和气流床
40、三种方法煤的液化煤的液化通过化学加工转化为液态烃燃料或化工原料等液体产品通过化学加工转化为液态烃燃料或化工原料等液体产品直接液化和间接液化直接液化和间接液化燃烧前脱硫技术燃烧前脱硫技术3.3.重油脱硫重油脱硫在催化剂作用下通过高压加氢反应，切断在催化剂作用下通过高压加氢反应，切断碳与硫的化学键，使氢与硫作用形成碳与硫的化学键，使氢与硫作用形成H H2 2S S从从重油中分离重油中分离直接脱硫和间接脱硫直接脱硫和间接脱硫3 3、燃烧中脱硫技术、燃烧中脱硫技术1.1.型煤加工技术型煤加工技术型煤是用煤粉搀加少量固硫剂加工压制成具有型煤是用煤粉搀加少量固硫剂加工压制成具有一定强度和形状的煤制品一定强
41、度和形状的煤制品型煤有民用型煤和工业型煤两类；型煤有民用型煤和工业型煤两类；型煤固硫率一般在型煤固硫率一般在50%50%左右，并可节煤和减少左右，并可节煤和减少烟尘排放烟尘排放燃烧中脱硫技术燃烧中脱硫技术2.2.流化床燃烧技术流化床燃烧技术流化床燃烧是把燃料煤和吸附剂（石灰石或白云石）流化床燃烧是把燃料煤和吸附剂（石灰石或白云石）加入燃烧室的床层中，从炉底鼓风使床层悬浮，形成加入燃烧室的床层中，从炉底鼓风使床层悬浮，形成湍流混合进行燃烧。湍流混合进行燃烧。主要特点是：主要特点是：(1)(1)燃烧温度低温范围燃烧温度低温范围,NONOX X的生成量仅为煤粉炉的的生成量仅为煤粉炉的1/3-1/4,
42、1/3-1/4,可可将石灰石粉直接混入煤粒脱硫将石灰石粉直接混入煤粒脱硫 (2)(2)燃料适应性强燃料适应性强,床内床内97-98%97-98%为惰性物料，热容量大，可燃为惰性物料，热容量大，可燃用劣质燃料，燃烧效率达用劣质燃料，燃烧效率达95-99%95-99%(3)(3)燃烧强度大，床内传热能力强。燃烧强度大，床内传热能力强。(4)(4)可用较低成本在燃烧过程中实现脱硫，同时降低可用较低成本在燃烧过程中实现脱硫，同时降低NONOX X排放。排放。流化床燃烧脱硫流化床燃烧脱硫流化床脱硫的化学过程流化床脱硫的化学过程脱硫剂：石灰石（脱硫剂：石灰石（CaCOCaCO3 3）、白云石（）、白云石（
43、CaCOCaCO3 3MgCOMgCO3 3）炉内化学反应炉内化学反应流化床燃烧方式为脱硫提供了理想的环境流化床燃烧方式为脱硫提供了理想的环境CaSOCaSO4 4的摩尔体积大于的摩尔体积大于CaCOCaCO3 3，由于孔隙堵塞，由于孔隙堵塞，CaOCaO不可能完全不可能完全转化为转化为CaSOCaSO4 4流化床燃烧脱硫4 4、燃烧后脱硫、燃烧后脱硫燃烧设施直接排放的燃烧设施直接排放的SOSO2 2浓度通常为浓度通常为1010-4-41010-3-3数量级。数量级。由于由于SO2SO2浓度低，烟气流量大，烟气脱硫通常比较昂贵。浓度低，烟气流量大，烟气脱硫通常比较昂贵。世界上目前应用最广泛的石
44、灰石灰石脱硫技术世界上目前应用最广泛的石灰石灰石脱硫技术,占烟占烟气脱硫装机容量的气脱硫装机容量的80%80%以上。以上。其它烟气脱硫技术：催化转化吸收技术（适合高浓度、其它烟气脱硫技术：催化转化吸收技术（适合高浓度、低尘尾气），吸附脱硫技术（低尘）。低尘尾气），吸附脱硫技术（低尘）。石灰石灰石湿法吸收脱硫石灰石灰石湿法吸收脱硫吸收剂吸收剂:石灰石或石灰浆液。石灰石或石灰浆液。反应原理反应原理石灰/石灰石湿法工艺流程 吸收剂储槽石灰石研磨制浆石灰制浆含尘烟气再热器去烟囱固液分离第二级固液分离固体废物其它其它湿湿法烟气脱硫技术法烟气脱硫技术双碱法双碱法用碱金属盐类用碱金属盐类(K,Na)K,Na
45、)或碱溶液吸收或碱溶液吸收SOSO2 2用石灰或石灰石再生吸收脱硫回流液得硫酸钙沉淀用石灰或石灰石再生吸收脱硫回流液得硫酸钙沉淀,再生液再生液返回系统循环使用返回系统循环使用.如如:NaNa2 2COCO3 3和石灰双碱和石灰双碱,一般一般NaNa补充量为补充量为0.050.05mol/molSOmol/molSO2 2 反应：反应：再生：再生：NaNa2 2COCO3 3：半干法烟气脱硫半干法烟气脱硫喷雾干燥吸收法脱硫技术喷雾干燥吸收法脱硫技术,于七十年代中期在美国于七十年代中期在美国开发开发优点优点:脱硫产物呈干态，无需除雾器及烟气再热器；脱硫产物呈干态，无需除雾器及烟气再热器；不产生微量
46、金属元素污染的废水不产生微量金属元素污染的废水 设备不易腐蚀设备不易腐蚀 投资费用低投资费用低缺点：缺点：吸收剂采用石灰浆，费用较高；吸收剂采用石灰浆，费用较高；吸收剂利用率低吸收剂利用率低,Ca/S=1.5,Ca/S=1.5,效率效率80%80%用于高硫煤时经济性差用于高硫煤时经济性差喷雾干燥吸收法烟气脱硫喷雾干燥吸收法烟气脱硫工艺流程工艺流程:石灰石灰球磨机球磨机浆槽浆槽循环灰循环灰 水水预消化器预消化器吸收塔吸收塔ESPESP干灰干灰烟气烟气烟囱烟囱喷雾干燥吸收法烟气脱硫喷雾干燥吸收法烟气脱硫化学过程化学过程:生石灰制浆：生石灰制浆：SOSO2 2被液滴吸收：被液滴吸收：吸收剂与吸收剂与
47、SOSO2 2的反应：的反应：液滴中过饱和沉淀析出：液滴中过饱和沉淀析出：部分部分(液液)被溶于液滴中的氧气所氧化：被溶于液滴中的氧气所氧化：烟气脱硫工艺的综合比较烟气脱硫工艺的综合比较主要涉及因素主要涉及因素脱硫效率脱硫效率钙硫比钙硫比脱硫剂利用率脱硫剂利用率脱硫剂的来源脱硫剂的来源脱硫副产品的处理处置脱硫副产品的处理处置对锅炉原有系统的影响对锅炉原有系统的影响对机组运行方式适应性的影响对机组运行方式适应性的影响占地面积占地面积流程的复杂程度流程的复杂程度动力消耗动力消耗工艺成熟度工艺成熟度燃煤二氧化硫污染控制技术综合评价燃煤二氧化硫污染控制技术综合评价评价指标评价指标1.1.技技术术成成熟
48、熟度度。依依脱脱硫硫技技术术目目前前所所处处的的开开发发阶阶段段，分分为为实实验验室，中试，示范和商业化四个阶段室，中试，示范和商业化四个阶段2.2.技技术术性性能能。包包括括脱脱硫硫效效率率，处处理理能能力力，技技术术复复杂杂程程度度，占占地情况，再热需要及副产品利用等，反映技术的综合性能地情况，再热需要及副产品利用等，反映技术的综合性能3.3.环环境境特特性性。环环境境特特性性根根据据处处理理后后烟烟气气的的SOSO2 2排排放放量量与与排排放放标标准比较进行评价准比较进行评价4.4.经经济济性性。选选用用技技术术的的总总投投资资和和SOSO2 2单单位位脱脱硫硫成成本本为为综综合合经经济
49、济性的评价指标性的评价指标燃烧前和燃烧中技术燃烧前和燃烧中技术综合评价综合评价5.5.高浓度高浓度SOSO2 2尾气的回收和净化尾气的回收和净化冶炼厂、硫酸厂和造纸厂等工业，冶炼厂、硫酸厂和造纸厂等工业，SOSO2 2浓度通常浓度通常2 24040化学反应式化学反应式反应反应1 1为放热反应，温度低时转化率高为放热反应，温度低时转化率高工业上一般采用多层催化床层工业上一般采用多层催化床层催化转化脱硫净化工艺催化转化脱硫净化工艺段间冷却的段间冷却的四层催化床四层催化床第二级第二级催化床催化床预除尘和预除尘和水分水分填充床填充床吸收塔吸收塔填充床填充床吸收塔吸收塔来来自自冶冶炼炼厂厂或或硫硫磺磺燃
50、燃烧烧的的富富含含SOSO2 2的的尾尾气气水水含含有有约约为为初初始始进进气气 SOSO2 2浓浓 度度 3%3%的的尾气尾气含含有有约约为为初初始始进进 气气 SOSO2 2浓浓 度度0.3%0.3%的尾气的尾气水水单级吸收工艺单级吸收工艺二级吸收工艺二级吸收工艺SOSO2 2单级和二级净化工艺的流程图单级和二级净化工艺的流程图催化反应：催化反应：420420550550吸附法吸附法SOSO2 2是一种以被吸附的气体，常用的吸附剂是活性碳，活是一种以被吸附的气体，常用的吸附剂是活性碳，活性炭具有催化转化功能。性炭具有催化转化功能。吸附机理：吸附机理：第一步，物理吸附（无水蒸汽与氧气存在）第