04.4大气污染物治理技术简介

1§4大气污染物治理技术简介引言4.1颗粒污染物的治理技术4.2气态污染物的治理技术小结2引言大气污染的防治是一个庞大的系统工程，基本的思想是采用法律、行政、经济和工程技术相结合的措施进行综合防治。从整个区域大气污染状况出发，统一规划、合理布局，综合应用各种防治污染的措施，充分利用环境的自净能力，从而有效控制大气污染。最后，应用技术措施控制大气污染，主要包括以下几个方面：3（1）改善能源结构，积极开发新能源和可再生能源，如太阳能、风能、生物质能、海洋能、小水电及地热能等。（2）提高能源的利用率，对燃料进行预处理，推广清洁煤技术。图4.8燃煤蒸汽电厂的大气污染控制系统（3）实行清洁生产，推广循环经济。包括改革生产工艺，优先采用无污染或少污染的工艺路线、原料路线和设备；加强企业管理开展综合利用，企业内部或各企业间相互利用原材料和废弃物实现废物资源化、产品化，减少污染物的排放。（4）对烟气进行净化处理。4图a燃煤蒸汽电厂的大气污染控制系统5大气污染已是一种非常广泛的污染，遍布我们生活的各个角落，大气污染物按其存在状态分为颗粒污染物和气态污染物，对于这些污染物我们采用何种处理技术和方法进行处理？其原理如何？6§4大气污染物治理技术简介4.1颗粒污染物的治理技术从废气中将颗粒物分离出来并加以捕集、回收的过程称为除尘。实现上述过程的设备装置称为除尘器。7（一）除尘装置的技术性能技术指标常以气体处理量、净化效率、压力损失等参数表示。经济指标则包括设备费，运行费、占地面积等内容。81．烟尘的浓度表示（1）烟尘的个数浓度单位气体体积中所含烟尘颗粒的个数，称为个数浓度，单位为个/cm3，在粉尘浓度极低时用此单位。（2）烟尘的质量浓度每单位标准体积含尘气体中悬浮的烟尘质量数，称为质量浓度，单位g/Nm3。92．除尘装置的处理量该项指标表示的是除尘装置在单位时间内所能处理烟气量的大小，是表明装置处理能力大小的参数，烟气量一般用体积流量表示（Nm3/h，Nm3/s）。103．除尘装置的效率除尘装置的效率是代表装置捕集粉尘效果的重要指标，也是选择、评价装置的最主要的参数。（1）除尘装置的总效率（除尘效率）除尘装置的总效率是指在同一时间内，由除尘装置除下的粉尘量与进入除尘装置的粉尘量的百分比，常用符号表示。总效率所反映的实际上是装置净化程度的平均值，它是评定装置性能的重要技术指标。11（2）除尘装置的分级效率说明对某一粒径范围粒子的去除能力（3）除尘装置的通过率（除尘效果）（4）多级除尘效率12(二）除尘装置的分类与除尘原理1．除尘装置的分类2．各类除尘装置的除尘原理131．除尘装置的分类是否使用水或其他液体可分为湿式除尘器、干式除尘器。按效率的高低分：高效除尘器、中效除尘器和低效除尘器。14根据除尘机制分四类:机械式除尘器过滤式除尘器湿式除尘器静电除尘器。152．各类除尘装置的除尘原理（1）机械式除尘器机械式除尘器是通过质量力的作用达到除尘目的的除尘装置。质量力包括重力、惯性力和离心力，主要除尘器形式为重力沉降室，惯性除尘器和旋风除尘器等。16①重力沉降室除尘原理重力沉降室是利用粉尘与气体的密度不同，使含尘气体中的尘粒依靠自身的重力从气流中自然沉降下来，达到净化目的的一种装置。174-1重力沉降室示意图图4.9单层重力沉降室工作原理图4.10多层重力沉降室18②惯性除尘器的除尘原理利用粉尘与气体在运动中的惯性力不同，使粉尘从气流中分离出来的方法为惯性力除尘，常用方法是使含尘气流冲击在挡扳上、气流方向发生急剧改变，气流中的尘粒惯性较大，不能随气流急剧转弯，便从气流中分离出来。194-2惯性除尘器除尘原理示意图20③离心式除尘器的工作原理使含尘气流沿某一定方向作连续的旋转运动，粒子在随气流旋转中获得离心力，使粒子从气流中分离出来的装置为离心式除尘器，也称为旋风除尘器。214-3旋风除尘器工作原理示意图22（2）过滤式除尘器的滤尘原理过滤式除尘是使含尘气体通过多孔滤料，把气体中的尘粒截留下来，使气体得到净化的方法。按滤尘方式有内部过滤与外部过滤之分。23袋式除尘器的除尘机制筛分作用惯性碰撞作用扩散作用静电作用重力沉降作用244-4机械清灰袋式除尘器25（3）湿式除尘原理湿式除尘也称为洗涤除尘。该方法是用液体（一般为水）洗涤含尘气体，使尘粒与液膜、液滴或气泡碰撞而被吸附，凝集变大，尘粒随液体排出，气体得到净化。26湿式除尘器的作用机理①惯性碰撞②扩散作用③凝聚作用粘附27图4-5即为喷淋洗涤装置的示意图图4.16文丘里洗涤除尘器图4.17填料塔洗涤器28湿式除尘器的特点结构简单，造价低，除尘效率高，在处理高温、易燃、易爆气体时安全性好，在除尘的同时还可去除气体中的有害物。湿式除尘器的不足是用水量大，易产生腐蚀性液体，产生的废液或泥浆需进行处理，并可能造成二次污染。在寒冷地区和季节，易结冰。29（4）静电除尘原理是利用高压电场产生的静电力（库仑力）的作用实现固体粒子或液体粒子与气流分离的方法。含尘气体进入除尘器后，通过以下三个阶段实现尘气分离。①粒子荷电②粒子沉降③粒子清除30图4-6管式电除尘器的示意图平板电除尘器单管电除尘器311．除尘装置的选择原则除尘器的整体性能主要是用三个技术指标（处理气体量、压力损失、除尘效率）和三个经济指标（一次投资、运转管理费用，占地面积及使用寿命）来衡量。(三）除尘装置的选择32考虑因素（1）需达到的除尘效率（2）设备运行条件（3）经济性（4）占地面积及空间的大小。（5）设备操作要求及使用寿命。（6）其他因素332．除尘装置的性能比较类型结构形式处理的粒度m压力降mmH2O除尘效率％设备费用运行费用重力除尘沉降式50～100010～1540～60小小惯性力除尘烟囱式10～10030～7050～70小小离心除尘旋风式3～10050～15085～95中中湿式除尘文丘里式0.1～100300～100080～95中大过滤除尘袋式0.1～20100～20090～99中以上中以上电除尘0.05～2010～2085～99.9大小～大344.2气态污染物的治理技术吸收法吸附法催化转化法燃烧法冷凝法(一）气态污染物的治理方法351．吸收法当气-液相接触时，利用气体中的不同组分在同一液体中的溶解度不同，可使气体中的一种或数种溶解度大的组分进入到液相中，使气相中各组分相对浓度发生改变，气体即可得到分离净化，这个过程称为吸收。吸收剂，吸收质，吸收液。物理吸收与化学吸收36吸收剂、吸收质、吸收液在吸收中，用来吸收气体中有害组分的液体叫做吸收剂，被吸收的气体组分称为吸收质，而吸收了吸收质后的液体叫做吸收液。37吸收法的特点吸收法具有设备简单、捕集效率高、应用范围广、一次性投资低等特点。但由于吸收是将气体中的有害物质转移到了液体中，因此对吸收液必须进行处理，否则容易引起二次污染。此外，由于吸收温度越低吸收效果越好，因此在处理高温烟气时，必须对排气进行降温的预处理。382．吸附法由于固体表面上存在着未平衡和未饱和的分子引力或化学键力，因此当其与气体接触时，就能吸引气体分子，使浓集在固体表面并保持其上，这种现象称为吸附。吸附剂，吸附质。吸附平衡，物理吸附与化学吸附。39吸附剂、吸附质具有吸附作用的固体物质称为吸附剂，被吸附的气体组分称为吸附质。40吸附平衡吸附过程是可逆过程，在吸附质被吸附的同时，部分已被吸附的吸附质分子还可因分子的热运动而脱离固体表面回到气相中去，这种现象称为脱附。当吸附速度与脱附速度相等时，就达到了吸附平衡，达到平衡时，吸附剂丧失了吸附能力。41吸附法的特点净化效率高，对低浓度气体具有很强的净化能力。吸附剂活性炭、分子筛等，吸附剂需进行再生，常用的再生方法有升温脱附、减压脱附、吹扫脱附等。423．催化转化法催化法净化气态污染物是利用催化剂的催化作用，使废气中的有害组分发生化学反应并转化为无害物或易于去除物质的一种方法。43催化剂成分①活性组分②载体③助催化剂44①活性组分是催化剂对某一反应是否具有加速作用的关键组分。45②载体是分散、负载活性组分的支撑物，能加大催化剂的反应表面并改善催化剂的使用性能。46③助催化剂是改善催化剂活性及热稳定等性能的填加物。47催化方法的特点净化效率较高，受废气中污染物浓度影响较小，无需将污染物与主气流分离，避免了二次污染。但催化剂价格较贵，操作要求较高，废气中的有害物质很难作为有用物质进行回收等。484．燃烧法燃烧是伴随有光和热的激烈化学反应过程，在有氧存在的条件下，当混合气体中可燃组分浓度在燃烧极限范围浓度以内时，一经明火点燃，可燃组分即可进行燃烧。特点：工艺简单，操作方便，可回收热量，但不能回收有用物质，易造成二次污染。495．冷凝法在不同温度下具有不同的饱和蒸汽压，采用降低废气温度或提高废气压力的方法，使一些易于凝结的有害气体或蒸汽态的污染物冷凝成液体并从废气中分离出来。冷凝法对废气的净化程度与冷却温度有关，冷却温度愈低，对易凝结组分的清除程度愈高。501．低浓度SO2废气的治理目前常用的脱除SO2的方法有抛弃法和回收法两种。按照作用原理分为：（1）湿法（2）干法(二）典型气态污染物的治理51烟气脱硫A、脱硫过程的难点（1）烟气成分复杂，烟气中含有大量粉尘。（2）要求的净化效率高。（3）脱硫渣卖不出去，内部无经济效益。石灰石/石膏烟气脱硫工艺示意图52B、曾经遇到的困难（1）腐蚀，Cl的腐蚀引出一部分外排，减少腐蚀。（2）Ca的结垢，沉积CaSO4加入添加剂。（3）除雾器堵塞，有雾沫夹带造成。（4）低的利用率。（5）气固分离。（6）脱硫渣的利用。（7）控制pH，需碱量大。53控制SO2的方法控制二氧化硫的基本方法可分为：燃烧前（燃料）脱硫、燃烧中脱硫及燃烧后脱硫。由于技术、经济等方面的原因，目前其中以烟气脱硫为主要方法。最好是控制煤及其它燃料的含硫量，因处理的气量很大，则压降很大，所以动力消耗很大。控制SO2的排放的方法选择：考虑三方面：系统设备、脱硫剂消费、电力消费54抑制脱硫技术发展的几个原因：（1）CO2酸性气；（2）需碱量；（3）脱硫废渣；（4）高的能耗。552．含NOx废气的治理（1）吸收法氧化吸收法、硝酸吸收法、碱液吸收法（2）吸附法固定床吸附器、移动床吸附器和流化床吸附器（3）催化还原法56（3）催化还原法在催化剂的作用下，用还原剂将废气中的NOx还原为无害的N2和H2O的方法称为催化还原法。①非选择性催化还原②选择性催化还原还有催化分解和热炭层法等。57①非选择性催化还原在催化剂的作用下，还原剂不加选择地与废气中的NOx与O2同时发生反应。作为还原剂气体可用H2和CH4等。该法由于存在着与O2的反应过程，放热量大，因此在反应中必须使还原剂过量并严格控制废气中的氧含量。NSCR工艺流程图58②选择性催化还原在催化剂的作用下，还原剂只选择性地与废气中的NOx发生反应，而不与废气中的O2发生反应。废气中的二氧化氮（NO2）和一氧化氮（NO）被还原剂还原为氮气。常用的还原剂气体为NH3和H2S等。SCR工艺流程图593．有机废气及恶臭的治理有机废气：是指各种碳氢化合物的气体，如醛、烃、醇、酮、酯、胺、苯及同系物、多环芳烃等。常用的净化方法是：吸收法、吸附法、燃烧法及催化燃烧法。生物处理法是最新发展起来的新型处理方法。（1）吸收法（2）吸附法（3）燃烧法60（3）燃烧法碳氢化合物大多是可燃的物质，因此可用燃烧的方法或加热分解的方法将其转化为CO2和H2O而加以净化。61①直接燃烧将废气中的碳氢化合物作为燃料烧掉，而使废气净化，这种方法只适于高浓度有机废气的治理。62②热力燃烧通过燃烧辅助燃料，将有机废气升温到有机物分解所需的温度，使碳氢化合物受热分解，这种方法可净化有机物含量较低的废气，因此是治理有机废气的主要方法之一。63③催化燃烧催化燃烧时要求的反应温度