主要污染行业废气治理技术

大气污染控制技术1主要污染行业废气治理技术大气污染控制技术2主要污染行业废气治理技术•介绍产生大气污染物的主要行业——锅炉、钢铁、建材、电力、化工等行业的生产工艺；•大气污染物产生的来源、危害和重点工序；•典型的治理技术工艺和设备。大气污染控制技术3锅炉消烟除尘1.1概述1.锅炉•一种能量转换设备，把燃料中的化学能通过燃烧转换为热能，加热给水，从而产生一定温度和压力的蒸汽或热水。•锅炉：锅—盛装水和气并承受压力的部分；•炉—燃料与空气发生化学反应产生高温火焰和烟气的部分；•附属设备、附件及仪表—保证锅炉正常运行。大气污染控制技术42.锅炉的分类•按用途、烟气的流动、燃料、出厂形式、输出介质、水循环方式、吨位、压力、燃烧方式、通风方式、安装方式分类。具体见教材159页。3.锅炉常用物理量和状态指标•锅炉在燃烧和传热过程中状况是由各种物理量来表示。（1）温度•热力学温度，符号是“K”；摄氏温度，符号是“℃”；华氏温度，符号是“F”。（2）压力•帕斯卡，符号是“Pa”，锅炉常以MPa为单位。大气污染控制技术5•锅炉的压力由于水受热汽化为蒸汽后体积膨胀所导致。•大气压力，符号为“atm”；•表压力是指压力表上的数值，是容器内压力高于或低于大气压的部分；•绝对压力指实际压力，数值等于表压力加大气压力。（3）热量•热量是指物体吸收或放出热的数量，用符号Q。•焦耳，用符号“J”表示、kJ为单位。焦耳是法定计量单位，卡是非法定计量单位。（4）蒸发量(出力)•对于热水炉来讲就是锅炉生产热水放出的热量，单位为kJ／h；采用法定计量单位制后，热水锅炉的出力，改用热功率表示，单位为MW/h。大气污染控制技术61.2锅炉用的燃料与燃烧过程1.煤的分类•褐煤、烟煤、无烟煤，还有贫煤、石煤和煤矸石等。2.煤的燃烧•煤从进入锅炉起至燃烧完毕分几个阶段：①预热干燥。105℃左右时，水分蒸发。②干馏。300℃左右时，挥发物不断析出并与空气混合，开始燃烧。③固定碳的燃烧。挥发物燃烧后，炉膛温度不断升高，固定碳逐渐点燃。④煤中的固定碳燃烬后，剩下的便是灰渣。•煤燃烧后主要产物：烟气、烟尘和灰渣。大气污染控制技术71.3锅炉的消烟除尘脱硫技术1.燃煤添加剂助燃消烟技术•燃煤添加剂消烟节能效果显著，还起到脱硫作用。（1）原理•炉膛内部有富氧区和贫氧区，贫氧区燃料燃烧不完全。•燃料中加入添加剂，在高温状态下添加剂能离解出铁离子起到催化助燃的作用，使燃料充分燃烧，并消烟节能。•燃料充分燃烧，炉膛温度升高，煤粉燃烧后变成熔融状态，颗粒状物质互相碰撞、粘结，形成较大的颗粒，沉降到炉膛继续燃烧，减少煤粉被气流带走而消烟；•添加剂中含有钙镁等碱性物质，煤中硫氧化物生成钙镁硫酸盐固化在灰渣中。（2）适用范围•燃煤添加剂适用于一切燃煤锅炉和窑炉。大气污染控制技术82．选煤技术•选煤：通过物理或物理化学方法将煤中的含硫矿物和矸石等杂质除去以提高煤质量的工艺过程。•经选煤后，原煤中的含硫量降低40％～90％，含灰分降低50％～80％。•目前研究的选煤方法：物理方法、化学方法和微生物脱硫法。•物理方法：重力洗选法、高梯度磁选法和静电分选法等；•化学方法：氧化脱硫法、选择性絮凝法及化学破碎法。大气污染控制技术93.工业型煤推广技术（1）加工及特点•工业型煤的加工：原煤经破碎，再按比例添加适量的粘结剂(通常加焦油渣)、固硫剂(如石灰等)和一些其它的添加剂，最后经冷压或热压加工成型。•工业型煤形状：椭圆形或管状棒形，具有消烟除尘、节能脱硫效果。•工业型煤的特点：•①透气性好：工业型煤由于其纯度高、粒度均匀、透气性好、氧气分布均匀，所以能燃烧充分，能消烟除尘、节约能源。•②工业型煤中加入含有钙和镁等碱性物质，在高温下与硫氧化物生成硫酸盐，留在灰渣中而固硫。（2）适用范围•在燃煤的锅炉和窑炉均可使用，居民使用，如蜂窝煤。大气污染控制技术104.炉体的综合改造技术•改进燃烧方式和配备设施来降低烟气黑度减少烟尘浓度。（1）布置前、后拱，强化炉内燃烧•改造后的拱型，前拱加长1倍，后拱加长4～5倍。•优点：扩大锅炉对煤种的适应性，减小炉膛含湿量，提高炉温，强化燃烧，延长了烟气流程，使可燃挥发物在炉膛内有充分的停留时间，达到燃料充分燃烧。（2）增加炉排有效面积，保证锅炉出力•由于炉排有效面积不够，燃劣质煤炉，设计出力难达到。•煤种越差，所需炉排面积越大。•2.8MW链条炉，燃用一类烟煤，炉排有效面积＞6m2；燃用二类烟煤，炉排有效面积＞5.5m2。（3）系统保证风量供给•煤先后经过干燥、干馏着火、燃烧和燃烬等阶段，各区段所需空气量不同。•分段送风：干燥区不送风，干馏着火少给风，燃烧区多供风，燃烬区少给风，才能使燃料达到最好程度的燃烧。大气污染控制技术115.蒸汽喷射助燃技术•助燃器：采用一些帮助使燃料快速并充分燃烧的设备。•蒸汽喷射助燃器原理①蒸汽喷射助燃器通过特制的狭窄喷嘴向锅炉炉膛内喷射高速的微量饱和蒸汽或过热蒸汽，在炉膛内与炽热的碳接触，产生一定的水煤气，使炉膛温度大大提高。②助燃器喷嘴极其狭窄，蒸汽流速可达30～70m／s，产生一定频率的声波，与高温煤粒相撞，使其破碎为更小的微粒，增加与氧气的接触面积。③蒸汽方向与烟气流向对流或旋流，使烟气、蒸汽和颗粒状物质充分搅拌、混合，增加可燃物在炉膛内停留时间。④由于助燃器从不同方向向炉膛上方喷射蒸汽，形成一层由蒸汽、空气和烟气混合的气体网幕。被风力吹起的未完全燃烧的细小颗粒，受阻挡和蒸汽喷射影响，继续燃烧。大气污染控制技术126.锅炉的科学经济运行管理•我国工业锅炉主要燃料是以煤为主，燃烧方式：层式燃烧、悬浮燃烧和沸腾燃烧。（1）层式燃烧•层式燃烧：将块粒燃料堆积于炉排上面，从炉排下送入的空气进行混合燃烧。•普遍的燃烧方式：手烧炉、链条炉、抛煤机炉、往复炉排炉等。①手烧炉排锅炉的科学经济运行管理●添煤要“勤、少、快、匀”——加煤次数要多；每次加煤少，煤层厚度要小；加煤动作要快，以免冷风进入炉膛多降低炉温，影响燃烧效率；投煤要撒开，煤层平整均匀。大气污染控制技术13●操作要“一看，二快、三要”。当燃烧火焰呈白亮色时，燃烧炽烈，要准备投煤。二快：开关炉门快、投煤快、清除炉渣快。三要：每次投煤要少，煤块颗粒大小要适当，撤煤要薄而匀。●合理调整煤层厚度。●合理控制煤中水分。●采用间断二次风。在加煤周期的前1／3时间内，直接向炉膛送入二次风，可补充空气，使燃料充分燃烧，提高锅炉的热效率。●合理配煤，粒度配比合适。大气污染控制技术14②链条锅炉的科学经济运行管理•链条炉排锅炉：通过链带自动加煤、燃烧和排出灰渣的机械化燃烧设备。大气污染控制技术15●采用合理的炉拱：炉拱是将新燃料引燃，促进炉内气流的扰动与混合。炉膛内布置前拱和后拱，燃用劣质煤增设中拱。●采用分段送风●堵漏风：链条锅炉注意减少漏风。炉墙损坏、看火门、出灰门关闭不严、煤闸板两侧空隙过大都会造成大量冷空气进入炉内，没通过煤层进行化学反应，增加过量空气。●合理使用二次风：加强气流扰动和改善混合作用。二次风最好是热风，降低气体和固体不完全燃烧热损失。●严格控制燃料的性质：燃煤最好经过筛选，0～6mm的粉末不应超过50%～55％，块粒最大的尺寸不应超过40mm，以保证燃尽。●沿炉膛宽度保持煤层平整：根据煤种、煤质和颗粒的不同，燃料层厚度一般在100～150mm左右。大气污染控制技术16③往复炉排锅炉的科学经济运行管理•往复炉排是侧饲式机械化燃烧设备。•特点：结构简单、制作方便、节省金属、可烧次煤，消除黑烟效果较好。分倾斜式和水平式两种。•往复炉排燃烧情况与链条炉相似，分段送风，如图示。大气污染控制技术17•往复炉排与链条炉排的区别：炉排与煤有相对运动，当活动炉排向后下方推动时，部分新煤被推饲到已经燃着的煤的上方，当活动炉排向前上方返回时又带回一部分已经燃着的煤返到没燃烧的煤底部，对新煤进行加热。●合理供煤。不适合烧大块煤，＜50mm。煤颗粒变化时应适当调整煤闸板，颗粒大、煤层加厚，缩短推煤时间，或用短行程。当燃用煤屑多的煤时，应减薄煤层，水分适当防止结焦；使用强粘结性煤时，煤层减薄在120mm。●合理送风。前部第一风室，供风量要少，甚至风门全关；主燃区供风量要大、风门全开；燃尽区视燃料燃烧情况，遇有红火可稍打开后部风门供少量的风，使残煤燃尽，尽量降低过量空气，减少排烟热损失。●减少漏风、漏煤大气污染控制技术18④抛煤机炉的科学经济运行管理•基本属于层状——悬浮燃烧，如图所示。大气污染控制技术19•抛煤机炉正常运行时进入炉膛的煤粒落在炉排上燃烧，而煤屑由于风力的作用在炉膛空间悬浮燃烧。•抛煤机炉可任意调整煤的射程。一般不装前后拱，防止气流搅动混合不良，烟气流程短。●适当配比煤粒：＜6mm、6～13mm和13～19mm各占1／3，保持炉排上火床均匀。●严格控制煤的水分：水分8％左右。过高易在煤斗中造成闭塞，过少时容易自流。●合理分配风量：一次风量占总风量80％～90%；二次风占总风量l0％～15％。●增设飞灰回收装置：利用高速喷出的空气流将烟道下部集灰斗收集的飞灰送进炉膛再次燃烧，能减少飞灰损失，有利于烟气与空气混合。大气污染控制技术20（2）悬浮燃烧•煤的悬浮燃烧是预先将煤磨成粉，或是破碎成较小的颗粒，使其与空气混合，通过喷燃器送入炉膛空间在悬浮状态下燃烧，主要设备是煤粉炉，如图所示。大气污染控制技术21•特点：煤粉粒度小，燃烧速度快、炉膛容积大、燃烧效率高、煤种适应性强，但负荷调节性差，适合大容量锅炉。①控制煤粉细度和送风量•煤粉细度要适当：粗煤粉不易烧透，使飞灰中的含碳量升高，因而降低热效率；细煤粉容易着火和燃烧，但煤粉过细，会增加制粉时的耗电量和对磨煤机的磨损。•煤粉炉的送风：一次风和二次风。•一次风作用：将煤粉随气流送进炉膛；与煤粉混合均匀。•一次风量占总供风量的百分比：无烟煤和贫烟的占20％～25％；烟煤约占25％～45％；褐煤约占40％～45％；•煤粉炉二次风比例大，直接送入炉膛，使煤粉完全燃烧。•煤粉燃烧时间取决于煤粉细度和挥发份含量，l～2s。大气污染控制技术22②保持较高的炉膛温度•煤粉在炉膛内停留时间较短，有足够的温度，工业锅炉1200oC左右。③堵漏风和防结焦•炉膛漏风严重会导致火焰中心偏移，如炉膛底部漏风严重，火焰中心会发生上移，导致燃烧不完全；烟道通风也会使受热面吸热量降低。•炉膛结焦能使受热面热负荷不均匀和燃烧不稳定，甚至出现事故，使用二次风、合理布置喷燃器，可防止结焦。大气污染控制技术23（3）合理解决负荷波动•如果蒸汽负荷变化很大，锅炉运行也不会稳定，经济性也必然变差。•①调整用汽、用热负荷，削峰填谷、交叉开合，使负荷波动趋于平坦。•②加强供汽用汽之间联系，有准备地适应负荷变化。在高峰负荷来到之前，适当提高锅炉的燃烧热强度。•③装设蓄热器，适当平衡负荷。•④提高自动化的程度和水平。•⑤提高操作人员的职业技术能力水平，更好地适应燃烧调整规律。大气污染控制技术242钢铁工业废气治理2.1钢铁工业的概述1.概况•钢铁联合企业工艺流程见教材171页图8-6所示。•每生产1吨钢需要耗费6～7吨原料和燃料，原料和燃料的80%即5吨左右变成废物。2.钢铁工业废气的主要来源•①原料、燃料运输、装卸、加工过程产生大量含尘废气；•②焦化生产过程产生粉尘、焦油烟气、蒸汽和有毒气体；•③烧结生产过程——大气的主要污染源，排尘量相当大，还有二氧化硫；•④炼铁过程产生大量含有氧化铁粉尘的烟气，高炉水冲渣生成浓雾状的蒸汽；•⑤炼钢过程排放主要含有氧化铁烟尘的棕褐烟气；•⑥铁合成生产产生电炉烟气。大气污染控制技术253.钢铁工业废气的特点（1）废气排放量大，污染面广•生产每吨钢的废气排放量约20000m3(标准状态)。•钢铁企业的废气污染源集中在炼铁、炼钢、烧结、焦化等冶炼工业窑炉，设备集中、规模庞大。（2）烟尘颗粒细，吸附力强•多为氧化铁烟尘，＜1μm占多数。•由于尘粒细，比表面积大，吸附力强，易成为吸附有害气体的载体。（3）废气温度高，治理难度大•冶金窑炉排出的废气温度一般为400～10000℃，最高