中北大学大气污染控制工程总结

第一章第一章 概论概论 第一节 大气与大气污染 1 大气的组成可以分为三部分 干燥清洁的空气 水蒸气和各种杂质 大气的组成可以分为三部分 干燥清洁的空气 水蒸气和各种杂质 大气中的各种杂质包括悬浮微粒和气态物质 大气中的悬浮微粒包括由水蒸气凝结大气中的各种杂质包括悬浮微粒和气态物质 大气中的悬浮微粒包括由水蒸气凝结 成的水滴和冰晶 有机的或无机的固体微粒 大气中的各种气态物质主要有硫氧化成的水滴和冰晶 有机的或无机的固体微粒 大气中的各种气态物质主要有硫氧化 物 氮氧化物 一氧化碳 二氧化碳 硫化氢等 物 氮氧化物 一氧化碳 二氧化碳 硫化氢等 2 全球性大气污染问题 温室效应 臭氧层破坏 酸雨 全球性大气污染问题 温室效应 臭氧层破坏 酸雨 第二节 大气污染物及其来源 1 大气污染物包括两大类 气溶胶状态污染物和气体状态污染物大气污染物包括两大类 气溶胶状态污染物和气体状态污染物 1 气溶胶状态污染物包括 粉尘 烟 飞灰 黑烟气溶胶状态污染物包括 粉尘 烟 飞灰 黑烟 霾 雾 总悬浮颗粒物 TSP 可吸入颗粒物 PM10 2 气体状态污染物 硫氧化物 氮氧化物 碳氧化物气体状态污染物 硫氧化物 氮氧化物 碳氧化物 有机化合物及卤素化合物 2 中国的大气污染仍以煤烟型为主 主要污染物是 SO2 和烟尘 第三节 大气污染的影响 颗粒的粒径越小 危害越大的原因颗粒的粒径越小 危害越大的原因 粒径越小 越不易沉积 容易被人吸入体内并深入肺部 引起各种疾病 粒径 越小 颗粒的比表面积越大 物理 化学活性越高 加剧了生理效应的发生与发展 第五节环境空气质量控制标准 1 环境空气质量控制标准按其用途可分为 环境空气质量标准 大气污染物排放标准环境空气质量控制标准按其用途可分为 环境空气质量标准 大气污染物排放标准 大气污染控制技术标准及大气污染警报标准等 2 环境空气质量功能区分为三类 一类区为自然保护区 风景名胜区等 二类区为城镇居民区 商业区 交通区 一一类区为自然保护区 风景名胜区等 二类区为城镇居民区 商业区 交通区 一 般工业区和农村地区 三类区为特定工业区般工业区和农村地区 三类区为特定工业区 一类区执行一级标准 二类区执行二级标准 三类区执行三级标准一类区执行一级标准 二类区执行二级标准 三类区执行三级标准 3 大气污染物综合排放标准 规定了 33 种大气污染物的排放限值 其指标体系为指标体系为 最高允许排放浓度 最高允许排放速率最高允许排放浓度 最高允许排放速率和无组织排放监控浓度限值 4 计入空气污染指数的项目定为 可吸入颗粒物 计入空气污染指数的项目定为 可吸入颗粒物 PM10 二氧化硫 二氧化硫 SO2 二氧 二氧 化氮 化氮 NO2 一氧化碳 一氧化碳 CO 和臭氧 和臭氧 O3 5 空气污染指数的计算方法 空气污染指数的计算方法 分指数分指数 IIIIjkjkjk jkjk jkk k 1 1 污染指数的计算结果只保留整数 小数点后的数值全部进位 空气污染指数取各种污染指数的计算结果只保留整数 小数点后的数值全部进位 空气污染指数取各种 污染物的污染分指数的最大值 且该种污染物即为该区域或城市空气中的首要污染污染物的污染分指数的最大值 且该种污染物即为该区域或城市空气中的首要污染 物物 第二章第二章 燃烧与大气污染燃烧与大气污染 第一节 燃料的性质 燃料按物理状态分为 固体燃料 煤 液体燃料 石油 和气体燃料 天然气 一 煤 1 煤的分类 褐煤 水分含量高 热值低 烟煤 成焦性强 含氧量低 无烟煤 含碳量最高 着火困难 不易自燃 成焦性差 2 煤中硫的形态 煤中主要有四种形态的硫 黄铁矿硫 煤中主要有四种形态的硫 黄铁矿硫 FeS2 硫酸盐硫 硫酸盐硫 MeSO4 有机硫 有机硫 CxHySz 和单质硫 和单质硫 低硫煤中主要是有机硫 不含黄铁矿 高硫煤中主要为无机硫 所以对煤进行脱硫低硫煤中主要是有机硫 不含黄铁矿 高硫煤中主要为无机硫 所以对煤进行脱硫 处理 最好是在煤燃烧前用物理方法处理 洗煤 处理 最好是在煤燃烧前用物理方法处理 洗煤 二 天然气 天然气脱硫指脱去 H2S 其他的脱硫指去 SO2 第二节燃料燃烧过程 1 燃料完全燃烧的条件 1 空气条件 2 温度条件 3 时间条件 4 燃料与空 气的混合条件 把温度 时间和湍流度称为燃烧过程的 3T 2 理论空气量理论空气量 单位质量的燃料完全燃烧所需要的最小空气量单位质量的燃料完全燃烧所需要的最小空气量 假定 空气仅由氮气 和氧气组成 其体积比为 3 78 1 79 1 20 9 燃料中固定态氧可用于燃烧 燃料中的硫 主要被氧化为 SO2 3 空气过剩系数空气过剩系数 实际空气量与理论空气量之比 一般把超过理论空气量而多供给实际空气量与理论空气量之比 一般把超过理论空气量而多供给 的空气量称为过剩空气量 过剩空气量的空气量称为过剩空气量 过剩空气量 1 理论空气量理论空气量 计算见 计算见 P41 例例 2 2 和例和例 2 3 及习题 及习题 第三节烟气体积的计算 在理论空气量下 燃料完全燃烧所生成的烟气体积称为理论烟气体积 烟气成分主 要是 CO2 SO2 N2 和水蒸气 标准状况下的烟气体积和密度公式 计算见习题计算见习题 T T p p VV s N N s sN T T p p N s s N SN 第三章第三章 大气污染气象学大气污染气象学 第一节 大气圈结构及气象要素 大气圈的垂直结构是指气象要素的垂直分布情况 1 对流层 集中了整个大气质量的 3 和几乎全部水蒸气 主要的大气现象都 发生在这一层中 大气温度随高度增加而降低 每升高大气温度随高度增加而降低 每升高 100m 平均降温约平均降温约 0 65 度度 空气具有强烈的对流运动 温度和湿度的水平分布不均匀 2 平流层 从对流层顶到 50 55km 高度的一层称为平流层 气温随高度增加而 增加 亦称逆温层逆温层 集中了大气中的大部分臭氧 形成臭氧层 吸收太阳紫外线 几乎没有大气对流运动 极少出现雨雪天气 大气污染物停留时间很长 3 中间层 气温随高度的升高而迅速降低 大气对流运动强烈 4 暖层 气温随高度升高而增加 又称电离层 5 散逸层 高度增加 压力降低 密度降低 温度降低 第二节 大气的热力过程 一 太阳 大气和地面的热交换 地面和大气是低温长波辐射 太阳是电磁波短波辐射 太阳短波辐射加热了地面 地面长波辐射加热了大气 一般在有云的夜间和清晨的气温 要比晴天的夜间和清 晨的气温高一些 二 大气的垂直变化 如果大气中某一空气块作垂直运动时与周围空气不发生热量交换 则将这样的状态 变化过程称为大气的绝热过程 干绝热直减率干绝热直减率 干空气块绝热上升或下降单位高度时 温度降低或升高的数值 称干空气块绝热上升或下降单位高度时 温度降低或升高的数值 称 为干空气温度绝热垂直递减率 简称干绝热直减率 以为干空气温度绝热垂直递减率 简称干绝热直减率 以表示表示 通常取通常取 d 1K 100m d 气温随高度的变化可以用气温垂直递减率气温随高度的变化可以用气温垂直递减率来表示 简称气温直减率 指单位高度来表示 简称气温直减率 指单位高度 气温的变化值气温的变化值 若气温随高度增加是递减的 为正值 反之 为负值 大气中的温度层结有四种类型 气温随高度增加而递减 且 称为正常分 d 布层结或递减层结 气温直减率接近于 1K 100m 即 称为中性层结 气 d 温不随高度变化 即 0 称为等温层结 气温随高度增加而增加 即时 气块作加速运动 大气不稳定 时 气块作加速运动 大气不稳定 2 时 气块作减速运动 时 气块作减速运动 d d 大气稳定 大气稳定 3 时 大气是中性的 时 大气是中性的 4 多发生在晴朗的白天 多发生在晴朗的白天 d 2 锥形 烟流呈圆锥形 发生在中性条件下 即 锥形 烟流呈圆锥形 发生在中性条件下 即 垂直扩散比平展型好 垂直扩散比平展型好 d 比波浪型差 比波浪型差 3 扇形 烟流垂直方向扩散很小 从上面看 烟流呈扇形展开 发生在烟囱出口 扇形 烟流垂直方向扩散很小 从上面看 烟流呈扇形展开 发生在烟囱出口 处于逆温层中 处于逆温层中 0 上部 上部 0 01um 第一节 颗粒的粒径及粒径分布 1 粉尘按粒径分类 粗尘 40um 细尘 10 40um 显微尘 0 25 10um 亚显微尘进口 进口 漏入的空气 出口 q qq NV NVNV 2 1 2 二 净化效率净化效率的表示方法 总净化效率总净化效率可表示为 留在除尘器的量 进口的量 通过率通过率 P 1 q q m m 1 2 1 分级除尘效率指除尘装置对某一粒径或粒径间隔内粉尘的除尘效率 简称分级效率 分 解效率的表示形式有 表格 曲线图或显函数 由分级效率求总除尘效率见由分级效率求总除尘效率见 P155 表表 5 11 多级串联运行时的总净化效率 第 i 级粉尘的分级效率为 通过率分别为 inii 21 Pi1 Pi2 Pin 总分级通过率为 Pi Pi1Pi2 Pin 总分级效率为 1 1 1 11 21 inii iT iT P 与与相对应的粒径称为除尘器的分割粒径相对应的粒径称为除尘器的分割粒径 50 i 第四节颗粒捕集的理论基础 除尘过程的机理是 将含尘气体引入具有一种或几种力作用的除尘器 使颗粒相对于其 运载气流产生一定的位移 并从气流中分离出来 最后沉降到捕集表面上 颗粒捕集过 程所要考虑的作用力有 外力 流体阻力和颗粒间的相互作用力 一 一 流体阻力 形状阻力 摩擦阻力 阻力是由两种现象引起的 一是形状阻力 二是摩擦阻力 两种阻力同时考虑 在一起 称为流体阻力 雷诺数 1 的区域称为斯托克斯区域 即层流区域 1 雷诺数 500 的区域 称为湍流过渡区域 当 500 雷诺数2 的烟气 的烟气 回收工艺是催化转化方法 第五节第五节 低浓度二氧化硫烟气脱硫低浓度二氧化硫烟气脱硫 一 烟气脱硫方法概述 1 低浓度二氧化硫烟气脱硫的分类 1 按脱硫剂的种类分 按脱硫剂的种类分 CaCO3 为基础的钙法 为基础的钙法 MgO 为基础的镁法 为基础的镁法 Na2SO3 为基础为基础 的钠法 的钠法 NH3 为基础的氨法 为基础的氨法 Mn 法和海水法 法和海水法 2 又可分为两大类 抛弃法和再生法 3 按脱硫剂是否以溶液状态进行脱硫而分为 湿法 干法 半干法 在气液固三相中 进行 4 主要方法有 石灰石主要方法有 石灰石 石灰法湿法烟气脱硫技术 喷雾干燥法烟气脱硫技术 氧化镁石灰法湿法烟气脱硫技术 喷雾干燥法烟气脱硫技术 氧化镁 湿法烟气脱硫技术 海水烟气脱硫技术 湿式氨法烟气脱硫技术 干法烟气脱硫技术 湿法烟气脱硫技术 海水烟气脱硫技术 湿式氨法烟气脱硫技术 干法烟气脱硫技术 电子束辐射法 电子束辐射法 脱硫工艺可分为四类 湿法抛弃系统 湿法回收系统 干法抛弃系统 干法回收系 统 在回收工艺中 回收产物通常为单质硫 硫酸或液态 SO 二 石灰石 石灰法湿法烟气脱硫技术二 石灰石 石灰法湿法烟气脱硫技术 论述题 1 化学反应原理化学反应原理 用石灰石或者石灰浆液吸收烟气中的用石灰石或者石灰浆液吸收烟气中的 SO2 首先生成亚硫酸 首先生成亚硫酸 SO2 Ca OH 2 CaSO3 CaSO3 SO2 Ca HSO3 2 然后亚硫酸钙再被氧化为硫酸钙 主要吸收然后亚硫酸钙再被氧化为硫酸钙 主要吸收 SO2 的是的是 CaSO3 见书表 8 6 P346 2 工艺流程及设备工艺流程及设备 流程图流程图见书图见书图 8 13 P349 锅炉烟气经除尘 冷却后送入吸收塔 吸收塔内用配制好的锅炉烟气经除尘 冷却后送入吸收塔 吸收塔内用配制好的 石灰石或石灰浆液洗涤含石灰石或石灰浆液洗涤含 SO2 的烟气 洗涤净化后的烟气经除雾和再热后排放 吸的烟气 洗涤净化后的烟气经除雾和再热后排放 吸 收塔内排出的吸收液流入循环槽 加入新鲜的石灰石或者石灰浆液进行再生 收塔内排出的吸收液流入循环槽 加入新鲜的石灰石或者石灰浆液进行再生 影响到吸收洗涤塔长期可靠运行的因素有 1 设备腐蚀 腐蚀包括化学腐蚀 电化学腐蚀 结晶腐蚀 磨损腐蚀 防腐 鳞 片衬里 设备基体焊接内焊缝必须焊满 焊熘高度不大于 2mm 定期排放废水 去 掉氯离子 2 结垢和堵塞 固体沉积主要以三种方式出现 湿干结垢 即因溶液或料浆中的 水分蒸发而使固体沉积 Ca OH 2 或 CaCO3 沉积或结晶析出 CaSO3 或 CaSO4 从溶 液中结晶析出 其中 硫酸钙或亚硫酸钙结晶析出是导致脱硫塔发生结垢的主要原因 3 除雾器堵塞 4 脱硫剂的利用率 5 脱硫产物及综合利用 3 主要工艺参数 主要工艺参数 1 浆液的 PH PH 较高时 CaSO3 的溶解度有明显下降 当 PH 降低时 造成 CaSO3 沉积在石灰石粒子表面 即所谓的包固现象 使石灰石粒子表面钝化 抑制化 学反应的进行 同时还造成结垢和堵塞 2 石灰石粒度 3 液气比 吸收剂循环 量与烟气流量之比 L 液气比大 气流传质面积大 体积吸收系数大 可降 m 3 低塔高 应尽可能采用小的液气比 4 钙硫比 石灰石法的钙硫比 1 1 4 优缺点优缺点 优点 结束成熟 脱硫效率高 可达优点 结束成熟 脱硫效率高 可达 95 以上 烟气处理量大 煤种适应性强 对以上 烟气处理量大 煤种适应性强 对 高硫煤优势突出 吸收剂利用率高 高硫煤优势突出 吸收剂利用率高 缺点 设备腐蚀 易于结垢 堵塞 投资费用高 占地面积大 好水量相对较大 有缺点 设备腐蚀 易于结垢 堵塞 投资费用高 占地面积大 好水量相对较大 有 少量污水排放 少量污水排放 5 改进的石灰石 石灰湿法烟气脱硫 1 加入己二酸 加入的酸的酸性应介于 H2SO3 和 H2CO3 之间 2 加入硫酸镁 3 双碱法烟气脱硫 即采用碱金属盐类或碱类的水溶液吸收 SO2 然后用石灰或 石灰石再生吸收 SO2 后的吸收液 将 SO2 以亚硫酸钙或硫酸钙的形式沉淀析出 得 到较高纯度的石膏 再生后溶液返回吸收系统循环使用 三 喷雾干燥法烟气脱硫技术 1 工艺流程及设备 四个主要特点 四个主要特点 喷雾干燥法与石灰石湿法烟气脱硫的区别喷雾干燥法与石灰石湿法烟气脱硫的区别 1 吸收剂选用的石 吸收剂选用的石 灰乳 灰乳 2 烟水同向 烟水同向 3 无废水排放 干燥情况下 无废水排放 干燥情况下 4 最后要加袋式除尘器 最后要加袋式除尘器 见 见 书书 P356 2 优缺点 优点 吸收剂利用率中等 钙硫比在 1 3 1 6 流程简单 投资费用少 没有腐蚀 投资费用少 没有腐蚀 结垢 堵塞等问题 耗水量较少 无污水排放 结垢 堵塞等问题 耗水量较少 无污水排放 缺点 对烟气中 SO2 浓度的波动适应性大 脱硫率不高 增加了系统的除尘负荷 脱硫率不高 增加了系统的除尘负荷 塔壁易积灰 3 主要工艺操作参数 石灰系统的烟气脱硫时间为 10 12s 液滴粒径越小 气液接触面积越大 雾化效果越 好 喷雾干燥法不适合燃烧高硫煤烟气的脱硫 只能适用于低硫煤 四 四 干法烟气脱硫技术 1 干法喷钙脱硫 工艺的核心是锅炉炉膛内喷石灰石粉部分和炉后的活化反应器 尾部增湿活化 在 活化反应器中 通过喷水雾增湿 优点 投资及运行费用较低 占地面积少 脱硫渣为固态 无二次污染 耗水量小 无污水排放 适用的燃煤含硫量为 0 6 2 5 缺点 脱硫效率在 80 左右 锅炉受热面 省煤器 空气预热器表面的积灰 磨损 加重 2 循环流化床烟气脱硫 五 五 脱硫方法的综合比较 见书 P373 第九章第九章 固定源氮氧化物污染控制固定源氮氧化物污染控制 第一节 氮氧化物性质及来源 1 氮氧化物主要包括 N2O NO N2O3 NO2 N2O4 N2O5 大气中的氮氧化物 主要以 NO NO2 的形式存在 2 来源 自然源 固氮菌 雷电 人为源 第二节 燃烧过程中氮氧化物的形成机理 燃烧过程中形成的氮氧化物分为三类 燃烧过程中形成的氮氧化物分为三类 1 由燃料中的固定氮生成的氮氧化物 称 由燃料中的固定氮生成的氮氧化物 称 为燃料型为燃料型 2 由大气中的氮生成 产生于原子氧和氮之间的化学反应 只 由大气中的氮生成 产生于原子氧和氮之间的化学反应 只 NOx 在高温下形成 称为热力型在高温下形成 称为热力型 3 在低温火焰中由于含碳自由基的存在还会 在低温火焰中由于含碳自由基的存在还会 NOx 生成第三类氮氧化物 称为瞬时生成第三类氮氧化物 称为瞬时 NOx 热力型氮氧化物的控制方法是温度 燃料型的控制方法是氧气量 瞬时氮氧化物的热力型氮氧化物的控制方法是温度 燃料型的控制方法是氧气量 瞬时氮氧化物的 控制方法是含碳自由基控制方法是含碳自由基 一 热力型氮氧化物形成的热力学 最重要的两个反应是 N2 O2 2NO NO 1 2O2 NO2 所有烟气最终都要被冷却 根据热力学计算 冷却后的燃烧烟气中氮氧化物将主要以 NO2 形式存在 实际上并非如此 大部分燃烧过程排出的尾气中大约 90 95 的氮氧化 物仍然以 NO 的形式存在 烟气净化应净化 NO 的原因 二 燃料型 NOx 的形成 燃料中的氮氧化物氧化成 NO 是快速 书 书 P389 图图 9 4 烟气脱硝并不对燃料脱氮而在燃烧过程中脱氮的原因 燃料型氮并不是烟气脱硝并不对燃料脱氮而在燃烧过程中脱氮的原因 燃料型氮并不是 NO 的主要来源 的主要来源 即使脱去了 也还会有大量的即使脱去了 也还会有大量的 NO 生成 并且温度的改变只能减少热力型的生成 并且温度的改变只能减少热力型的 NO 所以燃 所以燃 烧前脱氮无用 脱去的只是燃料型烧前脱氮无用 脱去的只是燃料型 NO 而 而 NO 的主要来源为热力型的主要来源为热力型 NO 第三节 低氮氧化物燃烧技术 控制 NOx 排放技术措施可以分为两大类 一是源头控制 其特征是通过各种技术手 段 控制燃烧过程中 NOx 的生成反应 另一类是尾部控制 其特征是把已经生成的 NOx 通过某种手段还原为 N2 影响燃烧过程中影响燃烧过程中 NOx 生成的主要因素是 生成的主要因素是 1 燃烧温度 2 烟气在高温区的停留 时间 3 烟气中各组分的浓度以及混合程度 一 低 NOx 燃烧技术 NO 的降低幅度十分有限的降低幅度十分有限 工业上采用的低 NOx 技术包括 低氧燃烧 烟气循环燃烧 分段燃烧 浓淡燃烧技术等 烟气循环燃烧 将燃烧产生的部分烟气冷却后 再循环送回燃烧区 起到降低氧浓度和降低氧浓度和 燃烧区温度的作用燃烧区温度的作用 以达到减少 NO 生成量的目的 并且主要减少的是热力型主要减少的是热力型 NOx 的生的生 成量 成量 分段燃烧技术 较低的空气过剩系数有利于控制较低的空气过剩系数有利于控制 NOx 的形成的形成 分段燃烧法控制 NOx 就是 利用的这种原理 第四节 烟气脱硝技术 对于火电厂烟气 NOx 污染控制 有两类脱硝技术 选择性催化还原 SCR 和选择性非 催化还原 SNCR 一 选择性催化还原法 选择性催化还原法 SCR 脱硝 脱硝 一般安装在空气预热器之前一般安装在空气预热器之前 还可安装在电除尘器之上 对于对于 SCR 过程 主要以氨作过程 主要以氨作 还原剂 反应温度还原剂 反应温度 290 400 包括高粉尘 SCR 和低粉尘 SCR 尾部 SCR 安装在烟气脱硫 系统之后 之前安装烟气加热装置 目前多数采用高粉尘 SCR 还原剂还原剂 NH3 在催化反应在催化反应 器的上游注入 即在催化剂之前注入 器的上游注入 即在催化剂之前注入 提高温度能改进 NOx 的还原 催化剂的作用是使 NO 变为 NO2 压力损失和在催化转化器的空间速度的选择是压力损失和在催化转化器的空间速度的选择是 SCR 系统设计的关键系统设计的关键 催催 化剂失活和氨气泄漏是与化剂失活和氨气泄漏是与 SCR 工艺操作相关的两个问题 二 选择性非催化还原法 SNCR 脱硝 尿素或氨基化合物注入烟气作为还原剂尿素或氨基化合物注入烟气作为还原剂将 NOx 还原为 N2 净化效率低 净化效率低 30 60 不 不 需要催化剂 易于安装 需要较高的反应温度 需要催化剂 易于安装 需要较高的反应温度 930 1090 SCR 与与 SNCR 的区别 安装位置和温度范围不同的区别 安装位置和温度范围不同 SCR 与与 SNCR 的区别 的区别 电子束缚法的特点 优点 过程为干法 不产生废水废渣 能同时脱硫脱硝 可达到电子束缚法的特点 优点 过程为干法 不产生废水废渣 能同时脱硫脱硝 可达到 90 以上的脱硫率和以上的脱硫率和 80 以上的脱硝率 系统简单 操作方便 过程易于控制 对于不以上的脱硝率 系统简单 操作方便 过程易于控制 对于不 同含硫量的烟气和烟气量的变化有较好的适应性和负荷跟踪性 副产品为硫酸铵和硝酸同含硫量的烟气和烟气量的变化有较好的适应性和负荷跟踪性 副产品为硫酸铵和硝酸 铵混合物 可用作化肥 缺点 设备昂贵 寿命短铵混合物 可用作化肥 缺点 设备昂贵 寿命短 第十章第十章 挥发性有机物污染控制挥发性有机物污染控制 挥发性有机物 VOCs 在常温下的蒸发速率大 易挥发 常温下的蒸发速率大 易挥发 判断有机物是否属于挥发性有机物的依据是该有机物的蒸气压判断有机物是否属于挥发性有机物的依据是该有机物的蒸气压 温度越高 蒸气压越大 溶解于水中的 VOCs 更难除去 第三节 VOCs 污染预防 VOCs 污染控制技术分为两大类 第一类是以替代产品 改进工艺 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 工艺技术的改进和设备的更 新通常是减少 VOCs 排放的最佳选择 第四节第四节 VOCs 的净化方法的净化方法 一 燃烧法控制 VOCs 污染 燃烧法涉及到的化学反应有燃烧氧化作用及高温下的热分解 燃烧法可以回收能量 随 着燃烧温度的提高 完全燃烧所需的停留时间减少 1000 摄氏度的燃烧温度对应 5s 的停 留时间 燃烧净化方法有燃烧净化方法有 1 直接燃烧直接燃烧 只适用于净化含可燃有害组分浓度较高浓度较高的废气 2 热力燃烧热力燃烧 用于可燃有机物质浓度较低浓度较低的废气 被净化的废气在含氧量足够时作为助燃 气体 不含氧时则作为燃烧的对象 所需温度较低 540 820 3 催化燃烧催化燃烧 包括紫外线法 UV 法 和光催化法 二 吸收 洗涤 法控制 VOCs 污染 采用极性相同或相似的溶液吸收 根据溶解度判断 吸收效果主要取决于吸收剂的吸收 性能和吸收设备的结构特征 吸收工艺是传统逆流式塔式吸收工艺 该工艺适用于 VOCs 浓度较高 温度较低和压力较高的场合 三 冷凝法控制 VOCs 污染 原理 利用物质在不同温度下具有不同饱和蒸气压的这一性质 采用降低温度 提高系原理 利用物质在不同温度下具有不同饱和蒸气压的这一性质 采用降低温度 提高系 统的压力或者二者结合的方法 使处于蒸汽状态的污染物冷凝并与废气分离统的压力或者二者结合的方法 使处于蒸汽状态的污染物冷凝并与废气分离 该法适于该法适于 处理废气体积分数在处理废气体积分数在以上 即以上 即 1 的有机蒸气 的有机蒸气 冷凝法不适于处理低浓度的有机 10 2 气体 对应于废气中有害物质的饱和蒸气压下的温度 称为该混合气体的露点温度露点温度 在恒压下 加热液体 液体开始出现第一个气泡时的温度 称为泡点温度泡点温度 即泡点 冷凝温度一般 在露点和泡点之间 越接近泡点 净化程度越高 两种最通用的冷凝方法两种最通用的冷凝方法 1 表面冷凝表面冷凝 常用设备是壳管式热交换器 冷凝剂既不与蒸气接触 也不与冷凝物接触冷凝剂既不与蒸气接触 也不与冷凝物接触 2 接触冷凝接触冷凝 通过直接向气体中喷射冷却液的方法使通过直接向气体中喷射冷却液的方法使 VOCs 气体进行冷凝气体进行冷凝 四 吸附法控制 VOCs 污染 适于处理低浓度 烟气量小的气体 如公共场所的烟 机动车尾气污染等 五 生物法控制 VOCs 污染 实质是附着在滤料介质中的微生物在适宜的环境条件下 利用废气进行生长代谢的过程 第十一章第十一章 城市机动车污染控制城市机动车污染控制 机动车主要污染物机动车主要污染物 CO2 CO NOx VOCs 颗粒物 主要是 铅污染等 PM10 汽油机排气中的有害物质是汽油机排气中的有害物质是 CO NOx 和和 HC 以及少量的铅 以及少量的铅 柴油发动机排放的柴油发动机排放的 HC CO 很低 颗粒物排放量相当高 约为汽油机的很低 颗粒物排放量相当高 约为汽油机的 30 80 倍 柴油倍 柴油 机主要是以控制微粒 黑烟 和机主要是以控制微粒 黑烟 和 NOx 排放为目标排放为目标 柴油车基本不存在曲轴箱泄漏排放和 燃油蒸发排放 第十三章第十三章 净化系统的设计净化系统的设计 第一节 净化系统的组成及设计的基本内容 局部排气净化系统主要由集气罩 风管 净化设备 通风机 排气管等部分组成 局部排气净化系统设计的基本内容包括 污染物的捕集装置 净化设备 管道系统及排气 管设计四个部分 污染物的捕集装置通常称为集气罩 第二节 集气罩设计 吸入气流与吹出气流的性质差异 流量 吹出气流增大 吸入气流不变 流速 吹出气流与距离成反比 吸入气流与距离的平方成反比 一 集气罩的基本形式 1 按罩口气流流动方式可将集气罩分为 吸气式集气罩和吹吸式集气罩 2 按集气罩与污染源的相对位置及围挡情况可分为 密闭罩 排气柜 外部集气罩 接按集气罩与污染源的相对位置及围