环境工程基础最新版

在本节中，3.4气态污染物控制技术3.4.1气态污染物的种类和性质3.4.2气态污染物的通常的净化方法3.4.3SO2除去技术3.4.4NOX除去技术3.4.5VOC除去技术、3.4.1气态污染物的种类和性质、种类： SO2、NOX、HC、CO、VOC、VOC。 的双曲馀弦值。 的双曲馀弦值。 酸性： SO2气体为酸性，NH3气体为碱性溶解性： SO2、NOX-氢氧化还原性： CO、烃、VOC等为还原性，NOX为氧化性。 吸附性： HC、VOC-活性炭，说明： HC烃类； VOC(versatiniccarbon )挥发性有机物、3.4.2气体状污染物的一般净化方法、1、凝结法2、燃烧法3、吸收法4、吸附法5、催化剂转化法、1、凝结法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，使处于蒸汽状态的有害物质凝结成液体，是废气吗适合去除高浓度有害气体的方法有：吸收、吸附、燃烧灯净化过程的预处理；2、利用氧化燃烧和高温分解的原理，将有害气体转化为无害气体的方法。 直接燃烧法催化燃烧法不能回收适用于可燃物和高温分解物的有用物质，但能回收热量的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，利用污染气体的平衡溶解度(右图)、4、吸附法、多孔性固体吸附剂吸附除去有害气体的方法。 常用的气体吸附剂为：活性炭分子筛活性氧化铝吸附过程：物理吸附、化学吸附(反应)常用于深度净化；5、催化转化法、含污染物气体通过催化剂层发生催化反应，使污染物转化为无害或易于处理的物质。 应用：通过从工业废气和排烟中除去SO2和NOx的有机挥发性气体VOCs和臭气的催化燃烧进行汽车废气的催化净化，3.4.3SO2除去技术，1，SO2发生源2，发生源控制3，燃烧中同步控制4，末端管理a，吸收法b，催化转化法c，吸附法，1，SO2发生源， 人类使用的化石燃料都含有一定量的硫，燃料燃烧时，大部分硫转化为SO2人为活动是SO2大量排放的主要原因。 大部分控制方法是硫氧化物污染、初期局部环境中二氧化硫浓度上升近100年以来，二氧化硫等酸性气体的酸沉降最近由二氧化硫等气体污染物形成的二次微粒子、硫循环和硫排放、中国SO2排放的行业特征， 控制技术燃烧前的通常脱硫技术：煤选矿：物理洗煤、化学洗煤、微生物洗煤的煤气化、液化燃烧中的脱硫技术：煤技术循环流化床燃烧后的脱硫技术3360烟气脱硫，2、燃烧前的脱硫技术，1 .煤选矿技术与原煤相比可节约10%左右，二氧化硫排放量可减少40-60% 洗煤方法分为物理法、微生物法和化学法。 物理法中广泛采用重介质、淘汰和浮选技术。 重介质法是以煤与硅石之间有密度的液体为筛选介质筛选煤，筛选介质通常是用磁铁矿粉和水调制而成的悬浊液。 煤炭筛选利用筛选出的煤炭上下波动的变速脉动，分离出相对密度不同的煤和煤矸石。 浮选利用煤与硅石颗粒的亲水性和疏水性不同，用浮选液分离。 我国以物理选煤为主，淘汰占59%，重介质占23%，浮选占14%。燃烧前脱硫技术，2 .煤的转换煤的气化气化剂采用空气、氧气、CO2和水蒸气，在气化炉内反应，通过不同成分的热量的气体移动床、流化床和气流床3种方法，将煤的液化通过化学加工直接转换成液态烃燃料和化工原料等液体制品，燃烧前脱硫技术， 3 .重油脱硫在催化作用下通过高压加氢反应切断碳与硫的化学键，氢与硫的作用为H2S，从重油中直接分离脱硫与间接脱硫，3、燃烧中脱硫技术，1 .煤加工技术的煤在煤粉中掺入少量固硫剂进行加工，压制成具有一定强度和形状的煤制品煤。 煤的固硫率一般在50%左右，可节约煤炭减少烟尘的排放，燃烧中脱硫技术，2 .流化床燃烧技术流化床燃烧是将燃料煤和吸附剂(石灰石和白云石)放入燃烧室的地板层，从炉底送风使地板层浮游，形成湍流混合燃烧。 主要特征为： (1)燃烧温度在低温范围内，NOX的生成量为煤粉炉的1/3-1/4，可直接将石灰石粉混入煤粒中脱硫；(2)燃料适应性强，床内97-98%为惰性材料，热容量大，可燃用劣质燃料，燃烧效率达到95-99%(3)，床内传热能力强。 (4)在低成本燃烧过程中实现脱硫，同时降低NOX排放。 流化床燃烧脱硫、流化床脱硫化学过程脱硫剂：石灰石(CaCO3)、白云石(CaCO3MgCO3)炉内化学反应流化床燃烧方式，脱硫理想的环境CaSO4的摩尔体积大于CaCO3，由于细孔堵塞，CaO不能完全转化为CaSO4，流化床燃烧脱硫、4、燃烧后脱硫、燃烧设施直接排出由于SO2浓度低，烟气流量大，烟气脱硫通常昂贵。 目前世界上应用最广泛的石灰/石灰石脱硫技术，占烟气脱硫设备容量的80%以上。 其他烟气脱硫技术：吸附催化转化吸收技术(适用于高浓度、低尘废气)、脱硫技术(低尘)。 石灰/石灰石湿法吸收脱硫，吸收剂：石灰石或石灰浆。 反应原理、石灰/石灰石湿式工艺流程、吸收剂贮槽、石灰石研磨、制浆、石灰制浆、固体废弃物、石灰/石灰石湿式烟气脱硫吸收的正常工作范围：石灰石灰PH值5.8-6.28液气比、l/m310.45.6浆料浓度、-1512钙硫比1.31.1气速(米/秒)2.4-32.4-3SO2去除率70-75-95%，影响石灰/石灰石湿式烟气脱硫、运转的因素：脱硫率反应剂利用率的结垢和堵塞腐蚀和磨损脱硫渣为脱硫渣成分(干燥渣成分) 石灰石脱硫石灰脱硫CaCO 3335 caso3.2 H2O 5873 caso4.2 H2O 911 ca (oh )2- 11、石灰/石灰石法烟气脱硫、水垢种类蒸发水垢ca(oh)2和caco3堆积或结晶caso 3、caso 4结晶水垢防止措施下PH值(过低的软水垢高硬度水垢) 高液气比(降低彩度、洗去)籽晶(减少设备尺度)循环池鼓氧强制氧化(降低SO42-浓度)、石灰/石灰石湿式烟气脱硫、改良的石灰/石灰石法烟气脱硫添加剂对：要求缓冲作用，酸度在碳酸和亚硫酸之间，3360己二酸作用3360抑制液体界面的pH降低，促进吸收结垢：己二酸钙是可溶的。其他湿式烟气脱硫技术、二碱法用碱金属盐类(k、Na )或碱溶液吸收SO2，用石灰或石灰石再生吸收脱硫回流液得到硫酸钙沉淀，再生液循环到系统中使用。 例如：Na2CO3和石灰二碱，一般的Na补充量为0.05mol/molSO2反应：再生： Na2CO3:半干式烟气脱硫，喷雾干燥吸收法脱硫技术，1970年代中期美国开发的优点：脱硫产物为干燥状态，不需要除雾器和烟气再热器。 不产生微量金属元素污染的废水设备投资费用低，不易腐蚀缺点：吸收剂采用石灰浆，费用高，吸收剂利用率低，Ca/S=1.5，效率80%用于高硫煤时经济性差，喷雾干燥吸收法烟气脱硫，工艺流程：喷雾干燥吸收法烟气脱硫， 化学工艺：生石灰纸浆制造： SO2被液滴吸收：吸收剂与SO2的反应：液滴中的过饱和沉淀析出：溶于液滴的氧被氧化：喷雾干燥吸收法烟气脱硫喷雾干燥法Ca/S比一般为1.52.0， 典型脱硫熔渣成分：飞灰64-79o 3.2 H2O 14-24o 4.2 H2O 2.1-4oh ) 21.2-5%固体废弃物中未反应的吸收量小于5 %时，固体废弃物无害，可采用与飞灰相同的处理方法(参照粒子污染物除去方法) . 干式烟气脱硫技术、炉内喷钙尾部增湿法是在80年代开始应用的炉膛出口吹入吸收剂，以避免吸收剂的烧死灭活，Ca/S为2以上时，脱硫率可达到60%的工艺系统简单，脱硫费用低的炉内钙喷雾技术特别适用于旧锅炉的改造在炉内喷雾钙尾部进行湿式化，脱硫原理是在第一阶段用空气将石灰石粉喷射到炉的上方、温度9001250的区域。 CaCO3Cao co2caoso2o2caso4caos o3caso 4是第二阶段，烟雾向活化器喷雾雾化水，进行加湿。 烟中未反应的CaO与水反应形成潮湿的Ca(OH)2粒子或浆料，与烟中剩馀的SO2反应。 Cao h2o ca (oh )2ca (oh )2so2h2o1/2o2caso4h2o、炉内喷钙尾部增湿工艺、石灰石主粉仓、计量仓、锅炉、活化器、ESP、 烟气脱硫工艺综合比较主要评价因素脱硫效率钙硫比脱硫剂利用率脱硫剂来源脱硫副产物的处理处置对锅炉原有系统的影响对设备运行方式适应性的影响面积工艺复杂度动力消耗工艺成熟度、燃煤二氧化硫污染控制技术综合评价、指标1 .技术成熟度。 根据脱硫技术现在的开发阶段，分为实验室、试制、实证和商业化四个阶段2 .技术性能。 反映技术综合性能，包括脱硫效率、处理能力、技术复杂性、场地状况、再热需求、副产品利用等3 .环境特性。 环境特性通过比较处理后的排烟的SO2排放量和排放标准进行评价4 .经济性。 以技术总投资和SO2单位脱硫成本为综合经济性评价指标，燃烧前和燃烧中技术综合评价、烟气脱硫技术综合评价、5 .高浓度SO2废气的回收和净化、冶炼厂、硫酸工厂和造纸厂等工业，SO2浓度通常以240%化学反应式反应1为发热反应， 温度低时转化率高的工业采用多层催化剂层，催化转化脱硫净化工艺、吸附法、SO2为吸附气体，常用吸附剂为活性炭，活性炭具有催化转化功能。 吸附机构：第一步骤、物理吸附(不存在水蒸气和氧)第二步骤、化学反应(需要存在氧和水蒸气)反应式：活性炭解吸再生方法：加热再生：清洗再生、NOX除去技术、1、NOX发生源2、燃烧控制3、末端治理a、催化剂还原法b、吸附法c、吸收法、NOX源NOX中含有N2O、NO， N2O3、N2O4、N2O5大气中的NOx主要以NO、NO2的形式存在于NOx来源的固氮菌、雷电等自然过程(5108t/a )人活动(5107t/a )燃料燃烧90%以NO的形式存在，其馀主要是NO2人活动在集中空间范围内，因此表现出污染特性。 NOX的性质，N2O :单分子的温室效应是CO2的200倍，与臭氧层的破坏有关。NO :大气中NO2的前体物质是形成光化学烟雾的活性成分。 NO2:硝酸酐具有较强的刺激性，是NO氧化引起酸沉降的重要组成部分之一。 燃烧过程中NOx的形成机理、形成机理在燃料型NOx燃料中的固定氮生成的NOx热型NOx高温下N2和O2反应生成的NOx瞬时NOx低温火焰下由于含碳自由基的存在而生成的NOx、NOx的主要形成机理、热型NOx的形成产生NO和NO2 平衡时的NO浓度随温度上升而急速增加。 控制NOx形成的主要原因空气-燃料比(控制过氧量)燃烧区的温度及其分布，燃烧控制：低NOx燃烧技术，以往的低NOx燃烧技术1 .低氧燃烧在降低NOx的同时，增加锅炉的热效率CO、HC、炭黑的产生量，以往的低NOx燃烧技术， 2 .降低助燃空气预热温度的燃烧空气从27oC预热到315oC，NO排放量增加3倍，传统的低NOx燃烧技术，3 .降低排烟循环燃烧的氧浓度和燃烧区域的温度-主要减少热型NOx，传统的低NOx燃烧技术，4 .二级燃烧技术的第一阶段：缺氧，排烟温度低第二阶段：二次空气、CO、HC完全燃烧，烟温度低。 先进的低NOx燃烧技术、原理：低空气过剩系数运转技术阶段燃烧技术1 .炉内整体空气分级的低NOx直流燃烧器的炉壁上设置助燃空气(燃尽风)喷嘴类似于二段燃烧技术，先进的低NOx燃烧技术2 .空气分级的低NOx旋转燃烧器的一次火焰区域：富燃烧、 含氮成分析出但二次火焰区域：燃尽CO、HC等先进的低NOx燃烧技术，3 .空气/燃料分级的低NOx燃烧器空气和燃料全部分级，进入炉膛一次火焰区域的下游形成低氧还原区域，还原生成的NOx，排烟脱硝技术， 脱硝技术难点处理烟气体积大、NOx浓度相当低、NOx总量相对大的烟气脱硝技术1 .作为还原剂催化剂的选择性催化还原法(SCR )氨：贵金属、碱性金属氧化物还原反应的潜在氧化反应、SCR脱硝技术流程、SCR烟气脱硝的温度影响、烟气脱硝技术、 2 .选择性非催化还原法(SNCR )以尿素或氨基化合物为还原剂，与高反应温度化学反应同样，需要控制避免潜在氧化反应的发生的温度，排烟脱硝技术3 .吸收法碱液的吸收，首先将一半以上的NO氧化成NOxNO/NO2=1的效果最好，吸收法排烟脱硝、强烟气脱硝技术，4 .吸附法吸附剂：活性炭、分子筛、硅胶、含氨泥炭NOx和SO2联合控制技术吸附剂：浸渍碳酸钠的-Al2O3反应式再生：天然气、CO、NOx控制技术经济比较LNB-低氮氧化物燃烧AOFA-改良烟气法SCR-选择性催化还原SNCR-选择性非催化还原， 3.4.5VOC去除技术，1、VOC源和性质2、源控制a、替代原料和工艺b、呼吸损失控制3、末端管理a、凝结法b、燃烧法c、微生物净化法d、吸收e、吸附法、VOC概念VOC(Volatileorganiccompound )中挥发性有机物是指烃、酒精、酚指醛、酯、多环及杂环化合物气体等各种有机化合物气体，这些有机气体多具毒性，同时也是造成环境恶臭的主要原因。 防止、泄漏的预防措施以替代原材料变更运转条件的设备等末端管理为主的控制措施，VOC控制技术分为2种，VOCs控制技术、源控制-溶剂替代、呼吸(转移)损失的概念、填充、呼吸和排出损失、呼吸损失-容积变化使容器产生“吸入和吐出”引起的有机物损失，转移损失控制方法注入或流出液体时顶盖上下浮动，避免上述呼吸损失。、过渡损失控制方法-阶段1控制、过渡损失控制方法-阶段2控制、末端管理、a冷凝法总是适合作为其他方法预处理废