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 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： （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

2、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。 图a 燃煤蒸汽电厂的大气污染控制系统 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？ 4 大气污染物治理技术简介 4.1 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

3、述过程的设 备装置称为除尘器。 （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。 1烟尘的浓度表示 （1 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/cm/cm3 3，在粉尘浓度极低时用此单位。 （2 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/Nmg/Nm3 3。 2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（NmNm3 3/h/h，N

4、mNm3 3/s/s）。 3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 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。 （2 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 3）除尘装置的通过率（除尘效果） （4 4）多级除尘效率 (二）除尘装置的分类与除尘原 理 1 1除尘装置的分类 2 2各类除尘装置的除尘原理 1除尘装置的分类 l湿式除尘

5、器、干式除尘器。 ：高效除尘器、中效 除尘器和低效除尘器。 根据除尘机制分四类: l机械式除尘器 l过滤式除尘器 l湿式除尘器 l静电除尘器。 2各类除尘装置的除尘原理 （1 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。 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。 4-1 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 惯性除尘器的除尘原理

6、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。 4-2 惯性除尘器除尘原理示意图 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。 4-3 旋风除尘器工作原理示意图 （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。 袋式

7、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 4-4 机械清灰袋式除尘器 （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。 湿式除尘器的作用机理 惯性碰撞 扩散作用 凝聚作用 粘附 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 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

8、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。 （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。 粒子荷电 粒子沉降粒子清除 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 1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 考虑因素 （1 1）需达到的除尘效率 （2 2）设备运行条件 （3 3）经济性

9、 （4 4）占地面积及空间的大小。 （5 5）设备操作要求及使用寿命。 （6 6）其他因素 2除尘装置的性能比较 4.2 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 1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 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

10、的液体叫做吸收 液。 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。 2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。 。 吸附平衡，物理吸附与化学吸附。 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。 吸附平衡 吸附过程是可逆过程，在

11、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。 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。 3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。 催化剂成分 活性组分 载体 助催化剂 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。 载体 是分散

12、、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。 助催化剂 是改善催化剂活性及热稳定等性能的填加 物。 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。 4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。 5冷凝法 在不同温度下具有不同的饱和蒸汽压，采

13、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。 1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 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 B、曾经遇到的困难 （1 1）腐蚀，ClCl的腐蚀引出一部分外排，减

14、少腐蚀。 （2 2）CaCa的结垢，沉积CaSOCaSO4 4加入添加剂。 （3 3）除雾器堵塞，有雾沫夹带造成。 （4 4）低的利用率。 （5 5）气固分离。 （6 6）脱硫渣的利用。 （7 7）控制pHpH，需碱量大。 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SOSO2 2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 抑制脱硫技术发展的几个原因： （1） CO2酸性气

15、； （2）需碱量； （3）脱硫废渣； （4）高的能耗。 2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 （3）催化还原法 在催化剂的作用下，用还原剂将废气中的 NOxNOx还原为无害的N N2 2和H H2 2O O的方法称为催化还 原法。 非选择性催化还原 选择性催化还原 还有催化分解和热炭层法等。 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

16、剂过量并严 格控制废气中的氧含量。 NSCR工艺流程图 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 3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 （3）燃烧法 碳氢化合物大多是可燃的物质，因此可用

17、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。 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。 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。 催化燃烧 催化燃烧时要求的反应温度低，又属于无 焰燃烧，因此安全性好。 43 汽车废气治理 1汽车排放的污染物 汽车排放的污染物主要来源于内燃机。 汽车排气的基本成分是：二氧化碳、水蒸气、过剩的氧 和氮。 排气中还含有：一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化合物、硫 氧化合物、

18、微粒(有机铅化物、无机铅、碳粒，油雾等)、 臭气(甲醛、丙烯醛等)、苯并(a)芘等有害污染物。 2汽车排气净化方法 可分为 燃料的处理技术 、 机内净化技术 和 机外净化技 术 三类方式。 (1)(1)燃料处理技术 对现用燃料的处理 减少汽油中的含铅量。 加入一定比例的可减少有害成分的汽油清净剂 采用代用燃料 醇类燃料如甲醇、乙醇最有希望 气体代用燃料中，具有应用价值的是氢气(H2)、液 化石油气(LPG)和压缩天然气(CNG)等。 (2)(2)机内净化技术 分层燃烧系统与电喷技术 “电控燃油喷射”的供油方法，即“电喷技术”。 “电喷技术”是实现分层燃烧的一种较好的方法。电喷发 动机采用电子控

19、制燃油喷射系统，由控制单元中的信号微处理 器计算发动机在不同工况下的最佳空燃比，对混合气成分和点 火定时实现最佳控制，可使排放量大幅度下降，有害物质较少。 汽车由“电喷”代替“化油器”将是必然趋势。 发动机增压和增压中冷技术相结合的燃油系统 此为汽车环保新技术，可以有效地控制汽车的排气。该技 术已在北美、欧洲和日本开始应用于汽车工业。 (3)(3)机外净化技术 机外净化: :是通过附设在内燃机外部的装置对内燃机排出 的废气在进人大气之前进行处理，使废气中有害成分的含 量进一步降低。 主要技术是：在排气系统中安装三元催化净化器、微粒过 滤器等。 目前国际上通用的是三元催化净化装置，采用能同时完成

20、 CO、碳氢化合物的氧化和NOx还原反应的催化剂，将三种 有害物质一起净化。 三元催化净化器的净化效率与排气中所含碳氢化合物、CO 和NO，比例有密切的关系，因此它要求内燃机工作时把空 燃比精确控制在理论空燃比附近，以实现碳氢化合物、CO 和NOx的同时高效净化；这种方法的另一不足之处是容易 铅中毒以及对催化剂性能要求高。因此要求汽车必须安装 电喷系统并且。 小 结 重点介绍了颗粒污染物和气态污染物的治 理技术、原理和常用方法。 方法脱硫剂及操作主要产物 湿 法 石灰石/石灰石膏法 亚硫酸钙法 CaCO3/Ca(OH)2浆液吸收，空气氧化 CaCO3/Ca（OH）2浆液吸收 CaSO42H2O CaSO41/2H2O 间接石灰石/石膏:钠-钙双碱法 碱式硫酸铝法 液相催化氧化法 Na2CO3/NaOH/Na 2SO3溶液吸收 Al2(SO4)3Al2O3 溶液吸收空气氧化 H2O吸收Fe3+/Mn2+催化氧化 CaCO3/ Ca(OH)2再 生 CaSO41/2H2O CaSO42H2O CaSO42H2O 海水脱硫海水中CO32- HCO3- 等碱性