第四章有害烟雾的防治

1、第四章第四章 有害烟雾的净化技术有害烟雾的净化技术第一节第一节 概述概述第二节第二节 气溶胶的特性气溶胶的特性第三节过滤净化技术第三节过滤净化技术v第一节第一节 概述概述烟雾的概念烟雾的概念v（1）烟）烟v 冶金过程中形成的固体粒子的气溶胶。它是熔融物质挥发冶金过程中形成的固体粒子的气溶胶。它是熔融物质挥发后生成的气态物质的冷凝物，生成过程中总伴有诸如氧化后生成的气态物质的冷凝物，生成过程中总伴有诸如氧化之类的化学反应。之类的化学反应。v（2）雾）雾v 属于气体中小液滴的悬浮体的总称。属于气体中小液滴的悬浮体的总称。v 烟雾常常是冶炼、燃烧、金属焊接过程中由于升华及冷凝烟雾常常是冶炼、燃烧、金

2、属焊接过程中由于升华及冷凝形成的，或者由液体蒸汽的凝结、液体的雾化和化学反应形成的，或者由液体蒸汽的凝结、液体的雾化和化学反应等过程形成。等过程形成。v 烟雾粒子粒径非常小，一般烟雾粒子粒径非常小，一般1微米。微米。v 本文指小于本文指小于5微米的固体或者液体粒子的净化。微米的固体或者液体粒子的净化。v （3）粉尘）粉尘v 由固体颗粒经机械性撞击、研磨而形成的固体颗粒。由固体颗粒经机械性撞击、研磨而形成的固体颗粒。v 粒径，一般粒径，一般0.5-5微米微米v 本文所指有害烟雾的净化指的是小于本文所指有害烟雾的净化指的是小于5微米的固体或者微米的固体或者液体粒子的净化。液体粒子的净化。第二节第二

3、节 气溶胶的特性气溶胶的特性v 定义定义： 液体或固体微粒均匀地分散在气体中形成相液体或固体微粒均匀地分散在气体中形成相对稳定的悬浮体系。对稳定的悬浮体系。 液体或固体微粒（即颗粒物或粒子）是指空气液体或固体微粒（即颗粒物或粒子）是指空气动力学直径为动力学直径为0.002100m的液滴或固态粒子。的液滴或固态粒子。v形状：很复杂形状：很复杂 液体颗粒物近似于球形，固体颗粒物多不规则，有片液体颗粒物近似于球形，固体颗粒物多不规则，有片状、柱状、雪花状、针状等等。状、柱状、雪花状、针状等等。气溶胶的定义、基本特征气溶胶的定义、基本特征典型烟尘集合体的典型烟尘集合体的TEM图像图像 （a.a.链状链

4、状;b.;b.簇状簇状) )表面光滑的飞灰表面光滑的飞灰表面吸附超细表面吸附超细颗粒的飞灰颗粒的飞灰 矿物颗粒石英矿物颗粒石英硫酸盐硫酸盐气溶胶分类：气溶胶分类： 按粒径的大小：按粒径的大小：v 总悬浮颗粒物总悬浮颗粒物(TSP)：用标准大容量颗粒采样器在滤膜上所收集到用标准大容量颗粒采样器在滤膜上所收集到的颗粒物的总质量，通常称为总悬浮颗粒物。的颗粒物的总质量，通常称为总悬浮颗粒物。 Dp(粒径粒径)在在100 m以以下，其中多数在下，其中多数在10 m以下，是分散在大气中的各种粒子的总称。以下，是分散在大气中的各种粒子的总称。v 飘尘：飘尘： Dp 10 m能在大气中长期飘浮的悬浮物质，如

5、煤烟、烟能在大气中长期飘浮的悬浮物质，如煤烟、烟气、雾等。气、雾等。 v 降尘：降尘：能用采样罐采集到的大气颗粒物。在能用采样罐采集到的大气颗粒物。在TSP中直径大于中直径大于30 m的粒子由于自身的重力作用会很快沉降下来，这部分颗粒物称为降的粒子由于自身的重力作用会很快沉降下来，这部分颗粒物称为降尘。尘。v 可吸入粒子：可吸入粒子：易于通过呼吸过程而进入呼吸道的粒子。目前国际易于通过呼吸过程而进入呼吸道的粒子。目前国际标准化组织标准化组织(ISO)建议将其定为建议将其定为Dp10 m。v 细粒子：细粒子：其粒径小于其粒径小于2.5 m，记为：，记为：PM2.5v按颗粒物成因分按颗粒物成因分:

6、 : 分散性气溶胶分散性气溶胶：指固态或液态物质经粉碎、喷射形成微小粒子分散在大气中形成的气溶胶，如海浪分溅、农药喷洒等。 凝聚性气溶胶凝聚性气溶胶：由气体或蒸汽遇冷凝聚成液态或固态微粒而形成的气溶胶。气溶胶分类：气溶胶分类：v按颗粒物的物理按颗粒物的物理( (凝聚凝聚) )状态分状态分: : 固态：烟、尘 液态：雾 固液混合：霾mi 、烟雾 气溶胶分类：气溶胶分类：中国环境空气质量标准中中国环境空气质量标准中PM10（ Dp10 m ）的相关标准）的相关标准取值时间浓度限值（mg/m3）一级标准二级标准三级标准年均值0.040.100.15日均值0.050.150.25美国环保局1997年提

7、出、2003年通过了PM2.5国家环境空气质量标准，规定PM2.5的年均浓度和日均浓度限值分别为15和65 g/m3。地点观测时间质量浓度参考文献北京1999.7-2000.9夏季76He et al. (2001)北京1999.7-2000.9冬季176He et al. (2001)太原2005.12216.7Meng et al. (2007)南京2001149.0王荟等. (2003)上海2003.9-2005.194.64Wang et al. (2006)广州2002.1-2 105.9Cao et al. (2005)青岛1997-200043.6Hu et al. (2002)

8、厦门199340.0Gao et al. (1996)大连200267.5Takami et al. (2006)香港2002.1-254.5Cao et al. (2005)珠海2002.1-259.3Cao et al. (2005)不同地区不同地区PM2.5的平均质量浓度（的平均质量浓度（g/m3） 气溶胶的危害气溶胶的危害 1. 化学反应化学反应 (干湿沉降干湿沉降,光化学烟雾光化学烟雾,多相反应界面多相反应界面 etc.) 2. 气候效应气候效应 (直接气候效应及间接气候效应直接气候效应及间接气候效应) 3. 环境质量（能见度）环境质量（能见度） 4. 健康效应健康效应 5.气溶胶辐

9、射强迫气溶胶辐射强迫矿尘矿尘 黑碳黑碳 海盐海盐 硫酸盐硫酸盐 硝酸盐硝酸盐SO2, COS, DMSNOxVOCsH2OO3, H2O2O H , N O3 radicalsVirusPAH, PCB 气溶胶能吸附气溶胶能吸附 SO2、NOx 及气态有机有毒物质（如及气态有机有毒物质（如PAHs、PCB等），并在气溶胶表面发生多相反应。等），并在气溶胶表面发生多相反应。化学大气化学反应化学大气化学反应 对大气能见度的影响对大气能见度的影响 气候效应气候效应 气溶胶通过直接和间接方式影响大气辐气溶胶通过直接和间接方式影响大气辐射传输和地射传输和地- -气系统辐射收支平衡，对气候气系统辐射收支平

10、衡，对气候变化、云降水等影响巨大。变化、云降水等影响巨大。对人体健康的影响对人体健康的影响 气溶胶辐射强迫气溶胶辐射强迫 气候系统总体趋于平衡状态，即地气系统气候系统总体趋于平衡状态，即地气系统所吸收的太阳辐射应等于向外发射的红外长波所吸收的太阳辐射应等于向外发射的红外长波辐射。如果某种扰动打破了这个平衡，气候系辐射。如果某种扰动打破了这个平衡，气候系统会调整地表温度来形成新的平衡。为了评估统会调整地表温度来形成新的平衡。为了评估地球气候系统辐射收支的外加扰动，地球气候系统辐射收支的外加扰动，IPCC引入引入了辐射强迫这个概念。了辐射强迫这个概念。气溶胶辐射强迫气溶胶辐射强迫辐射强迫的定义：单

11、位辐射强迫的定义：单位 W/m2全球气候的变化由地气系统辐射平衡状况决定。全球气候的变化由地气系统辐射平衡状况决定。任何对该系统平衡的扰动并因而使气候发生变化任何对该系统平衡的扰动并因而使气候发生变化的因子成为辐射强迫因子，主要有入射太阳辐射；的因子成为辐射强迫因子，主要有入射太阳辐射；温室气体、云和气溶胶等。温室气体、云和气溶胶等。在描述这些因子对气候的潜在影响时，往往采用在描述这些因子对气候的潜在影响时，往往采用“辐射强迫辐射强迫”（radiation forcing）。）。气溶胶辐射强迫气溶胶辐射强迫人类活动导致大气中气溶胶浓度不断升高，人类活动导致大气中气溶胶浓度不断升高，一方面导致大

12、气对太阳光散射作用增强，一方面导致大气对太阳光散射作用增强，反照率增加，产生负的辐射强迫；另一方反照率增加，产生负的辐射强迫；另一方面吸收太阳辐射，产生正的辐射强迫。面吸收太阳辐射，产生正的辐射强迫。大气中气溶胶通过直接和间接辐射强迫两大气中气溶胶通过直接和间接辐射强迫两种方式影响全球气候，对全球气候变化产种方式影响全球气候，对全球气候变化产生重大影响。生重大影响。气溶胶的特性气溶胶的特性 1. 分散性分散性 2. 动力特征动力特征 3. 聚集性聚集性 4. 荷电性荷电性 5.光学特征光学特征第三节第三节 过滤净化技术过滤净化技术通过通过重力、惯性力和离心力等质量力重力、惯性力和离心力等质量力

13、的作用达到除尘目的。的作用达到除尘目的。主要形式有主要形式有重力沉降室、惯性除尘器和旋风除尘器重力沉降室、惯性除尘器和旋风除尘器等。等。 重力沉降室重力沉降室 利用粉尘与气体的密度不同，使含尘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。对到净化目的。对5050m m以上的尘粒具有较好的捕集作用。以上的尘粒具有较好的捕集作用。 惯性除尘器惯性除尘器 利用粉尘与气体在运动中的惯性力不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，如折板式。适于非黏性、同，使粉尘从气流中分离出来，如折板式

14、。适于非黏性、非纤维性粉尘的去除，设备结构简单，阻力较小，但其分非纤维性粉尘的去除，设备结构简单，阻力较小，但其分离效率较低，约为离效率较低，约为50507070，只能捕集，只能捕集10102020m m以上的以上的粗尘粒，故只能用于多级除尘中的第一级除尘。粗尘粒，故只能用于多级除尘中的第一级除尘。机械式除尘器机械式除尘器 离心式除尘器离心式除尘器 旋转运动的含尘气流中的旋转运动的含尘气流中的粒子借助离心力，从气流中分离出来的装置，也粒子借助离心力，从气流中分离出来的装置，也称为旋风除尘器。适用于非黏性及非纤维性粉尘称为旋风除尘器。适用于非黏性及非纤维性粉尘的去除，对大于的去除，对大于5 5m

15、 m以上的颗粒具有较高的去除以上的颗粒具有较高的去除效率，属中效除尘器。多应用于锅炉烟气除尘、效率，属中效除尘器。多应用于锅炉烟气除尘、多级除尘及预除尘。主要缺点是对细小尘粒多级除尘及预除尘。主要缺点是对细小尘粒(5(5m)m)的去除效率较低。的去除效率较低。过滤式除尘器结构图过滤式除尘器 含尘气体通含尘气体通过多孔滤料，截过多孔滤料，截留气流中的尘粒，留气流中的尘粒，净化气体。应用净化气体。应用于各种工业废气于各种工业废气除尘中，属高效除尘中，属高效除尘器，效率大除尘器，效率大于于99%99%，对细粉具，对细粉具有强捕集作用。有强捕集作用。 钢铁厂钢铁厂焚烧厂焚烧厂水泥厂水泥厂v重力作用重力作用v筛滤作用筛滤作用v碰撞作用碰撞作用v钩住作用钩住作用v扩散作用扩散作用v静电力作用静电力作用过滤器的工作原理过滤器的工作原理袋式过滤器袋式过滤器v 袋式过滤机是一种压力式过滤装置，主要有过滤筒体、袋式过滤机是一种压力式过