大气污染治理技术课件

1、大气污染治理技术大气的组成1.恒定组分：O2(20.95%)、N2(78.09%)、氩（0.93%）、惰性气体。2.可变组分：CO2、水蒸汽、O3 。3.不定组分：指大气中的悬浮颗粒物、H2S、SOX、NOX、CXHY、重金属元素及其氧化物，有机化合物废气等。大气大气污染2.大气污染的分类（1）局部地区污染（2）地区性污染（3）广域污染（4）全球性污染1.大气污染通常指由于人类活动和自然过程引起的某些物质进入到大气中，呈现出足够的浓度，达到了足够的时间，并因此而危害了人体的舒适、健康和福利或者危害了环境。大气污染全球大气污染问题温室效应臭氧层破坏酸雨大气污染物1.粉尘（dust）指悬浮于气体介

2、质中的小固体颗粒，受重力作用能发生沉降，但在一段时间内能保持悬浮状态。它通常由于固体物质的破碎、突然等的风化过程形成。2.烟（fume）指由冶金过程形成的固体颗粒的气溶胶。它是由熔融物质挥发后生成的气态物质的冷凝物。3.飞灰（fly ash）指随燃料燃烧产生的烟气排出的分散得较细的灰分。4.黑烟（smoke）燃料燃烧产生的能见气溶胶。5.雾（fog）气体中液滴悬浮体的总称。（一）气溶胶状态污染物大气污染物 目前空气中含量最多的为SO2，它来自化石燃料的燃烧过程，以及硫化物矿石的焙烧，冶炼等热过程。1.含硫化合物主要是来自各种炉窑、机动车和柴油机的排气，其次是硝酸生产、硝化过程、炸药生产及金属表

3、面处理及过程。2.含氮化合物 主要是CO、CO2，来自燃料燃烧和机动车排气。3.碳氧化合物 主要来源于植物的分解，石油燃料的不充分燃烧、石油类的蒸发过程和燃油的机动车排出的尾气等。4.有机化合物 主要是指HF和HCl及其衍生物。5.卤素化合物（二）气态污染物颗粒污染物净化除尘概念：指从各种废气中将固体颗粒物分离、捕集、回收的过程。含义：一是从废气中去除有害无用的颗粒物，使废气达标排放，此为除尘；二是从废气中回收有用物质，提高资源利用率，此为收尘。除尘器概念：用以实现除尘过程的设备，又称除尘装置。除尘装置的性能指标除尘装置性能指标包括技术指标和经济指标技术指标：除尘装置的气体处理量；除尘效率与通

4、过率；压力损失；经济指标：基建投资与运行管理费；占地面积或占用空间体积；使用寿命。 除尘器分类（1）按除尘器分离捕集粉尘的主要机制，可将其分为四类：机械式除尘器湿式除尘器过滤式除尘器电除尘器（2）按照除尘效率的高低，可将除尘器分为高效除尘器（电除尘器、袋式除尘器和高性能文丘里洗涤器）、中效除尘器（旋风除尘器和其他湿式除尘器）和低效除尘器（重力沉降室、惯性除尘器）三类。（3）按除尘器是否用水而分为干式除尘器与湿式除尘器两类。重力沉降室含尘气流进入沉降室后，因为流动截面积扩大，流速迅速下降，气流为层流，尘粒一边向前运动，一边在重力作用下缓慢向灰斗沉降。当沉降时间小于气流通过沉降室的时间，粉尘便在重

5、力作用下沉降下来落入灰斗，分离了部分尘粒的气体得到净化后由出口流出。重力沉降室的除尘原理重力沉降室的定义：是使含尘气体通过横断面比管道大得多的沉降室，在重力作用下，尘粒从气流中自然沉降分离的除尘设备。重力沉降室重力沉降室惯性除尘器概念：惯性除尘器是利用惯性力的作用，使粉尘从气流中分离的除尘装置在沉降室内设置各种形式的挡板，当含尘气流通过时，气流遇到挡板突然改变方向，尘粒在惯性作用下继续前进，撞击在挡板上，进入尘斗而被捕集。在惯性除尘器中，尘粒被分离除受惯性力的作用外，还受到离心力和重力的作用。单级型 多级型惯性除尘器惯性除尘器结构形式多样，主要有碰撞式和反转式两类。碰撞式结构是以含尘气体中的粒

6、子冲击挡板来收集粉尘粒子的。有单级和多级之分，实际应用中多采用多级碰撞型和迷宫型。惯性除尘器反转式惯性除尘器又称气流折转式惯性除尘器，常见的有弯管型、百叶窗型和多层隔板塔型。旋风除尘器含尘气流由进口沿切线方向进入除尘器后，沿器壁由上而下作旋转运动，外涡旋到达锥体底部转而沿轴心向上旋转，最后经排出管排出。外涡旋和内涡旋的旋转方向相同，含尘气流作旋转运动时，尘粒在离心力作用下移向外壁，到达外壁的尘粒在气流和重力共同作用下沿壁面落入灰斗。旋风除尘器是利用旋转气流产生的离心力使尘粒从气流中分离的，用来分离粒径大于5m的尘粒的装置。普通旋风除尘器由进气口、筒体、锥体和排出管等部分组成。旋风除尘器旋风除尘

7、器（1）按气体流动状况分切流返转式旋风除尘器：常用的型式为直入式和螺壳式。含尘气体由筒体沿侧面沿切线方向导入。轴流式旋转除尘器：轴流直流式和轴流反旋式。（2）按结构形式分圆筒体长锥体旁通式扩散式旋风除尘器旋风除尘器湿式除尘器湿式除尘器的概念：湿式除尘是利用洗涤液来捕集粉尘，利用粉尘与液滴的碰撞及其它作用来使气体净化的方法。特点:（1）优点：不仅可除粉尘，还可净化气体；效率较高，去除粒径较小的粉尘；体积小，占地面积小；能处理高温、高湿的气流。（2）缺点：有泥渣；需防冻设备（冬天）；易腐蚀设备；动力消耗大。 湿式除尘器根据含尘气流分散情况不同，可分为1.液滴洗涤器主要利用除尘器中喷洒的，自激产生的

8、液滴与粉尘接触，使粉尘颗粒进入液相，从而达到粉尘颗粒从含尘气体中分离出来的目的。如文丘里管除尘器、自激除尘器、喷雾除尘器等。2.液膜洗涤器主要利用除尘器中存在的液膜将粉尘颗粒黏附再液膜表面，使粉尘颗粒进入液相，从而达到除尘的目的。如麻石水膜除尘器、填料洗涤塔、湍球塔等。湿式除尘器湿式除尘器重力喷淋式洗涤器：含尘气流从下部通过气流分布格栅均匀进入器内向上运动，液滴由上部分布在几层的多个喷嘴向下喷淋，含尘气流通过喷喷淋液形成的液滴空间时，因为尘粒与液滴之间的相互碰撞、截留和凝并等作用，尘粒被液滴捕集与洗涤液一起从塔底排走，清净气体通过挡水板除去雾沫后排放。优点：结构简单、阻力小、性能稳定、操作方便

9、。缺点：耗液量大、占地面积大、效率相对较低。湿式除尘器冲击式除尘器组成：通风机、除尘器、排泥浆装置、水位自动控制装置。机理：含尘气流进入后，转弯向下冲击水面，粗尘粒被水捕获；细尘粒随气流进入两叶片间的“S”型精净化室，由于高速气流冲击水面激起的液滴碰撞和离心力的作用，使细尘粒被捕集下来。特点：没有喷嘴，也没有很窄的缝隙，不易堵塞。在高含尘浓度时，能维持高的气流量，耗水量小。湿式除尘器文丘里除尘器由收缩管、喉管、扩散管组成（可除去1m以下的尘粒）。机理：水从喉管周边均匀分布的若干小孔进入，在被通过这里的高速含尘气流撞击成雾状液滴，气体中的尘粒与液滴凝聚成较大颗粒随气流进入脱水器和气体分离。在脱水

10、器中，含尘的水滴与气流分离。湿式除尘器麻石水膜除尘器湿式除尘器填料洗涤塔湿式除尘器湍球塔湿式除尘器过滤式除尘器过滤式除尘器简称过滤器，是通过多孔过滤介质（滤料）将含尘气流中的尘粒阻截分离的除尘装置。（1）优点随着纤维布厚度的增加，除尘效率是增加的。除尘效率高，可达99%以上，可回收一部分干料，净化气体可循环使用，节省能源；适应性强，能处理不同类型的颗粒污染物（包括电除尘器不易处理的高比电阻粉尘），袋滤器可大可小；操作弹性大，入口气体含尘浓度变化较大时，对除尘效率影响不大；（2）缺点不宜处理湿度大，粘度大的气流，且投资较高（滤袋昂贵）；压力损失大，造成处理风量小，能耗大。如果压力降过大，粉尘造成

11、局部穿孔，并造成滤布损失大；其应用受到滤布耐温、耐腐等操作性能的限制。一般滤布的使用温度应小于300，烟气温度不能低于露点温度。过滤式除尘器袋式除尘器是利用棉毛、人造纤维等织物进行过滤的一种除尘装置，滤料本身的网孔较大，约2050m，绒布约510m，却能除去粒径1m以下的颗粒，除尘效率很高。滤布的除尘过程含尘气体通过滤袋，过一段时间后，表面积聚了一层粉尘层（称为粉尘初层），在以后的运行中，粉尘初层成了主要过滤层，滤布只起着形成粉尘初层和支撑它的骨架作用。由于粉尘初层的作用，所以网孔较大的滤料也能获得较高的除尘效率。随着滤料上粉尘的积聚，除尘效率和压力损失都相应增加，当滤料两侧压差很大时会把已经

12、附着在滤料上的细尘挤压过去，使效率降低。另外，阻力过高，处理风量显著下降，影响排放效果，故除尘器应控制一定的阻力，及时清灰，但不能破坏粉尘初层。过滤式除尘器清灰方式有两种：机械清灰和气流清灰。（1）机械清灰利用机械传动使滤袋振动，迫使沉积在滤袋上的粉尘层落入灰斗。（2）气流清灰利用反吹空气从反方向通过滤袋和粉尘层，借气流力使滤袋上的粉尘脱落。 过滤式除尘器（1）机械振打袋式除尘器利用机械传动机构，轮流振打各组滤袋，使滤袋中的灰尘落入灰斗中。（3）气环反吹清灰袋式除尘器以高速气体通过气环反吹滤袋的方法除尘。袋式除尘器的分类（2）脉冲喷吹袋式除尘器周期性向滤袋内喷吹高速压缩空气，使滤袋产生冲击振动

13、而使粉尘脱落下来。过滤式除尘器电除尘器电除尘是利用强电场使气体发生电离，使气体中的粉尘荷电，在电场力的作用下，使气体中的悬浮粒子分离出来的装置。电除尘器各种不同类型的电除尘器，都是由除尘器本体、高压直流电源和附属设备三大部分构成。本体结构包括电晕极、集尘极、清灰装置、气流分布装置、壳体和灰斗。电晕极是产生电晕放电的主要部件。集尘极的主要作用是收集粉尘。清灰装置的作用是清除两极上的积灰。气流分布装置主要是使气流分布均匀，同时减小阻力。外壳是使电除尘器严密，尽量减少漏风。电除尘器要配备足够高压并具有足够功率的供电设备。 电除尘器电除尘器电除尘器管式静电除尘器脱硫烟气脱硫（Flue gas desu

14、lfurization，简称FGD）,在FGD技术中,按脱硫剂的种类划分,可分为以下五种方法：以CaCO3（石灰石）为基础的钙法以MgO为基础的镁法以Na2SO3为基础的钠法以NH3为基础的氨法以有机碱为基础的有机碱法世界上普遍使用的商业化技术是钙法，所占比例在90%以上。按吸收剂及脱硫产物在脱硫过程中的干湿状态又可将脱硫技术分为湿法、干法和半干（半湿）法。脱硫烟气脱硫（Flue gas desulfurization，简称FGD）,在FGD技术中,按脱硫剂的种类划分,可分为以下五种方法：以CaCO3（石灰石）为基础的钙法以MgO为基础的镁法以Na2SO3为基础的钠法以NH3为基础的氨法以有机

15、碱为基础的有机碱法世界上普遍使用的商业化技术是钙法，所占比例在90%以上。按吸收剂及脱硫产物在脱硫过程中的干湿状态又可将脱硫技术分为湿法、干法和半干（半湿）法。脱硫湿法FGD技术是用含有吸收剂的溶液或浆液在湿状态下脱硫和处理脱硫产物，该法具有脱硫反应速度快、设备简单、脱硫效率高等优点，但普遍存在腐蚀严重、运行维护费用高及易造成二次污染等问题。干法FGD技术的脱硫吸收和产物处理均在干状态下进行，该法具有无污水废酸排出、设备腐蚀程度较轻，烟气在净化过程中无明显降温、净化后烟温高、利于烟囱排气扩散、二次污染少等优点，但存在脱硫效率低，反应速度较慢、设备庞大等问题。半干法FGD技术是指脱硫剂在干燥状态

16、下脱硫、在湿状态下再生（如水洗活性炭再生流程），或者在湿状态下脱硫、在干状态下处理脱硫产物（如喷雾干燥法）的烟气脱硫技术。特别是在湿状态下脱硫、在干状态下处理脱硫产物的半干法，以其既有湿法脱硫反应速度快、脱硫效率高的优点，又有干法无污水废酸排出、脱硫后产物易于处理的优势而受到人们广泛的关注。按脱硫产物的用途，可分为抛弃法和回收法两种。脱硫湿法烟气脱硫的基本原理（1）物理吸收的基本原理 气体吸收可分为物理吸收和化学吸收两种。如果吸收过程不发生显著的化学反应，单纯是被吸收气体溶解于液体的过程，称为物理吸收，如用水吸收SO2。物理吸收的特点是，随着温度的升高，被吸气体的吸收量减少。 物理吸收的程度，

17、取决于气液平衡，只要气相中被吸收的分压大于液相呈平衡时该气体分压时，吸收过程就会进行。由于物理吸收过程的推动力很小，吸收速率较低，因而在工程设计上要求被净化气体的气相分压大于气液平衡时该气体的分压。物理吸收速率较低，在现代烟气中很少单独采用物理吸收法。脱硫（2）化学吸收法的基本原理 若被吸收的气体组分与吸收液的组分发生化学反应，则称为化学吸收，例如应用碱液吸收SO2。应用固体吸收剂与被吸收组分发生化学反应，而将其从烟气中分离出来的过程，也属于化学吸收。 在化学吸收过程中，被吸收气体与液体相组分发生化学反应，有效的降低了溶液表面上被吸收气体的分压。增加了吸收过程的推动力，即提高了吸收效率又降低了

18、被吸收气体的气相分压。因此，化学吸收速率比物理吸收速率大得多。 脱硫物理吸收和化学吸收，都受气相扩散速度（或气膜阻力）和液相扩散速度（或液膜阻力）的影响，工程上常用加强气液两相的扰动来消除气膜与液膜的阻力。在烟气脱硫中，瞬间内要连续不断地净化大量含低浓度SO2的烟气，如单独应用物理吸收，因其净化效率很低，难以达到SO2的排放标准。因此，烟气脱硫技术中大量采用化学吸收法。用化学吸收法进行烟气脱硫，技术上比较成熟，操作经验比较丰富，实用性强，已成为应用最多、最普遍的烟气脱硫技术。脱硫填料塔主体设备为一个圆筒型塔体，中间填充着各种类型的填料，塔底有支撑栅板，用以支撑填料。塔上部液体入口处装有液体喷淋

19、装置，以保证液体能均匀地喷淋到整个塔截面上。操作时气体由塔底引入，自下而上在填料间隙中通过，再从塔顶引出；液体吸收剂经喷洒装置，自上而下沿填料层表面向下流动，由塔底引出。气液两相互成逆流，在填料表面上进行接触，进行传质吸收过程。为防止气流速度较大时把吸收液带走，减少雾沫夹带，在填料塔顶部往往装有挡雾层。脱硫筛板塔泡罩塔、筛板塔等统称为板式塔。塔内设置一定数量的塔板，气体以鼓泡或喷射形式穿过塔板上液层时，相互接触进行传质吸收操作。气体与液体的组分含量成阶梯式变化。 泡罩塔的特点是在塔盘上带有泡罩。筛板塔则是塔板上开有很多筛孔，比泡罩塔构造简单。脱硫喷雾塔净化过程：是将液体喷淋成大量微细的雾滴，用

20、以吸收气体的方法。特点：气体压力损失小，构造简单，产生的沉淀物易于回收，并能同时除去气体中的粉尘。缺点是动力消耗大，喷雾孔易堵，液体和气体有一起从排气口排出的可能，塔内还容易引起偏流，难以使气体和液体均匀的接触。脱硫湿法烟气脱硫技术的应用（1）湿法烟气脱硫在燃煤发电厂及中小型燃煤锅炉上获得广泛的应用，成为当今世界上燃煤发电厂采用的脱硫主导工艺技术。这是由于湿法烟气脱硫效率高、设备小、易控制、占地面积小以及适用于高中低硫煤等。 目前，在国内外燃煤发电厂中，湿法烟气硫占总烟气脱硫的85%左右，并有逐年增加的趋势。在我国中小型燃煤锅炉中，湿法烟气脱硫占98%以上，接近100%。 （2）在国内外燃煤发

21、电厂中，湿法烟气脱硫中，石灰石/石灰石膏法、石灰石/石灰抛弃法烟气脱硫，占烟气脱硫总量的83%左右，其中石灰石/石灰石膏法占45%以上，并有逐年增加的趋势，而石灰石/石灰-石膏抛弃法呈逐年下降的趋势。 这是由于石灰石/石灰石膏法副产建筑材料石膏，对环境不造成二次污染所致。在我国中小型燃煤锅炉上，石灰抛弃法烟气脱硫占主导地位，SO2一般不回收，多以硫酸盐或亚硫酸盐抛弃。脱硫湿法烟气脱硫技术的应用（3）湿法石灰石/石灰石膏烟气脱硫中，由于石灰石来源丰富，价格比石灰低得多，多年来形成了湿法石灰石石膏烟气脱硫技术，并在国内外燃煤发电厂中获得广泛的应用，其应用量有逐年增加的趋势。 （4）湿法石灰石/石灰

22、工艺可适用于高中低硫煤种。 （5）湿法烟气脱硫技术，尤其是石灰石/石灰烟气脱硫技术，除在燃煤发电厂获得广泛应用外，在硫酸工业、钢铁工业、有色冶金工业、石油化工以及燃煤工业窑炉等烟气脱硫中也获得广泛的应用。 （6）美国烟气脱硫工程的基本建设投资费用，占电厂总投资的10-20%。我国珞璜电厂已运行的2台36万KW机组，湿法石灰石/石灰石膏法烟气脱硫总投资为2.26亿元，占电厂同期总投资的11.15%，年运行费用为8319万元，脱除每吨SO2的费用为945元。 可见，削减SO2的排放量，防治大气SO2污染，需要投入大量的资金和人力。因此，实施严格的排放标准，必须以高额的环保投资为代价。脱硫湿法烟气脱

23、硫存在的问题。湿法烟气脱硫通常存在富液难以处理、沉淀、结垢及堵塞、腐蚀及磨损等等棘手的问题。这些问题如解决的不好，便会造成二次污染、运转效率低下或不能运行等。恶臭气体处理石油化学工业和有机合成工业迅速发展的同时，也向大气中排放了大量有机、无机废气，对环境造成严重影响，其中以带有恶臭气味的气体影响最为突出。发达国家从20 世纪50年代开始重视对恶臭气体污染的研究，并制定了恶臭气体的测定、评价、控制等一系列法规。我国1993年颁布了GB14554-93恶臭污染物排放标准，制定了氨、三甲胺、硫化氢、甲硫醇、甲硫醚、二甲二硫、二硫化碳、苯乙烯等恶臭污染物的排放浓度限值。 恶臭气体不仅对生态环境造成严重

24、影响，而且对人体健康具有极大的危害，会使中枢神经产生障碍、病变，引起慢性病、急性病和死亡。恶臭物质是通过发臭基团，如硫基、羧基等刺激嗅觉细胞，使人感到厌恶和不愉快。恶臭气体的污染源多，污染面广，涉及行业多，浓度一般较低，成分复杂，监测难度大。治理困难。 恶臭气体的浓度较低，处理后要求的恶臭气体浓度更低，这使得恶臭气体污染的治理有别于一般空气污染的治理。国外早在20世纪50年代末便开始了恶臭气体污染治理的研究，并积累了丰富的理论知识和实践经验。我国20世纪80年代才开展恶臭气体污染的调查、测试和标准方面的研究，而对脱臭技术的研究则是从20世纪90年代才开始进行。恶臭气体处理各种恶臭气体处理方法的

25、目的在于经过物理、化学、生物的作用，使恶臭气体的物质结构发生改变，消除恶臭。恶臭气体常见处理方法有燃烧法、氧化法、吸收法、吸附法、中和法和生物法等，其定义、适用范围和特点见下表。处理方法定义适用范围特点燃烧法通过强氧化反应降解可燃性恶臭物质的方法适用于高浓度、小气量的可燃性恶臭物质的处理分解效率高，但设备易腐蚀，消耗燃料，成本高，处理中可能生成二次污染物氧化法利用氧化剂氧化恶臭物质的方法适用于中、低浓度恶臭气体的处理处理效率高，但需要氧化剂，处理费用高吸收法用溶剂吸收臭气中的恶臭物质而使气体脱臭的方法适用于高、中浓度的恶臭气体处理流量大，工艺成熟，但处理效率不高，消耗吸收剂，污染物仅由气相转移

26、到液相吸附法利用吸附剂吸附去除恶臭气体中恶臭物质的方法适用于低浓度的、高净化要求的恶臭气体可处理多组分的恶臭气体，处理效率中和法使用中和脱臭剂减弱恶臭感观强度的方法适用于需立即、暂时地消除低浓度恶臭气体影响的场合可快速消除恶臭的影响，灵活性大，但恶臭气体物质并没有被去除，且需投加中和剂生物法利用微生物降解恶臭物质而使气体脱臭的方法适用于可生物降解的水溶性恶臭物质的去除去除效率高，处理装置简单，处理成本低廉，运行维护容易，可避免二次污染恶臭气体处理恶臭气体生物脱臭原理在水、微生物和氧存在的条件下，利用微生物的代谢作用氧化分解发臭物质，以达到净化气体的目的。生物处理大致可以分为3个过程：发臭物质被

27、载体（固定有微生物）吸附发臭物质向微生物表面扩散、被微生物吸附微生物将发臭物质氧化分解不含氮的恶臭物质被分解成CO和H2O，含硫恶臭物质被分解成S，SO32-，SO42-，含氮恶臭物质则被分解成NH4+，NO2-，NO3-。恶臭气体处理生物法处理恶臭气体主要有生物滤池、生物滴滤塔和生物洗涤器3种形式，目前应用最广泛的是生物滤池和生物滴滤塔。三种主要生物处理方法比较见下表。处理方法特点优点缺点适用范围生物滤池单一反应器，微生物和液相固定气/液表面积比值高，设备简单，运行费用低反应条件不易控制，进气浓度发生变化适应慢，占地面积大适用于处理化肥厂、污水处理厂及恶臭物质量浓度介于0.51.0g/m3的

28、工农业废气生物洗涤器两个反应器，微生物悬浮于液体中，液相流动设备紧凑，低压力损失，反应条件容易控制传质表面积小，需大量供氧才能维持高降解效率，需处理剩余污泥，投资和运行费用高适用于处理工业产生的恶臭物质质量浓度介于15g/m3的废气生物滴滤池单一反应器，微生物固定，液相流动与生物洗涤塔相比设备简单传质表面积小，需处理剩余污泥，运行费用高适用于处理化肥厂、污水处理厂及农业产生的污染物质量浓度低于0.5g/m3的恶臭气体恶臭气体处理但是由于生物反应器涉及气、液、固三相传质及生化降解过程，影响因素多而复杂，所以在理论研究方面和实际应用方面还有许多亟待解决的问题。今后的研究主要应集中在：（1） 对于低浓度的、复杂的混合型恶臭气体的生物处理还有待研究；（2