大氣污染物治理技術(shù)簡介解讀

1、1,§4 大氣污染物治理技術(shù)簡介,引言4.1 顆粒污染物的治理技術(shù)4.2 氣態(tài)污染物的治理技術(shù)4.3 汽車廢氣治理小結(jié),2,引 言,大氣污染的防治是一個龐大的系統(tǒng)工程，基本的思想是采用法律、行政、經(jīng)濟(jì)和工程技術(shù)相結(jié)合的措施進(jìn)行綜合防治。從整個區(qū)域大氣污染狀況出發(fā)，統(tǒng)一規(guī)劃、合理布局，綜合應(yīng)用各種防治污染的措施，充分利用環(huán)境的自凈能力，從而有效控制大氣污染。最后，應(yīng)用技術(shù)措施控制大氣污染，主要包括以下幾個方

2、面：,3,,（1）改善能源結(jié)構(gòu)，積極開發(fā)新能源和可再生能源，如太陽能、風(fēng)能、生物質(zhì)能、海洋能、小水電及地?zé)崮艿?。?）提高能源的利用率，對燃料進(jìn)行預(yù)處理，推廣清潔煤技術(shù)。圖4.8 燃煤蒸汽電廠的大氣污染控制系統(tǒng)（3）實(shí)行清潔生產(chǎn)，推廣循環(huán)經(jīng)濟(jì)。包括改革生產(chǎn)工藝，優(yōu)先采用無污染或少污染的工藝路線、原料路線和設(shè)備；加強(qiáng)企業(yè)管理開展綜合利用，企業(yè)內(nèi)部或各企業(yè)間相互利用原材料和廢棄物實(shí)現(xiàn)廢物資源化、產(chǎn)品化，減少污染物的排放。（4）對煙氣進(jìn)

3、行凈化處理。,4,,,圖a 燃煤蒸汽電廠的大氣污染控制系統(tǒng),5,,大氣污染已是一種非常廣泛的污染，遍布我們生活的各個角落，大氣污染物按其存在狀態(tài)分為顆粒污染物和氣態(tài)污染物，對于這些污染物我們采用何種處理技術(shù)和方法進(jìn)行處理？其原理如何？,6,§4 大氣污染物治理技術(shù)簡介,4.1 顆粒污染物的治理技術(shù)從廢氣中將顆粒物分離出來并加以捕集、回收的過程稱為除塵。實(shí)現(xiàn)上述過程的設(shè)備裝置稱為除塵器。,7,（一）除塵裝置的技術(shù)性能,技術(shù)

4、指標(biāo)常以氣體處理量、凈化效率、壓力損失等參數(shù)表示。經(jīng)濟(jì)指標(biāo)則包括設(shè)備費(fèi)，運(yùn)行費(fèi)、占地面積等內(nèi)容。,8,1．煙塵的濃度表示,（1）煙塵的個數(shù)濃度 單位氣體體積中所含煙塵顆粒的個數(shù)，稱為個數(shù)濃度，單位為個/cm3，在粉塵濃度極低時用此單位。（2）煙塵的質(zhì)量濃度 每單位標(biāo)準(zhǔn)體積含塵氣體中懸浮的煙塵質(zhì)量數(shù)，稱為質(zhì)量濃度，單位g/Nm3。,9,2．除塵裝置的處理量,該項(xiàng)指標(biāo)表示的是除塵裝置在單位時間內(nèi)所能處理煙氣量的大小，是表明裝置處理能

5、力大小的參數(shù)，煙氣量一般用體積流量表示（Nm3/h，Nm3/s）。,10,3．除塵裝置的效率,除塵裝置的效率是代表裝置捕集粉塵效果的重要指標(biāo)，也是選擇、評價裝置的最主要的參數(shù)。（1）除塵裝置的總效率（除塵效率） 除塵裝置的總效率是指在同一時間內(nèi)，由除塵裝置除下的粉塵量與進(jìn)入除塵裝置的粉塵量的百分比，常用符號?表示?？傂仕从车膶?shí)際上是裝置凈化程度的平均值，它是評定裝置性能的重要技術(shù)指標(biāo)。,11,,（2）除塵裝置的分級效率

6、說明對某一粒徑范圍粒子的去除能力（3）除塵裝置的通過率（除塵效果）（4）多級除塵效率,12,(二）除塵裝置的分類與除塵原理,1．除塵裝置的分類2．各類除塵裝置的除塵原理,13,1．除塵裝置的分類,是否使用水或其他液體可分為濕式除塵器、干式除塵器。按效率的高低分：高效除塵器、中效除塵器和低效除塵器。,14,根據(jù)除塵機(jī)制分四類:,機(jī)械式除塵器過濾式除塵器濕式除塵器靜電除塵器。,15,2．各類除塵裝置的除塵原理,（1）機(jī)械式

7、除塵器 機(jī)械式除塵器是通過質(zhì)量力的作用達(dá)到除塵目的的除塵裝置。質(zhì)量力包括重力、慣性力和離心力，主要除塵器形式為重力沉降室，慣性除塵器和旋風(fēng)除塵器等。,16,①重力沉降室除塵原理,重力沉降室是利用粉塵與氣體的密度不同，使含塵氣體中的塵粒依靠自身的重力從氣流中自然沉降下來，達(dá)到凈化目的的一種裝置。,17,4-1 重力沉降室示意圖,圖4.9 單層重力沉降室工作原理圖 4. 10 多層重力沉降室,18,②慣

8、性除塵器的除塵原理,利用粉塵與氣體在運(yùn)動中的慣性力不同，使粉塵從氣流中分離出來的方法為慣性力除塵，常用方法是使含塵氣流沖擊在擋扳上、氣流方向發(fā)生急劇改變，氣流中的塵粒慣性較大，不能隨氣流急劇轉(zhuǎn)彎，便從氣流中分離出來。,19,4-2 慣性除塵器除塵原理示意圖,20,③離心式除塵器的工作原理,使含塵氣流沿某一定方向作連續(xù)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，粒子在隨氣流旋轉(zhuǎn)中獲得離心力，使粒子從氣流中分離出來的裝置為離心式除塵器，也稱為旋風(fēng)除塵器。,21,4-3

9、 旋風(fēng)除塵器工作原理示意圖,22,（2）過濾式除塵器的濾塵原理,過濾式除塵是使含塵氣體通過多孔濾料，把氣體中的塵粒截留下來，使氣體得到凈化的方法。按濾塵方式有內(nèi)部過濾與外部過濾之分。,23,袋式除塵器的除塵機(jī)制,篩分作用 慣性碰撞作用 擴(kuò)散作用 靜電作用 重力沉降作用,24,4-4 機(jī)械清灰袋式除塵器,25,（3）濕式除塵原理,濕式除塵也稱為洗滌除塵。該方法是用液體（一般為水）洗滌含塵氣體，使塵粒與液膜、液滴或氣泡碰撞

10、而被吸附，凝集變大，塵粒隨液體排出，氣體得到凈化。,26,濕式除塵器的作用機(jī)理,①慣性碰撞 ②擴(kuò)散作用③凝聚作用?粘附,27,圖4-5 即為噴淋洗滌裝置的示意圖,,,圖4.16 文丘里洗滌除塵器,圖4.17 填料塔洗滌器,28,濕式除塵器的特點(diǎn),結(jié)構(gòu)簡單，造價低，除塵效率高，在處理高溫、易燃、易爆氣體時安全性好，在除塵的同時還可去除氣體中的有害物。濕式除塵器的不足是用水量大，易產(chǎn)生腐蝕性液體，產(chǎn)生的廢液或泥漿需進(jìn)行處理，并可能造

11、成二次污染。在寒冷地區(qū)和季節(jié)，易結(jié)冰。,29,（4）靜電除塵原理,是利用高壓電場產(chǎn)生的靜電力（庫侖力）的作用實(shí)現(xiàn)固體粒子或液體粒子與氣流分離的方法。含塵氣體進(jìn)入除塵器后，通過以下三個階段實(shí)現(xiàn)塵氣分離。①粒子荷電 ②粒子沉降③粒子清除,30,圖4-6 管式電除塵器的示意圖,平板電除塵器,單管電除塵器,31,1．除塵裝置的選擇原則,除塵器的整體性能主要是用三個技術(shù)指標(biāo)（處理氣體量、壓力損失、除塵效率）和三個經(jīng)濟(jì)指標(biāo)（一次投資、運(yùn)轉(zhuǎn)管理費(fèi)用

12、，占地面積及使用壽命）來衡量。,(三）除塵裝置的選擇,32,考慮因素,（1）需達(dá)到的除塵效率（2）設(shè)備運(yùn)行條件（3）經(jīng)濟(jì)性（4）占地面積及空間的大小。（5）設(shè)備操作要求及使用壽命。（6）其他因素,33,2．除塵裝置的性能比較,,,34,4.2 氣態(tài)污染物的治理技術(shù),吸收法吸附法催化轉(zhuǎn)化法燃燒法冷凝法,,,,,,(一）氣態(tài)污染物的治理方法,,35,1．吸收法,當(dāng)氣-液相接觸時，利用氣體中的不同組分在同一液體中的溶解度不同

13、，可使氣體中的一種或數(shù)種溶解度大的組分進(jìn)入到液相中，使氣相中各組分相對濃度發(fā)生改變，氣體即可得到分離凈化，這個過程稱為吸收。吸收劑，吸收質(zhì)，吸收液。物理吸收 與 化學(xué)吸收,,36,吸收劑、吸收質(zhì)、吸收液,在吸收中，用來吸收氣體中有害組分的液體叫做吸收劑，被吸收的氣體組分稱為吸收質(zhì)，而吸收了吸收質(zhì)后的液體叫做吸收液。,37,吸收法的特點(diǎn),吸收法具有設(shè)備簡單、捕集效率高、應(yīng)用范圍廣、一次性投資低等特點(diǎn)。但由于吸收是將氣體中的有害物質(zhì)轉(zhuǎn)移到

14、了液體中，因此對吸收液必須進(jìn)行處理，否則容易引起二次污染。此外，由于吸收溫度越低吸收效果越好，因此在處理高溫?zé)煔鈺r，必須對排氣進(jìn)行降溫的預(yù)處理。,,38,2．吸附法,由于固體表面上存在著未平衡和未飽和的分子引力或化學(xué)鍵力，因此當(dāng)其與氣體接觸時，就能吸引氣體分子，使?jié)饧诠腆w表面并保持其上，這種現(xiàn)象稱為吸附。吸附劑，吸附質(zhì)。吸附平衡，物理吸附與化學(xué)吸附。,39,吸附劑、吸附質(zhì),具有吸附作用的固體物質(zhì)稱為吸附劑，被吸附的氣體組分稱為吸附質(zhì)

15、。,40,吸附平衡,吸附過程是可逆過程，在吸附質(zhì)被吸附的同時，部分已被吸附的吸附質(zhì)分子還可因分子的熱運(yùn)動而脫離固體表面回到氣相中去，這種現(xiàn)象稱為脫附。當(dāng)吸附速度與脫附速度相等時，就達(dá)到了吸附平衡，達(dá)到平衡時，吸附劑喪失了吸附能力。,41,吸附法的特點(diǎn),凈化效率高，對低濃度氣體具有很強(qiáng)的凈化能力。吸附劑活性炭、分子篩等，吸附劑需進(jìn)行再生，常用的再生方法有升溫脫附、減壓脫附、吹掃脫附等。,,42,3．催化轉(zhuǎn)化法,催化法凈化氣態(tài)污染物是利用催

16、化劑的催化作用，使廢氣中的有害組分發(fā)生化學(xué)反應(yīng)并轉(zhuǎn)化為無害物或易于去除物質(zhì)的一種方法。,43,催化劑成分,①活性組分②載體③助催化劑,44,①活性組分,是催化劑對某一反應(yīng)是否具有加速作用的關(guān)鍵組分。,45,②載體,是分散、負(fù)載活性組分的支撐物，能加大催化劑的反應(yīng)表面并改善催化劑的使用性能。,46,③助催化劑,是改善催化劑活性及熱穩(wěn)定等性能的填加物。,47,催化方法的特點(diǎn),凈化效率較高，受廢氣中污染物濃度影響較小，無需將污染物與主氣流

17、分離，避免了二次污染。但催化劑價格較貴，操作要求較高，廢氣中的有害物質(zhì)很難作為有用物質(zhì)進(jìn)行回收等。,,48,4．燃燒法,燃燒是伴隨有光和熱的激烈化學(xué)反應(yīng)過程，在有氧存在的條件下，當(dāng)混合氣體中可燃組分濃度在燃燒極限范圍濃度以內(nèi)時，一經(jīng)明火點(diǎn)燃，可燃組分即可進(jìn)行燃燒。特點(diǎn)：工藝簡單，操作方便，可回收熱量，但不能回收有用物質(zhì)，易造成二次污染。,,49,5．冷凝法,在不同溫度下具有不同的飽和蒸汽壓，采用降低廢氣溫度或提高廢氣壓力的方法，使一些

18、易于凝結(jié)的有害氣體或蒸汽態(tài)的污染物冷凝成液體并從廢氣中分離出來。冷凝法對廢氣的凈化程度與冷卻溫度有關(guān)，冷卻溫度愈低，對易凝結(jié)組分的清除程度愈高。,50,1．低濃度SO2廢氣的治理,目前常用的脫除SO2的方法有 拋棄法 和 回收法 兩種。按照作用原理分為：（1）濕法（2）干法,(二）典型氣態(tài)污染物的治理,,51,煙氣脫硫,A、脫硫過程的難點(diǎn)（1）煙氣成分復(fù)雜，煙氣中含有大量粉塵。（2）要求的凈化效率高。（3）脫硫渣賣不出去

19、，內(nèi)部無經(jīng)濟(jì)效益。,石灰石/石膏煙氣脫硫工藝示意圖,52,B、曾經(jīng)遇到的困難,（1）腐蝕，Cl的腐蝕引出一部分外排，減少腐蝕。（2）Ca的結(jié)垢，沉積CaSO4加入添加劑。（3）除霧器堵塞，有霧沫夾帶造成。（4）低的利用率。（5）氣固分離。（6）脫硫渣的利用。（7）控制pH，需堿量大。,53,控制SO2的方法,控制二氧化硫的基本方法可分為：燃燒前（燃料）脫硫、燃燒中脫硫 及 燃燒后脫硫。由于技術(shù)、經(jīng)濟(jì)等方面的原因，目前其中以煙

20、氣脫硫?yàn)橹饕椒ā?最好是控制煤及其它燃料的含硫量，因處理的氣量很大，則壓降很大，所以動力消耗很大?？刂芐O2的排放的方法選擇：考慮三方面：系統(tǒng)設(shè)備、脫硫劑消費(fèi)、電力消費(fèi),54,抑制脫硫技術(shù)發(fā)展的幾個原因：,（1） CO2酸性氣；（2）需堿量；（3）脫硫廢渣；（4）高的能耗。,55,2．含NOx廢氣的治理,（1）吸收法 氧化吸收法、硝酸吸收法、堿液吸收法 （2）吸附法 固定床吸附器、移動床吸附器和

21、流化床吸附器 （3）催化還原法,56,（3）催化還原法,在催化劑的作用下，用還原劑將廢氣中的NOx還原為無害的N2和H2O的方法稱為催化還原法。①非選擇性催化還原 ②選擇性催化還原還有催化分解和熱炭層法等。,57,①非選擇性催化還原,在催化劑的作用下，還原劑不加選擇地與廢氣中的NOx與O2同時發(fā)生反應(yīng)。作為還原劑氣體可用H2和CH4等。該法由于存在著與O2的反應(yīng)過程，放熱量大，因此在反應(yīng)中必須使還原劑過量并嚴(yán)格控制廢氣中的氧含量

22、。,NSCR工藝流程圖,58,②選擇性催化還原,在催化劑的作用下，還原劑只選擇性地與廢氣中的NOx發(fā)生反應(yīng)，而不與廢氣中的O2發(fā)生反應(yīng)。廢氣中的二氧化氮（NO2）和一氧化氮（NO）被還原劑還原為氮?dú)狻３Ｓ玫倪€原劑氣體為NH3和H2S等。,SCR工藝流程圖,59,3．有機(jī)廢氣及惡臭的治理,有機(jī)廢氣：是指各種碳?xì)浠衔锏臍怏w，如醛、烴、醇、酮、酯、胺、苯及同系物、多環(huán)芳烴等。常用的凈化方法是：吸收法、吸附法、燃燒法及催化燃燒法。 生物處

23、理法是最新發(fā)展起來的新型處理方法。（1）吸收法（2）吸附法（3）燃燒法,60,（3）燃燒法,碳?xì)浠衔锎蠖嗍强扇嫉奈镔|(zhì)，因此可用燃燒的方法或加熱分解的方法將其轉(zhuǎn)化為CO2和H2O而加以凈化。,61,①直接燃燒,將廢氣中的碳?xì)浠衔镒鳛槿剂蠠?，而使廢氣凈化，這種方法只適于高濃度有機(jī)廢氣的治理。,62,②熱力燃燒,通過燃燒輔助燃料，將有機(jī)廢氣升溫到有機(jī)物分解所需的溫度，使碳?xì)浠衔锸軣岱纸?，這種方法可凈化有機(jī)物含量較低的廢氣，因此是

24、治理有機(jī)廢氣的主要方法之一。,63,③催化燃燒,催化燃燒時要求的反應(yīng)溫度低，又屬于無焰燃燒，因此安全性好。,64,惡臭治理裝置（中國石油大學(xué)）,65,,,66,4．3 汽車廢氣治理,1．汽車排放的污染物汽車排放的污染物主要來源于內(nèi)燃機(jī)。 汽車排氣的基本成分是：二氧化碳、水蒸氣、過剩的氧和氮。排氣中還含有：一氧化碳、碳?xì)浠衔?、氮氧化合物、硫氧化合物、微?有機(jī)鉛化物、無機(jī)鉛、碳粒，油霧等)、臭氣(甲醛、丙烯醛等)、苯并(a)芘等

25、有害污染物。,67,2．汽車排氣凈化方法,可分為 燃料的處理技術(shù) 、 機(jī)內(nèi)凈化技術(shù) 和 機(jī)外凈化技術(shù) 三類方式。(1)燃料處理技術(shù) ①對現(xiàn)用燃料的處理 減少汽油中的含鉛量。 加入一定比例的可減少有害成分的汽油清凈劑 ②采用代用燃料 醇類燃料如甲醇、乙醇最有希望 氣體代用燃料中，具有應(yīng)用價值的是氫氣(H2)、液化石油氣(LPG)和壓

26、縮天然氣(CNG)等。,68,,(2)機(jī)內(nèi)凈化技術(shù) ①分層燃燒系統(tǒng)與電噴技術(shù) “電控燃油噴射”的供油方法，即“電噴技術(shù)”。 “電噴技術(shù)”是實(shí)現(xiàn)分層燃燒的一種較好的方法。電噴發(fā)動機(jī)采用電子控制燃油噴射系統(tǒng)，由控制單元中的信號微處理器計(jì)算發(fā)動機(jī)在不同工況下的最佳空燃比，對混合氣成分和點(diǎn)火定時實(shí)現(xiàn)最佳控制，可使排放量大幅度下降，有害物質(zhì)較少。汽車由“電噴”代替“化油器”將是必然趨勢。②發(fā)動機(jī)增壓和增壓中冷技術(shù)相結(jié)合的燃油系統(tǒng)

27、 此為汽車環(huán)保新技術(shù)，可以有效地控制汽車的排氣。該技術(shù)已在北美、歐洲和日本開始應(yīng)用于汽車工業(yè)。,69,,(3)機(jī)外凈化技術(shù) 機(jī)外凈化:是通過附設(shè)在內(nèi)燃機(jī)外部的裝置對內(nèi)燃機(jī)排出的廢氣在進(jìn)人大氣之前進(jìn)行處理，使廢氣中有害成分的含量進(jìn)一步降低。 主要技術(shù)是：在排氣系統(tǒng)中安裝三元催化凈化器、微粒過濾器等。 目前國際上通用的是三元催化凈化裝置，采用能同時完成CO、碳?xì)浠衔锏难趸蚇Ox還原反應(yīng)的催化劑，將三種有害物質(zhì)一起凈化。三元催

28、化凈化器的凈化效率與排氣中所含碳?xì)浠衔铩O和NO，比例有密切的關(guān)系，因此它要求內(nèi)燃機(jī)工作時把空燃比精確控制在理論空燃比附近，以實(shí)現(xiàn)碳?xì)浠衔?、CO和NOx的同時高效凈化；這種方法的另一不足之處是容易鉛中毒以及對催化劑性能要求高。因此要求汽車必須安裝電噴系統(tǒng)并且使用無鉛汽油。,70,3．控制汽車排氣污染的綜合措施,(1)實(shí)行新的排放標(biāo)準(zhǔn) 為了切實(shí)執(zhí)行新的排放標(biāo)準(zhǔn)，目前急需進(jìn)行的工作有：①  建造安裝閉環(huán)電子燃油噴射系統(tǒng)和