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                主要大氣污染物控制技術

                [ 發布日期:2014-07-03 點擊:2369 來源:污水處理_污泥處理_河南省宗祥環保工程有限公司 【打印此文】 【關閉窗口】]
                (一)煙塵控制技術
                大氣中固體顆粒污染物與燃料燃燒關系密切。減少固體顆粒物的排放可采取兩種措施:是改變燃料的構成,以減少顆粒物的生成,比如用天然氣代替煤,用核能發電取代燃煤發電等;二是在煙塵排放到大氣環境之前,采用控制設備將塵除掉,以減輕大氣環境污染程度。這里重點介紹二類方法。
                由燃料及其他物質燃燒或以電能加熱等過程產生的煙塵,以及對固體物料破碎、篩分和輸送等機械過程產生的粉塵,都是以固態或液態的粒子存在于氣體中,從氣體中除去或收集這些固態或液態粒子的設備稱為除塵裝置。
                根據主要除塵機理。常用的除塵裝置可分為:(1)機械式除塵裝置;(2)袋式除塵裝置;(3)濕式除塵裝置;(4)電除塵裝置。
                在選擇除塵裝置時除要考慮所處理的粉塵性外,還應考慮除塵裝置的氣體處理量,除塵裝置的率及壓力損失等技術指標和有關經濟性能指標。
                1.干式機械除塵裝置:不用水或其他液體作潤濕劑,僅利用重力、慣性力及離心力等沉降作用去除氣體中粉塵粒子的裝置稱為干式機械除塵裝置。主要的類型有:重力沉降室;慣性力除塵器;離心力除塵器。
                干式機械除塵裝置主要點是結構簡單、易于制造、造價低、施工快、便于維修及阻力小等優點,因而它們廣泛用于工業。該類除塵裝置對大粒徑粉塵的去除具有較高的率,而對于小粒徑粉塵捕獲率很低。表2-17示出幾種機械除塵裝置的除塵性。
                (1)沉降室除塵:使含塵氣體中的粉塵粒子借助重力作用而達到除塵目的的種除塵裝置。合塵氣流通過橫斷面積比管道大得多的沉降室時,由于含塵氣流水平流速大大降低,致使其中較大的粒子在沉降室中有足夠的時間受重力作用而沉降。這種沉降室往往安裝在其他收集設備之前,做為除去較大粒徑塵粒的預處理裝置,圖2-22是個簡單沉降室的降塵示意圖。
                (2)旋風除塵器:這是利用旋轉氣流產生的離心力使塵粒從氣流中分離的裝置。它是由進氣管、筒體、錐體和排氣管等組成,氣流流動狀況如圖2-23所示。含塵氣流進入除塵器后,沿外壁由上向下作旋轉運動,同時有少量氣體沿徑向運動到中心區域。氣流作旋轉運動時,塵粒在離心力作用下逐步移向外壁,到達外壁的塵粒在氣流和重力共同作用下沿壁面落入灰斗。凈化的氣體達到錐體底部后,轉而向上沿軸心旋轉,后經排管排出。這種分離方式使5μm以下的塵粒去除率達到50%。
                (3)慣性除塵裝置:使含塵氣流與擋板相撞,或使氣流急劇地改變方向,借助其中粉塵粒子的慣性力使粒子分離并捕集的種裝置。圖2-24所示是含塵氣流沖擊在兩塊擋板上時塵粒分離的機理。
                2.過濾式除塵裝置:又稱空氣過濾器,這是使含塵氣流通過過濾材料將粉塵分離捕集的裝置。采用濾紙或玻璃纖維等填充層做濾料的空氣過濾器,主要用于通風及空氣調節方面的氣體凈化;采用砂、礫、焦炭等顆粒物做為濾料的顆粒層除塵器,在高溫煙氣除塵方面引入注目;采用纖維織物作濾料的袋式除塵器,主要在工業尾氣的除塵方面應用較廣。這里主要介紹袋式除塵器。它的除塵率般可達99%以上,如圖2-25所示。含塵氣流從下部進入圓筒形濾袋,在通過濾料的孔隙時,粉塵被捕集于濾料上,透過濾料的清潔氣體由排出口排出,個袋室可裝有若干只分布在若干個艙內的織物過濾袋,常用濾料由棉、毛、人造纖維織物加工而成。這種方法除塵率高,操作簡便,適合于含塵濃度低的氣體;其缺點是占地多、維修費用高,不耐高溫、高濕氣流。
                3.濕式除塵裝置:濕式除塵裝置是使含塵氣體與液體(般為水)密切接觸,利用水滴和塵粒的慣性碰撞及其他作用捕集塵?;蚴沽皆龃蟮难b置。它可以有地將直徑為0.1—20μm的液態或固態粒子從氣流中除去,同時,也能脫除氣態污染物。根據濕式除塵器的凈化機理,可將其分為7類:重力噴霧洗滌器、離心洗滌器、自激噴霧洗滌器、板式洗滌器、填料洗滌器、文丘里洗滌器、機械誘導噴霧洗滌器。應用廣泛的三類濕式除塵器,即噴霧塔式洗滌器、離心洗滌器和文丘里式洗滌器,如圖2-26、2-27所示,圓柱形的噴霧塔是種簡單的濕式除塵裝置,在逆流式噴霧塔中,含塵氣體向上運動,液滴由噴嘴噴出向下運動,因塵粒和液滴之間的慣性碰撞,攔截和凝聚等作用,使較大的粒子被液滴捕集。這種方法具有結構簡單、造價低、占地面積小,操作及維修方便和凈化率高等優點,能夠處理高溫、高濕的氣流,但要注意設備和管道的腐蝕以及污水和污泥的處理等問題。
                4.電除塵裝置:電除塵器是含塵氣體在通過高壓電場進行電離的過程中,使塵粒荷電,并在電場力的作用下使塵粒沉積在集塵上,將塵粒從含塵氣體中分離出來的種除塵設備。圖2-28是個簡式電除塵器示意圖。它的集塵為圓形金屬管,放電線(電暈線)用重錘懸吊在集塵圓管中心。含塵氣流由除塵器下部進入,凈化后的氣流由頂部排出。這種電除塵器多用于凈化氣體量較大的含塵氣體。此外還有板式電除塵器。這種電除塵器的優點是對粒徑很小的塵粒具有較高的去除率,耐高溫,氣流阻力小,除塵率不受含塵濃度和煙氣流量的影響,是當前較為理想的除塵設備,但設備投資費用高,占地大,技術要求高。
                (二)氧化硫凈化技術
                目前控制燃燒生成的SO2,主要方法有:燃料脫硫,燃燒過程中脫硫或煙氣脫硫。
                1.燃料脫硫
                (1)煤炭的洗選:廣泛采用的工藝主要是重力分選法,分選后原煤合硫量降低40—90%。凈化率取決于煤中無機和有機硫的含量。其他正在研究的脫硫方法有浮選法、氧化脫硫法、化學浸出法、化學破碎法、細菌脫硫法等多種方法,但尚無工業實用的價值。
                (2)煤炭的轉化:主要是煤的氣化或液化,即對煤進行脫碳或加氫改變其原有的碳氫比,將煤料變成清潔的二次燃料。
                煤氣主要是氫、氧化碳和甲烷等可燃混合氣。煤氣中的硫主要以H2S形式存在,可用濕法脫除大部分H2S,再用干法除去其余部分。
                煤的液化方法分為二類:直接法(如SRC-Ⅱ法);間接法(如魯齊氣化-弗-托合成法)。因方法工藝耗水量大,廢水污染嚴重,成本較高等因素影響該方法的普及。
                (3)重油脫硫:常用的脫硫方法是在鉬、鈷和鎳等的金屬氧化物催化劑作用下,通過高壓加氫反應、切斷C—S的化合鍵,以氫置換出碳,同時氫與硫作用形成硫化氫,從重油中分離出來而除去。目前發展了直接脫硫和間接脫硫兩種工藝。
                直接脫硫是選用抗中毒性能較好的催化劑,將重油直接引入裝有催化劑的反應塔加氫脫硫。這種方法果好,可使脫硫重油含硫量下降到1%;間接脫硫,是先將重油減壓蒸餾,分成餾出油和殘油。單將餾出油進行高壓加氫脫硫,然后與殘油相混合;或以液化丙烷(或丁烷)作溶劑,對殘油進行處理,分離出瀝青后,再與餾出油混合進行加氫處理。
                2.燃燒脫硫:煙氣中SO2濃度般低于0.5%,給脫硫技術帶來不少困難,合理地選擇煙氣脫硫工藝必須考慮環境、經濟、社會等多種因素。煙氣脫硫方法般可分為濕法和干法兩大類。
                (1)石灰/石灰石洗滌:煙氣由含亞硫酸鈣和硫酸鈣的石灰/石灰石漿液洗滌,SO2與漿液中的堿性物質發生化學反應生成亞硫酸鹽和硫酸鹽。漿液中的固體(包括燃煤飛灰)連續地從漿液中分離出來。
                (2)氨法:以氨作SO2吸收劑,與其他堿類相比,氨可以保留在吸收產物中制成含氮肥料。以氨溶液吸收SO2時,其化學反應迅速,質量傳遞主要受氣相阻力控制,吸收率可達90%以上。
                (3)噴霧干燥吸收法煙氣脫硫:當SO2被霧化了的Ca(OH)2漿液或Na2CO3溶液吸收,同時,溫度較高的煙氣使液滴干燥脫水,形成干固體廢物。干廢物(由亞硫酸鹽、硫酸鹽、未反應的吸收劑和飛灰組成)由袋式除塵器或電除塵器捕集,這是目前唯工業化的干法煙氣脫硫技術,并逐漸替代傳統的濕式洗滌器。
                3.流化床燃燒脫硫:流化床燃燒本質上是種低溫燃燒過程,爐內存有局部還原氣氛,因而NOx的發生量減少,常用的脫硫劑系石灰石或白云石。將它們粉碎成與煤同樣的粒度即粒徑在2mm左右,與煤同時加入爐內,在1073—1173K下燃燒,石灰石受熱分解析出CO2,形成多孔的氧化鈣并進而與SO2作用,生成硫酸鹽,以達到固硫的目的。目前流化床燃燒脫硫技術只適用于中小容量的工業鍋爐和爐窯。
                4.低濃度SO2的吸附凈化:般采用活性炭作吸附劑。當煙氣中含有足量的水蒸氣和氧時,SO2伴隨著發生化學吸附,在活性炭表面上發生化學反應,SO2氧化成SO3,并與H2O反應生成稀硫酸。用金屬鹽浸漬吸附劑可以增加對SO2的吸著率。這種方法的脫硫率可達90 %。
                (三)汽車尾氣的催化凈化
                近年來,城市建設和交通事業發展很快,汽車尾氣對城市大氣的污染日趨嚴重,凈化汽車尾氣已成為些城市保護大氣環境的重要課題。
                汽車尾氣中主要含烴類、CO和NOx等有害物質,前兩種是燃料不完燃燒所產生,NOx則是由汽缸中的高溫條件所造成的,在汽車發動過程中排放的這些成分造成環境污染。催化轉化法,因其反應快,設備體積小,污染物可直接轉化為無害物,加上發動機排氣具有足夠高的溫度,適用于汽車尾氣凈化。
                汽車尾氣的完催化轉化般是分兩步完成的:步是催化還原NOx另步是催化氧化CH和CO。為了不外加還原劑,般將還原NOx作為步,即利用尾氣中的CO和CHx作還原劑,并通過調整空燃比造成良好的還原氣氛,凈化NOx,同時也除去部分CO和CHx,剩下CO和CH在二步中被催化燃燒,以達到尾氣凈化的作用。目前已發展應用所謂三催化劑,能同時完成對CH、CO和NOx的凈化,在嚴格控制空燃比的前提下,可達到較高的凈化率。目前,這種方法已付諸實施。
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