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1、第二章大氣污染控制工程 主講：蘇賽賽,,大氣污染的基本概念,大氣的組成：氮、氧、氬、顆粒物、水蒸氣 大氣污染：人類活動、自然過程（火山，海嘯） 主要大氣污染物：顆粒污染物、氣態(tài)污染物 主要大氣污染源：工業(yè)、農(nóng)業(yè)、生活、交通 大氣污染的危害：人體、植物、器物、天氣氣候 大氣污染物的處理方法：規(guī)劃管理、工程技術,,,,冶金煙塵的處理方法,冶煉煙氣的特點：溫度高、含塵量大、波動范圍大、 高濕度、腐蝕氣體、有毒有害氣體 煙塵形成的主要原因： 機械作用、揮發(fā)作用 煙塵的概念：分散于氣體介質(zhì)中的微小顆粒物質(zhì) 煙塵的性質(zhì)：大小、形狀、密度、比表面積、導電 性、潤濕性、凝聚性、化學活性、水
2、解性 煙塵凈化的意義：保護環(huán)境、回收煙氣中的有價元 素、促進冶金技術的發(fā)展,,,,,,除塵器的性能指標,除塵器的性能指標： .除塵效率; .壓力損失; .處理氣體量; .負荷適應性; . 占地面積或占用空間體積。 .設備費和運行費; 以上六項指標，前四項屬于技術性能指標，后兩項屬于經(jīng)濟指標。,1、除塵器的全效率： 除塵器除下的粉塵量與進入除塵器的粉塵量之 比稱為除塵器的全效率，可用下式計算: 式中:除塵器全效率，%; G1進入除塵器的粉塵量，g/s。 G2除塵器除下的粉塵量，g/s,除塵器的效率,當現(xiàn)場無法測到除下的粉塵量時，可用下式表示：,式中: 除塵器入口風量，m3/
3、s; 煙塵入口質(zhì)量濃度，mg/ m3； 除塵器出口口風量，m3/s; 煙塵出口質(zhì)量濃度，mg/ m3。,當除塵系統(tǒng)中有多個除塵器串聯(lián)時，設每個除塵器的除塵效 率分別為 ， , ，則總除塵效率,2、壓力損失,式中: 處理氣體的密度，kg/m3; 除塵器進口速度，m/ s； 除塵器的局部壓力損失系數(shù)；,指氣體流經(jīng)除塵器時，除塵器進、出口處氣流的全壓差，用下式表示：,3、處理氣體量：,表征除塵器處理氣體能力的大小，一般用體積 流量（m3/h，m3/s）表示，也可以用質(zhì)量流量 （kg/h，kg/s）,4、負荷適應性：,負荷適應性好，即使污染物濃度在較大范圍內(nèi) 波動，除塵器仍能保持
4、穩(wěn)定的除塵效率。 這也是保持除塵器性能可靠性的技術指標。,除塵器的分類,機械力除塵器：利用重力、慣性力、離心力等粉塵 的質(zhì) 量力的作用實現(xiàn)粉塵與氣體分離的裝置。如重力沉降室、 慣性除塵器和旋風除塵器等。 過濾式除塵器：使含塵氣體通過濾料或多孔的填料層進行 過濾分離的裝置。如袋式除塵器、顆粒層除塵器及各種過 濾器等。 電除塵器：利用高電壓電場使煙氣發(fā)生電離，氣體中的粉 塵荷電，在電場作用下與氣流分離。 濕式除塵器：使含塵氣體與液體互相密切接觸，使塵粒從 氣體中分離出來的裝置?？煞譃闆_擊式、泡沫塔、文氏管等。,除塵器的選擇,根據(jù)處理煙塵的不同性質(zhì)，除塵器的選擇主要考慮以下兩 方面： 性
5、能指標：如凈化效率、處理能力 經(jīng)濟指標：如動力消耗、經(jīng)濟性 影響除塵器性能的因素： 1 含塵氣體的種類、溫度、密度、黏度、露點、毒性、腐蝕性、爆 炸性與氣體量和它的波動范圍 2 粉塵的種類、成分、密度、濃度、粒徑分布、電阻率、腐蝕性、 潤濕性、吸水性等物化性質(zhì) 3 除塵器的凈化效率、阻力、廢棄排放標準和環(huán)境質(zhì)量標準 4 除塵器的投資、運行費用、維護管理情況、安裝位置及收集物的 處理與利用等,常用的除塵設備,機械除塵 濕式除塵 過濾除塵 電除塵,機械除塵器,機理： 機械除塵器通常指利用質(zhì)量力（重力、慣性力和離心力）的作用使顆粒物與氣體分離的裝置，常用的有： 重力沉降室 慣性
6、除塵器 旋風除塵器,1、重力沉降室,重力沉降室是通過重力作用使塵粒從氣流中沉降分離的除塵裝置,氣流進入重力沉降室后，流動截面積擴大，流速降低，較重顆粒在重力作用下緩慢向灰斗沉降,優(yōu)點 結構簡單 投資少 壓力損失?。ㄒ话銥?0100Pa） 維修管理容易 缺點 體積大 效率低 僅作為高效除塵器的預除塵裝置，除去較大和 較重的粒子,重力沉降室的優(yōu)缺點：,慣性除塵器,機理 沉降室內(nèi)設置各種形式的擋板，含塵氣流沖擊在擋板上，氣流方向發(fā)生急劇轉(zhuǎn)變，借助塵粒本身的慣性力作用，使其與氣流分離,結構形式,沖擊式氣流沖擊擋板捕集較粗粒子 反轉(zhuǎn)式改變氣流方向捕集較細粒子,沖擊式慣性除塵裝置 a單級型 b多級型,反轉(zhuǎn)
7、式慣性除塵裝置 a 彎管型 b 百葉窗型 c 多層隔板型,旋風除塵器,機理： 利用旋轉(zhuǎn)氣流產(chǎn)生的離心力使塵粒從氣流中分 離的裝置 應用： 能有效的從氣相中分離固體顆粒 結構簡單、造價低、維護工作量少、粉塵適 應性強 是目前工業(yè)領域應用最廣的一種除塵設備,旋風除塵器氣流與塵粒的運動,,切向速度決定氣流質(zhì)點離心力大小，顆粒在離心力作用下逐漸移向外壁 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 上渦旋氣流從除塵器頂部向下高速旋轉(zhuǎn)時，一部分氣流帶著細小的塵粒沿筒壁旋轉(zhuǎn)向上，到達頂部后，再沿排出管外壁旋轉(zhuǎn)向下，最后從排出管排出,普通旋風除塵器是由進氣管、筒體、錐體和排氣管等組成 氣
8、流沿外壁由上向下旋轉(zhuǎn)運動：外渦旋 少量氣體沿徑向運動到中心區(qū)域 旋轉(zhuǎn)氣流在錐體底部轉(zhuǎn)而向上沿軸心旋轉(zhuǎn)：內(nèi)渦旋 氣流運動包括切向、軸向和徑向：切向速度、軸向速度和徑向速度,過濾式除塵器,機理： 使含塵氣流通過過濾材料將粉塵分離捕集的裝置 分類： 袋式除塵器 顆粒層除塵器 固定床 移動床,1、袋式除塵器,采用纖維織物作濾料的袋式除塵器（主要討論），在工業(yè)尾氣的除塵方面應用較廣 除塵效率一般可達99%以上 效率高，性能穩(wěn)定可靠、操作簡單，因而獲得越來越廣泛的應用,袋式除塵器的工作過程：,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。,含塵氣體,,進氣,過 濾,干凈氣
9、體,,排氣,,,清灰,如果除塵器濾袋兩側(cè)壓力損失過大，會引起下列問題： 1）粉塵通過率上升 2）處理風量下降（系統(tǒng)阻力增加） 3）濾袋使用壽命下降,除塵器的主要除塵機理：截留、慣性碰撞與擴散、篩分 大顆粒----截留；小顆粒----慣性碰撞和擴散、篩分,袋式除塵器的工作原理,截留、慣性碰撞,慣性碰撞,攔截,靶,氣流流線,粒子,慣性碰撞,袋式除塵器的工作原理,擴散、電沉積,擴散,電沉積,靶,粒子,氣流流線,袋式除塵器的工作原理,篩分,已收集粒子,篩分,氣流流線,粒子,袋式除塵器的濾料,對濾料的要求 容塵量大、吸濕性小、效率高、阻力低 使用壽命長，耐溫、耐磨、耐腐蝕、機械強度 表面光滑的濾料
10、容塵量小，清灰方便，適用于含塵濃度低、粘性大的粉塵，采用的過濾速度不宜過高 表面起毛（絨）的濾料容塵量大，粉塵能深入濾料內(nèi)部，可以采用較高的過濾速度，但必須及時清灰,煙氣特性、粉塵特性、清灰方式和運行方式等,濾料種類 按濾料材質(zhì)分 天然纖維 棉毛織物，適于無腐蝕、350360K以下氣體 無機纖維 主要指玻璃纖維，化學穩(wěn)定性好，耐高溫；質(zhì)地脆 合成纖維 性能各異，滿足不同需要，擴大除塵器的應用領域 按濾料結構分 濾布（編織物） 毛氈 工藝簡單；致密，除塵效率高；容塵量小，易于清灰,袋式除塵器的清灰,清灰是袋式除塵器運行中十分重要的一環(huán)，多數(shù)袋式除塵器是按清灰方式命名和分類的 常用的清灰方式有三
11、種 機械振動式 逆氣流清灰（低壓氣體） 脈沖噴吹清灰（高壓氣體）,機械振動清灰,機械振動袋式除塵器的過濾風速一般取1.02.0m/min （但是一般不超過1m/min）， 壓力損失為8001200Pa,此類型袋式除塵器的優(yōu)點是工作性能穩(wěn)定，清灰效果較好 缺點是濾袋常受機械力作用，損壞較快，濾袋檢修與更換工作量大,逆氣流清灰,過濾風速一般為0.52.0m/min（但是一般不 超過1m/min），壓力損失控制范圍1000 1500Pa 。,這種清灰方式的除塵器結構簡單，清灰效果好，濾袋磨損少，特別適用于粉塵粘性小，玻璃纖維濾袋的情況。,脈沖噴吹清灰,利用47atm的壓縮空氣反吹，壓縮空氣的脈沖產(chǎn)生
12、沖擊波，使濾袋振動，粉塵層脫落 必須選擇適當壓力的壓縮空氣和適當?shù)拿}沖持續(xù)時間 （通常為0.1一0.2s） 每清灰一次，叫做一個脈沖，全部濾袋完成一個清灰循環(huán)的時間稱為脈沖周期，通常為60s,2、顆粒層除塵器,過濾層：石英砂、河沙、焦炭、金屬屑、陶粒、 玻璃球等顆粒狀物料構成。 優(yōu)缺點： 優(yōu)點：耐高溫、不燃不爆、耐磨損 缺點：設備龐大、占地面積大 分類： 固定床 移動床,靜電除塵,靜電除塵 利用高壓電場產(chǎn)生的靜電力，使粉塵從氣體中分離，得到凈化。 與其他除塵器的根本區(qū)別在于，分離力直接作用在粉塵粒子上，而不是作用在整個氣流上。 電除塵器的主要優(yōu)點： 耗能小、壓力損失小，一般在20050
13、0Pa 可分離的粒徑范圍為0.05200m 除塵效率可達99%以上 處理煙氣量大，可達105106m3/h 可在高溫或強腐蝕性氣體下操作,工作原理 集塵電極、放電電極（電暈電極）,應用 高效、低阻、低能耗，應用廣泛 廣泛應用于各工業(yè)企業(yè)的廢氣除塵 電除塵器仍然處在不斷的研究、更新之中 國內(nèi)在電除塵器方面具有較高水平,分類： 按沉降粒子的清除形式： 濕式電除塵器 利用水膜將塵粒沖走 避免塵粒二次飛揚，但有污水和腐蝕問題 干式電除塵器 通過機械力去除極板上的塵粒 可回收干粉塵 存在二次揚塵問題,濕式除塵,使含塵氣體與液體 （一般為水）密切接觸，利用水滴和塵粒的慣性碰撞及其它作用捕集塵?；蚴沽皆龃?/p>
14、的裝置 可以有效地除去直徑為0.120m的液態(tài)或固態(tài)粒子，亦能脫除氣態(tài)污染物 高能和低能濕式除塵器 低能濕式除塵器的壓力損失為0.21.5kPa，對10m以上粉塵的凈化效率可達9095% 高能濕式除塵器的壓力損失為2.59.0kPa，凈化效率可達99.5以上,1、噴霧塔,氣體在設備內(nèi)與液體接 觸，主要有普通噴霧塔以及 文丘里除塵器和冷卻器使 用，但吸收效率較低。,2、噴霧塔洗滌器,噴霧塔結構簡單、壓力損失小，操作穩(wěn)定，經(jīng)常與高效洗滌器聯(lián)用捕集粒徑較大的粉塵 嚴格控制噴霧的過程，保證液滴大小均勻，對有效的操作是很有必要,3、旋風洗滌器,干式旋風分離器內(nèi)部以環(huán)形方式安裝一排噴嘴，就構成一種最簡單的
15、旋風洗滌器 噴霧作用發(fā)生在外渦旋區(qū)，并捕集塵粒，攜帶塵粒的液滴被甩向旋風洗滌器的濕壁上，然后沿壁面沉落到器底 在出口處通常需要安裝除霧器,4、文丘里洗滌器,除塵器系統(tǒng)的構成 文丘里洗滌器 除霧器 沉淀池 加壓循環(huán)水泵 除塵過程 文丘里除塵器： 收縮管， 喉管， 擴散管 就其斷面形狀 圓形文丘里除塵器 矩形文丘里除塵器,文丘里洗滌器,除塵過程 含塵氣體由進氣管進入收縮管后，流速逐漸增大，氣流的壓力能逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)閯幽?在喉管入口處，氣速達到最大，一般為50180m/s 洗滌液 （一般為水）通過沿喉管周邊均勻分布的噴嘴進入，液滴被高速氣流霧化和加速 充分的霧化是實現(xiàn)高效除塵的基本條件,煙氣的處理方法,
16、冷凝法 吸收法 吸附法 催化轉(zhuǎn)化法 燃燒法,1、冷凝法,原理： 利用物質(zhì)在不同溫度下具有不同飽和蒸汽壓這一物理性質(zhì)，采用降低系統(tǒng)溫度或提高系統(tǒng)壓力的方法，使處于蒸汽狀態(tài)的污染物冷凝并從廢氣中分離出來的過程。,2、吸收法,定義：用液體處理氣態(tài)污染物，利用氣體混合物中不同組分在吸收劑中溶解度的不同來除去混合氣體中的一種或多種有害氣體 所用溶液叫吸收劑 被溶解的組分稱為吸收質(zhì)、 溶質(zhì) 不能溶解的組分稱為惰性氣體 常用的液體吸收劑有：水、堿性溶液、酸性溶液、氧化劑溶液和有機溶劑 吸收法治理氣體污染物技術上比較成熱，使用性強，各種氣態(tài)污染物如SO2、H2S、NOx等一般都可選擇適宜的吸收劑和設備進行處理
17、，并可回收有用產(chǎn)品。因此，該法在氣態(tài)污染物治理方面得到廣泛應用。,吸收法的分類,物理吸收 較簡單，可看成是單純的物理溶解過程。 吸收限度取決于氣體在液體中的平衡濃度； 吸收速率主要取決于污染物從氣相轉(zhuǎn)入液相的擴散速度,化學吸收 吸收過程中組分與吸收劑發(fā)生化學反應。 吸收限度同時取決于氣液平衡和液相反應的平衡條件； 吸收速率同時取決于擴散速度和反應速度。,吸收設備,1表面吸收器：凡能使氣液兩相在接觸表面（靜止液面或流動的液膜表面）上進行吸收操作的設備均屬表面吸收器。用于易溶氣體的吸收，如HCl、HF 2.填料式吸收器：液體沿填料表面流下，形成很大的表面積，氣體通過填料層在填料表面上被吸收。用于吸
18、收SO2、NOx、Cl2、酸霧等 3鼓泡式吸收器：鼓泡式吸收器中氣體以氣泡形式分散于液體吸收劑中。用于吸收SO2、NOx、NH3、汞蒸氣和鉛煙等 4噴液吸收器：該吸收器中液體以液滴形式分散于氣體中。用于同時除塵、降溫、吸收的場合,3、吸附法,吸附概述 常用的吸附劑 吸附的類型 吸附等溫線 影響吸附的因素,吸附法概述,吸附是利用吸附劑對液體或氣體中某一組分具有選擇吸附的能力，使其富集在吸附劑表面，而從混合物中的分離的的過程。 典型的吸附過程包括四個步驟：,待分離的料液 通入吸附劑,,吸附質(zhì)被吸附 在吸附劑表面,,料液流出,,吸附質(zhì)解吸 吸附劑再生,,吸附過程的理論基礎,固體內(nèi)部分子所受分子間的作
19、用力是對稱的，而固體表面分子所受力是不對稱的。向內(nèi)的一面受內(nèi)部分子的作用力較大，而表面向外一面所受的作用力較小， 因而當氣體分子或溶液中溶質(zhì)分子在運動過程中碰到固體表面時就會被吸引而停留在固體表面上。,常用的吸附劑,活性炭， 活性氧化鋁， 硅膠， 沸石分子篩， 吸附樹脂等。,活性炭,氧化鋁,硅膠,吸附的類型,（1） 物理吸附: 放熱，可逆，單分子層或多分子層，選擇性差 （2） 化學吸附: 放熱量大，單分子，選擇性強 （3） 交換吸附: 吸附劑吸附后同時放出等當量的離子到溶液中,物理吸附與化學吸附的特點,吸附等溫線,如果不考慮溶劑的吸附，當固體吸附劑與溶液中的溶質(zhì)達到平衡時，其吸附量m應與溶液中
20、溶質(zhì)的濃度和溫度有關。 當溫度一定時，吸附量只和濃度有關， m=f（c），這個函數(shù)關系稱為吸附等溫線。 吸附等溫線表示平衡吸附量，,影響吸附因素,吸附劑性質(zhì)： 吸附容量（a 比表面，b 空隙度） 吸附速度（a 粒度，b 孔徑分布） 機械強度（使用壽命） 吸附物性質(zhì): 表面張力降低的物質(zhì) 溶質(zhì)在易溶解的溶劑中吸附量小 極性吸附劑易吸附極性物質(zhì) 同系物極性越小，越易被非極性吸附劑吸附 溶液pH 的影響 （解離度） 溫度的影響 （吸附熱，溶解度） 其它組分的影響（促進/干擾/互不影響）,吸附裝置,固定床 移動床 流化床,4、催化轉(zhuǎn)化法,定義 是指廢氣通過催化劑床層的催化反應，是其中的污染物轉(zhuǎn)化為無害
21、或易于處理與回收利用物質(zhì)的凈化方法。 優(yōu)點： 對不同濃度的污染物具有很高轉(zhuǎn)化率； 污染物與主氣流不需要分離，避免了可能產(chǎn)生的二次污染； 操作過程簡化。 缺點：,催化劑較貴，且廢氣預熱需耗一定能量，這樣使凈化處理的費用增加。,催化劑,催化劑：凡能加速化學反應速度而本身的化學性質(zhì)在反應前后保持不變的物質(zhì)。 組成 活性組分：催化劑主體，可單獨作為催化劑。 助催化劑：本身無活性，但具有提高活性組分活性的作用。 載體,催化劑的性能主要指：其活性、選擇性和穩(wěn)定性。,反應裝置,固定床反應器床層薄，催化劑用量和反應體積較小，氣體停留時間可嚴格控制，固定床中催化劑不易磨損。它的主要缺點是傳熱性能差。,固定床催化
22、反應器,5、燃燒法,定義： 燃燒法是通過氧化作用，將廢氣中的可燃有害組分轉(zhuǎn)化為無害，或易于處理和回收的物質(zhì)的方法。 優(yōu)缺點：僅能燒掉那些可燃的或在高溫下能分解的有害氣體與煙塵，不能回收煙氣中含有的原來的物質(zhì)，但可回收燃燒熱 應用：用于有機溶劑蒸汽及碳氫化合物的凈化處理，可以處理低濃度的廢氣，凈化程度高,燃燒法分類,（一）直接燃燒法 燃燒溫度在1100度以上，特點是有火焰燃燒，燃燒溫度高，可燃燒掉廢氣中的炭粒。 （二）熱力燃燒 1定義：廢氣中可燃燒的有害組分濃度低、熱值低，必須采用輔助燃燒來提供熱量，使廢氣中可燃物達到著火溫度而銷毀。 2燃燒過程： （1）燃料輔助燃燒提供預熱能量； （2）高溫燃氣與廢氣混和以達到反應溫度； （3）廢氣在反應溫度下達到充分燃燒。 3燃燒條件：溫度、停留時間和湍流。 （三）催化燃燒 催化燃燒主要用來治理工業(yè)有機廢氣和消除惡臭。在催化劑的作用下，有機廢氣中的碳氫化合物，可以在較低的溫度下（300400度）迅速氧化，生成二氧化碳和水，使氣體得到凈化。,燃燒裝置,有機廢氣蓄熱式熱力燃燒裝置,有機廢氣催化燃燒裝置,謝 謝！,
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