大气污染物治理工艺

第1页共25页大气污染物治理工艺第2页共25页目录一、大气污染物的相关介绍.....................................................3二、大气污染物治理工艺.......................................................42.1、除尘装置.............................................................42.1.1、机械除尘装置...................................................42.1.2、电除尘器.......................................................62.1.3、袋式除尘器.....................................................72.1.4、湿式除尘器.....................................................92.1.5、颗粒层除尘器..................................................102.1.6、除尘器的选择..................................................112.2、硫氧化物的控制......................................................132.2.1、燃烧前燃料脱硫................................................132.2.2、高浓度SO₂尾气的回收和净化.....................................132.2.3、低浓度SO₂烟气脱硫.............................................142.3、固定源氮氧化物的控制................................................202.3.1、低NOx燃烧技术（源头控制）....................................202.3.2、烟气脱硝技术（末端治理）......................................212.4、除汞................................................................22第3页共25页一、大气污染物的相关介绍1.大气污染大气污染是指由于人类活动或自然过程引起某些物质进入大气中，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、健康和福利或危害了生态环境。所谓人类活动不仅包括生产活动，而且也包括生活活动，如做饭、取暖、交通等。自然过程，包括火山活动、森林火灾、海啸、土壤和岩石的风化及大气圈中空气运动等。一般来说，由于自然环境的自净作用，会使自然过程造成的大气污染，经过一段时间后生态平衡能自动恢复。所以可以说，大气污染主要是人类活动造成的。2.大气污染物大气污染物是指由于人类活动或自然过程排入大气的，并对人和环境产生有害影响的物质。大气污染物按其存在状态可分为气溶胶状态污染物和气体状态污染物。气溶胶（气体介质和悬浮在其中的分散粒子所组成的系统）状态污染物可分为：粉尘：悬浮于气体介质中的小固体颗粒，受重力作用能发生沉降，但在一段时间内能保持悬浮状态。烟：一般指由冶金过程形成的固体颗粒的气溶胶。飞灰：随燃料燃烧产生的烟气排出的分散得较细的灰分。黑烟：一般指由燃料燃烧产生的能见气溶胶。霾（或灰霾）：霾天气是大气中悬浮的大量微小尘粒使空气浑浊，能见度降低到10km以下的天气现象。雾：是气体中液体悬浮体的总称。总悬浮颗粒物（TSP）：能悬浮在空气中，空气动力学当量直径≤100μm的颗粒物。可吸入颗粒物（PM10）：能悬浮在空气中，空气动力学当量直径≤10μm的颗粒物。细颗粒物（PM2.5）：环境空气中空气动力学当量直径≤2.5μm的颗粒物.第4页共25页气体状态污染物是以分子状态存在的污染物。总体上分为：含硫化合物、含氮化合物、碳的氧化物、有机化合物及卤素化合物。3.大气污染的危害（1）大气污染对人体和健康的伤害。大气污染物主要通过三条途径危害人体：一是人体表面接触后受到伤害，二是食用含有大气污染物的食物和水中毒，三是吸入污染的空气后患了种种严重的疾病。（2）大气污染危害生物的生存和发育。大气污染主要是通过三条途径危害生物的生存和发育的：一是使生物中毒或枯竭死亡，二是减缓生物的正常发育，三是降低生物对病虫害的抗御能力。（3）大气污染对物体的腐蚀。大气污染物对仪器、设备和建筑物等，都有腐蚀作用。如金属建筑物出现的锈斑、古代文物的严重风化等。（4）大气污染对全球大气环境的影响。大气污染发展至今已超越国界，其危害遍及全球。对全球大气的影响明显表现为三个方面：一是臭氧层破坏，二是酸雨腐蚀，三是全球气候变暖。二、大气污染物治理工艺2.1、除尘装置2.1.1、机械除尘装置指利用质量力（重力、惯性力和离心力）的作用使颗粒物与气体分离的装置1、重力沉降室第5页共25页原理：气流进入重力沉降室后，流动截面积扩大，流速降低，较重颗粒在重力作用下缓慢向灰斗沉降，是通过重力作用使尘粒从气流中沉降分离的除尘装置。优点：结构简单、投资少、压力损失小（一般为50～100Pa）、维修管理容易缺点：体积大、效率低、仅作为高效除尘器的预除尘装置，除去较大和较重的粒子（适用大于50微米的颗粒）2、惯性除尘器原理：在沉降室内设置各种形式的挡板，含尘气流冲击在挡板上，气流方向发生急剧转变，借助尘粒本身的惯性力和重力作用，使其与气流分离。结构形式主要分为冲击式和反转式。冲击式：气流冲击挡板捕集较粗粒子反转式：改变气流方向捕集较细粒子冲击式惯性除尘装置（a单级型b多型）（适于烟道除尘）弯管型、百叶窗型适于烟道除尘；多层隔板型适于烟雾的分离应用：用于净化密度和粒径较大的金属或矿物性粉尘时具有较高除尘效率，对粘结性和纤维性粉尘，则因堵塞而不宜采用。由于净化效率不高，一般只用于多级除尘中的一级除尘；捕集10～20µm（30µm）以上的粗颗粒；压力损失100～1000Pa。3、旋风除尘器原理：使含尘气流作旋转运动，借助于离心力将尘粒从气流中分离并捕集于器壁，再借助重力作用使尘粒落入灰斗。是利用旋转气流产生的离心力分离气流中的粉尘的装置。优点：①.旋风除尘器内部没有运动部件，维护方便；②.制作管理十分方便；③.处理相同的风量情况下体积小、结构简单，价格便宜；④.作为预处理器使用时。可以立式安装，使用方便；⑤.处理大风量时便于多台并联使用，效率阻力不收影响；⑥.可耐400摄氏度高温，第6页共25页如采用特殊的耐高温材料，还可以耐更高的温度；⑦.除尘器内设耐磨内衬后，可用以净化含高磨蚀性粉尘的烟气；⑧.可以干法清灰，有利于回收有价值的粉尘。缺点：①.卸灰阀如果漏损会严重影响除尘效率；②.磨损严重，特别是处理高浓度或磨损性大的粉尘时，入口处和椎体部位都容易磨坏；③.除尘效率不高，对捕集粒径小于5微米的微细粉尘和尘粒密度小的粉尘，效率较低，单独使用时有时满足不了含尘气体排放浓度的要求；④.由于除尘效率随筒体直径增加而降低，因而单个除尘器的处理风量受到一定的限制。2.1.2、电除尘器原理：含尘气体在通过高压电场进行电离的过程中，使尘粒荷电，并在电场力的作用下使尘粒沉积在集尘极上，将尘粒从含尘气体中分离出来的一种除尘设备。优点：①.压力损失小，一般为200～500Pa；②.处理烟气量大，可达105～106m3/h；③.能耗低，大约0.2～0.4kWh/1000m³；④.对细粉尘有很高的捕集效率，可高于99％；⑤.可在高温（如300-400）或强腐蚀性气体下操作。缺点：①.设备比较复杂，要求设备调运和安装以及维护管理水平高。②.对粉尘比电阻有一定要求，所以对粉尘有一定的选择性，不能使所有粉尘都的获得很高的净化效率。③.受气体温、温度等的操作条件影响较大，同是一种粉尘如在不同温度、湿度下操作，所得的效果不同，有的粉尘在某一个温度、湿度下使用效果很好，而在另一个温度、湿度下由于粉尘电阻的变化几乎不能使用电除尘器了。④.一次投资较大，卧式的电除尘器占地面积较大。⑤.在某些企业实用效果达不到设计要求。粒径/μm初尘浓度g/m³阻力/pa效率/%重力沉降室50-1002150-13050惯性除尘器20-502300---80050-70旋风除尘器20-400.5400-80060-85第7页共25页2.1.3、袋式除尘器使含尘气流通过过滤材料将粉尘分离捕集的装置，采用滤纸或玻璃纤维等填充层作滤料的空气过滤器，主要用于通风及空气调节的气体净化。采用纤维织物作滤料的袋式除尘器则在工业尾气的除尘方面应用较广。原理：含尘气流从下部进入圆筒形滤袋，在通过滤料的孔隙时，粉尘被捕集于滤料上沉积在滤料上的粉尘，可在机械振动的作用下从滤料表面脱落，落入灰斗中粉尘因截留、惯性碰撞、静电和扩散等作用，在滤袋表面形成粉尘层，常称为粉层初层。优点：①.袋式除尘器对净化含微米或亚微米数量级的粉尘粒子的除尘效率较高，一般可达99％，甚至可达99.99％以上；②.可以捕集多种干性粉尘，特别是对于高比电阻粉尘；③.捕集含尘气体浓度、含尘气体量范围大；④.袋式除尘器形状大小灵活；⑤.运行稳定可靠，操作维护简单，没有污泥处理和腐蚀等问题。缺点：①.主要受滤料的耐温250℃和耐腐蚀等性能所影响，否则投资高；②.不适于净化含粘结和吸湿性强的粉尘的气体。否则将会产生结露，堵塞布袋滤料的孔隙；③.据统计，用袋式除尘器净化大于17000m³／h的含尘烟气量需的投资费用要比电除尘器高。而用其净化小于17000m³／h的含尘烟气量时，投资费用比电除尘器省。清灰方式：（1）机械振动袋式除尘器。水平振动（上部、腰部）、直振动（偏心轮或定期提升）、扭曲振动（偏心轮）。该类型袋式除尘器优点是工作性能稳定，清灰效果较好。缺点滤袋常受机械力作用，损坏较快，滤袋检修与更换的工作量大。（2）逆气流清灰指清灰时气流方向于正常过滤时相反。过滤风速一般为0.3～1.2m/min，压力损失控制范围1000～1500Pa第8页共25页这种清灰方式的除尘器结构简单，清灰效果好，滤袋磨损少，特别适用于粉尘粘性小，玻璃纤维滤袋的情况。（3）脉冲喷吹清灰利用4～7atm的压缩空气反吹，压缩空气的脉冲产生冲击波，使滤袋振动，粉尘层脱落。脉冲喷吹清灰实现了全自动清灰，净化效率达99％；过滤负荷较高；滤袋磨损轻；运行安全可靠。应用：袋式除尘器作为一种高效除尘器，广泛用于各种工业部门的尾气除尘；比电除尘器结构简单、投资省、运行稳定，可以回收高比电阻粉尘与文丘里洗涤器相此，动力消耗小，回收的干粉尘便于综合利用对于微细的干燥粉尘，采用袋式除尘器捕集是适宜。附：电袋除尘器分类：串联式电袋除尘器（分体式和一体式）；混合式电袋除尘器技术特点：电除尘器效率在80%以上，袋式除尘器负荷低（1/5）提高；袋式除尘效率（过滤速度1.2-2.0，国外2.4-4.7m/）；0.15-0.5μm尘粒荷电提高滤袋效率可达99.99%；荷电粉尘粉尘层疏松，透气性好降低过滤阻力，易清灰；可以回收高比电阻的粉尘，对粉尘负荷、烟气量波动适应强。应用：燃煤电厂、水泥厂等将前级电除尘和后级袋式除尘串联成一体,烟气经过前区静电除尘后进入后区袋式除尘。第9页共25页在一个除尘箱体内,前部设置一段预荷电区,使颗粒物带电。带电颗粒物随烟气进入后区过滤段被滤袋过滤层收集组合式除尘器,其主要结构为:在一个除尘箱体内,静电部分(放电极和收集板)和滤袋的交替成排布置,两者同时工作、达到除尘效果。2.1.4、湿式除尘器使含尘气体与液体（一般为水）密切接触，利用水滴（水膜、水气泡）和尘粒的惯性碰撞及其它作