大气污染与控制

空气污染与控制安全工程121李函函内容概述空气污染物的扩散空气污染控制工程室内空气污染与控制全球性大气环境问题大气污染(AirPollution)

通常是指由于人类活动和自然过程引起某种物质进入大气中，呈现出足够的浓度，达到足够的时间，并因此而危害了人体的舒适、健康和福利或危害了环境的现象。概述大气污染及其分类1.

大气圈及大气组成（重点对流层和平流层）2.大气污染类型①煤烟型污染指由于煤燃烧过程中排放的各种污染物而造成的污染。②氧化型污染

指由于机动车尾气排放和燃油锅炉的排气中含有的氮氧化物和碳氢化合物，造成的二次污染。③混合型污染指由于燃煤和燃油过程中产生的污染物互相结合在一起造成的污染。

3.大气污染物种类一)气溶胶状态污染物1.粉尘

是指悬浮于气体介质中的小固体颗粒，受重力作用可发生沉降，但在一定的时间内能保持悬浮状态。2.烟尘是燃料和其它物质燃烧的产物。3.雾

是气体中液滴悬浮体的总称。4.大气污染物种类

二)气体状态污染物

1.一次污染物：

从污染源直接排入空气中的原始污染物；

2.二次污染物：

一次污染物进入空气后，经过一系列化学或光化学反应生成的与一次污染物性质不同的新污染物质。

表1.2气体状态大气污染物种类SO3、H2SO4及硫酸盐NO2、HNO3及硝酸盐无醛、酮、过氧乙酰硝酸酯、O3无SO2、H2SNO、NH3CO、CO2C1~C10化合物HF、HCI含硫化合物含氮化合物碳氧化合物碳氢化合物卤素化合物二次污染物一次污染物污染物5.大气污染源类型1．按人们的社会活动功能分类

①生活污染源②工业污染源③交通污染源2．按污染源的几何形态分类

①点污染源②面污染源③线污染源6.大气污染危害1.颗粒物对人体健康的影响飘尘对人体的危害作用(PM10,PM2.5)

2.气体状态污染物对人体健康的影响①具有很强的刺激性的SO2气体②NOX的毒性③O3的刺激性作用④挥发性有机化合物(VOCs)中的有毒有害3.对城市环境中的植物、器物和材料的损失4.能见度降低酸雨温室效应厄尔尼诺现象拉尼娜现象臭氧层破坏光化学烟雾空气污染的扩散几个典型的大气污染现象大气污染流程图污染源大气状态污染汇排放排放速率、类型源的结构散布垂直和水平散布稳定度，湍流、风转化化学反应排除城建、清洗、吸收碰撞接受体反应健康影响植物损害污染、腐蚀大气污染物的种类颗粒污染物根据物理性质的不同分粉尘(dust)烟(fume)飞灰(flyash)黑烟(smoke)雾(fog)总悬浮微粒(TSP)气态污染物含硫化合物、含氮化合物、碳化物、碳氢化合物、卤化物一次污染物二次污染物：如硫酸烟雾、光化学烟雾按形成过程分空气污染控制工程一.除尘装置概述☆除尘装置：从气体中除去或收集固态或液态粒子的设备。☆除尘装置类型：

1.机械式除尘器重力沉降室；惯性除尘器；旋风除尘器2.湿式除尘器3.过滤式除尘器4.电除尘器干式机械除尘器一)重力沉降室

利用粉尘与气体的密度不同,依靠自身的重力从气流中自然沉降下来，达到净化目的的装置.类型a.水平气流沉降室；b.垂直气流沉降室。优点简单，价低，便于维护，压力损失小，可处理高温气体.

缺点沉降小颗粒的效率低，一般只能除去50μm以上的大颗粒.图

水平气流简易重力沉降室二)惯性除尘器

利用粉尘与气体在运动中的惯性力不同，使粉尘从气流中分离出来的方法。类型a.冲击式结构；b.反转式结构。惯性除尘器的特点

a.能分离10-30μm左右的尘粒，除尘效率为70％;b.适合安装在烟道上使用;c.可设计成不同的结构形式，作为前一级除尘器与其他除尘方法组成多级除尘系统。图惯性除尘器的分离机理示意图三)旋风除尘器利用离心力作用将尘粒从气流中分离并捕集下来的装置。☆旋风除尘器的构造及工作原理(图)☆旋风除尘器的分类a.切线进入式旋风除尘器；b.轴向进入式旋风除尘器旋风除尘器的特点

a.结构简单，造价低；b.无传动机构及运动部件维护、修理方便；c.可用于高温含尘烟气的净化;d.可承受内、外压力；e.可干法清灰，可用它回收有价值的粉尘；f.可用以净化含高腐蚀性粉尘的烟气。湿式除尘器

用水或其他液体与含尘废气相互接触，实现分离捕集粉尘粒子和吸收有害气体的装置.类型a.重力喷雾除尘器；b.旋风水膜除尘器；c.贮水式冲击水浴除尘器；d.填料塔除尘器；f.文丘里除尘器；优点①除尘效率比干式除尘器的高；②可处理高温、高比阻、易燃易爆含尘气体；③具有除尘、冷却和净化的作用。

缺点①有废水处理问题；②洗涤水有一定的腐蚀性，金属设备易被腐蚀；③在寒冷地区使用湿式除尘器容易冻结；④能耗比较大。图

填料洗涤除尘器的类型a.错流型；b.顺流型；c.逆流型图

文丘里洗涤除尘器装置系统过滤式除尘器一)过滤式除尘器

利用多孔过滤介质分离捕集气体中固体或液体粒子的净化装置。类型1.按使用原料的性状不同;

2.按除尘器的应用目的;3.按粉尘粒子在除尘器中被捕获位置的不同(图);

内部过滤:粉尘粒子是在滤层内部而被捕集.

外部过滤:粉尘粒子是被阻挡在滤料的表面上.图

过滤除尘器的过滤方式电除尘器

当含尘气体通过强电场时被电离而荷电，荷电的尘粒在电场力作用下到达集尘极，从而使尘粒从含尘气体中分离出来一种除尘装置。☆电除尘器的机理

含尘气体通过两极间非均匀电场时，在放电极周围强电场作用下，气体被电离，使带电尘粒在电场作用下推向集尘极，从而达到除尘目的。☆电除尘器的类型1.按集尘电极的型式①管式电除尘器；②板式电除尘器。2.按含尘气流在电除尘器中流动方式①立式电除尘器；②卧式电除尘器

3.按收尘极上清灰方式的不同

①干式电除尘器；②湿式电除尘器图

平板型集尘极的不均匀电场示意图++++(+)(-)(-)(-)(-)(-)(-)(-)(-)(-)(-)(-)(-)(-)(-)(-)(-)(-)(-)离子化区(A)集尘极(+)荷电层荷电层荷电层(-)(-)放电极(-)(B)(A)集尘极(+)高压直流电源含尘气体图

管式电除尘器的示意图图

喷水型湿式电除尘器示意图二、有害气体净化挥发性有机气体净化工艺☆冷凝法☆固体吸附法☆液体吸收法☆焚烧法☆生物氧化法工业上常用的吸附剂①活性氧化铝和氧化铝；②硅胶；③活性炭；④分子筛沸石

常见吸附剂的主要特性预热室催化床补充能量热交换器废气入口一般催化燃烧流程排气SOx的来源与脱硫途径☆来源1、煤燃烧中产生的低浓度的SO2烟气是主要来源2、铅锌冶炼厂及硫酸厂排放的高浓度SO2☆

脱硫途径燃烧前脱硫（低硫煤，煤的分选与预处理）1.选煤技术;2.水煤浆技术;3.煤气化技术;4.煤液化技术.燃烧中脱硫（炉内脱硫）①型煤；②硫化床燃烧技术；③炉内喷钙技术燃烧后脱硫（烟气脱硫）SOx的来源与脱硫途径燃烧后脱硫（烟气脱硫）FGDPlantPrinciplePicture

ProcesswaterLimestoneslurrytankFiltratetankGGH

Fluegas

CleangasWastewaterGypsumstorageOxidationairLimestoneVacuumbeltfilterWetballmill

Limestonesilo

GypsumAbsorber强制氧化湿法脱硫工艺NOx的形成机理①热力型NOX：高温空气燃烧时生成的NOX；②燃料型NOX：有机燃料燃烧时分解的N2和空气中的O2反应生成的NOX；③瞬时NOX：低温火焰中由于含碳自由基的存在，通过中间产物转换为NOX。

NOx的控制技术燃烧后烟气净化——催化燃烧还原1.选择性催化还原法(SCR)脱硝（图）在催化作用下，以氨作还原剂，将NOX还原为氮气和水的方法。

☆催化剂的活性成分：贵金属(如Pd、Pt)和金属氧化物(如Cu、Fe、V、Mn)等，☆载体：二氧化钛和沸石等。2．选择性非催化还原法(SNCR)脱硝不用催化剂，用氨和尿素在850℃~1100℃内，将NOX还原成N2的方法。3．吸收法净化烟气中的NOX4．吸附法净化烟气中的NOX汽车尾气净化方法1、燃料处理技术1）对现用燃料的处理2）采用车用替代燃料2、机内净化技术1）分层燃烧系统与电喷技术2）发动机增压和增压中冷技术相结合的燃油系统3、及外净化技术室内空气污染与控制全球性大气环境问题(一)酸雨概念：指pH值小于5.6的天然降水（湿沉降）和干沉降。形成原因：排放大量的SO2和NOX，包括自然排放和人为排放。人为排放为主。酸雨的分布：欧洲、北美、中国中国酸雨的分布变化主要位于长江以南（1）对水生生态系统的影响（2）导致土壤酸化（3）腐蚀建筑物及名胜古迹酸雨的危害我国酸雨的化学特征(硫酸型）SO42-NO3-Ca2+NH4+温室效应：太阳发出的短波辐射透过大气层到达地面，使地表温度上升，发出长波辐射，大气中的温室气体对短波吸收很弱，而对长波辐射吸收很强。因此地表从太阳辐射获得的热量相对多，而散失到大气层以外的热量相对少，地球表面的温度得以维持，这就是大气的温室效应。温室气体：二氧化碳、CFC11、CFC12、甲烷、氧化亚氮一氧化碳、二氯乙烷、臭氧、四氯化碳、全球变暖原因：温室效应的加剧1、排放控制对策：控制化石燃料消耗，以抑制CO2的排放；主要是控制CO22、固定化对策：使已生成的CO2变为其他物质，以防止其向大气中排放；3、适应对策：在已发生全球变暖的情况下，采取相适应的对策以使其影响降低到最小程度。减缓全球变暖的对策臭氧层破坏:臭氧分子吸收紫外线分解为一个氧气分子和一个氧原子：氧气分子可以吸收紫外线分解为两个氧原子：氧气分子和氧原子也可以合并生成臭氧分子，以便吸收更多的紫外线：上述反应过程吸收了99％的来自于太阳的紫外线。氟氯烃（CFCs）很大程度上导致了平流层臭氧的减少。这两个反应都造成了臭氧的减少。1979－1986年TOMS测得的总臭氧全球平均值注：Dobson单位－将0°C，标准海平面压力