工程环境保护与可持续发展_第4章__大气污染的控制与治理.ppt

第四章第四章 大气污染的控制与治理大气污染的控制与治理第一节第一节 颗粒污染物的分离方法颗粒污染物的分离方法一、颗粒污染物的物理性质一、颗粒污染物的物理性质几何特性密度粘附性润湿性电性爆炸性安息角二、除尘过程机理二、除尘过程机理1.重力分离2.离心分离3.惯性分离4.截留分离5.静电分离第二节第二节 除尘装置除尘装置一、除尘装置的性能及分类一、除尘装置的性能及分类（一）除尘装置的性能1.含尘气体的处理量2.除尘效率3.阻力（二）除尘装置的分类二、机械式除尘器二、机械式除尘器1.重力沉降室2.惯性除尘器3.旋风除尘器三、过滤式除尘器三、过滤式除尘器四、湿式除尘器四、湿式除尘器五、电除尘器五、电除尘器第三节第三节 气态污染物的净化方法气态污染物的净化方法一、气态污染物的吸收净化方法一、气态污染物的吸收净化方法（一）气体的溶解与平衡（二）气液传质的基本原理1双膜理论2传质速率（三）化学吸收1化学平衡与相平衡2.化学吸收的传质速率（四）吸收装置二、气态污染物的吸附净化方法二、气态污染物的吸附净化方法1.吸附现象2.吸附的基本原理（1）吸附平衡。（2）吸附等温方程。（3）吸附等温线。（4）吸附速率。3.吸附剂4.吸附装置三、气态污染物的催化净化方法三、气态污染物的催化净化方法1.催化作用2.催化剂3.催化装置4.催化燃烧第四节第四节 主要气态污染物的治理技术主要气态污染物的治理技术一、含二氧化硫废气的治理技术一、含二氧化硫废气的治理技术（一）燃料脱硫1原煤脱硫2.燃油脱硫（二）燃烧脱硫1.型煤固硫2.流化燃烧脱硫3.炉内喷钙（三）烟气脱硫1.干法烟气脱硫2.半干法烟气脱硫3.湿法烟气脱硫二、含氮氧化物废气的治理技术二、含氮氧化物废气的治理技术（一）低NOx燃烧技术1.分级燃烧法2.再燃烧法3.烟气再循环法4.低NOx燃烧器（二）废气脱硝1.催化还原法2.液体吸收法三、三、CO2排放控制及综合利用排放控制及综合利用1.吸收法2.膜分离法3.纯氧/烟气再循环燃烧4.改变煤气化联合循环5.低温分离法四、燃烧过程废气的综合治理四、燃烧过程废气的综合治理（一）锅炉废气的综合治理 1.低NOx燃烧技术 2.SNOX联合脱硫脱硝技术 3.DESONOX联合脱硫脱硝技术 4.活性炭联合脱硫脱硝技术5.锅炉除尘（二）机动车尾气的综合治理1.分层燃烧2.稀混合气燃烧技术3.控制燃烧的其他技术4.尾气净化5.柴油机碳烟的净化 第一节第一节 颗粒污染物的分离方法颗粒污染物的分离方法一、颗粒污染物的物理性质一、颗粒污染物的物理性质1.几何特性（粒径、形状、比表面积）（1）粒径。单一粒径、粒子群的平均粒径，m。单一粒径。测定方法不同，定义及表示不同。斯托克斯粒径ds与被测粒子密度相同、终端沉降速度vs相等的球的直径。粒子雷诺数Re1时，分割粒径dc（临界粒径）某除尘器的分级效率为50时的粒径。平均粒径。形状和大小各异的粒子组成的实际粒子群与由均一的球形粒子组成的假想粒子群具有相同的某一物理性质，则称此球形粒子的直径为实际粒子群的平均粒径。长度平均粒径(算术平均粒径)dlnd/n；体积平均粒径dv(nd3/n)1/3；质量平均粒径dmnd4/nd3等。粒径分布。某一粒子群中不同粒径的粒子所占比例,即指粒子的分散度。粒径分布有粒数分布或质量分布，前者为粒子的个数百分数，后者用粒子的质量分数来表示。除尘技术中多采用质量分布,通常有频率分布、频度分布以及筛上累积频率分布三种：频率分布：粒径dp至dpdp的粒子质量M占试样总质量M的质量分数频度分布频度分布：单位粒径间隔宽度：单位粒径间隔宽度(dp)时的频率分布时的频率分布筛上累积分布筛上累积分布：大于某一粒径：大于某一粒径d dp p的全部粒子质量占粉尘试样总质量的全部粒子质量占粉尘试样总质量的质量分数的质量分数筛下累积分布筛下累积分布：小于某一粒径：小于某一粒径dp的全部粒子质量占粉尘试样总质量的的全部粒子质量占粉尘试样总质量的质量分数质量分数中位径中位径d50:筛上累计分布和筛下累计分布相等筛上累计分布和筛下累计分布相等(RsRx=50)时的时的粒径称为中位径粒径称为中位径 d50空隙率空隙率是指是指粉尘之间的空隙体积粉尘之间的空隙体积与包含空隙和粉体在内的与包含空隙和粉体在内的总体积总体积之比之比。bp，粉尘越细，吸附空气越多，粉尘越细，吸附空气越多，值愈大；挤压或振动过程中，值愈大；挤压或振动过程中，值减小。值减小。（2）形状形状。大多数粒子实际上是不规则形状，但通常把粒子假定为球形。大多数粒子实际上是不规则形状，但通常把粒子假定为球形。（3）比比表表面面积积。单单位位体体积积或或质质量量的的粉粉尘尘具具有有的的总总表表面面积积。粒粒子子越越细细，比比表表面积越大，活性越高，通过粒层的流体阻力也越大。面积越大，活性越高，通过粒层的流体阻力也越大。2.密度密度 单位体积粉尘质量。单位体积粉尘质量。真真密密度度p 是是指指将将吸吸附附在在粉粉尘尘粒粒子子凹凹凸凸表表面面、内内部部空空隙隙以以及及粒粒子子之之 间间的的空空气气排排除除以以后后测得测得颗粒自身的密度颗粒自身的密度）。）。堆堆积积密密度度b（堆堆积积密密度度是是指指包包括括粉粉尘尘粒粒子子内内部部空空隙隙和和粉粉体体粒粒子子之之间间气气体体空空间间在在内内的的粉粉体体密度密度）。定义：定义：粉尘粒子粉尘粒子附着附着在固体表面上或它们之间在固体表面上或它们之间相互凝聚相互凝聚的可能性的可能性。粘附力主要有：分子力（范德华力）粘附力主要有：分子力（范德华力）、毛细力和静电力、毛细力和静电力(库仑力库仑力)。颗颗粒粒细细小小、粗粗糙糙且且形形状状不不规规则则、含含水水高高且且润润湿湿性性好好、含含尘尘浓浓度度高高、荷荷电电量量大大的的粉粉尘尘，其其粘粘附附力增大。力增大。粉粉尘尘由由于于粘粘性性力力的的作作用用，在在相相互互碰碰撞撞中中会会导导致致尘尘粒粒的的凝凝聚聚变变大大，有有助助于于提提高高对对粉粉尘尘的的捕捕集集，但也要注意其粘附在器壁上会造成装置和管道的堵塞。但也要注意其粘附在器壁上会造成装置和管道的堵塞。4.润湿性润湿性 粉尘粒子粉尘粒子与液体与液体相互附着或附着难易程度相互附着或附着难易程度称为粉尘的润湿性称为粉尘的润湿性。液液体体分分子子的的表表面面张张力力越越小小，浸浸润润性性越越强强。水水的的表表面面张张力力比比酒酒精精或或煤煤油油大大，其其对对粉粉尘的浸润就较差。尘的浸润就较差。还与粉尘粒径大小、理化性质、所处状态有关。还与粉尘粒径大小、理化性质、所处状态有关。浸浸润润性性是是选选择择湿湿式式除除尘尘设设备备的的主主要要依依据据。对对于于某某些些遇遇水水易易形形成成不不溶溶于于水水的的硬硬垢垢的粉尘，如水泥，会结垢或堵塞，不宜采用湿式除尘技术的粉尘，如水泥，会结垢或堵塞，不宜采用湿式除尘技术。3.粘附性粘附性5.电性电性（粉尘的荷电性、比电阻）（粉尘的荷电性、比电阻）荷荷电电性性。粉粉尘尘由由于于碰碰撞撞、摩摩擦擦、放放射射线线照照射射、电电晕晕放放电电、接接触触带带电电体体等等原原因因带带有有一一定的电荷。定的电荷。粉尘比表面积粉尘比表面积、含水量、含水量、温度、温度，荷电量，荷电量。比电阻比电阻。导电性能，用电阻率来表示，。导电性能，用电阻率来表示，cm。容积比电阻容积比电阻为粉尘依靠其为粉尘依靠其内部内部的电子或离子进行的颗粒本体的的电子或离子进行的颗粒本体的容积导电容积导电；表面比电阻表面比电阻粉尘粉尘表面表面因吸附水分或其他化学物质而形成的化学膜进行因吸附水分或其他化学物质而形成的化学膜进行表面导电表面导电。一一般般：200，容容积积导导电电为为主主；100，表表面面导导电电为为主主；中中间间温温度度范范围围，两两种比电阻的合成，其值最高。种比电阻的合成，其值最高。6.爆炸性爆炸性可可燃燃物物形形成成粉粉尘尘后后，总总表表面面积积，表表面面自自由由能能，化化学学活活性性。达达到到自自燃燃温温度度时时，一一定定的的条条件件下下会会转转化化为为燃燃烧烧状状态态。瞬瞬间间产产生生大大量量热热量量，粉粉尘尘放放热热反反应应速速度度系统排热速度，在封闭空间内造成很高的压力和温度，形成化学爆炸。系统排热速度，在封闭空间内造成很高的压力和温度，形成化学爆炸。爆炸极限爆炸极限发生爆炸的可燃性粉尘浓度（爆炸下限、爆炸上限）。发生爆炸的可燃性粉尘浓度（爆炸下限、爆炸上限）。颗颗粒粒细细小小、分分散散度度高高、不不燃燃尘尘粒粒少少、湿湿度度低低、含含有有挥挥发发性性可可燃燃气气体体的的粉粉尘尘，易易自燃和爆炸；自燃和爆炸；镁粉、碳化钙粉尘与水接触后会引起自然爆炸，不能采用湿式除尘；镁粉、碳化钙粉尘与水接触后会引起自然爆炸，不能采用湿式除尘；锌粉与镁粉或混合后也会发生爆炸。锌粉与镁粉或混合后也会发生爆炸。7.安息角安息角 粉粉尘尘通通过过小小孔孔连连续续落落到到水水平平板板上上，堆堆积积成成的的锥锥体体母母线线与与水水平平面面小小于于90的夹角的夹角（也叫静止角、堆积角）（也叫静止角、堆积角）。用用于于评评价价粉粉尘尘的的流流动动特特性性。安安息息角角愈愈小小，粉粉尘尘的的流流动动性性愈愈好好，多多数数粉粉尘尘35左右。左右。一一般般情情况况，粒粒径径大大、表表面面光光滑滑、接接近近球球形形、湿湿度度低低、粘粘性性小小的的粉粉尘尘，其安息角减小。其安息角减小。二、除尘过程机理二、除尘过程机理 除除尘尘机机理理：含含尘尘气气流流在在某某种种力力的的作作用用下下使使尘尘粒粒相相对对气气流流产产生生一一定定的的位位移移，最终脱离气流沉降于捕集表面。最终脱离气流沉降于捕集表面。1.重力分离重力分离在重力场的作用下，粒子在静止流体中作自由沉降运动在重力场的作用下，粒子在静止流体中作自由沉降运动。合力。合力 FFw重重Fb浮浮Fd阻阻终终端端沉沉降降速速度度vs尘尘粒粒先先加加速速下下降降，Fd不不断断，当当使使合合力力F0时时，作作均均速速下降运动的速度（沉降速度达到恒定最大值）。下降运动的速度（沉降速度达到恒定最大值）。对于对于dp100m的颗粒，层流区的颗粒，层流区（Revdp/1.0）vsdp2，dp，vs，难难分离分离温度温度，vs，难，难分离分离2.离心分离是利用旋转含尘气流产生的离心力的作用使粒子与气体分离的一种简单而重要的分离方法。离心力可以比重力大得多，对惯性分离和滤料拦截有重要作用。层流时，离心力Fc径向阻力Fd，终端离心沉降速度：相对重力分离，它是以离心加速度相对重力分离，它是以离心加速度v2/r代替了重力加速度代替了重力加速度g。除了与除了与dp和温度有关。和温度有关。v，r，vrs，愈能分离，愈能分离细小尘粒。细小尘粒。3.惯性分离机理：含尘气流冲击障碍物，气流突然转变方向，尘粒则受惯性力作用与气流分离。同时还有离心力和重力作用。dp，初速，气流旋转半径，惯性分离效果增强。4.截留分离机理(1)质质量量很很小小的的粒粒子子，如果没有离开流线而绕过捕尘体(如液滴、纤维等)运动时，这时只要粒子的中心处于距捕尘体不超过dp/2的流线上，就会与捕尘体接触而被截留分离。(2)而尺寸和质量较大的粒子，由于惯性作用而离开气流流线直接碰撞到捕尘体上而被捕集则为上述的惯性碰撞分离。）dp，捕尘体直径d0，截留分离效率。5.静电分离静电分离机机理理：针针状状（放放电电、电电晕晕、负负）电电极极和和平平板板（集集尘尘、正正）电电极极通通较较高高的的直直流流电电压压，产产生生电电场场，自自由由电电子子运运动动形形成成电电流流。自自由由电电子子撞撞击击中中性性气气体体分分子子使使之之电电离离，产产生生大大量量正正、负负离离子子和和自自由由电电子子，使使极极间间电电流流急急剧剧增增大大，在在电电晕晕极极附附近近发发生生电电晕晕放放电电。正正离离子子与与针针状状电电极极中中和和。负负离离子子和和自自由由电电子子向向集集尘尘极极移移动动，与与粉粉尘尘碰碰撞撞，使使尘尘粒粒荷荷电电向向集集尘尘极极转转移移，最最后后附附着着在在集集尘尘极极上上而而与与气气流流分分离离。利用静电力，可用于分离利用静电力，可用于分离 0.11.0m低速粒子。低速粒子。静电分离有两种形式静电分离有两种形式：自身带电自身带电粒子在捕尘体上沉降。自身带电有限。粒子在捕尘体上沉降。自身带电有限。电场力作用电场力作用使荷电粒子在集尘极上发生沉降使荷电粒子在集尘极上发生沉降:第二节第二节 除尘装置除尘装置 一、除尘装置的性能及分类一、除尘装置的性能及分类1.性能：性能：（1）含尘气体的处理量含尘气体的处理量 处理含尘气体能力大小。体积流量处理含尘气体能力大小。体积流量Q（m3/s）表示。）表示。（2）除尘效率除尘效率 总除尘效率总除尘效率。捕集粉尘质量。捕集粉尘质量Mc(g/s）与进入的粉尘质量）与进入的粉尘质量Mi之比。之比。式中，浓度C（g/m3）若除尘器完全密闭，稳态若除尘器完全密闭，稳态等温等温操作，则进出除尘器的气体量不变：操作，则进出除尘器的气体量不变：Qo Qi，于是：，于是：分级除尘效率分级除尘效率d。定义：定义：除尘器对某一粒径除尘器对某一粒径dp或某一粒径范围或某一粒径范围dp的粉尘的捕集效果的粉尘的捕集效果。（。（频率分布频率分布 ）（3)透过率透过率P：一些除尘器的除尘效率可达一些除尘器的除尘效率可达99以上，总效率的变化难以判断除尘效果及排放对环境效应以上，总效率的变化难以判断除尘效果及排放对环境效应的影响的影响，这时可用，这时可用P反映其效果反映其效果.定义：定义：从除尘器中从除尘器中逃逸的粉尘质量逃逸的粉尘质量与进入的粉尘质量之比的质量分数，与进入的粉尘质量之比的质量分数，即透过率即透过率P.（4）阻力阻力：气流通过时的压力损失，气流通过时的压力损失，阻力系阻力系数数 与流动状态流道大小和形状有关。与流动状态流道大小和形状有关。2.分类分类（1）机机械械式式除除尘尘器器。质质量量力力(重重力力、惯惯性性力力、离离心心力力)作作用用。重重力力沉沉降降室室、惯惯性性分分离器、旋风除尘器。离器、旋风除尘器。（2）过过滤滤式式除除尘尘器器。多多孔孔滤滤料料层层、网网眼眼物物体体。颗颗粒粒层层过过滤滤器器、袋袋式式过过滤滤器器。效效率率高、能耗高。高、能耗高。（3）电电除除尘尘器器。静静电电分分离离。有有干干法法清清灰灰和和湿湿法法清清灰灰两两种种型型式式。效效率率高高，能能耗耗低低，耗钢材多，投资高。耗钢材多，投资高。（4）湿湿式式除除尘尘器器（洗洗涤涤器器）。液液滴滴或或液液膜膜粘粘附附。喷喷雾雾洗洗涤涤器器、旋旋风风水水膜膜、文文丘丘里里洗洗涤涤器器。可可实实现现除除尘尘和和对对气气态态污污染染物物的的吸吸收收净净化化。效效率率高高，特特别别是是对对微微细细粉粉尘，但易产生二次污染。尘，但易产生二次污染。二、机械式除尘器二、机械式除尘器 1.重力沉降室重力沉降室在重力作用下沉降分离。在重力作用下沉降分离。沉沉降降速速度度vs，水水平平速速度度vo。当当气气流流通通过过沉沉降降室室时时间间尘尘粒粒沉沉降降到到底底部部时时间间时时，全全部部沉降。沉降。沉降室捕集的最小尘粒：沉降室捕集的最小尘粒：vo，H，L，除尘效率，除尘效率。2.惯性除尘器惯性除尘器惯惯性性分分离离为为主主，还还有有重重力力、离心力的作用。离心力的作用。回转式、碰撞式回转式、碰撞式流流速速越越高高，转转变变角角度度越越大大，转转弯弯次次数数越越多多，除除尘尘效效率率越高。阻力也增大。越高。阻力也增大。一一般般除除尘尘效效率率不不高高。湿湿式式惯惯性性除除尘尘器器，可可以以提提高高除除尘效率。尘效率。3.旋旋风风除除尘尘器器(旋旋风风除除尘尘器器是是利利用用旋旋转转气气流流的的离离心心力力使使粉粉尘尘从从含含尘尘气流中分离的装置气流中分离的装置)结结构构简简单单，运运行行维维修修方方便便，效效率率适适中中8090，阻阻力力适适中中p1000Pa，dp3m.应应用用最最为为广广泛泛。改改进进：多多管管除除尘尘器器许许多多小小旋旋风风子子，高高，阻阻力力大大；麻麻石石（水水膜膜）麻麻石石或或瓷瓷砖砖砌砌筑筑筒筒体体，喷喷水水，高高，阻阻力小，易二次污染。力小，易二次污染。外外旋旋流流是是旋旋转转向向下下的的准准自自由由涡涡流流，具具有有向向心心的径向运动；的径向运动；内内旋旋流流是是旋旋转转向向上上的的强强制制涡涡流流，具具有有离离心心的的径向运动。径向运动。两两者者旋旋转转方方向向相相同同。尘尘粒粒依依靠靠离离心心力力向向外外移移动。动。分界面上分界面上分界面上分界面上：外旋流的切向速度：外旋流的切向速度v最大，离心力最大，离心力Fc最大。最大。Fc阻阻Fd，粒子移向外旋流而被捕集；，粒子移向外旋流而被捕集；FcFd，粒子向内被气流带走，粒子向内被气流带走。FcFd，理理论论上上粒粒子子应应滞滞留留在在分分界界面面上上旋旋转转。实实际际上上气气流流为为紊紊流流，假假想想圆圆筒筒理理论论从从概率统计观点认为，粒子概率统计观点认为，粒子50可能进入内旋流，另可能进入内旋流，另50可能向外移动。可能向外移动。分割粒径分割粒径dpc旋风除尘器达到一定效率时能分离的旋风除尘器达到一定效率时能分离的最小粒径最小粒径。切向速度切向速度vc，p，内旋流半径，内旋流半径 rc，则，则dpc，。入口速度入口速度u。uvcdpc。但。但u过高，二次飞扬，阻力增大。过高，二次飞扬，阻力增大。含尘气流性质含尘气流性质。p，;t，g，除尘器的几何尺寸除尘器的几何尺寸。筒体。筒体，离心力，离心力Fc；排气管直径；排气管直径，rc，。灰斗的气密性灰斗的气密性。气密性差，空气渗入将二次飞扬，。气密性差，空气渗入将二次飞扬，。结构型式结构型式：按按气气流流导导入入方方式式：切切向向式式（入入口口管管外外壁壁与与筒筒体体相相切切）、蜗蜗壳壳式式（入入口口管管内内壁壁与与筒筒体体相相切切，入入口口气气流流距距筒筒体体外外壁壁更更近近，有有利利于于提提高高除除尘尘效效率率，并并使使进进口口处处阻阻力力减减小小，但但除除尘尘器器体体积积有有所所增增大大）、轴轴流流式式（入入口口装装有有导导流流叶叶片片使使气气流流旋旋转转，与与前前两两者者相相比比，在在相相同同压压力力损损失失下下，能能处处理理约约3倍倍的气体量，的气体量，适用于多管旋风除尘器适用于多管旋风除尘器或处理大气量的场合）或处理大气量的场合）。影响除尘效率的主要因素影响除尘效率的主要因素按按流流动动方方式式：回回流流、平平流流、直流。直流。灰灰隔隔离离室室：锥锥体体长长，易易分分离离，但但易易形形成成下下灰灰环环被被上上升升气气流流携携带带。采采用用锥锥体体倒倒置置，下下部圆锥形反射屏部圆锥形反射屏。三、过滤式除尘器三、过滤式除尘器 通过通过滤材或滤层滤材或滤层使粉尘分离。使粉尘分离。表面（袋式）过滤器表面（袋式）过滤器：多孔织物；：多孔织物；内部过滤内部过滤：松散滤料过滤层。：松散滤料过滤层。袋式除尘器特点：袋式除尘器特点：9599，p 8001500Pa。多种除尘机理：重力、惯性、截留、静电，还有扩散（多种除尘机理：重力、惯性、截留、静电，还有扩散（lm尘粒被气体尘粒被气体分子撞击下脱离流线，向滤袋纤维运动）、筛滤作用。分子撞击下脱离流线，向滤袋纤维运动）、筛滤作用。正压袋：袋内正压袋：袋内袋外；负压袋：袋外袋外；负压袋：袋外袋内。袋内。机械清灰机械清灰（扭转抖动、水平摆动及垂直振荡）和（扭转抖动、水平摆动及垂直振荡）和气流清灰气流清灰（反吹气流）。（反吹气流）。要常清灰，但不要清灰过度；滤料是关键。要常清灰，但不要清灰过度；滤料是关键。四、湿式除尘器四、湿式除尘器 废废气气与与液液体体接接触触。除除去去 0.1 20m颗颗 粒粒。但但注注意意：腐腐蚀蚀，污污泥泥处处理理问问题题，不不利利烟烟气气排放。排放。机机理理：惯惯性性碰碰撞撞、拦拦截，其次扩散、静电。截，其次扩散、静电。形形式式：液液滴滴、液液膜膜、液层。液层。五、电除尘器五、电除尘器 静静电电分分离离特特点点：适适于于捕捕集集细细尘尘（0.0520m）；效效率率高高99;阻阻力力小小p=200500Pa;处处理理烟烟气气量量大大（10万万 m3/h1000万万 m3/h);能能耗耗不不高高（0.20.4kW.h/1000m3）;能能处处理理高高温温或腐蚀性气体。或腐蚀性气体。过过程程：电电晕晕放放电电；颗颗粒粒荷荷电电；沉降（集尘）；沉降（集尘）；清灰。清灰。型型式式：（1）管管式式、板板式式。（2)单单区区（荷荷电电和和集集尘尘在在同同一一空空间间，工工业业除除尘尘）、双双区区（荷荷电电和和集集尘尘在在两两个个空空间间，空空气气净净化化）两两种种布布置方式：置方式：电晕放电电晕放电：电压低时，不足以使自由电子获得高速运动的能量，难以撞击气体分子使之电离而实现电晕放电。超过起晕电压U0后产生电晕放电。但电压高到一定值，达到击穿电压Us，两极空气全部电离，电场击穿，弧光放电，短路。影响捕集效率的因素：影响捕集效率的因素：（1）气体性质气体性质。对电子亲和力高的负电性气体负电性气体，O2和SO2，易俘获易俘获电子形成负离子，可施加更高的电压，更强的电场，驱进速度，。（2）气气体体工工作作状状态态。气体p，t，有利于电子加速，可降低起晕电压，改善工作性能。（3）粉尘比电阻粉尘比电阻。正常：10421010cm。若104，荷电尘粒在集尘极立刻放出电荷，易造成二次飞扬；若21010，粉尘在集尘极不不能能完完全全放放电电，形成带负电的粉尘层；粉尘层出现裂缝，形成局部高强电场，产生反电晕反电晕，正离子向负极移动，。（4）粒粒径径。当dp1.0m以后，dp荷电量q，q的增幅大于dp的增大，因此驱进速度提高，。（5）粉粉尘尘浓浓度度。浓度较低时，浓度，；但浓度过高，气体离子大量沉积到尘粒上，由于荷电尘粒的运动速度远比气体离子运动速度小，所以电流减弱，。（6）供电参数供电参数。电压，电晕功率和电流，。第三节第三节 气态污染物的净化方法气态污染物的净化方法 定义定义：利用化学、物理、生物的方法，将污染物从废气中分离或转化。净化方法净化方法：吸收法吸收法：通过扩散方式将废气中污染物转移到液相。吸附法吸附法：通过分子力使废气中某些组分向固体介质(吸附剂)的表面聚集。燃烧法燃烧法：通过燃烧将可燃性污染物转变为无害物质。催催化化转转化化法法：通过催化剂作用，将废气中气态污染物转化为非污染物或易于清除的物质。冷凝法冷凝法：通过冷凝将气态污染物分离。生物净化生物净化：通过微生物的生化降解作用分解污染物。膜分离膜分离：利用不同气体透过特殊薄膜的不同速度，使某种气体组分得以分离。电电子子辐辐射射-化化学学净净化化：利用高能电子射线激活、电离、裂解废气中的各组分，从而发生氧化等一系列化学反应，将污染物转化为非污染物。一、吸收净化方法一、吸收净化方法 原原理理：利用气态污染物对某种液体的可溶性，将气态污染物（溶质）溶入液相(吸收剂或溶剂)，又称湿式净化。分为物理吸收和化学吸收物理吸收和化学吸收。1.气体的溶解与平衡气体的溶解与平衡吸收：气体中的A液相；解吸：气体液相中的A动态平衡：吸收速度=解吸速度时，服从亨利定律：说明：说明：溶解平衡时溶解平衡时,组分组分A的的气相分压气相分压(平衡或饱和分压平衡或饱和分压)与与液相中液相中A浓浓度度(饱和浓度饱和浓度)的关系；吸收剂的关系；吸收剂无化学反应无化学反应。亨利系数亨利系数EA：难溶气体大，易溶小。难溶气体大，易溶小。平衡分压平衡分压，液相摩尔分数，液相摩尔分数 .气气液液传传质质的的基基本本原原理理（双双膜膜理理论论，溶溶质质渗渗透透理论，表面更新理论理论，表面更新理论）（）双膜理论（）双膜理论 假假定定：在在气气、液液两两相相接接触触处处有有一一随随时时保保持持平平衡衡状状态态的的相相界界面面；在在气气液液相相界界面面附附近近，分分别别存存在在一一个个非非常常稳稳定定的的层层流流气气膜膜和和液液膜膜，薄薄膜膜内内存存在在浓浓度度梯梯度度，物物质质传传递递主主要要依依靠靠分分子子扩扩散散；薄薄膜膜外外气气液液两两相相各各自自的的主主体体为为湍湍流流，不不存存在在浓浓度度梯梯度度，物物质质主主要要通通过过对对流流传传递递；传传质质过过程程只只在在气气液液薄薄膜膜中中有有分分子子扩扩散散阻阻力力，相相界界面面上上和和湍湍流流主主体体中中不不存存在在传传质质阻阻力力，因因此此传传递递速速质质取取决决于于两两膜膜的阻力大小。的阻力大小。cA组分组分A在液相中的在液相中的溶解度溶解度HA溶解度系数溶解度系数。难溶气体小，易溶气体大。难溶气体小，易溶气体大。传质过程传质过程：被吸收组分从气相主体被吸收组分从气相主体对流扩散到气膜对流扩散到气膜表面，表面，再以再以分子扩散分子扩散通过气膜到达相界面，通过气膜到达相界面，进入液膜后又以进入液膜后又以分子扩散分子扩散通过液膜，通过液膜，最最后后通通过过对对流流扩扩散散进进入入液液相相主主体体，直直到到气气液液两两相相完完全全平平衡衡后后传传质质停停止止。如如果果此此时时，再再增增加加被被吸吸收收组组分分的的气气相相分分压压，或或降降低低液液相相中中该该组组分的浓度，传质继续进行分的浓度，传质继续进行。（2）传质速率传质速率（吸收速率、传质方程）（吸收速率、传质方程）单位时间，通过单位相界面传递的物质量。单位时间，通过单位相界面传递的物质量。NA，kmol/(m2s)。质量守恒质量守恒 k ki i膜的传质膜的传质分系数分系数。由亨利定律，相界面由亨利定律，相界面 流体主体流体主体 整理后得整理后得 与液相主体中与液相主体中cA相对应的气相平衡分压相对应的气相平衡分压 ；与气相主体中；与气相主体中pA相对应的相对应的液相平衡浓度，液相平衡浓度，；HA很大很大，易溶气体，传质阻力主要在气相易溶气体，传质阻力主要在气相，气膜控制。，气膜控制。如如水水吸吸收收HCl、NH3。气气相相湍湍动动程程度度，如如将将雾雾化化液液体体喷喷入入气气相相，则则液液滴周围流动气体扩散阻力滴周围流动气体扩散阻力，传质速率，传质速率。HA很很小小，难难溶溶气气体体，传传质质阻阻力力主主要要在在液液相相，液液膜膜控控制制。如如水水吸吸收收CO2、N2。液液相相湍湍流流程程度度，如如穿穿过过孔孔板板气气体体进进入入液液相相，液液膜膜阻阻力力，传传质质速速率率。中中等等溶溶解解度度气气体体，气气膜膜与与液液膜膜阻阻力力均均不不能能忽忽略略，两两膜膜控控制制。如如水水对对SO2的吸收。的吸收。Ki膜的总传质系数膜的总传质系数。其倒数为传质总阻力。其倒数为传质总阻力。强化传质过程的因素强化传质过程的因素：pA，或，或cA，增加传质动力；，增加传质动力；传质面积传质面积F，可增加质量传递，如液滴；，可增加质量传递，如液滴；气液接触时间气液接触时间t，如控制气流速度，可增加质量传递；，如控制气流速度，可增加质量传递；传质阻力传质阻力，使，使K。3.化学吸收化学吸收吸收时吸收时,溶剂中某些活性组分溶剂中某些活性组分与溶质进行化学反应与溶质进行化学反应。纯溶质浓度。纯溶质浓度cA，传质动力，传质动力，吸收速率，吸收速率。化学吸收的传质速率化学吸收的传质速率:化学吸收相当于增大了液相的传质动力和传质分系数，传质速率。传质速率表示方法传质速率表示方法：(1)采用增大的液膜传质分系数kl,d，而选取与物理吸收相同的传质动力（cAcAicA）；(2)或采用增大的传质动力采用增大的传质动力（cA），为增大值，而选取与物理吸收相同的传质分系数kl，即增强系数增强系数：kl,d/kl，液相传质分系数增大倍数。由，液相传质分系数增大倍数。由kl,d和和kg可求出化可求出化学吸收的传质总系数。学吸收的传质总系数。4.吸收装置（塔）吸收装置（塔）基基本本要要求求：气气液液接接触触面面大大，接接触触时时间间长长；气气液液之之间间扰扰动动强强烈烈，吸吸收收效效率率高高；流流动动阻阻力力小小，工工作作稳稳定定；结结构构简简单单，维维修修方方便便，投投资资和和运运行行维维修修费费用用低低；抗抗腐腐蚀蚀、防堵塞。防堵塞。吸吸收收装装置置有有:填填料料塔塔、板板式式塔塔、湍湍流流塔塔、喷喷淋淋塔塔、文文丘丘里里吸吸收器。收器。二、吸附净化方法二、吸附净化方法 利用多孔固体表面的微孔捕集废气中气态污染物利用多孔固体表面的微孔捕集废气中气态污染物。1.吸附现象吸附现象物物理理吸吸附附由由固固体体吸吸附附剂剂分分子子与与气气体体分分子子间间的的静静电电力力或或范范德德华华力力引引起起，可逆过程。可逆过程。化化学学吸吸附附由由固固体体表表面面与与被被吸吸附附分分子子间间的的化化学学键键力力引引起起，需需要要一一定定的的活活化能。化能。主要区别有主要区别有主要区别有主要区别有：吸吸附附热热。物物理理吸吸附附多多为为放放热热过过程程，但但物物理理吸吸附附热热较较小小；化化学学吸吸附附热热很很大大(40倍倍)。温温度度。物物理理吸吸附附一一般般不不受受温温度度的的影影响响，但但温温度度，易易脱脱附附；化化学学吸吸附附需需活活化化能能，温温度度，吸吸、脱脱附附速速率率。选选择择性性。物物理理吸吸附附取取决决于于分分子子力力，选选择择性性较较小小，脱脱附附也也容容易易；化化学学吸吸附附有有特特定定反反应应，有有选选择择性性，不易脱附。不易脱附。2.吸附基本原理吸附基本原理（1）吸附平衡。吸附平衡。一定一定t，吸附速度吸附速度=脱附速度脱附速度，即气相与吸附剂表面的，即气相与吸附剂表面的浓度达到平衡，有平衡吸附量和平衡（分）压力浓度达到平衡，有平衡吸附量和平衡（分）压力p。（2）吸附等温方程。吸附等温方程。朗格缪尔假定：朗格缪尔假定：吸附剂表面均一，化学吸附仅吸附剂表面均一，化学吸附仅在在表面表面单分子层进行；单分子层进行；被吸附分子间无作用力，互不受影响；被吸附分子间无作用力，互不受影响；吸吸附与脱附已处于动态平衡。附与脱附已处于动态平衡。p很低，很低，kp1，GGmkp，G与与p成正比；成正比；p很高，很高，kp1，GGm，G与与p无关，无关，吸附饱和。吸附饱和。被吸附分子覆盖的固体表面积与固被吸附分子覆盖的固体表面积与固体总表面积之比体总表面积之比；G，Gm气相平衡气相平衡分压分压p下及单分子层覆盖满下及单分子层覆盖满(1)时的时的吸附量；吸附量；k吸附平衡常数；吸附平衡常数；p吸附吸附质质气相平衡分压气相平衡分压。（3）吸吸附附等等温温线线。一一定定t，吸吸附附量量G与与p的的关关系系曲曲线线。吸吸附附质质气气相平衡分压相平衡分压p，G。（4）吸附过程吸附过程。外外扩扩散散：吸吸附附质质固固体体表表面面气气膜膜吸附剂外表面吸附剂外表面 内内扩扩散散：吸吸附附质质进进入入微微孔孔微微孔深处内表面孔深处内表面晶格内晶格内 (内内扩扩散散阻阻力力很很小小，忽忽略略不不计计，外外扩扩散散起控制作用起控制作用。)要要求求：巨巨大大内内表表面面积积；强强选选择择性性；吸吸附附快快，脱脱附附易易；足足够够机机械械强强度度，耐耐酸酸、碱碱、水水、高高温温，物物理理吸吸附附要要化化学学稳稳定定性性。价价格格低廉，来源广泛。低廉，来源广泛。常用吸附剂常用吸附剂：（1）活活性性炭炭：（500下下炭炭化化，然然后后通通水水蒸蒸气气活活化化而而成成。总总表表面面积积106m2/kg）。疏疏水水性，性，可吸附有机溶剂、可吸附有机溶剂、SO2、NOx。（2）硅硅胶胶：强强亲亲水水性性，含含湿湿较较高高气气体体的的干干燥燥脱脱水水、烃烃类类气气体体回回收收，以以及吸附干燥后的有害废气。及吸附干燥后的有害废气。（3）活性氧化铝：石油气浓缩、脱硫、脱氢或含氟气体净化。）活性氧化铝：石油气浓缩、脱硫、脱氢或含氟气体净化。（4）人人工工沸沸石石分分子子筛筛：(立立方方晶晶体体结结构构的的硅硅酸酸盐盐，离离子子型型吸吸附附剂剂)脱脱硫硫、脱脱氮氮、含含汞蒸气净化汞蒸气净化。3.吸附剂吸附剂4.再生（恢复吸附能力）再生（恢复吸附能力）加热加热解吸再生。低温吸附，高温加热脱附。解吸再生。低温吸附，高温加热脱附。降压或真空降压或真空解吸。加压吸附，减压或真空脱附解吸。加压吸附，减压或真空脱附 溶溶剂剂置置换换再再生生。解解吸吸溶溶剂剂置置换换吸吸附附质质，再再加加热热床床层层脱脱附附解解吸剂。吸剂。6.吸附装置吸附装置 固固定定床床、移移动动床床、流化床、旋转床流化床、旋转床 固固定定床床：间间断断吸吸附附。废废气气向向上上从从颗颗粒粒层层穿穿过过，净净化化后后的的气气体体由由吸吸附器上部排出。附器上部排出。吸吸附附负负荷荷曲曲线线（吸吸附附波波）：吸吸附附剂剂中中吸吸附质浓度附质浓度X随床层高度随床层高度Z变化曲线。变化曲线。(a)的吸附波。的吸附波。(b)经经过过后后，平平衡衡区区：平平衡衡负负荷荷Xe，饱饱和和；传传质质区区：吸吸附附传传质质主主要要区区段段。Za，传传质质阻阻力力，利利用用率率；未未吸吸附附区区：吸吸附质初始浓度附质初始浓度X0。(c)穿穿透透时时间间b：吸吸附附波波刚刚到到达达床床层层末末端端，产产生生“穿透现象穿透现象”，床层失效。，床层失效。(d)平平衡衡时时间间b：吸吸附附波波全全部部移移出出床床层层外外，整个床层失效。整个床层失效。吸吸附附负负荷荷曲曲线线难难以以采采样样，通通常常分分析析流流出出气气体体浓浓度度Y随随变变化化：当当b，浓浓度度始始终终为为Y0，随随后后Y，在在e时时达达到到Ye。S形形曲曲线线称称为为“穿穿透透曲曲线线”，曲曲线线愈愈陡陡，传传质质阻阻力力愈愈小小、吸附速率愈快，传质区愈短吸附速率愈快，传质区愈短。穿穿透透时时间间b表表示示吸吸附附床床的的工工作性能作性能。三、催化净化方法三、催化净化方法 催化剂作用下，污染物转化为无害或易除去物质。催化剂作用下，污染物转化为无害或易除去物质。催化氧化法催化氧化法：SO2（催化剂（催化剂V2O5)SO3 催化还原法催化还原法：NOx（催化剂铜铬（催化剂铜铬)NH3N21.催化作用催化作用活化能活化能：(活化分子能够进行反应的最低能量普通分子平均能量活化分子能够进行反应的最低能量普通分子平均能量)。催化作用特点催化作用特点：大幅度降低分子活化能，产生更多活化分子。大幅度降低分子活化能，产生更多活化分子。催化剂在反应终了时没有发生任何化学变化。催化剂在反应终了时没有发生任何化学变化。改变原有的反应途径，沿着特定反应进行。改变原有的反应途径，沿着特定反应进行。具有选择性，特定的催化剂只能催化特定反应。具有选择性，特定的催化剂只能催化特定反应。2.催化剂催化剂 改变化学反应速度和方向而本身在反应前后没有变化。改变化学反应速度和方向而本身在反应前后没有变化。固体催化剂组成固体催化剂组成：活性组分：主体，活性高、化学惰性大。活性组分：主体，活性高、化学惰性大。助催化剂：无催化作用，提高活性组分的性能。助催化剂：无催化作用，提高活性组分的性能。载体：惰性支承物。载体：惰性支承物。催化剂主要性能指标催化剂主要性能指标：活活性性。衡衡量量催催化化剂剂效效能能大大小小。，活活性性，寿寿命命。高高温温熔熔结结；杂杂质质中中毒；腐蚀、磨损。毒；腐蚀、磨损。选择性。选择性。机械强度。机械强度。化学稳定性。化学稳定性。第四节第四节 主要气态污染物的治理技术主要气态污染物的治理技术 一、含一、含一、含一、含SOSO2 2废气的治理技术废气的治理技术废气的治理技术废气的治理技术分类分类：燃料脱硫、燃烧脱硫、烟气脱硫：燃料脱硫、燃烧脱硫、烟气脱硫(FGD)。烟气脱硫最行之有效，其次是循环流化床燃烧脱硫。烟气脱硫最行之有效，其次是循环流化床燃烧脱硫。评价指标评价指标：脱硫效率、初投资、运行费用、副产品处理、二次污染程度、能否同时脱：脱硫效率、初投资、运行费用、副产品处理、二次污染程度、能否同时脱硝等等。硝等等。脱硫效率脱硫效率：原煤脱硫：原煤脱硫40燃烧脱硫燃烧脱硫5095(炉内喷钙约为炉内喷钙约为50，喷钙加尾部增湿活化可超过，喷钙加尾部增湿活化可超过80，循，循环流化床为环流化床为90，煤气化联合循环为，煤气化联合循环为95)烟气脱硫烟气脱硫95。初投资初投资