大气污染治理

'第三章大气污染控制技术3.1大气污染的一般概念3.2大气污染气象学基础3.3空气除尘技术3.4可溶性气体污染物去除技术 3.1大气污染的一般概念3.1.1大气污染及其分类3.1.2大气污染的对环境的影响3.1.3我国大气污染概况3.1.4大气污染控制及环境标准3.2大气污染气象学基础3.2.1大气圈结构与气象要素3.2.2大气的热力过程3.2.3大气的运动和风 3.1.1大气污染及其分类1.大气污染的定义大气污染指大气中某种物质的浓度超过正常水平，造成可测的对人体、动物、植被和材料的影响的大气状况。大气污染指大气中某种不良成分达到一定的浓度，造成有害的影响的大气状况。这种成分可能对人体健康、植被、器物或者全球环境以及通过浑浊的空气或不愉快的气味对环境美学造成负面的影响。如果大气中的物质达到一定浓度，并持续足够的时间，以致对公众健康、动物、植物、材料、大气特性或环境美学产生可测量的不利影响，这就是大气污染。 2.排放源分类人为因素交通发电工业生产工业与民用燃烧其他自然因素地理因素：火山天气因素:日照微生物作用:腐烂植被因素其他 亚洲的典型空气污染源：发电、工业、交通、民用燃料、植物燃烧等 3.形成类型分类：一次大气污染物:直接以原始形态排放入大气中并达到足够的排放量从而造成健康威胁的污染物一次大气污染物来源污染物来源一氧化碳燃料的不完全燃烧，吸烟碳氢化合物燃料的不完全燃烧，吸烟悬浮颗粒物燃料燃烧,农业生产,工业废物,建筑扬沉二氧化硫化石燃料使用,冶金氮氧化物燃料燃烧 3.形成类型分类：二次大气污染二次大气污染物指大气中的一次污染物通过化学反应生成的化学物质。光化学烟雾是大气中氮氧化物和碳氢化合物在紫外线照射下反应生成的多种污染物的混合物。光化学烟雾最具危害的两种物质是臭氧(O3)和过氧乙酰硝酸酯(PAN)。 光化学烟雾形成过程** 光化学烟雾对比照片 细颗粒物对人体健康和大气环境质量造成的危害要远比粗颗粒物大形成气溶胶，长期悬浮在空气中细颗粒物本身可能是有毒、有害物质细颗粒物易成为其它污染物的运载体和反应体细颗粒物污染可导致低能见度显著降低4.污染物性状分类：细颗粒物污染 碳氢气体污染物一氧化碳污染物二氧化硫氮氧化物臭氧层破坏气体温室气体4.污染物性状分类：气态污染物 4.污染物性状分类：酸沉降酸沉降是指某一平面上具有致酸潜势的物质的积累。致酸物质是自然和人为活动的过程中产生的。致酸物质按存在形态分为干和湿两种。 自然源、电厂以及内燃机等排放出的污染物在大气中发生化学反应产生导致酸沉降的化学物质。 酸雨的危害水的低pH值使得鱼的骨骼畸形生长，最终导致死亡引起树木的大量不正常死亡严重腐蚀建筑物 中国酸雨的分布变化主要位于长江以南 3.1.2大气污染对环境的影响1.对人体健康的影响CO对人体健康的影响CO（10-6）对人体健康的影响5～10对呼吸道患者有影响30人滞留8h，视力及神经机能出现障碍40人滞留8h，出现气喘1201h接触，中毒，血液中CO—Hb>10%2502h接触，头疼，血液中CO—Hb=40%5002h接触，剧烈心痛，眼花，虚脱300030min即死亡 NO2对人体健康的影响NO2（10-6）对人体健康的影响1闻到臭味5闻到强臭味10～1510min眼、鼻受到刺激501min内人呼吸困难803min感到胸痛、恶心100～150在30～60min内死亡250很快死亡 突发性严重大气污染事故1952年12月伦敦烟雾事件中死亡人数与大气中烟尘和二氧化硫浓度的相关性 2.对植物的伤害二氧化氮浓度和暴露时间与植物死亡、叶器官损伤和新陈代谢或生长影响之间的关系暴露时间，h0.10.11.0101001000NO2浓度，ppmNO2浓度，mg/m3暴露时间，d 3.对器物和材料的影响平均二氧化硫浓度和不同暴露时间对低碳钢的腐蚀作用关系MeanSO2concentration，ppmWeightlossper100gpanel，g 4.对大气能见度的影响对大气能见度或清晰度有影响的污染物，一般应是气溶胶粒子、能通过大气反应生成气溶胶粒子的气体或有色气体，包括：总悬浮颗粒物（TSP）SO2和其它气态含硫化合物，在大气中以较大反应速率生成硫酸盐和硫酸气溶胶粒子NO和NO2，在大气中反应生成硝酸盐和硝酸气溶胶粒子光化学烟雾，反应生成亚微米气溶胶粒子 排放源源头控制大气受体受体人类动物植物其他反映防止控制法律途径排放源大气受体污染物扩散、混合、反应与空气传输3.1.4大气污染控制及环境标准1.空气污染及控制系统 2.大气污染控制的研究内容空气污染源污染物在大气中的物理、化学行为污染物对受体的影响污染控制技术控制大气污染的法律法规 3.2大气污染气象学基础3.2.1大气圈结构与气象要素 大气圈垂直结构对流层（～10km左右）集中了大气质量的3/4和全部的水蒸气，主要天气现象都发生在这一层温度随高度的增加而降低，每升高100m平均降温0.650C强烈对流作用温度和湿度的水平分布不均大气边界层－对流层下层1～2km，地面阻滞和摩擦作用明显自由大气－大气边界层以上，地面摩擦可以忽略近地层－地面上50～100m，热量和动量的常通量层 大气圈垂直结构平流层（对流层顶～50~55km）同温层－对流层顶35~40km，气温-550C左右同温层以上，气温随高度增加而增加集中了大部分臭氧没有对流运动，污染物停留时间很长中间层（平流层顶～85km）气温随高度升高而迅速降低对流运动强烈 大气圈垂直结构暖层（中间层顶～800km）气温随高度升高而增高气体分子高度电离－电离层散逸层（暖层以上）气温很高，空气稀薄空气粒子可以摆脱地球引力而散逸 主要气象要素1．气温天气预报中：1.5m高、百叶箱内气温（野外空气流通、不受太阳直射下）。2．气压单位：mb（毫巴）大气的压强1atm＝101326Pa＝1013.26mb=760mmHg 主要气象要素3．气湿绝对湿度－1m3湿空气中含有的水汽质量相对湿度－空气的绝对湿度与同温度下饱和空气的绝对湿度的百分比含湿量－湿空气中1kg干空气包含的水汽质量水汽体积分数－水汽在湿空气中所占的体积分数露点－同气压下空气达到饱和状态时的温度 主要气象要素4．风向和风速水平方向的空气运动叫做风（垂直方向－升降气流）风的来向叫风向（16个方位圆周等分）风速：单位时间内空气在水平方向上运动距离（2或10min平均）(km/h)F－风力级（0～12级） 主要气象要素5．云大气中水汽的凝结现象叫做云（使气温随高度变化小）云量:天空被云遮蔽的成数（我国10分，国外8分）云高:云底距地面底高度低云（2500m以下）中云（2500～5000m）高云（5000m以上）云状:卷云（线）,积云（块）,层云（面),雨层云(无定形） 主要气象要素6．能见度正常视力的人，在天空背景下能看清的水平距离级别（0~9级，相应距离为50～50000米） 3.2.2大气的热力过程太阳、大气和地面的热交换太阳以紫外线、可见光、红外线的形式辐射热量太阳辐射加热地球表面地面长波辐射加热大气近地层大气温度随地表温度变化 气温的垂直分布（温度层结）气温的垂直分布－温度层结 大气稳定度及其判据定义：大气在垂直方向上稳定的程度；反映其是否容易对流（大气稳定度）定性描述：外力使气团上升或下降气块去掉外力气团减速，有返回趋势，稳定气团加速上升或下降，不稳定气团停在外力去掉处，中性不稳定条件下有利于扩散 逆温逆温不利于扩散辐射：辐射逆温：地面白天加热，大气自下而上变暖；地面夜间变冷，大气自下而上冷却.太阳地球：短波地球大气层：长波大气吸收长波强 逆温辐射逆温的生消过程 烟流型与大气稳定度的关系波浪型（不稳）锥型（中性or弱稳）扇型（逆温）爬升型（下稳，上不稳）漫烟型（上逆、下不稳）温度垂直分布！ 本节内容3.3颗粒物污染控制技术3.3.1颗粒污染物性质表征3.3.2机械除尘技术3.3.3电除尘技术3.3.4湿式除尘技术3.3.5过滤除尘技术3.3.6除尘器的选择 3.3.1颗粒污染物性质表征1、颗粒粒径A、显微镜观测法粒径测量：显微镜法观测粒径直径的三种方法：a-定向直径b-定向面积等分直径c-投影面积直径 B、筛分法筛分直径：颗粒能够通过的最小方筛孔的宽度筛孔的大小用目表示－每英寸长度上筛孔的个数C、光散射法等体积直径de：与颗粒体积相等的球体的直径D、沉降法斯托克斯（Stokes）直径ds：同一流体中与颗粒密度相同、沉降速度相等的球体直径空气动力学当量直径da：在空气中与颗粒沉降速度相等的单位密度（1g/cm3）的球体的直径斯托克斯直径和空气动力学当量直径与颗粒的空气动力学行为密切相关，是除尘技术中应用最多的两种直径 2、粒径分布描述粒径分布指不同粒径范围内颗粒的个数（或质量或表面积）所占的比例。粒数分布:每一间隔内的颗粒个数粒数频率：第i个间隔中的颗粒个数ni与颗粒总数Σni之比粒数筛下累积频率：小于第i个间隔上限粒径的所有颗粒个数与颗粒总个数之比 连续化描述频率分布：粒径dp到dp+Δdp之间的尘样质量占总尘样质量的百分数，即频率密度分布：即单位粒径间隔宽度的频率分布筛下累积频率分布：小于某一粒径dp的尘样占尘样总质量的百分数 粒径分布函数用一些半经验函数描述一定种类粉尘的粒径分布正态分布频率密度筛下累积频率标准差 3、平均粒径长度平均直径表面积平均直径体积平均直径体积－表面积平均直径 4、粉尘密度单位体积粉尘的质量，kg/m3或g/cm3粉尘体积不包括颗粒内部和之间的缝隙－真密度ρp用堆积体积计算——堆积密度ρb空隙率——粉尘颗粒间和内部空隙的体积与堆积总体积之比ε 5、粉尘的比表面积单位体积粉尘所具有的表面积以质量表示的比表面积以堆积体积表示的比表面积 6、粉尘的安息角与滑动角安息角：粉尘从漏斗连续落下自然堆积形成的圆锥体母线与地面的夹角滑动角：自然堆积在光滑平板上的粉尘随平板做倾斜运动时粉尘开始发生滑动的平板倾角安息角与滑动角是评价粉尘流动特性的重要指标安息角和滑动角的影响因素：粉尘粒径、含水率、颗粒形状、颗粒表面光滑程度、粉尘粘性 7、粉尘的含水率粉尘中的水分包括附在颗粒表面和包含在凹坑和细孔中的自由水分以及颗粒内部的结合水分含水率－水分质量与粉尘总质量之比含水率影响粉尘的导电性、粘附性、流动性等物理特性吸湿现象平衡含水率 8、粉尘的润湿性润湿性－粉尘颗粒与液体接触后能够互相附着或附着的难易程度的性质润湿性与粉尘的种类、粒径、形状、生成条件、组分、温度、含水率、表面粗糙度及荷电性有关，还与液体的表面张力及尘粒与液体之间的粘附力和接触方式有关。粉尘的润湿性随压力增大而增大，随温度升高而下降润湿性是选择湿式除尘器的主要依据 9、粉尘的荷电性天然粉尘和工业粉尘几乎都带有一定的电荷荷电因素－电离辐射、高压放电、高温产生的离子或电子被捕获、颗粒间或颗粒与壁面间摩擦、产生过程中荷电天然粉尘和人工粉尘的荷电量一般为最大荷电量的1/10荷电量随温度增高、表面积增大及含水率减小而增加，且与化学组成有关 10、粉尘的导电性比电阻：表征粉尘的导电性指标，以电阻率表示。由于其电阻率与测定时的条件有关，只是一种可以相互比较的表观电阻率，通常称为比电阻，单位Ωm。导电机制：高温（200oC以上），粉尘本体内部的电子和离子—体积比电阻低温（100oC以下），粉尘表面吸附的水分或其他化学物质－表面比电阻中间温度，同时起作用比电阻对电除尘器运行有很大影响，适宜范围104～1010Ωm 11、粉尘的粘附性粘附和自粘现象:粉尘粘附在固体表面，或颗粒彼此相互附着现象粘附力－克服附着现象所需要的力粘附力：分子力（范德华力）、毛细力、静电力（库仑力）分类：不粘性、微粘性、中等粘性、强粘性粒径、形状、表面粗糙度、润湿性、荷电量均影响粘附性有利的方面：有利于粉尘颗粒的捕集不利的方面：管道或设备堵塞 12、粉尘的自燃性和爆炸性粉尘的自燃性自燃自然发热的原因－氧化热、分解热、聚合热、发酵热影响因素：粉尘的结构和物化特性、粉尘的存在状态和环境存放过程中自然发热热量积累达到燃点燃烧 13.粉尘的爆炸性粉尘发生爆炸必备的条件：可燃物与空气或氧气构成的可燃混合物达到一定的浓度最低可燃物浓度－爆炸浓度下限爆炸浓度上限存在能量足够的火源 3.3.2机械除尘技术机械除尘器通常指利用质量力（重力、惯性力和离心力）的作用使颗粒物与气体分离的装置，常用的有：重力沉降室惯性除尘器旋风除尘器 1、重力沉降室重力沉降室是通过重力作用使尘粒从气流中沉降分离的除尘装置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层流式和湍流式两种 重力沉降室原理沉降室的长宽高分别为L、W、H，处理烟气量为Q气流在沉降室内的停留时间在t时间内粒子的沉降距离该粒子的除尘效率 层流式重力沉降室对于stokes粒子，重力沉降室能100%捕集的最小粒子的dmin计算 重力沉降室提高沉降室效率的主要途径降低沉降室内气流速度增加沉降室长度降低沉降室高度沉降室内的气流速度一般为0.3～2.0m/s 重力沉降室重力沉降室的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 2、惯性除尘器机理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作用，使其与气流分离 惯性除尘器应用一般净化密度和粒径较大的金属或矿物性粉尘净化效率不高，一般只用于多级除尘中的一级除尘，捕集10～20µm以上的粗颗粒压力损失100～1000Pa 3、旋风除尘器利用旋转气流产生的离心力使尘粒从气流中分离的装置旋风除尘器内气流与尘粒的运动普通旋风除尘器是由进气管、筒体、锥体和排气管等组成气流沿外壁由上向下旋转运动：外涡旋少量气体沿径向运动到中心区域旋转气流在锥体底部转而向上沿轴心旋转：内涡旋气流运动包括切向、轴向和径向：切向速度、轴向速度和径向速度 旋风除尘器气流与尘粒的运动切向速度决定气流质点离心力大小，颗粒在离心力作用下逐渐移向外壁到达外壁的尘粒在气流和重力共同作用下沿壁面落入灰斗上涡旋－气流从除尘器顶部向下高速旋转时，一部分气流带着细小的尘粒沿筒壁旋转向上，到达顶部后，再沿排出管外壁旋转向下，最后从排出管排出 分离机理在内、外旋涡的交界面上，作用在粒子上的离心力FC＝mvt2/r向心运动气流作用于尘粒上的阻力FD＝μAvr若FC>FD，颗粒移向外壁若FC44带挡板的沉降室58.67.522438090普通旋风除尘器65.31233578291长锥旋风除尘器84.240799299.5100喷淋塔94.5729698100100电除尘器97.09094.59799.5100文丘里除尘器99.59999.5100100100袋式除尘器99.799.5100100100100 除尘器的合理选择 除尘器的合理选择3.气体的含尘浓度气体的含尘浓度较高时，在静电除尘器或袋式除尘器前应设置低阻力的初净化设备，去除粗大尘粒4.气体温度和其它性质也是选择除尘设备时必须考虑的因素高温、高湿气体不宜采用袋式除尘器烟气中同时含有SO2、NO等气态污染物，可以考虑采用湿式除尘器，但是必须注意腐蚀问题5.选择除尘器时，必须同时考虑捕集粉尘的处理问题 除尘器的合理选择6．其他因素设备的位置，可利用的空间，环境条件设备的一次投资（设备、安装和工程等）以及操作和维修费用设备投资费用运行费用高效旋风除尘器100100袋式除尘器250250电除尘器450150塔式洗涤器270260文丘里洗涤器220500 小结颗粒污染物性质粒径、密度、比表面积、润湿性、荷电性、导电性…机械除尘技术重力沉降、惯性除尘、旋风分离电除尘技术湿式除尘技术喷淋塔、旋液塔、文丘里管过滤除尘技术袋式过滤除尘器的选择 本节内容3.4气态污染物控制技术3.4.1气态污染物种类与性质3.4.2气态污染物一般净化方法3.4.3SO2去除技术3.4.4NOX去除技术3.4.5VOC去除技术 3.4.1气态污染物种类与性质种类：SO2、NOX、HC（碳氢化合物）、CO、VOC、。。。酸碱性：SO2气体呈酸性，NH3气体呈碱性溶解性：SO2、NOX－－－水氧化还原性：CO、碳氢化合物、VOC等呈还原性，NOX呈氧化性。可吸附性：HC、VOC－－活性炭说明：HC烃类；VOC（versatileorganiccarbon)挥发性有机物 3.4.2气态污染物一般净化方法1、冷凝法2、燃烧法3、吸收法4、吸附法5、催化转化法 1、冷凝法利用物质在不同温度下具有不同饱和蒸汽压的性质，对气体进行冷却，使处于蒸汽状态的有害物质冷凝成液体，从废气中分离出来，达到净化的目的。适于高浓度有害气体的去除常作为吸收、吸附、燃烧等净化过程的前处理 2、燃烧法利用氧化燃烧或高温分解的原理，把有害气体转化为无害气体的方法。直接燃烧法催化燃烧法适用于可燃或高温分解的物质不能回收有用物质，但可回收热量 3吸收法原理：利用污染物在吸收液中的溶解性——气液平衡原理常见污染气体的平衡溶解度（右图） 4、吸附法利用某些多孔性固体吸附剂来吸附去除有害气体的方法。常用的气体吸附剂有：活性碳分子筛活性氧化铝吸附过程：物理吸附、化学吸附（反应）常用作深度净化 5、催化转化法含污染物气体通过催化床层发生催化反应，使污染物转化为无害或易于处理的物质。应用：工业尾气和烟气去除SO2和NOx有机挥发性气体VOCs和臭气的催化燃烧净化汽车尾气的催化净化 3.4.3SO2去除技术1、SO2产生源2、源头控制3、燃烧中同步控制4、末端治理A、吸收法B、催化转化法C、吸附法 1、SO2产生源人类使用的化石燃料都含有一定量的硫，燃料燃烧时，其中的硫大部分转化为SO2人为活动是SO2大量排放的主要原因。大部分的控制方法可用以下反应表示： 硫氧化物的污染早期局地环境中二氧化硫的浓度升高近100年来二氧化硫等酸性气体导致的酸沉降最近二氧化硫等气态污染物形成的二次微细粒子 硫循环与硫排放 控制技术燃烧前常规脱硫技术：煤炭洗选：物理洗煤、化学洗煤、微生物洗煤煤炭气化、液化燃烧中脱硫技术:型煤技术循环流化床燃烧燃烧后脱硫技术:烟气脱硫 2、燃烧前脱硫技术1.煤炭洗选技术同原煤相比，可节能10%左右，可减少二氧化硫排放量40-60%。洗选煤方法可分为物理法、微生物法和化学法。广泛采用物理法中的重介质、跳汰和浮选技术。 重介质法是利用密度介于煤和矸石之间的液体作为分选介质进行选煤，分选介质通常采用磁铁矿粉与水配制成的悬浮液。跳汰选煤是利用被选煤在上下波动的变速脉动将相对密度不同的煤和矸石分开。浮选是利用煤和矸石的颗粒亲水性及疏水性的差异，将其在浮选液中分开。我国以物理选煤为主，跳汰占59%、重介质占23%、浮选占14%。 燃烧前脱硫技术2.煤炭的转化煤的气化采用空气、氧气、CO2和水蒸气作为气化剂，在气化炉内反应生成不同组分不同热值的煤气移动床、流化床和气流床三种方法煤的液化通过化学加工转化为液态烃燃料或化工原料等液体产品直接液化和间接液化 燃烧前脱硫技术3.重油脱硫在催化剂作用下通过高压加氢反应，切断碳与硫的化学键，使氢与硫作用形成H2S从重油中分离直接脱硫和间接脱硫 3、燃烧中脱硫技术1.型煤加工技术型煤是用煤粉搀加少量固硫剂加工压制成具有一定强度和形状的煤制品型煤有民用型煤和工业型煤两类；型煤固硫率一般在50%左右，并可节煤和减少烟尘排放 燃烧中脱硫技术2.流化床燃烧技术流化床燃烧是把燃料煤和吸附剂（石灰石或白云石）加入燃烧室的床层中，从炉底鼓风使床层悬浮，形成湍流混合进行燃烧。主要特点是：(1)燃烧温度低温范围,NOX的生成量仅为煤粉炉的1/3-1/4,可将石灰石粉直接混入煤粒脱硫(2)燃料适应性强,床内97-98%为惰性物料，热容量大，可燃用劣质燃料，燃烧效率达95-99%(3)燃烧强度大，床内传热能力强。(4)可用较低成本在燃烧过程中实现脱硫，同时降低NOX排放。 流化床燃烧脱硫流化床脱硫的化学过程脱硫剂：石灰石（CaCO3）、白云石（CaCO3•MgCO3）炉内化学反应流化床燃烧方式为脱硫提供了理想的环境CaSO4的摩尔体积大于CaCO3，由于孔隙堵塞，CaO不可能完全转化为CaSO4 流化床燃烧脱硫 4、燃烧后脱硫燃烧设施直接排放的SO2浓度通常为10-4～10-3数量级。由于SO2浓度低，烟气流量大，烟气脱硫通常比较昂贵。世界上目前应用最广泛的石灰／石灰石脱硫技术,占烟气脱硫装机容量的80%以上。其它烟气脱硫技术：催化转化吸收技术（适合高浓度、低尘尾气），吸附脱硫技术（低尘）。 石灰／石灰石湿法吸收脱硫吸收剂:石灰石或石灰浆液。反应原理 石灰/石灰石湿法工艺流程吸收剂储槽石灰石研磨制浆石灰制浆含尘烟气再热器去烟囱固液分离第二级固液分离固体废物 其它湿法烟气脱硫技术双碱法用碱金属盐类(K,Na)或碱溶液吸收SO2用石灰或石灰石再生吸收脱硫回流液得硫酸钙沉淀,再生液返回系统循环使用.如:Na2CO3和石灰双碱,一般Na补充量为0.05mol/molSO2反应：再生：Na2CO3： 半干法烟气脱硫喷雾干燥吸收法脱硫技术,于七十年代中期在美国开发优点:脱硫产物呈干态，无需除雾器及烟气再热器；不产生微量金属元素污染的废水设备不易腐蚀投资费用低缺点：吸收剂采用石灰浆，费用较高；吸收剂利用率低,Ca/S=1.5,效率80%用于高硫煤时经济性差 喷雾干燥吸收法烟气脱硫工艺流程:石灰球磨机浆槽循环灰水预消化器吸收塔ESP干灰烟气烟囱 喷雾干燥吸收法烟气脱硫化学过程:生石灰制浆：SO2被液滴吸收：吸收剂与SO2的反应：液滴中过饱和沉淀析出：部分(液)被溶于液滴中的氧气所氧化： 烟气脱硫工艺的综合比较主要涉及因素脱硫效率钙硫比脱硫剂利用率脱硫剂的来源脱硫副产品的处理处置对锅炉原有系统的影响对机组运行方式适应性的影响占地面积流程的复杂程度动力消耗工艺成熟度 燃煤二氧化硫污染控制技术综合评价评价指标1.技术成熟度。依脱硫技术目前所处的开发阶段，分为实验室，中试，示范和商业化四个阶段2.技术性能。包括脱硫效率，处理能力，技术复杂程度，占地情况，再热需要及副产品利用等，反映技术的综合性能3.环境特性。环境特性根据处理后烟气的SO2排放量与排放标准比较进行评价4.经济性。选用技术的总投资和SO2单位脱硫成本为综合经济性的评价指标 燃烧前和燃烧中技术综合评价 5.高浓度SO2尾气的回收和净化冶炼厂、硫酸厂和造纸厂等工业，SO2浓度通常2～40％化学反应式反应1为放热反应，温度低时转化率高工业上一般采用多层催化床层 催化转化脱硫净化工艺段间冷却的四层催化床第二级催化床预除尘和水分填充床吸收塔填充床吸收塔来自冶炼厂或硫磺燃烧的富含SO2的尾气水含有约为初始进气SO2浓度3%的尾气含有约为初始进气SO2浓度0.3%的尾气水单级吸收工艺二级吸收工艺SO2单级和二级净化工艺的流程图催化反应：420～550℃ 吸附法SO2是一种以被吸附的气体，常用的吸附剂是活性碳，活性炭具有催化转化功能。吸附机理：第一步，物理吸附（无水蒸汽与氧气存在）第二步，化学反应（需要氧气与水蒸汽存在）反应式：活性碳脱附再生方法：加热再生：洗涤再生 NOX去除技术1、NOX产生源2、燃烧控制3、末端治理A、催化还原法B、吸附法C、吸收法 NOX的来源NOx包括N2O、NO、N2O3、NO2、N2O4、N2O5大气中NOx主要以NO、NO2的形式存在NOx的来源固氮菌、雷电等自然过程（5×108t/a）人类活动（5×107t/a）燃料燃烧占90％95％以NO形式，其余主要为NO2由于人类活动处于集中空间范围，显示污染特性。 NOX的性质N2O：单个分子的温室效应为CO2的200倍，并参与臭氧层的破坏。NO：大气中NO2的前体物质，是形成光化学烟雾的活跃组分。NO2:硝酸酐，有强烈刺激性，来源于NO的氧化，是酸沉降的重要组成之一。 燃烧过程NOx的形成机理形成机理燃料型NOx燃料中的固定氮生成的NOx热力型NOx高温下N2与O2反应生成的Nox瞬时NOx低温火焰下由于含碳自由基的存在生成的NOx NOX的主要形成机理热力型NOX的形成产生NO和NO2的两个重要反应上述反应的化学平衡受温度和反应物化学组成的影响。平衡时NO浓度随温度升高迅速增加。控制NOx形成的主要因素空气－燃料比（控制过氧量）燃烧区温度及其分布 燃烧控制：低NOX燃烧技术传统低NOx燃烧技术1.低氧燃烧降低NOx的同时提高锅炉热效率CO、HC、碳黑产生量增加 传统低NOx燃烧技术2.降低助燃空气预热温度燃烧空气由27oC预热到315oC，NO排放量增加3倍 传统低NOx燃烧技术3.烟气循环燃烧降低氧浓度和燃烧区温度－主要减少热力型NOx 传统低NOx燃烧技术4.两段燃烧技术第一段：氧气不足，烟气温度低，NOx生成量很小。第二段：二次空气，CO、HC完全燃烧，烟气温度低。 先进的低NOx燃烧技术原理：低空气过剩系数运行技术＋分段燃烧技术1.炉膛内整体空气分级的低NOx直流燃烧器炉壁设置助燃空气（燃尽风）喷嘴类似于两段燃烧技术 先进的低NOx燃烧技术2.空气分级的低NOx旋流燃烧器一次火焰区：富燃，含氮组分析出但难以转化二次火焰区：燃尽CO、HC等 先进的低NOx燃烧技术3.空气/燃料分级的低NOx燃烧器空气和燃料均分级送入炉膛一次火焰区下游形成低氧还原区，还原已生成的NOx 烟气脱硝技术脱硝技术的难点处理烟气体积大NOx浓度相当低NOx的总量相对较大 烟气脱硝技术1.选择性催化还原法（SCR）氨作为还原剂催化剂：贵金属、碱性金属氧化物还原反应潜在氧化反应 烟气脱硝技术2.选择性非催化还原法（SNCR）尿素或氨基化合物作为还原剂，较高反应温度化学反应同样，需要控制温度避免潜在氧化反应发生 烟气脱硝技术3.吸收法碱液吸收必须首先将一半以上的NO氧化为NOxNO/NO2＝1效果最佳 吸收法烟气脱硝强硫酸吸收 烟气脱硝技术4.吸附法吸附剂：活性炭、分子筛、硅胶、含氨泥煤NOx和SO2联合控制技术吸附剂：浸渍碳酸钠的-Al2O3反应式再生：天然气、CO 3.4.5VOC去除技术1、VOC来源与性质2、源头控制A、替代原料及工艺B、呼吸损耗控制3、末端治理A、冷凝法B、燃烧法C、微生物净化法D、吸收E、吸附法 VOC概念VOC（Volatileorganiccompound）中文名“挥发性有机物”是指各种有机化合物的气体，如烃、醇、酚、醛、酯、多环及杂环化合物的气体，这些有机气体很多都具有毒性，同时是造成环境恶臭的主要来源。 防止泄漏为主的预防性措施替换原材料改变运行条件更换设备等末端治理为主的控制性措施VOC控制技术可分为两类 VOCs控制技术 源头控制－溶剂替代 呼吸（转移）损耗的概念充入、呼吸和排空损耗呼吸损耗－容积变化使容器产生“吸进和呼出”导致的有机物损耗 转移损耗控制方法浮顶罐，用于储存大量的高挥发性的液体。用于密封的浮顶盖浮在液面上，使液面以上没有空隙。液体注入或流出时顶盖随之上下浮动，避免上面所讲述的呼吸损耗。 末端治理A冷凝法适于废气体积分数10-2以上的有机蒸气常作为其它方法的前处理 B燃烧法直接燃烧适用于可燃有害组分浓度较高或热值较高的废气设备：燃烧炉、窑、锅炉温度1100oC左右火炬燃烧：产生大量有害气体、烟尘和热辐射，应尽量避免 B燃烧法热力燃烧适于低浓度废气的净化温度低，540～820oC必要条件：温度、停留时间、湍流混合 催化氧化净化工艺催化剂：Pt(Pd,过渡金属，稀土)/Al2O3等VOCs的催化氧化优点：无火焰燃烧，安全性好温度低：300～450oC，辅助燃料消耗少对可燃组分浓度和热值限制少 C吸收（洗涤）法 吸收工艺吸收剂的要求对被去除的VOCs有较大的溶解性蒸气压低易解吸化学稳定性和无毒无害性分子量低 D吸附法 吸附工艺活性炭吸附VOCs的性能最佳亦有部分VOCs不易解吸，不宜用活性炭吸附 E微生物净化原理微生物将有机成分作为碳源和能源，并将其分解为CO2和H2O工艺 生物洗涤塔（悬浮生长系统） 生物滴滤塔 3.4.6汽车污染及控制简介汽车污染物来源及种类燃料使用——燃料气体挥发HC燃烧过程——碳烟、CO、HCSO2、NOx 汽油车行驶工况与排放1.怠速,减速时CO,HC排放高,浓度约为:CO:1.0-6%;HC:400-3000ppmNOx:10-100ppm2.加速,定速时NOx高,浓度约为:NOx:1000-4000ppmCO:0.5-3.0%;HC:200-600ppm加速时,碳烟约为:0.005g/m3 柴油车行驶工况与排放1.CO总是很低,约0.1%2.减速,怠速时HC相对较高,浓度约为400ppm此时NOx较低,约为30-70ppm3.加速,定速时NOx高,浓度约为:NOx:800-2500ppm此时HC:90-200ppm4.加速时碳烟最高,约为0.30g/m3 主要控制技术前处理:无铅汽油(0.013g/L),低硫汽油和柴油(1200ppm--50ppm)废气再循环(EGR):20%循环,降低NOx约60%,但油耗增加3%机内控制:发动机设计表面积/容积越小越好;电子控制技术;多气门技术机外控制技术:热反应器,催化反应器(氧化,还原--三效)'