1、大气污染物治理工艺课件大气污染物治理工艺目 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 112.1.6、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SO尾气的回收和净化 142.2.3、低浓度SO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 221、大气污染物的相关介绍1.大气
2、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
3、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100m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10m的颗粒物。细颗粒物（PM2.5）：环境空气中空
4、气动力学当量直径 2.5m的颗粒物.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
5、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。2、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 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50100Pa）、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
6、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1020m（30 m ）以上的粗颗粒；压力
7、损失1001000Pa。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：.旋风除尘器内部没有运动部件，维护方便；.制作管理十分方便；.处理相同的风量情况下体积小、结构简单，价格便宜；.作为预处理器使用时。可以立式安装，使用方便；.处理大风量时便于多台并联使用，效率阻力不收影响；.可耐400摄氏度高温，如采用特殊的耐高温材料，还可以耐更高的温度；.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；.可以干法清灰，有利于回收有价值的粉尘。缺点：.卸灰阀如果漏损会严重影响除
8、尘效率；.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；.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；.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。粒径/m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20-400.5400-80060-852.1.2、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
9、分离出来的一种除尘设备。优点：.压力损失小，一般为200500Pa；.处理烟气量大，可达105106m3/h；.能耗低，大约0.20.4kWh/1000m3；.对细粉尘有很高的捕集效率，可高于99；.可在高温（如300-400）或强腐蚀性气体下操作。缺点：.设备比较复杂，要求设备调运和安装以及维护管理水平高。.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。.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。.
10、一次投资较大，卧式的电除尘器占地面积较大。.在某些企业实用效果达不到设计要求。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：.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
11、.99以上；.可以捕集多种干性粉尘，特别是对于高比电阻粉尘；.捕集含尘气体浓度、含尘气体量范围大；.袋式除尘器形状大小灵活；.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：.主要受滤料的耐温250和耐腐蚀等性能所影响，否则投资高；.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；.据统计，用袋式除尘器净化大于17000m3h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17000m3h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
12、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0.31.2m/min，压力损失控制范围10001500Pa 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47atm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、
13、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/）；0.15-0.5m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。
14、 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用捕集尘粒或使粒径增大的装置。根据净化机理湿式除尘器分为：重力喷雾洗涤器；旋风洗涤器；自激喷雾洗涤器；板式洗涤器；填料洗涤器；文丘里洗涤器；机械诱导喷雾洗涤器。优点：在能耗相同时，比干式机械除尘器高。与静电除尘器和布袋除尘器相比，适用条件更放宽；同时可去除气体中的
15、水蒸气及某些气态污染物。除尘、冷却、净化共同作用。缺点：排出的污水污泥需要二次处理；净化含有腐蚀性气态污染物，洗涤水对设备和管道有腐蚀；不适用于净化含有憎水性和水硬性粉尘的气体；寒冷地区使用湿式除尘器，容易结冻，应采取防冻措施。（1）喷雾塔洗涤器假定：所有液滴具有相同直径；液滴进入洗涤器后立刻以终末速度沉降；液滴在断面上分布均匀、无聚结现象喷雾塔特点：结构简单、压力损失小，操作稳定，经常与高效洗涤器联用捕集粒径较大的粉尘 严格控制喷雾的过程，保证液滴大小均匀（2）旋风洗涤器干式旋风分离器内部以环形方式安装一排喷嘴，就构成一种最简单的旋风洗涤器；喷雾作用发生在外涡旋区，并捕集尘粒，携带尘粒的液滴
16、被甩向旋风洗涤器的湿壁上，然后沿壁面沉落到器底在出口处通常需要安装除雾器（除去过小的液滴）特点：离心洗涤器净化dp50590-95800-1200中中文丘里洗涤器0.5-190-984000-10000少大电除尘器0.5-195-9950-130大大袋式除尘器0.5-195-991000-1500大大除尘器的耐温性旋风除尘器400特高温者1000度，可采用内衬耐火材料袋式除尘器/普通滤料80-120温度随滤料种类而异袋式除尘器/玻璃丝滤料250聚四氟乙烯滤料的耐温性和价格与之相似电除尘器/干式350高温时易产生粉尘比电阻随温度而变化的问题电除尘器/湿式80温度过高会产生使绝缘部分失效的问题湿式
17、洗涤器400特高温时，入口处内衬耐火材料（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SO?、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，必须同时考虑集粉尘的处理问题（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。2.2、硫氧化物的控制降低SO2排放的方法有：采用低硫燃料，采用清洁能源替代，燃料脱硫，燃料固硫，燃烧过程中脱硫，末端
18、尾气脱硫。2.2.1、燃烧前燃料脱硫1、煤炭的固态加工（1）煤炭洗选.物理洗煤煤炭、杂质的物理性（摇床法、重力分选法、磁力脱硫）.物理化学选煤矿物表面物理化学性质（浮选法）.化学洗煤使煤成分富集（氧化脱硫法、化学浸出法、化学破碎法、溶剂精炼等）.微生物洗煤自养菌和异养菌微生物（细菌脱硫）我国以物理选煤为主。摇床占59%、重介质选煤占23%、浮选占14%（2）型煤固硫-减少SO?排放40-60% 以石灰、沥青、电石渣、无硫纸浆黑液等做黏结剂用廉价的钙系固硫剂，经干馏成型或直接压制成型，制得多种型煤。2、煤炭的转化（转化为清洁燃料）（1）煤炭的转化（转化为清洁燃料）（2）煤的液化，通过化学加工转化
19、为-液态烃燃料化工原料等液体产品（如汽油、柴油、化工原料）2.2.2、高浓度SO?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240。由于SO2浓度较高，对尾气进行回收处理是经济的通常方法是利用SO2生产硫酸。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注意：SO?浓度大于4%的尾气进行控制时，放出的热量可以自足，否则应补充热量（不经济），SO?氧化成SO?，再用水吸收形成硫酸。2.2.3、低浓度SO?烟气脱硫2.2.3.1、干法脱硫 原理：使用粉状、粒状吸收剂或催化剂去除废气中的SO?优点：工艺过程简单，无废水、废酸等二次污染；无堵塞结垢严重腐蚀；
20、能耗低，特别是净化后烟气温度较高，有利于烟囱排气扩散，不会产生“白烟”现象，净化后的烟气不需要二次加热，不用除雾系统。缺点：脱硫效率是湿法的60%，设备庞大、投资大、占地面积大，操作技术要求高，吸收剂再生频繁，飞灰产物的再利用困难（1）循环流化床烟气脱硫组成：石灰浆制备-脱硫系统-除尘系统优点：脱硫剂停留时间长30min，锅炉负荷适应强，可满足锅炉负荷从30-100%的变化，脱硫的同时还可以去除HCl、HF酸性气体应用：目前只在较小规模电厂锅炉上得到应用，尚缺乏大型化的应用实例。（2）干法喷钙脱硫组成：石灰石粉-锅炉-活化反应器除尘特点：锅炉中部分脱硫-活化器中生产Ca(OH)?继续脱硫总脱硫
21、率60%，炉膛上方喷钙，温度95-1150，系统设备简单，投资低，脱硫费用小，占地面积小，脱硫产物呈干态易于处理。缺点：尘负荷大，尘比电阻大应用：通常应用于低硫电厂的脱硫，特别适用于老电厂的脱硫改造，但较少应用于新建电厂的烟气脱硫。（3）干式造粒法脱硫把石灰石与石灰及用过的脱硫剂（包括 CaSO4）掺和在一起，加上水，然后用挤压成形器做成形器作成310mm大小的颗粒，用蒸气养护，再进行干燥制成吸收剂，用这种吸收剂进行脱硫。 组成：球形脱硫剂制备-干燥器脱硫剂混合-吸收塔收尘（4）简易干式脱硫把石灰石直接吹入炉内，通过设在空气加热器与除尘器之间的喷雾冷却使烟气脱硫，脱硫率可达7080，如把石灰石
22、粉以Ca:S- 5：l（摩尔比）的比例吹入1200”C左右的锅炉中，再让烟气通过喷雾冷却后取得的。（5）喷雾干燥法烟气脱硫（半干法）工艺过程包括：吸收剂制备，吸收和干燥，固体废物捕集，固体废物处理优点：减少了重新加热系统和废物体积。脱硫系统烟气压力适中，吸收及输送量小，设备和操作简单，废物量小，能耗低（湿法的1/2-1/3)应用：主要用于低硫煤烟气的脱硫，不适合燃烧高硫煤烟气的脱硫2.2.3.2、湿法脱硫采用液体吸收剂如水或碱溶液洗涤含SO?的烟气，通过吸收去除其中的SO?。优点：所用设备较简单，操作容易，脱硫效率较高。缺点：脱硫后烟气温度较低，对于烟囱排烟扩散不利。（1）石灰石/石灰法脱硫采
23、用石灰石或者石灰浆液脱除烟气中SO?锅炉烟气经除尘、冷却后送入吸收塔，吸收塔内用配制好的石灰石或石灰浆液洗涤含SO?的烟气，洗涤净化后的烟气经除雾和再热后排放。吸收塔内排出的吸收液排入循环槽，加入新鲜的石灰石或者石灰浆液进行再生。优点：工艺开发较早，工艺成熟，吸收剂廉价易得，SO?去除率高湿式烟气脱硫技术要解决的问题：.设备腐蚀（如氯化物的腐蚀，用耐腐蚀的合金钢C-275 减少氯化物的富集浓度（定期排废水补充清水）；.结垢和堵塞（湿干结垢、氢氧化钙或碳酸钙沉淀或结晶、亚 硫酸盐或硫酸盐结晶、）；.除雾器阻塞；.脱硫剂的利用率（脱硫液在循环池中的停留时间一般要达到5-10分钟否则脱硫剂不能完全溶
24、解而随渣排除）；.液固分离（硫酸钙圆形晶体，亚硫酸盐为片状不易分离通常保证95%的脱硫产物转化为硫酸钙）；.固体废物的处理处置（2）改进的石灰石/石灰湿法烟气脱硫.加入己二酸的石灰石法己二酸抑制气液界面上SO2溶解造成的pH值降低，加速液相传质(己二酸起缓冲PH作用，介于碳酸与亚硫酸之间)，己二酸钙的存在增加了液相与SO2的反应能力（不再受石灰石的溶解速率控制，同时在碳酸钙存在下己二酸得以再生），降低钙硫比（消耗通常在15Kg己二酸/t石灰石），提高石灰石的利用率，减少固体废气物。.添加硫酸镁的石灰石法硫酸镁的浓度足够高，一般0.3-1.0mol/L硫酸镁溶液SO?以可溶性盐的形式吸收（亚硫酸
25、镁吸收）-降低结垢在碳酸钙存在下，硫酸镁得以再生，消除洗涤塔内的结垢问题，同时系统能量消耗降低。.双碱法烟气脱硫用碱金属盐类（Na、K、NH4）或碱类水溶液吸收SO?；后用石灰或石灰石再生；解决结垢问题和提高SO?的利用率。（3）氧化镁法脱硫技术.氧化镁浆洗-再生法原理：用MgO的浆液吸收SO?，生成含水亚硫酸镁和少量硫酸镁，然后再送流化床加热，当温度在约为1143K时释放MgO和高浓度SO?，再生的MgO可循环利用，SO?可回收制酸。.抛弃法（氢氧化镁法）需进行强制氧化以促进亚硫酸镁全部或大部分转变为硫酸镁：强制氧化能大大降低吸收浆液固体含量，利于防垢；同时降低了脱硫液的COD达到外排要求。
26、优点：镁剂脱硫具有显著的经济性，装置易于维护，连续作业运转安全可靠，不产生石膏结垢。.氧化回收法利用亚硫酸镁易氧化和硫酸镁易溶解的特点，对脱硫液进行强制氧化并生成高浓度硫酸镁溶液。该法将强氧化后的硫酸镁溶液进行过滤以除去不溶杂质，再浓缩后结晶生成MgSO47H?O。（4）海水烟气脱硫技术利用海水的天然碱度进行脱硫。优点：由于无脱硫成本、工艺设备较简单，及无后续的脱硫产物处理处置，其投资和运行费用相对较低缺点：海水碱度有限，适用于燃用低硫煤（1%）电厂的脱硫；排海的水质是否会对海洋环境造成二次污染也是问题。.Flakt-hydro海水烟气脱硫工艺用纯海水作为吸收剂.Bechtel海水烟气脱硫工艺
27、在海水中添加一定量石灰以调节吸收液的碱度（5）湿式氨法烟气脱硫技术原理：采用一定浓度的氨水作为吸收剂优点：完全资源化-变废为宝、化害为利，最终的脱硫副产物是可作为农用肥的硫酸铵，脱硫率在90%-99%。装置阻力小，节省运行电耗；装置设备占地小，便于老锅炉改造；既脱硫又脱硝适应环保更高要求。缺点：氨的价格高，运行成本高，及工艺复杂烟气脱硫技术2.3、固定源氮氧化物的控制2.3.1、低NOx燃烧技术（源头控制）燃烧前的处理-主要是燃料的脱氮；低氧燃烧降低排放率1520%，空气过剩系数一般1.17-1.20 O=3.54%）降低助燃空气预热温度-适宜燃气锅炉烟气循环燃烧-烟气循环率25-40%（加入一次或二次风中）-液态排渣炉、燃油和燃气锅炉燃烧方式的改进通过降低锅炉中火焰温度来抑制NOX的生成如二段燃烧法第一段减少空气量形成还原气氛，减少NOX生成第二段从炉上方通入空气进行完全燃烧三段燃烧法（炉内脱氮）-从向炉中火焰上部喷燃料形成还原气氛， 再通 空气完全燃烧烟气循环法将350-400度烟气部分（30-40%）送回燃烧器附近以降低燃烧温度和O2的浓度，达到降低NOX2.3.2、烟气脱硝技术（末端治理）（
