化工废气污染控制[新]

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1、第三章 化工废气污染控制第一节 化工废气概况第二节 消烟除尘技术第三节 硫氧化物的净化技术第四节 氮氧化物净化技术第五节 其他有机化合物的污染净化技术学 习 要 点化学工业包含的范围很广，凡是以自然界中存在的物质为 原料，以化学反应为主要过程，以改变物质的结构组成性质 为目的的工业生产都属于化学工业的范围。对有些数量多、 生产规模大，生产方法和用途有其特殊性的产品形成了独立 的工业部门，如石油、冶金、建材、轻工业等，其他的化学 品的生产大多属于化学工业。因此它的产品品种多，性质各 不相同，生产方法上很不一样，这就决定了它们所排出的污 染物的多样性。有的是剧毒物（汞、氰化物等）；有的是强 致癌物

2、（苯并（）芘、多氯联苯等）；有的是强腐蚀性（有 机酸、碱等）。因此在国内外均将化学工业列为对环境严重 污染的三大工业部门之一。本章介绍了化工废气污染、大气污染控制技术等知识， 学习时应注意掌握化工废气污染的来源、特点、污染控制的 几种主要技术。一、化工废气的来源及特点大气污染有两个来源，自然界的污染和人为 污染。来自自然界的大气污染，往往产生于尘暴 、火山爆发、森林火灾等，这时进入大气的有气 体也有固体物质。人为污染是由人类的实践活动 所造成的。 第一节 化工废气概况各种化工产品在每个生产环节都会产生并排出废 气，造成对环境的污染。其来源有以下几个方面 ： （1）化学反应中产生的副反应和反应进

3、行不完全所 产生的废气。 （2）产品加工和使用过程产生的废气，以及破碎、 筛分及包装过程中产生的粉尘等。 （3）生产技术路线及设备陈旧落后，造成反应不完 全，生产过程不稳定，产生不合格的产品或造成的物 料跑、冒、滴、漏。 （4）因操作失误，指挥不当，管理不善造成废气的 排放。 （5）化工生产中排放的某些气体，在光或雨的作用 下产生的有害气体。化工废气的排出具有以下特点： 1种类繁多 化学工业行业多，每个行业所用原料不同 ，工艺路线也有差异，生产过程化学反应繁杂，因此造 成化工废气种类繁多。 2组成复杂 化工废气中常含有多种有毒成分。 3污染物含量高 不少化工企业工艺设备陈旧，原材料 流失严重，

4、废气中污染物含量高。 4污染面广，危害性大 我国有很多化工企业，中小型 企业占相当大的比例。这些中小型企业生产每吨产品的 原料、能源消耗都很高，排放的污染物大大超过大中型 企业的排放量，而得到治理的很少。二、化工废气的主要污染物及影响三、化工废气中污染物的常用治理技术废水处理技术已经经过了100多年的发展，污 水中的污染物种类、污水量是随着社会经济发展 、生活水平的提高而不断增加，污水处理技术也 随着科学技术的发展而发生了日新月异的变化。 同时，旧的污水处理技术也不断被革新和发展着 。尤其现在的化工废水中的污染物是多种多样的 ，往往用一种工艺是不能将废水中所有的污染物 去除殆尽的。1硫酸生产中

5、SO2的治理 在硫酸工业中，国外普遍采用两转两吸法，该法比一转 一吸法需增加投资1015%，但SO2排放可由 20004000ppm降低到300400ppm，总效率提高2%左右。 目前我国仅有部分工厂采用两转两吸法，较多的厂仍采用 一转一吸法，排出的SO2尾气用氨吸收法处理，处理后的 尾气可达标排放。 2硝酸生产中NOx的治理在解决硝酸生产尾气排放污染技术方面，目前的趋势 是将吸收压力提高到0.91.5MPa以上，使出口NOx不经治 理即可达到200ppm左右。我国近年来已有部分工厂采用此 项技术，但绝大多数工厂仍采用常压吸收，排放的NOx对 工厂周围的大气造成污染。3有机废气的治理 目前，国

6、内对有机废气的处理方法有吸收法、吸附 法、燃烧及催化燃烧法、冷凝法、生物法等。处理方 法的选择取决于废气的化学和物理性质、含量、排放 量、排放标准以及回用做燃料或副产品的经济价值。 （1）吸收法 （2）吸附法 （3）燃烧及催化燃烧法 （4）冷凝法 （5）生物法4颗粒物污染物的净化 颗粒污染物净化技术主要就是利用除尘 器去除气流中的粉尘颗粒。按照除尘器分离 捕集粉尘的主要机理，可将其分为如下四类 ： （1）机械式除尘器 （2）湿式除尘器 （3）过滤式除尘器 （4）静电除尘器四、大气环境质量控制标准大气环境质量控制标准按用途分为：大气环 境质量标准、大气污染物排放标准、大气污染控 制技术标准及大气

7、污染警报标准等。按其使用范 围分为国家标准、地方标准和行业标准。大气污染物排放标准是为实现大气环境质量 标准，对污染源排入大气的污染物允许含量的限 制规定。它是控制大气污染源的污染物排放量和 选择设汁净化装置的重要依据，也是环境管理部 门的执法依据。大气污染物排放标准可分为国家 标准、地方标准和行业标准。在燃料燃烧或工业生产中会向空气中排放 大量的含尘气体，这些含尘气体如果不经净 化处理直接排放，就会对大气环境造成严重 的污染。从废气中将颗粒物分离出来并加以 捕集、回收的过程称为除尘，实现除尘过程 的设备称为除尘装置。第二节 消烟除尘技术粉尘具有以下性质，直接影响到除尘技术的选择。 （1）粉尘

8、的粒径 （2）粉尘的密度 （3）粉尘的安息角与滑动角 （4）粉尘的比表面积 （5）粉尘的润湿性 （6）粉尘的粘附性 （7）粉尘的荷电性 （8）粉尘的比电阻 （9）粉尘的爆炸性按照除尘器分离捕集粉尘的主要机理，可 将其分为如下四类： （1）机械式除尘器 （2）湿式除尘器 （3）过滤式除主器 （4）静电除尘器一、机械式除尘器重力沉降室也称重力除尘器，它是利用尘 粒与气体的密度不同，通过重力作用使尘粒从 气流中自然沉降分离的除尘设备，其基本结构 如图3.2-1所示。 在重力沉降室中，存在一个最小直 径dmin：2.惯性除尘器惯性除尘器是使含尘气体与挡板撞击或者 急剧改变气流方向，利用惯性力分离并捕集

9、粉 尘的除尘设备。捕集过程如图3.2-2所示， 3.旋风除尘器旋风除尘器 是利用气流在旋 转运动中产生的 离心力来清除气 流中尘粒的设备 。普通除尘器由 筒体、锥体和进 气管、排气管等 组成，其结构及 除尘机理如图 3.2-3所示。二、湿式除尘器湿式除尘器也叫洗涤式除尘器，是通过含 尘气体与液滴或液膜的接触、撞击等作用， 使尘粒从气流中分离出来的设备。根据除尘机理，可将湿式除尘器分为重力 喷雾洗涤器、旋风洗涤除尘器、自激式喷雾 洗涤器、泡沫洗涤器、填料床洗涤器、文丘 里洗涤器及机械诱导喷雾洗涤器。1. 重 力 喷 雾 除 尘 器（1）旋风水膜除尘器 这种除尘器（如图3.2-5 所示）在内部以环

10、形方 式安装一排喷嘴，喷雾 沿切向喷向筒壁，使壁 面形成一层很薄的不断 下沉的水膜。 2湿式旋风除尘器（2）旋筒式水膜除尘器（3）中心喷雾旋风除尘器3泡沫除尘器泡沫除尘器又称泡沫洗涤器，简称泡沫塔 。一般做成塔的形式，根据允许压力降和除尘 效率，在塔内设置单层或多层塔板。 图3.2-8 PA型文丘里洗涤器 4文丘里除尘器文丘里除尘器，又称文氏管除尘器。它是 一种高效湿式除尘器。这种除尘器结构简单， 对0.55.0m的细尘粒除尘效率可达99%以上， 体积小，布置灵活，投资费用低，缺点是压力 损失大，运转费用较高。 泡沫除尘器三、过滤式除尘器过滤式除尘器是使含尘气体通过滤材或滤层， 将粉尘分离和捕

11、集的装置。过滤式除尘器主要有两类，一类是以填料层( 玻璃纤维、硅石、矿石、煤粒等)作滤材的内部过 滤器，如颗粒层除尘器；另一类是以纤维织物为 滤材的表面过滤器，如袋式除尘器。1袋式除尘器的工作原理简单袋式除尘器的结构如图3.2-9所示。含尘 气流从下部进入筒形滤袋，在通过滤料的空隙 时，粉尘被捕集于滤料上，透过滤料的相对清 洁气体由排出口排出。沉积在滤料上的粉尘， 达到一定的厚度时，在机械振动的作用下，从 滤料的表面脱落下来，落入灰斗中。常用的袋 式除尘器是利用棉、毛、人造纤维等制成的滤 料进行过滤的，自身网孔较大，一般为2050 ，表面起绒的滤料为510，因为新滤料最初使 用时除尘效率较低。

12、2袋式除尘器的优缺点优点： （1）除尘效率高，特别是对微细粉尘也有较高 的效率，一般可达90以上。如果设计合理，使用得当， 维护管理得好，除尘效率不难达到99%以上。 （2）适应性强，可以捕集不同性质的粉尘。此外，进 口含尘浓度在相当大范围内变化时，对除尘效率和阻力影 响都不大。 （3）处理风量范围大，可由每小时数百立方米到每小 时数百万立方米。 （4）可以制成直接设于室内、机床附近的小型除尘机 组，也可以做成大型的除尘器室，可实现不停机分室检修 ，不影响机组的工作。 （5）结构灵活，可采用设有振打机构的所谓土布袋除 尘器和脉冲喷吹袋式除尘器。 （6）便于回收干料，不存在水污染问题和泥浆处理问

13、 题。缺点： （1）袋式除尘器的应用范围主要受滤料的耐温 和耐腐蚀性能的限制，特别是耐高温性能。目前 常用的滤料（如涤纶绒布）一般适用于 120130范围，而玻璃纤维等滤料可耐250左 右。烟气温度更高时，就要采用价格昂贵的特殊 滤料，或者采取冷却措施，这会使造价增加，系 统变得复杂。 （2）不适宜处理粘性强或吸湿性强的粉尘，特 别是烟气温度不能低于露点，否则会产生结露， 堵塞滤袋，造成“糊袋”。3影响滤尘效率的主要因素 （1）滤布的积尘状态 （2）滤料结构 （3）过滤速度 滤袋的总压力损失P是由清洁滤袋的压力损失 P0和粘附粉尘层的压力损失Pd两部分所组成。即 压力损失为式中，为清洁滤料的阻

14、力系数，单位是m-1； a为 粉尘层的平均比阻力，单位m/kg；m是滤料上的粉尘 负荷，单位kg/m2。为气体黏度，单位是Pas。由此可知，袋式除尘器的压力损失与过滤速度和 气体黏度成正比，而与气体密度无关。4袋式除尘器的压力损失四、静电除尘器电除尘器是使含尘气体在通过高压电（ 20100kV）进行电离的过程中，使粉尘荷电，并在电场 力的作用下，使粉尘沉积于电极上，将粉尘从含尘气体 中分离出来的一种除尘设备。它能有效地回收气体中的 粉尘，以净化气体。在合适的条件下使用电除尘器，其 除尘效率可达99或更高。目前在化工、发电、水泥、 冶金、造纸等工业部门都已广泛使用。1电除尘器的工作原理 虽然电除

15、尘器的类型和结构比较繁多，但都基 于相同的工作原理。电除尘器除尘过程可分为4个 基本阶段： 气体的电离与电晕的产生； 粉尘粒子的荷电； 荷电粒子在电场中的运动和捕集； 清灰过程。（1）气体的电离与电晕的产生空气在通常情况下含有及其微量的自由电 子和气体离子，一般可认为是绝缘体。在电除尘 过程中，当除尘器的两电极施加直流电压时，两 极间形成一非均匀电场。当电压达到一定值时， 电晕极和收尘极之间的气体将发生电离和导电， 是气体由绝缘状态转变为导电状态，随后产生电 晕放电、辉光放电、火花放电及电弧放电等。 （2）粉尘粒子的荷电 电场荷电 扩散荷电 （3）荷电粒子在电场中的运动和捕集电除尘器中的荷电粒

16、子在电场力和空气阻力的支 配下所达到的终末电力沉降速度，即粒子驱进速度 ：上式中的E一般指集尘集表面附近的电场强度。粒子驱 进速度的大小与荷电量、场强、粒径及气体粘度有关 。其方向与电场方向一致，即垂直于集尘板表面。（4）被捕集尘粒的清灰2影响电除尘器除尘效率的因素影响电除尘效率的因素除了影响电晕放电的主 要因素外，主要有粉尘的粒径、比电阻、除尘器 结构和操作参数等。 （1）粉尘粒径的影响 （2）粉尘比电阻的影响 （3）除尘器结构的影响 （4）操作参数的影响第三节 硫氧化物的净化技术国外硫酸尾气较多采用氨法、石灰法及钠 法处理。我国硫酸尾气多数采用氨法处理。一 段氨法可将一转一吸尾气总SO2浓度降到 500800ppm，二段氨法可降到200ppm以下，同 时可以得到硫铵或亚硫酸铵副产品。目前，我 国还有一些未加尾气回收的一转一吸的硫酸厂 ，应逐步加以改造。我国对化工企业排放的SO2废气所采用的治 理方法主要分为两大类，即