8-5 大气污染控制技术（1）在线视频

大家好

这节课我们学习大气污染控制技术

依据大气污染物类别的不同

其治理技术也不同

可以分为两大类

颗粒污染物控制技术和气态污染物控制技术

颗粒污染物的治理通常采用除尘技术

应用各种除尘装置来捕集分离

气溶胶中的固态颗粒

减少或消除气态污染物

向大气环境排放

主要是采用气体吸收

气体吸附和气体催化转化等操作

我们先来看颗粒污染物控制技术

颗粒污染物的去除设备主要为除尘器

从气体中去除或捕集固态或液态微粒的设备

我们把它称为除尘装置或者是除尘器

根据主要除尘机理

目前常用的除尘器可分为机械除尘器

电除尘器袋式除尘器和湿式除尘器

首先来看机械除尘器

它是利用重力惯性力和离心力等质量力的作用

使颗粒物与气流分离的装置

包括重力沉降室

惯性除尘器和旋风除尘器

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

含尘气流进入重力沉降室以后

由于扩大了流动截面积而使气体流速大大降低

较重的颗粒在重力作用下缓慢向灰斗沉降

它的优点是结构简单

投资少

压力损失小

维修管理容易

缺点是体积很大

效率低

所以仅能作为高效除尘器的预除尘装置

除去较大和较重的粒子

为了改善沉降室的除尘效果

可以在沉降室内设置各种形式的挡板

使含尘气流冲击在挡板上

气流方向发生急剧的转变

借助尘粒本身的惯性作用使其与气流分离

除了借助惯性力作用外

还利用了离心力和重力的作用

由于惯性除尘器的净化效率不高

所以一般只用于多级除尘中的第一级除尘

补集10到20微米以上的粗尘粒

然后我们来看一下旋风除尘器

旋风除尘器是利用旋转气流产生的离心力

使尘粒从气流中分离出来的装置

普通的旋风除尘器

它包括进气管 筒体 锥体和排气管

含尘气流进入除尘器以后

沿着外壁由上向下作旋转运动

同时有少量气体沿径向运动到中心区域

当旋转气流的大部分到达锥体的底部以后

转而向上沿轴心旋转

最后经排气管排出

气流作旋转运动时

离心力作用下

尘粒逐渐向外壁运动

到达外壁的尘粒

在气流和离心力的作用下

沿着壁面落入灰斗

然后我们来看一下电除尘器

电除尘器是含尘气体

通过高压电场进行电离的过程中

使尘粒带电

并且在电场力的作用下

是尘粒沉积于集尘板上

从而将尘粒从含尘气体中

分离出来的一种除尘设备

电除尘过程与其他除尘过程根本区别在于

分离力主要是静电力

直接作用在粒子上

而不是作用在整个气流上

这就决定了它具有分离粒子耗能小

切入阻力小的特点

由于作用在粒子上的静电力相对较大

所以即使对亚微米级的粒子也能有效地捕集

虽然在实践中电除尘器的种类和结构形式繁多

但都基于相同的工作原理

其原理主要包括三个过程

悬浮粒子荷电

带电粒子在电场内迁移和捕集

以及将捕集物从集尘表面上清除

使粒子荷电最有效的办法

是高压直流电晕

电晕过程是电极之间的空间内形成高浓度的

气体粒子

含尘气流通过这个空间时尘粒在百分之几秒的

时间内

因碰撞俘获气体粒子而导致荷电

荷电粒子的补集

是使其通过电晕电场或光滑的

不放电的电极之间的纯净电场而实现的

捕集物从集尘表面上清除

是通过振打来除去接地电极上的颗粒

而使其落入灰斗

这个是一个静电除尘器的示意图

它是由排列整齐的集尘板

以及悬挂在板与板之间的

电极所组成

利用高压电极所产生的静电电场

以去除气体所夹带的粉尘

电极带有高压负电荷可以达到4万伏以上

而集尘板则接地

当气体通过电极时

粉尘受电极充电而带负电荷

被电极排斥而附着在集尘板上

这是我们实际工作中用到的静电除尘器

再一个我们看一下袋式除尘器

袋式除尘器是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做滤料的

空气过滤器

主要用于通风以及空气调节方面的气体净化

而采用纤维织物做滤料的袋式除尘器主要用于

工业尾气的除尘

我们这里讨论的主要是用于工业尾气

的除尘器

袋式除尘器一般由排列整齐的过滤袋所组成

滤袋的数目可以是几十个甚至上百个

废气通过滤袋时

粒状污染物附着在滤层上

它的除尘效率可以达到99%以上

与废气的流量温度含尘量以及滤袋材料有关

典型的滤袋室包含外壳

滤袋组合进气及尾气口

粉尘收集漏斗以及螺旋输送器

其内部构造视清洁和过滤方式而异

当滤袋众多时可以分成不同的独立区域

便于滤袋的清洁和替换

虽然袋式除尘器是最古老的除尘方法之一

但是由于它效率比较高

性能稳定可靠

操作比较简单

因而获得越来越广泛的应用

这是袋式除尘器的工作原理示意图

当含尘的气流进入圆筒形的滤袋

在通过滤料的孔隙时

粉尘被捕集于滤料上

透过滤料的清洁气体由排出口排出

沉积在滤料上的粉尘可在机械振动的作用下

从滤料的表面脱落落入灰斗

常用的滤料由棉 毛 人造纤维等加工而成

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

常称为粉尘初层

初层形成以后

它成为袋式除尘器的主要过滤层

提高了除尘的效率

随着颗粒在滤袋上的积聚

滤袋两侧的压力差增大

会把有些已附着在滤料上的细小粉尘挤压出去

使除尘效率下降

另外如果除尘器压力过高

还会使除尘系统处理的气体量显著下降

影响生产系统的排风效率

因此除尘器阻力达到一定数值以后

要及时进行清灰

滤袋常用的清灰方式有三种

最早的方法是振动滤料

以使沉积的粉尘脱落

称为机械振动式

另外两种是利用气流把沉积的颗粒吹走

即用低压气流反吹

或者是用压缩空气喷吹

我们把它分别称为逆气流清灰和脉冲喷吹清灰

振动式和逆洗式它的废气

均是从滤袋内向外流动

污染物在袋内

滤袋两端固定

脉冲式是废气是从滤袋外

向滤袋内流动

污染物是在袋外

滤袋仅上端固定清洗的时候

是由内向外喷出高压气体进行清洗

使用逆洗以及脉冲式清灰法的滤袋

其内部必须加装环型或者是直线型的钢线

以防止在清洗或者是正常操作时

施于滤布外的压力使滤袋坍塌

再一个我们来看气态污染物控制技术

从污染气体中去除气态污染物

控制气态污染物向大气的排放

常常涉及到气体吸收气体吸附气体催化转化等

单元操作

我们先来看气体吸收

气体吸收是用液体洗涤含污染物的气体

而从废气中把一种或者是多种污染物除去

是气态污染物控制中一种重要的单元操作

它是混合气体组分

从气相到液相的相间传递过程

按照溶质和吸附剂之间发生的作用

我们把气体吸收分为物理吸收和化学吸收

物理吸收是溶解的气体与溶剂

或者是溶剂中的某种成分

并不发生任何化学反应的吸收过程

化学吸收是伴有显著化学反应的吸收过程

被溶解的气体与吸收剂或原先溶于吸收剂中的

其他物质进行化学反应

也可以是两种同时溶解进去的气体发生

化学反应

气体吸附是用多孔固体吸附剂

将气体或液体混合物中一种或者是多种组分

浓集于固体表面

而与其他组分分离的过程

被吸附到固体表面的物质称为吸附质

能够附着吸附质的物质为吸附剂

吸附过程能够有效脱除一般方法难以分离的

低浓度的有害物质

具有净化效率高可回收有用组分

设备简单

易实现自动化控制等优点

但是它的缺点是吸附的容量比较小

设备的体积比较大

根据吸附剂表面

与被吸附物质之间的作用力不同

气体吸附可以分为物理吸附和化学吸附

物理吸附是由于分子间范德华力引起的

它可以是单层吸附

也可以是多层吸附

化学吸附是由吸附剂与吸附质之间的化学键力

而引起的

它是单层吸附

吸附需要一定的化学能

物理吸附的特征是

吸附质和吸附剂之间不发生化学反应

吸附过程极快

参与吸附的各相间常常瞬间即达到平衡

吸附是放热反应

吸附质和吸附剂之间的吸附力不强

当气体中吸附质分压降低或者是温度升高时

被吸附的气体易于从固体表面溢出

而不改变气体原来的性质

所以在工业上吸附常常利用这种可逆性

化学吸附的吸附力较强

它的主要特征有吸附具有较强的选择性

吸附速率比较慢

达到吸附平衡需要相当长的时间

升高温度可以提高吸附的速率

同一污染物可能在较低的温度下发生物理吸附

而在较高的温度下发生化学吸附

两组吸附也可能同时发生

工业上广泛采用的吸附剂主要有五种

活性炭

活性氧化铝

白土

硅胶

沸石分子筛等等

白土吸附剂对各种油类脱色很有效

活性氧化铝对水分有很强的吸附能力

主要用于气体和液体的干燥

石油气的浓缩和脱硫

硅胶多用于气体的干燥和从废气中回收

极为有用的烃类气体

活性炭是应用最早用途较广的一种

优良的吸附剂

它用来处理工业废水以及治理某些气态的

污染物

沸石分子筛主要是指人工合成的泡沸石

它属于多孔性的

硅酸铝骨架结构

每一种分子筛都具有均匀一致的孔穴尺寸

催化转化是指将含污染物的气体

通过催化反应

使其中的污染物转化为无害或者是易于处理

与回收利用的物质的净化方法

催化转化

对不同浓度的污染物都有较高的转化率

无需使污染物与主气流分离

避免了其他方法可能产生的二次污染

并使操作过程简化

化学反应速度因加入某种物质而改变

而反应前后被加入物质的数量和性质不变

这种性质我们把它称为催化作用

能加速化学反应速度

而本身化学性质反应前后保持不变的物质

我们把它称为催化剂

它的特点是能降低

该反应的活化能

使它进行得比均相时更快

但是它并不影响化学反应的平衡

催化转化主要用于氮氧化物的去除

这节课就到这里

谢谢大家