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废气治理基本概念

来源:未知作者:admin 更新时间:2019-11-25 13:13
废气治理基本概念_冶金/矿山/地质_工程科技_专业资料。废气治理基本概念和方法 废气治理基本概念介绍 废 废气概念 及分类 气 治 理 基 废气治 理技术 原理 本 概 念 介 废气净 化系统 绍 主讲人:王孝锋 欣绿桥联系电话: 废气治理基本概念介绍 1 废气概念及

  废气治理基本概念_冶金/矿山/地质_工程科技_专业资料。废气治理基本概念和方法

  废气治理基本概念介绍 废 废气概念 及分类 气 治 理 基 废气治 理技术 原理 本 概 念 介 废气净 化系统 绍 主讲人:王孝锋 欣绿桥联系电话: 废气治理基本概念介绍 1 废气概念及分类 什么是废气? · 工业出炉或生活过程中所排出的没有用的废气。这里所讲的废气主要 是指工业废气,概括来说就是工业生产中各种工艺工序过程中产生的废气。 工业废气分类: · 按照所含污染物的物理形态分类 工业废气 包括燃料燃烧废气和生产工艺废气 含颗粒物废气 含气态污染物废气 含烟尘 废气 含工业 粉尘废 气 含煤尘 废气 含硫化 合物废 气 含氮化 合物废 气 含碳的 氧化物 废气 含卤素 化合物 废气 含烃类 化合物 废气 1 废气治理基本概念介绍 · 按照废气形成过程分类 (1)一次污染物 直接由 污染源排放的污染物叫做 一次污染物,其物理、化 学性质尚未发生变化; a、颗粒物 b、二氧化硫 c、一氧化碳 d、氮氧化物 e、碳氢化合物等。 物理 化学 生物 (2)二次污染物 在大 气中一次污染物之间或者 与大气的正常成分之间发 生化学作用的生成物叫做 二次污染物。它常比一次 污染物对环境和人体的危 害更严重; a、一次污染物SO2在空气中氧化 成硫酸盐气溶胶; b、汽车排气中的氮氧化物、碳 氢化合物在日光照射下发生光化 学反应生成的臭氧、过氧乙酰硝 酸酯、甲醛和酮类等二次污染物。 c、光化学烟雾等。 HC和NOx等在阳光作 用下发生光化学反应生 成有害的浅蓝色烟雾。 最著名的就是洛杉矶光 化学烟雾事件,从1940 开始,每年夏天至早秋, 晴朗天气就会发生。 2 废气治理基本概念介绍 2 废气治理技术原理 (一)颗粒污染物治理方法 除尘: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, 实现上述过程的设备装置称为除尘器。 1、重力除尘法 1.1 重力除尘基本原理 利用粉尘与气体的密度不同,使粉尘靠自身的重 力从气流汇总自然沉降下来,达到分离或捕集含尘气流 中粒子的目的。 1.2 重力除尘器的形式 为使粉尘从气流中自然沉降,采 用的一般方法是在输送气体的管 道中置入一扩大部分,再此扩大 部分气体流动速度降低,一定粒 径的粒子即可从气流中沉降下来。 重力除尘器结构简单、阻力小、投 资省,可处理高温气体;但是除尘 效率低,只对50um以上的沉粒具 3 有较好的捕集作用,占地面积大, 通常只能作为初级除尘手段。 图2-1 单层重力除尘器 图2-2 多层重力除尘器 废气治理基本概念介绍 2、惯性力除尘法 2.1 除尘的基本原理 利用粉尘与气体在运动中的惯性力不同,使粉尘从气流中 分离出来。在实际应用中实现惯性分离的一般方法是使含尘气 流冲击在挡板上,使气流方向发生急剧改变,气流中的沉粒惯 性较大,不能随气流急剧转弯,便从气流中分离出来。在惯性 除尘方法中,除利用了粒子在运动中的惯性较大外,还利用了 粒子的重力和离心力。 2.2 常用设备形式 惯性除尘器适用于非黏性、 非纤维性粉尘的去除。设 备结构简单,阻力较小, 但分离效率较低,只能捕 集10-20um以上的粗尘粒, 只能用于多级除尘中的第 一级除尘。 图2-3 反转式惯性除尘器 (a)弯管型;(b)百叶窗型;(c)多层隔板型 图2-4 冲击式惯性除尘器 4 废气治理基本概念介绍 3、离心力除尘法 3.1 除尘的基本原理 利用含尘气体的流动速度,使气流在除尘装置内沿某一定方向做连续的 旋转运动,粒子在随气流的旋转中获得离心力,导致粒子从气流种分离出来。 3.2 常用设备形式 利用离心力进行除尘的设备有二大类:旋风式除尘器和旋流式除尘器, 其中最常用的设备使旋风除尘器。二者的区别在于旋流式除尘器除废气由进 气管进入除尘器形成旋转气流外,还通过喷嘴或者导流装置引入二次空气, 加强气流的旋转。 离心式除尘器效率较高,对 大于5um以上的颗粒具有较 好的去除效果,属中效除尘 器,它使用与对非黏性及非 纤维性粉尘的去除,且可用 于高温烟气的除尘净化,广 泛应用于锅炉烟气除尘、多 级除尘及预除尘。 图2-5 旋风式除尘器 图2-6 旋流式除尘器 5 废气治理基本概念介绍 4、湿式除尘法 4.1 除尘的基本原理 利用液体(一般是水)洗涤含尘气体,利用形成 的液膜、液滴或者气泡捕获气体中的尘粒,尘粒随液 体排出,气体得到净化。 4.2 常用设备形式 图2-7 常见七种类型湿式除尘器的工作示意图 湿式除尘器除尘效率高,特别是 高能量的湿式洗涤除尘器,在清 除0.1um以下的粉尘粒子时,任 能保持很好的除尘效率。湿式除 尘器对于净化高温、高湿、易燃、 易爆的气体具有很好的效率和很 好的安全性。同时能够吸收部分 有害物质,但是会造成二次污染, 污染物从气态转移至液态,这是 其它除尘法无法做到的地方。 6 废气治理基本概念介绍 5、过滤式除尘法 5.1 除尘的基本原理 过滤式除尘是使含尘气体通过多孔滤料,把气体中的尘粒截留下来, 使气体得到净化。过滤式除尘器的滤料是通过滤料孔隙对粒子的筛分作用, 粒子随气流运动中的惯性碰撞作用,细小粒子的扩散作用,以及静电引力 和重力沉降等机制的综合作用结果,达到除尘效果。 5.2 常用设备形式 袋式除尘器属于高效 除尘器,对面粉具有 很强的捕集效果,被 广泛应用于各种工业 废气的除尘中,但它 不适合处理含油、含 水及黏结性粉尘,同 时也不适用于处理高 温含尘气体。 图2-8 内部过滤型除尘 图2-9 外部过滤型除尘 图2-10 布袋除尘器 7 废气治理基本概念介绍 6、电除尘法 6.1 除尘的基本原理 电除尘利用高压电场产生的静电力的 作用实现固体粒子或者液体粒子与气流分离。 6.2 常用设备形式 静电除尘的工作原理包含以下几个步骤: ? 除尘器供电电场产生; ? 电子电荷的产生,气体电离; ? 电子电荷传递给粉尘微粒,尘粒荷电; ? 电场中带电粉尘微粒移向收尘电极,沉 粒趋进; ? 带电粉尘微粒黏附于收集电极的表面, 尘粒黏附; ? 从收集电极清除粉尘层,振打清灰; ? 清除的粉尘层降落在灰斗中; ? 从灰斗中清除粉尘,用输排装置运出。 电除尘法是一种高效除尘器,除尘效率可达 99%以上,去除细微粉尘捕集性能优异,最小粒径 达0.05um,并可按要求获得从低效到高效的任意 除尘效率。电除尘器阻力小,能耗低,可允许的操 作温度高,在250~500 ℃的范围内均可操作。 电除尘器设备庞大,占地面积大,尤其设备投资高, 因此只有在处理大流量烟气是才能在经济上、技术 上显示其优越性。 图2-11 管式电除尘器 图2-12 板式电除尘器 8 废气治理基本概念介绍 (二)气态污染物治理方法 气态污染物在气体中以分子或者蒸汽状态存在,属于均相混合物。 而气态污染物的净化,可以是一个混合物分离的问题,即从气体中分 离气态污染物,一般主要采用气体吸收、吸附或者冷凝的方法;也可 以不把污染物从混合物中分离,采用化学转化的方法将污染物转化为 无害物,一般采用的是催化转化、燃烧或低温等离子净化技术。 1、吸收法 1.1 吸收法基本原理 当采用某种液体处理气体混合物时,在气-液 相的接触过程中,气体混合物中的一种或数种溶 解度大的组分将进入到液相中,从而使气相中各 组分相对浓度发生了改变,即混合气体得到分离 净化,这个过程叫做吸收。 图2-14 双膜理论模型 9 废气治理基本概念介绍 1.2 吸收法常用设备 1.淋洒装置,2.支撑板 1.塔板,2.溢流管 1.雾沫分离器,2.气体分布管 1.除雾器,2.吸收液喷淋器 图2-15 填料塔 图2-16 板式塔 图2-17 连续鼓泡吸收塔 图2-18 空心喷淋吸收塔 图2-19 文丘里洗涤器 1.3 吸收法处理废气 以下废气通常采用吸收法处理:SO2、NOx、氟化物、氯化氢、 硫化氢及低浓度有机废气等。 10 废气治理基本概念介绍 2、吸附法 2.1 吸附法基本原理 由于固体表面上存在这未平衡和未饱和的分子引力或者化学键力,因 此当固体表面与气体接触时,就能够吸引气体分子,使其浓集并保持在固 体表面,这种现象被称为吸附。 2.2 气体净化常用的吸附剂 2.3 吸附剂的再生 当吸附剂饱和后需要再生, 再生的方法有以下几种: a)加热解吸再生; b)降压或者真空解吸再生; c)溶剂萃取再生; d)置换再生; e)化学转化再生。 图2-20 气体净化常见的吸附剂 11 废气治理基本概念介绍 3、催化净化法 3.1 催化净化基本原理 催化法净化气态污染物是利用催化剂的催化作用,使废气中的有 害组分发生化学反应并转化为无害化或者易于去除物质的一种方法。 催化剂:在进行化学反应时,向反应系统中加入数量很少的某种 物质,可使反应进行的速率明显加快,而在反应终了时,这些物质的 量及性质几乎不发生变化,加入的这些物质被称为催化剂。 3.2 废气净化中常用的催化剂 3.3 催化剂寿命影响因素 影响催化剂寿命的因素主要有催 化剂的老化和中毒二个方面。 催化剂的老化:催化剂在正常工 作条件下逐渐失去活性的过程。 催化剂的中毒:反应物中少量的 杂质使催化剂活性迅速下降的现象。 中毒的化学本质是毒物比反应物对活 12 性组分具有更强的亲和力。 图2-21 气体净化中常见的催化剂 废气治理基本概念介绍 4、燃烧净化法 4.1 燃烧净化法基本原理 燃烧净化法即是对含有可燃有害组分的混合气体进行氧化燃烧或 者高温分解,从而使这些有害组分转化为无害物质的方法。 燃烧净化法主要应用于烃类化合物、一氧化碳、恶臭、沥青烟、 黑烟等有害物质的净化治理。 4.2 燃烧法分类 (1)直接燃烧法 该法是把废气中的可燃有害组分当作燃料直接 烧掉,因此只适用于净化含可燃组分浓度高或有害组分燃烧热值比较 高的废气,属于火焰燃烧法,燃烧温度高(1100℃)。 (2)热力燃烧法 利用辅助燃料燃烧放出的热量将混合气体加热 到一定温度,使可燃的有害物质进行高温分解变为无害物质。热力燃 烧法一般用于可燃有机物含量较低的废气或燃烧热值低的废气治理, 属于火焰燃烧法,燃烧温度较低(760-820℃)。常用的热力燃烧法如 蓄热式热力氧化炉RTO。 13 废气治理基本概念介绍 5、冷凝法 5.1 冷凝法基本原理 利用物质在不同温度下具有不同饱和蒸汽压这一性质,采用降低 系统温度或提高系统压力 ,使处于蒸汽状态的污染物冷凝并从废气中分 离出来的过程。冷凝过程可在恒定温度的条件下用提高压力的办法来 实现,也可在恒定压力的条件下用降低温度的办法来实现,一般多采 用后者。 5.2 冷凝法适用范围 一般废气冷凝的成本较高,冷凝回收技术只是对高浓度的有机废 气治理才有意义,通常作为其它治理技术的辅助手段使用。 如:高浓度的油气冷凝回收;化纤生产尾气中高浓度CS2冷凝回收; 制药生产中结晶和萃取过程中高浓度甲苯、醇类化合物的冷凝回收、 经过吸附浓缩以后高浓度有机物的冷凝回收等。冷凝回收以后的尾气 通常不达标,还需要采用其他技术,如吸附技术进行进一步净化。 14 废气治理基本概念介绍 6、生物净化法 6.1 生物净化法基本原理 生物净化法的实质是附着在 滤料介质中的微生物在适宜的环 境条件下,利用废气中的有机成 分作为碳源和能源,维持其生命 活动,并将有机物分解为二氧化 碳、水、无机盐和生物质等无害 的物质。 6.2 生物净化法适用范围 生物净化法是一种经济有效 环境友好的VOCs治理方法,主要 适用于低浓度有机废气的治理。 在生物法处理挥发性有机物方面, 已成功的开发了生物过滤器、生 物洗涤塔、生物滴滤器等系统。 6.3 生物净化法优缺点 生物法的优点: (1)绿色环保,无二次污染; (2)设备简单; (3)运行费用较低。 生物法的缺点: (1) 微生物对有机污染物的降解速 率较低, 净化装置占地面积大,适用于低 浓度有机废气的处理,主要是臭味的治理; (2)微生物对有机物的消化具有很强 的选择性,只有易生物降解的有机物才适 合使用生物法进行净化,因此生物法的普 适性较差; (3)受温度条件的限制。 15 废气治理基本概念介绍 7、低温等离子净化技术 7.1 等温等离子净化技术基本原理 低温等离子设备在外加电场的作用下,介质放电产生的大量携能电 子轰击污染物分子,使其电离、解离和激发,然后便引发了一系列复杂 的物理、化学反应,使复杂大分子污染物转变为简单小分子安全物质, 或使有毒有害物质转变成无毒无害或低毒低害的物质,从而使污染物得 以降解去除。因其电离后产生的电子平均能量在10ev ,低温等离子设备 适当控制反应条件可以实现一般情况下难以实现或速度很慢的化学反应 变得十分快速。 7.2 等温等离子净化技术适用范围 ? ? ? ? ? ? ? ? 含硫的化合物:如硫化氢、硫醇类、二甲基硫、硫醚类及含硫的杂环化合物等; 含氮的化合物:如氨、胺类、腈类、硝基化合物及含氮杂环化合物等; 碳、氢或碳、氢、氧组成的化合物(低级醇、醛、酯等); 苯系物:如苯乙烯、苯、甲苯、二甲苯等; 含卤素化合物:如氟利昂、氯仿、四氯化碳、二氯甲烷等。 脂类:如乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丁酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯等。 相对封闭、透气性很差的空间内的空气净化处理。 对《国家恶臭污染控制标准》中规定的八大恶臭物质硫化氢、氨、三甲胺、甲硫醇、甲 硫醚、二硫化碳、苯乙烯、二甲二硫均能有效去除。 16 废气治理基本概念介绍 7.3 低温等离子体净化技术的优势 1 2 3 4 5 该技术的关键在于等离子体发生器的设计是否合理。作为一项新技术,目前人 们对于其作用机理的研究还不够充分,针对不同物质如何有针对性地进行等离子体发 生器的设计,目前还没有形成规律性地认识。 17 废气治理基本概念介绍 7.4 低温等离子体的不足之处: 1、易产生火花放电,在高峰值电压下,反应器易产生火花放电,火花放 电不仅增大电能消耗,而且破坏放电的正常进行,净化效率低,还存在危险 性。 2、当填充材料直径为3mm时,电场强度为4KV/cm时,由于击穿和火花 的产生,对苯等有机物的分解并不十分完全。 3、对于低温等离子设备对设备部件的构型设计、制造精度、严密性等要 求很高。比如对电场频率、电压、高频的脉冲等参数,成套设备中如果其中 的某个参数达不到要求,如电压电低、频率过高或过低等会对离子体的产生 量造成很大的影响,甚至会造成爆炸事件。 4、目前国内废气处理采用低温等离子技术不成熟,处于摸索阶段。相关 质量管理规范标准不完善,对技术水平参差不齐的设备生产商缺少严格的鉴 定依据。所以市场上众多自称为低温等离子体的净化设备,都是未通过鉴定 的。 18 废气治理基本概念介绍 3 废气净化系统 1、净化系统组成 1.1 局部排风净化系统 局部排风:防止大气污染物在室内扩散的最有效方法是在污染源处直 接将它们捕集起来,经净化后排至室外,这种通风方法被称为局部排风。 局部排风净化系统通常由集气罩、净化装置、管道和风机组 成。 集气罩:用来捕集有害物的,它的性能对局部排风系统的即 使经济指标有直接的影响。集气罩的形式有多种,根据不同 的工况选择。 净化设备:是防止大气污染,把有害气体进行净化处理的装 置,是净化系统的核心部分。 风管:净化系统中输送气流的管道。通过风管使通风系统的 设备和部件连成一个整体。风管通常用薄钢板制造,有的也 使用聚氯乙烯塑料板、混凝土、砖或者其他材料制造。 风机:净化系统中气体流动的动力装置,为了防止风机的磨 损和腐蚀,通常会把风机放在净化装置的后边。 图3-1 局部排风系统示意图 1-集气罩;2-净化设备;3-风管 4-通风机;5-污染源;6-工作台 19 废气治理基本概念介绍 1.2 全面通风净化系统 如果室内污染源分布广、污染点多、污染面积大、污染物不易捕集, 就要对室内进行全面通风。 全面通风的缺点:(1)空气中的有害物质浓度在靠近排气口区域比靠 近入口附近要高;(2)由于实际上不能立即和均匀的冲淡有害物质,因此 可能造成个别地区有害物质浓度过高;(3)换气量大,能耗高。 全面通风风量计算: Q=n×V 式中:Q为全面通风换气量,m3/h; n为换气次数;V为通风房间体积,m3。 式中:Q为全面通风换气量,m3/h;m 为室内有害物质散发量,mg/h;cy为 室内空气有害物质的最高允许浓度, mg/m3;cx为送风空气中有害物质的浓 度,mg/m3。 20 废气治理基本概念介绍 2、集气罩 2.1 集气罩类型 按照捕集原理可分为四种:密闭型、包围型、捕集型、诱导型。 整体密闭罩 包围型集气罩(通风柜) 捕集型集气罩 诱导型集气罩 21 废气治理基本概念介绍 2.2 集气罩风量计算(冷态上部伞形集气罩) 上部集气罩风量计算: (1)侧面无围挡时: Q=1.4×L×H×vx (2)二侧有围挡时: Q=(W+B)×H×vx (3)三侧有围挡时: Q=W×H×vx或Q=B×H×vx 式中:Q为集气罩风量,m3/s;L为集气罩周长,m;H为 集气罩离污染源距离,m;W为罩口长度,m;B为罩口宽 度,m;1.4为经验系数;vx为边缘点吸风速度,m/s, vx=0.25~2.5m/s。 22 废气治理基本概念介绍 欢迎提宝贵意见! 欣绿桥联系电线 废气治理基本概念介绍 参考资料: 1、《大气污染物综合排放标准》(GB16297-1996); 2、《电除尘工程通用技术规范》(HJ 2028-2013); 3、《催化燃烧法工业有机废气治理工程技术规范》(HJ 2027—2013); 4、《吸附法工业有机废气治理工程技术规范》(HJ 2026—2013); 5、《恶 臭 污 染 物 排 放 标 准》(GB 14554-93); 6、《工业废气吸附净化装置》( HJT386-2007 ); 7、《废气处理工程技术手册》(王纯主编); 8、《大气污染控制工程第三版》(郝吉明主编); 9、《合肥市重点行业VOCs污染整治验收基本标准》。

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