大氣污染控制工程

前言

　　“大氣污染控制工程”是高等院校環(huán)境工程專業(yè)的一門主干課程。為了適應(yīng)我國環(huán)保事業(yè)的發(fā)展和培養(yǎng)環(huán)保人才的需要，我們在多年教授“大氣污染控制工程”專業(yè)課程基礎(chǔ)上，合作編寫了這本教材，其內(nèi)容可供80—100學(xué)時教學(xué)使用?！　∪珪?5章。第1—3章是基本理論，包括概論、燃燒與大氣污染、大氣污染控制基礎(chǔ)知識；第4—7章是顆粒污染物控制，包括機(jī)械式除塵器（重力、慣性、旋風(fēng)和旋流除塵器）、電除塵器、過濾式除塵器、濕式除塵器；第8—13章是氣態(tài)污染物控制，包括吸收法、吸附法、催化法、生物法、等離子法、燃燒法、冷凝法、膜分離法、電化學(xué)法等；第14章是污染物的稀釋法控制。主要包括大氣擴(kuò)散和煙囪設(shè)計；第15章是廢氣凈化系統(tǒng)，包括集氣罩、管道系統(tǒng)、風(fēng)機(jī)和泵以及凈化系統(tǒng)的施工、設(shè)計與運(yùn)轉(zhuǎn)管理等。為了幫助讀者牢固掌握基本內(nèi)容和擴(kuò)大知識范圍，每章編有習(xí)題?！　”緯鴥?nèi)容新穎、系統(tǒng)，理論聯(lián)系實際，著重工程應(yīng)用，力求引導(dǎo)讀者把理論應(yīng)用于各種控制裝置的實際設(shè)計與分析，培養(yǎng)讀者的創(chuàng)新思維和工程應(yīng)用能力?！　”緯墒Y文舉、寧平主編，四川大學(xué)朱聯(lián)錫教授主審。參加編寫的有：四川大學(xué)蔣文舉（第3。1—3．3、10、11、14章），尹華強(qiáng)（第3。4—3．6、8、13章），蘇仕軍（第2章）；昆明理工大學(xué)寧平（第l、5、9章）；西南科技大學(xué)薛勇（第4、6章）；西南交通大學(xué)王文勇（第7章、工5章）；中國工程物理研究院環(huán)保中心趙君科（第工2章）?！　【帉懕緯鴷r參閱并引用了國內(nèi)外的有關(guān)文獻(xiàn)資料，井得到上述單位許多老師和同事的幫助和支持。在此，一并向他們表示衷心的感謝?！　∮捎诰幷邔W(xué)識水平所限，書中錯誤與不足之處在所難免，熱誠歡迎讀者批評指正。　　編者　　2001年4月

內(nèi)容概要

　　你想學(xué)好“大氣污染控制工程”這門課程嗎？你想把所學(xué)的知識應(yīng)用于實踐改善自然環(huán)境為人類的科持續(xù)發(fā)展進(jìn)一份力嗎？哪就認(rèn)真地學(xué)習(xí)一下這本《大氣污染控制工程》教材吧！

書籍目錄

第l章 概論1.1 大氣的結(jié)構(gòu)及組成1.2 大氣污染和大氣污染物1.3 防治大氣污染的法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)第2章 燃燒與大氣污染2.1 能源與燃料2.2 燃料的燃燒2.3 燃燒過程污染物排放量計算2.4 燃燒過程中硫氧化物的形成與控制2.5 燃燒過程氮氧化物的形成與控制2.6 燃燒過程中顆粒污染物的形成與控制2.7 燃燒過程其它污染物的形成與控制第3章 大氣污染控制的基礎(chǔ)知識3.1 氣體的物理性質(zhì)3.2 物料衡算與能量衡算3.3 顆粒粒徑及粒徑分布3.4 粉體顆粒的物理性質(zhì)3.5 氣體中的顆粒動力學(xué)3.6 凈化裝置的性能第4章 機(jī)械式除塵器4.1 重力沉降室4.2 慣性力除塵器4.3 旋風(fēng)除塵器4.4 旋流除塵器第5章 電除塵器5.1 概述5.2 電暈放電5.3 粒子荷電5.4 粒子的捕集5.5 電除塵器的結(jié)構(gòu)5.6 電除塵器的設(shè)計和選型第6章 過濾式除塵第7章 混式除塵器第8章 吸收法凈化氣態(tài)污梁物

章節(jié)摘錄

　　它具有操作適應(yīng)性好、結(jié)構(gòu)簡單、能耐腐蝕等優(yōu)點(diǎn)，廣泛地應(yīng)用于帶有化學(xué)反應(yīng)的氣體凈化過程。填料對吸收塔的性能影響很大，其主要類型有拉西環(huán)、鮑爾環(huán)、鞍形填料等。　　2．板式塔反應(yīng)器　　板式塔反應(yīng)器中液體與氣體在塔板上分段逆流接觸。吸收液從塔頂進(jìn)入，借重力流到下一塊塔板，最后從塔底排出。氣體向上通過塔板中的各種孔眼，然后鼓泡穿過液體，分離泡沫后到上面的另一塔板，在這一過程中有害氣體組分?jǐn)U散至氣液接觸表面進(jìn)入液相被除去。板式反應(yīng)器內(nèi)的塔板按不同的開孔形式有篩板和泡罩塔板兩種。　　8．3．2吸收工藝配置與吸收設(shè)備選擇設(shè)計　　1．吸收的工藝酉己置　　吸收工藝流程由吸收塔為主構(gòu)成，同時，還涉及其它工藝配置應(yīng)考慮的問題：　　（1）除塵。廢氣除含有氣態(tài)污染物外，往往還含有一定的煙塵。在吸收之前，若能專門設(shè)置高效的除塵器（如電收塵器等），除去煙塵，那是最為好的，但這樣也可能是不太經(jīng)濟(jì)的。若能在清除氣態(tài)污染物的過程中，一同清除煙塵，凈化成本從考慮上是較為理想的。因而，有時采取在吸收塔前增設(shè)予洗滌塔，采取將吸收置于予洗滌塔之上，兩塔合為一體，下段為予洗段，上段為吸收段；有時采用文丘里類型的洗滌器，既除塵，又吸收氣態(tài)污染物?！　。?）煙氣的預(yù)冷卻。由于生產(chǎn)過程不同，排出的廢氣溫度差異很大。例如鍋爐燃燒排出的煙氣，通常溫度在423K～458K左右，而吸收操作則希望在較低的溫度下進(jìn)行。這就需要在吸收之前進(jìn)行煙氣的冷卻，冷卻煙氣的方法有：①在低溫省煤器中間接冷卻，雖可回收一些余熱，但所需的換熱器太大（因多是常壓廢氣），同時煙氣中酸會冷凝成酸性液體而腐蝕設(shè)備；②直接增濕冷卻，即采用水直接噴人煙氣管道中增濕降溫，方法雖簡單，但要考慮水沖擊管壁和形成酸霧腐蝕設(shè)備，以及可能造成沉積物阻塞管道和設(shè)備的問題；　?、塾妙A(yù)洗滌塔（或預(yù)洗滌段）除塵增濕降溫，這是較好的方法，也是目前使用較廣泛的方法?！　煔饫鋮s到何等程度是十分重要的，因為將煙氣冷卻到濕球溫度以下，接近于冷卻水的溫度（293K～298K），雖可改善洗滌塔的效果，但費(fèi)用太大。這對于方法①需要龐大的熱交換器，對方法②、③則設(shè)備的冷卻負(fù)荷太大。綜合考慮各方面的因素，一般只將高溫?zé)煔饫鋮s到333K左右較為適宜?！　。?）結(jié)垢和堵塞。在氣態(tài)污染物的吸收凈化過程中，可能出現(xiàn)設(shè)備結(jié)垢和堵塞問題。它已成為某些吸收裝置能否正常的長期運(yùn)行的一個關(guān)鍵。為此，首先要弄清結(jié)垢的機(jī)理、影響結(jié)垢和造成堵塞的因素，然后有針對性地從工藝設(shè)計、設(shè)備結(jié)構(gòu)、操作控制等方面著手解決?！　‰m然各種凈化方法造成的結(jié)垢機(jī)理是不同的。但有一些防止結(jié)垢的方法和措施則大體是一致的。例如工藝操作上，控制溶液或料漿中水分的蒸發(fā)量，控制溶液pH值，控制溶液中易于結(jié)晶物質(zhì)不要過飽和，保持溶液有一定的晶種，嚴(yán)格除塵，控制進(jìn)人吸收系統(tǒng)的塵量。設(shè)備結(jié)構(gòu)上設(shè)計或選擇不易結(jié)垢和堵塞的吸收器。例如流動床型洗滌器比固定填充洗滌器不易阻塞和結(jié)垢，選擇表面光滑、不易腐蝕的材料作吸收器等。　?。?）除霧。在吸收設(shè)備內(nèi)易存在生成“霧”的問題，霧不僅是水分，它還是一種溶有氣態(tài)污染物的鹽溶溶液。任何漏到煙囪部分的霧，實際上就是把污染物排人到大氣，霧氣中所含液滴的直徑主要在（10～60）nm之間，一般小于10nm的液滴不會產(chǎn)生，因而工藝上要對吸收設(shè)備提出除霧的要求?！　。?）氣體再加熱。在處理高溫?zé)煔獾臐袷絻艋?，煙氣在洗滌中被冷卻增濕，如果排人大氣后，在一定的氣象條件下，將發(fā)生“白煙”。由于煙氣溫度低，使勢力抬升作用減少、擴(kuò)散能力降低，特別是在處理大量煙氣和某些不利的條件下，白煙沒有充分稀釋之前就已回到地面，容易出現(xiàn)較高濃度的污染。　　防止白煙發(fā)生的一個措施是吸收凈化后的煙氣與一部分未凈化的高溫?zé)煔饣旌?，以降低混合氣的濕度和升高混合氣的溫度。顯然采用這種措施雖然防止了白煙的發(fā)生，但由于已凈化煙氣的溫度不太高，需混入大量未凈化的煙氣，使得氣態(tài)污染物的排放量增大，相當(dāng)于大大降低了洗滌器的凈化效率?！　》乐拱谉煹牧硪粋€措施是設(shè)置尾部燃燒爐，在爐內(nèi)燃燒天然氣或重油，產(chǎn)生1273K～1373K的高溫燃燒氣，再與凈化氣混合。這種措施簡單，且混入凈化氣的燃?xì)饬可伲礈炱鞯膬艋式档筒淮?，因而目前國外的濕式排煙脫硫裝置，大多采用此法。燃燒耗用的燃料約為鍋爐耗用燃料的3％左右，排放的凈化煙氣被加熱到379K～403K左右?！　?．吸收劑的選擇　　吸收劑的選擇原則是：（1）吸收劑對污染物具有良好的選擇性和吸收能力；（2）吸收劑在吸收污染物后形成的富液應(yīng)成為副產(chǎn)品或無污染液體，或更易處理和再生利用的物質(zhì)；（3）吸收劑的蒸汽壓要低，不易起泡，熱化學(xué)穩(wěn)定性好，粘度低，腐蝕性?。唬?）價廉易得?！　?．吸收設(shè)備的選擇　　強(qiáng)化吸收過程，提高處理效率，降低設(shè)備的投資和運(yùn)行費(fèi)用，是吸收設(shè)備選擇的基本要求。能完全滿足上述要求的吸收設(shè)備是很難選擇的，通常根據(jù)實際情況權(quán)衡多種因素，有所側(cè)重地加以選擇。下面就強(qiáng)化傳質(zhì)吸收過程、提高吸收效率的角度對其選型進(jìn)行討論。　　對反應(yīng)速度很快，即y和均較大的化學(xué)吸收而言，其過程屬擴(kuò)散控制，故要求所選擇的吸收設(shè)備能產(chǎn)生高的氣液湍動和大的氣液接觸面積，以降低氣膜的傳質(zhì)阻力，增大傳質(zhì)面積，從而提高吸收效率，這類設(shè)備有噴霧塔、填料塔、文丘里吸收器和板式塔等，見表8—1。其中噴霧塔、填料塔、文丘里吸收器中氣相湍動程度很高，更適宜于液膜控制的吸收過程?！　∪艋瘜W(xué)反應(yīng)速率很低，即y和都較小時，起吸收過程屬動力學(xué)控制。此時，要求所選擇的吸收設(shè)備具有持液量大，氣液接觸時間長的特點(diǎn)，以使較慢的化學(xué)反應(yīng)有足夠的空間和時間進(jìn)行反應(yīng)。在這種情況下增大氣液接觸面積，提高氣液湍動程度對強(qiáng)化吸收過程意義不大，此時宜選用鼓泡塔、鼓泡攪拌釜等吸收設(shè)備。　　……

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