主要大氣污染物控制技術

(一)煙塵控制技術

  大氣中固體顆粒污染物與燃料燃燒關系密切。減少固體顆粒物的排放可采取兩種措施:一是改變燃料的構成,以減少顆粒物的生成,比如用天然氣代替煤,用核能發電取代燃煤發電等;二是在煙塵排放到大氣環境之前,采用控制設備將塵除掉,以減輕大氣環境污染程度。這里重點介紹第二類方法。

  由燃料及其他物質燃燒或以電能加熱等過程產生的煙塵,以及對固體物料破碎、篩分和輸送等機械過程產生的粉塵,都是以固態或液態的粒子存在于氣體中,從氣體中除去或收集這些固態或液態粒子的設備稱為除塵裝置。

  根據主要除塵機理。常用的除塵裝置可分為:(1)機械式除塵裝置;(2)袋式除塵裝置;(3)濕式除塵裝置;(4)電除塵裝置。

  在選擇除塵裝置時除要考慮所處理的粉塵特性外,還應考慮除塵裝置的氣體處理量,除塵裝置的效率及壓力損失等技術指標和有關經濟性能指標。

  1.干式機械除塵裝置:不用水或其他液體作潤濕劑,僅利用重力、慣性力及離心力等沉降作用去除氣體中粉塵粒子的裝置稱為干式機械除塵裝置。主要的類型有:重力沉降室;慣性力除塵器;離心力除塵器。

  干式機械除塵裝置主要特點是結構簡單、易于制造、造價低、施工快、便于維修及阻力小等優點,因而它們廣泛用于工業。該類除塵裝置對大粒徑粉塵的去除具有較高的效率,而對于小粒徑粉塵捕獲效率很低。表2-17示出幾種機械除塵裝置的除塵特性。

  (1)沉降室除塵:使含塵氣體中的粉塵粒子借助重力作用而達到除塵目的的一種除塵裝置。合塵氣流通過橫斷面積比管道大得多的沉降室時,由于含塵氣流水平流速大大降低,致使其中較大的粒子在沉降室中有足夠的時間受重力作用而沉降。這種沉降室往往安裝在其他收集設備之前,做為除去較大粒徑塵粒的預處理裝置,圖2-22是一個簡單沉降室的降塵示意圖。

  (2)旋風除塵器:這是利用旋轉氣流產生的離心力使塵粒從氣流中分離的裝置。它是由進氣管、筒體、錐體和排氣管等組成,氣流流動狀況如圖2-23所示。含塵氣流進入除塵器后,沿外壁由上向下作旋轉運動,同時有少量氣體沿徑向運動到中心區域。氣流作旋轉運動時,塵粒在離心力作用下逐步移向外壁,到達外壁的塵粒在氣流和重力共同作用下沿壁面落入灰斗。凈化的氣體達到錐體底部后,轉而向上沿軸心旋轉,最后經排管排出。這種分離方式使5μm以下的塵粒去除效率達到50%。

  (3)慣性除塵裝置:使含塵氣流與擋板相撞,或使氣流急劇地改變方向,借助其中粉塵粒子的慣性力使粒子分離并捕集的一種裝置。圖2-24所示是含塵氣流沖擊在兩塊擋板上時塵粒分離的機理。

  2.過濾式除塵裝置:又稱空氣過濾器,這是使含塵氣流通過過濾材料將粉塵分離捕集的裝置。采用濾紙或玻璃纖維等填充層做濾料的空氣過濾器,主要用于通風及空氣調節方面的氣體凈化;采用砂、礫、焦炭等顆粒物做為濾料的顆粒層除塵器,在高溫煙氣除塵方面引入注目;采用纖維織物作濾料的袋式除塵器,主要在工業尾氣的除塵方面應用較廣。這里主要介紹袋式除塵器。它的除塵效率一般可達99%以上,如圖2-25所示。含塵氣流從下部進入圓筒形濾袋,在通過濾料的孔隙時,粉塵被捕集于濾料上,透過濾料的清潔氣體由排出口排出,一個袋室可裝有若干只分布在若干個艙內的織物過濾袋,常用濾料由棉、毛、人造纖維織物加工而成。這種方法除塵效率高,操作簡便,適合于含塵濃度低的氣體;其缺點是占地多、維修費用高,不耐高溫、高濕氣流。

  3.濕式除塵裝置:濕式除塵裝置是使含塵氣體與液體(一般為水)密切接觸,利用水滴和塵粒的慣性碰撞及其他作用捕集塵粒或使粒徑增大的裝置。它可以有效地將直徑為0.1—20μm的液態或固態粒子從氣流中除去,同時,也能脫除氣態污染物。根據濕式除塵器的凈化機理,可將其分為7類:重力噴霧洗滌器、離心洗滌器、自激噴霧洗滌器、板式洗滌器、填料洗滌器、文丘里洗滌器、機械誘導噴霧洗滌器。應用廣泛的三類濕式除塵器,即噴霧塔式洗滌器、離心洗滌器和文丘里式洗滌器,如圖2-26、2-27所示,圓柱形的噴霧塔是一種最簡單的濕式除塵裝置,在逆流式噴霧塔中,含塵氣體向上運動,液滴由噴嘴噴出向下運動,因塵粒和液滴之間的慣性碰撞,攔截和凝聚等作用,使較大的粒子被液滴捕集。這種方法具有結構簡單、造價低、占地面積小,操作及維修方便和凈化效率高等優點,能夠處理高溫、高濕的氣流,但要注意設備和管道的腐蝕以及污水和污泥的處理等問題。

  4.電除塵裝置:電除塵器是含塵氣體在通過高壓電場進行電離的過程中,使塵粒荷電,并在電場力的作用下使塵粒沉積在集塵極上,將塵粒從含塵氣體中分離出來的一種除塵設備。圖2-28是一個簡式電除塵器示意圖。它的集塵極為一圓形金屬管,放電極極線(電暈線)用重錘懸吊在集塵極圓管中心。含塵氣流由除塵器下部進入,凈化后的氣流由頂部排出。這種電除塵器多用于凈化氣體量較大的含塵氣體。此外還有板式電除塵器。這種電除塵器的優點是對粒徑很小的塵粒具有較高的去除效率,耐高溫,氣流阻力小,除塵效率不受含塵濃度和煙氣流量的影響,是當前較為理想的除塵設備,但設備投資費用高,占地大,技術要求高。


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