烟气净化
第一章 燃烧产生的主要环境问题
1.1大气污染和大气污染物
1.1.1大气的组成
1.1.2大气污染
1.2 我国能源工业与环境关系的基本特点
1.2.1 我国能源资源和一次能源消费结构
1.2.2 我国能源工业与环境关系的基本特点
1.3大气环境管理及大气环境标准
1.3.1保护大气环境和防治大气污染的法规
1.3.2大气质量控制标准的种类及作用
1.4大气污染的治理
1.1大气污染和大气污染物
1.1.1大气的组成
★大气是由多种气体混合组成的,按其成分 可以
概括为三部分,干燥清洁的空气、水汽和悬浮
微粒 。
★ 按大气成分的变化 可分为 均匀大气层 (0~ 90km)
和非均匀大气层 (90~ 10000km?)。
★ 均匀大气层 集中了大气圈的主要物质,大气圈
的成分包括 稳定成分组 和 可变成分组 。
表 1-2 大气微量 -痕量可变组分
1.1.2 大气污染
大气污染,由于 人类活动 或自然过程引起某些
物质介入大气中,呈现出足够的浓度,达到了
足够的时间,并因此而 危害了人体的舒适、健
康和福利 或危害了环境。
按照大气污染的范围来分,大致可分为四类,
(1)局限于小范围的大气污染; (2)涉及一个地
区的大气污染; (3)涉及到比一个城市更广泛
地区的广域污染; (4)必须从全球范围考虑的
全球性 (或国际性 )污染。
大气污染物
根据其 存在状态, 可概括为两大类,气
溶胶状态污染物和气体状态污染物 。
气溶胶, 指沉降速度可以忽略的固体粒
子, 液体粒子或固体和液体粒子在气体
介质中的悬浮体 。
气体状态污染物,是以分子状态存在的
污染物, 筒称气态污染物 。
1.气溶胶状态污染物
粉尘 (dust),机械过程或自然过程
烟 (fume),冶金过程
飞灰 (fly ash),指由燃料燃烧产生的烟气
带走的灰分中分散得较细的粒子。
黑烟 (smoke),燃烧产生的能见气溶胶。
液滴 (droplet):小液体粒子
轻雾或霭 (mist),气体中液滴的悬浮体
雾 (fog),气体中液滴的悬浮体的总称
降尘,指大气中的粒径大于 10μm 的固体
粒子, 靠重力作用能在较短时间内沉降
到地面 。
飘尘,指大气中的粒径小于 10μm 的固体
粒子, 它能长期地在大气中飘浮 。
总悬浮微粒 (TSP),指大气中的粒径小于
100μm 的固体粒子 。 它能较长时间地悬
浮于大气中 。
2.气体状态污染物
按其 形成过程 的不同,可分为 一次污染物 和 二
次污染物 。
一次污染物, 直接 从多种排放源进入大气中的
各种气体、蒸气和颗粒物。
二次污染物, 进入大气的一次污染物在大气中
互相作用,或与大气中正常组分发生反应,以
及在太阳辐射的参与下引起光化学反应而产生
的与一次污染物的物理、化学性质 完全不同的
新的大气污染物 。
大气污染类型
根据 污染物的化学性质及它们存在的大气环境
状况,大气污染类型可分为以下几种。
石油型
混合型
特殊型
还原型(煤炭型)
燃烧
氧化型(汽车尾气型)
几种主要气态污染物
(1) 硫氧化物
SO2主要来自化石燃料 (煤和石油 )的 燃烧过程,
以及硫化物矿石的焙烧、冶炼等 热过程 。
煤中黄铁矿燃烧,4FeS2十 11O2→ 2Fe2O3十 8SO2
自然的硫源,生物产生的硫化氢被氧化而成为
硫的氧化物,2H2S十 3O2 → 2H2O十 2SO2
不同浓度的 SO2对人体健康的危害
(2) 氮氧化物
氮和氧的化合物 有 N2O,NO,NO2,N2O3、
N2O4和 N2O5,总起来用氮氧化物 (NOx)表示,
污染大气的主要是 NO,NO2。
NO,无色、无刺激、不活泼的气体,毒性
不太大,但进入大气后可被缓慢地氧化成
NO2
NO2,棕红色气体有毒的恶臭气体
氧化亚氯 (N2O)又称笑气,是一种温室气体
(3) 碳氧化物
CO和 CO2
CO,无色、无味、有毒的窒息性气体,
和血液中的主管输送氧气的血红蛋白有
很强的结合力。
CO2,无毒气体,能产生, 温室效应, 。
不同浓度 CO对人体健康的影响
(4) 碳氢化合物
多环芳烃类物质 (PAH),如蓖、蒽、萤蒽、
苯并 a芘 (C20H12)、苯并蒽、苯并萤蒽及晕
苯等
大多数具有 致癌、致畸 作用,特别是苯
并 a芘
参与大气中的光化学反应,生成危害性
更大的 光化学烟雾 。
(5) 硫酸烟雾
大气中的 SO2等硫化物,在有水雾、含有
重金属的飘尘或氮氧化物存在时,发生一
系列化学或光化学反应而生成的 硫酸雾或
硫酸盐气溶胶 。
SO2十 O2 → SO3十 O
nmOHOH OHSOHSOHSO )()( 242423 22 ??? ???? ??
2SO2十 2H2O十 O2 2H2SO4?? ?? 催化
(6) 光化学烟雾
在阳光照射下,大气中的 氮氧化物、碳
氢化合物和氧化剂之间 发生一系列光化
学反应而生成的蓝色烟雾 (有时带些紫色
或黄褐色 )。
其 主要成分 有臭氧、过氧乙酰基硝酸酯
(PAN)、酮类和醛类等 二次污染物
包含了一系列复杂的 链式反应
臭氧 (O3)
臭氧 (O3),有特殊臭味,是已知的最强氧化剂。
对呼吸器官有刺激性
臭氧 层,生命保护神
臭氧 层 急剧耗损,人为的活动起决定性 的作用 。
氯氟烃类 (含氟化合物 ), 有机溴化合物、
氧化亚氮及亚音速飞机排放分氮氧化物、甲烷、
水汽和二氧化碳等物质进入臭氧层,引起臭氧
的损耗。
臭氧层,吸收太阳辐射中对地球生命致命的紫外线
UV-A,320~ 400nm,紫外线 A对人类有益
UV-B,290~ 320nm,紫外线 B可严重损伤
地球生命, 但其中波长最短的有害部分
基本上也被臭氧层所吸收 。
UV-C,40~ 290nm,是很高的能量辐射,
对人体危害极大, 只有臭氧层能够吸收
它, 阻止其到达对流层 。
大气污染物主要来源
(1)工业污染源,燃料燃烧,工业生产过
程;
(2)生活污染源,家庭炉灶,生活垃圾堆
放和焚烧
(3)交通污染源
1.2 我国能源工业与环境关系
的基本特点
1.2.1 我国能源资源和一次能源消费结构
我国能源资源 并不十分丰富, 供应十分
紧张 。
从我国能源资源的储量, 当前能源生产
和消费角度看, 煤炭是我国最主要的一
次性能源 。
我国的能源结构
年度 1990 1995 2000 2015
一次能
源消费
结构比

煤炭 76.20 76.10 71.30 62.6
石油 16.60 17.10 24.00 26.9
天然气 2.10 2.00 2.74 7.06
水能 5.10 4.80 2.01 2.63
核能 / / 0.21 0.79
1.2.2 我国能源工业与环境关系的基本特点
1.初级能源以 煤 为主
2.人均能源消费水平 低
3.煤炭生产以地方和集体 煤矿 为主
4.原煤入选率 低
5.煤炭消费构成复杂
6.能耗 高, 利用率 低, 浪费严重
7.煤烟型大气 污染 严重
8.酸雨 问题严重
9.二氧化碳 排放量迅速增长
燃烧天然气、石油和煤的 1000MWe电厂
主要污染物的比较
1989年主要产煤国煤的洗选比重
我国燃煤装置的平均热效率
1.3大气环境管理及大气环境标准
1.3.1保护大气环境和防治大气污染的法规
保护环境是我国基本国策之一。 宪法第十一条
规定, 国家保护环境和自然资源、防治污染和
其它公害, 。
1973年,召开了全国第一次环境保护会议;
1979年,试行, 中华人民共和国 环境保护法, ;
依照宪法制定了, 中华人民共和国环境保护
法, 1989年 12月 26日公布实施;
环境保护单行法律:修订后的, 中华人民共和
国大气污染防治法, 自 2000年 9月 1日起施行。
保护大气环境、防治大气污染的基本要求和制度,
主要内容有:
(一 )国务院和各级人民政府
(二 )国家环保局制定国家大气环境质量标准
(三 )环境影响评价
(四 )向大气排放污染物的单位
(五 )向大气超标排放污染物
(六 )为防治燃煤产生的大气污染,作了一系列的规定
(七 )需特别保护区域
(八 )企业应当优先采用清洁生产工艺
(九 )对向大气排放各类污染物都作了明确的规定
(十 )违反的责任人员应当承担法律责任。
1.3.2大气质量控制标准的种类及作用
1.大气环境质量标准,以保障人体健康和生态
系统不受破坏为目标而对 大气环境中各种污染
物含量的限度 。
2.大气污染物排放标准,是以实现大气环境质
量标准为目标而对 从污染源出口排入大气的污
染物含量的限度 。
3.技术设计标准,往往是 从污染物排放标准引
伸出来 的。
4.警报标准,大气污染恶化到需要 向公众发出警报
的污染物浓度标准,或根据大气污染发展趋势需要 发
出警报强行限制已产生的污染危害和污染物的排放量
标淮。
1.3.3 大气环境质量标准
1.制订原则,世界上许多国家在判断空气质量
时都以世界卫生组织提出的 四级准则为基准 。
2.我国的大气环境质量标准
1982年 8月 1日制定了我国, 大气环境质量标
准, (GB3095- 82);
1996年 10月 1日公布了新的, 环境空气质量标
准, (GB3095— 1996)。
大气环境质量标准, 以保证人的健康和生活条
件为目标,对地面大气中各种有害物的最高容
许浓度加以规定。
第一级 在处于或低于所规定的浓度和接触时间内,
观察不到直接或间接的反应
第二级 在达到或高于所规定的浓度和接触时间内,
对人体的感觉器官有刺激,对植物有损害或
对环境产生其它有害作用
第三级 在达到或高于所规定的浓度和接触时间内,
使人的生理功能发生障碍或衰退,引起慢性
病和寿命缩短
第四级 在达到或高于所规定的浓度和接触时间内,
对敏感的人发生急性中毒或死亡
第一级 为保护人群健康,在长期接触
的情况下,不发生任何危害性
影响的空气质量要求
一类区 需要特殊保护
的地区
第二级 为保护人群健康和城市、乡村
的动植物,在长期和短期的接
触情况下,不发生伤害的空气
质量要求
二类区 居住区,混合
区, 文化区,
和农村地区
第三级 为保护人群不发生急、慢性中
毒和城市一般动植物(敏感者
除外)正常生长的空气质量要

三类区 特定工业区
1.3.4 大气污染物的排放标准
排放标准的制定,基于两种不同的原则
a.制定一个减少污染气体总排放量的总目标
b.根据现有技术能达到的水平来制定排放标准
c.介于两者之间的方案
1974年 1月我国就制定了, 工业, 三废, 排放试
行标准, (GBJ4-73)
,大气污染物综合排放标准, (GBl6297-
1996),三项指标体系;分级标准
综合性排放标准与行业性排放标准不交叉
执行的原则
火电厂执行, 火电厂大气污染物排放标准,
(GBl3223— 1996)(1997年 1月 1日实施 )
锅炉执行, 锅炉大气污染物排放标准,
工业炉窑执行, 工业炉窑大气污染物排放
标准,
1.4 大气污染的治理
1.4.1影响燃烧污染物质生成量的因素
燃料消耗量
总燃料消耗量和单位产品燃料消耗量
燃料种类与燃料转换
污染程度 --固体燃料 ﹥ 液体燃料 ﹥ 气体燃料 ;
把煤转换成气体燃料或液体燃料
燃料性质与燃料改质
燃料性质不同, 燃烧后所生成的有害物质量也有差别;
在不改变燃料状态的条件下, 改变燃料的性质
燃烧条件
不同的燃烧条件, 其污染物的生成量也不同
1.4.2 燃烧污染的治理
1.降低燃耗
提高燃料热能的利用率即 节能
2.高烟囱排放
烟囱越高,同样排放量的情况下,经过扩散作
用,排放源周围的污染程度则少。
3.煤烟型污染防治
重点应该是 合理利用和节约能源 (1)发展城市煤
气 (2)发展热电结合和集中供热
4.排烟治理
烟气在未排放到大气之前,采取措施 降低烟气
中有害物质的浓度,然后再排入大气。
烟的扩散模型
排烟治理
颗粒物控制技术
从含尘气体中将烟尘分离出来并加以捕集的装置,称为 除尘
设备或除尘器 。
气态污染物控制技术
①吸收法, 用 适当的液体 吸收废气中的有害气体或与有害
气体起化学反应
②吸附法,利用 多孔的固体 (比表面积大 )吸附剂来吸附废
气中的有害物质
③催化法,利用 催化剂的催化作用,将废气中的有害气体
转化成各种无害的或更容易被去除的化合物
④燃烧法,通过 热氧化作用 将废气中的可燃有害气体转化
为无害物质