1、第四章第四章 有害煙霧的凈化技術有害煙霧的凈化技術第一節(jié)第一節(jié) 概述概述第二節(jié)第二節(jié) 氣溶膠的特性氣溶膠的特性第三節(jié)過濾凈化技術第三節(jié)過濾凈化技術v第一節(jié)第一節(jié) 概述概述煙霧的概念煙霧的概念v（1）煙）煙v 冶金過程中形成的固體粒子的氣溶膠。它是熔融物質揮發(fā)冶金過程中形成的固體粒子的氣溶膠。它是熔融物質揮發(fā)后生成的氣態(tài)物質的冷凝物，生成過程中總伴有諸如氧化后生成的氣態(tài)物質的冷凝物，生成過程中總伴有諸如氧化之類的化學反應。之類的化學反應。v（2）霧）霧v 屬于氣體中小液滴的懸浮體的總稱。屬于氣體中小液滴的懸浮體的總稱。v 煙霧常常是冶煉、燃燒、金屬焊接過程中由于升華及冷凝煙霧常常是冶煉、燃燒、金

2、屬焊接過程中由于升華及冷凝形成的，或者由液體蒸汽的凝結、液體的霧化和化學反應形成的，或者由液體蒸汽的凝結、液體的霧化和化學反應等過程形成。等過程形成。v 煙霧粒子粒徑非常小，一般煙霧粒子粒徑非常小，一般1微米。微米。v 本文指小于本文指小于5微米的固體或者液體粒子的凈化。微米的固體或者液體粒子的凈化。v （3）粉塵）粉塵v 由固體顆粒經機械性撞擊、研磨而形成的固體顆粒。由固體顆粒經機械性撞擊、研磨而形成的固體顆粒。v 粒徑，一般粒徑，一般0.5-5微米微米v 本文所指有害煙霧的凈化指的是小于本文所指有害煙霧的凈化指的是小于5微米的固體或者微米的固體或者液體粒子的凈化。液體粒子的凈化。第二節(jié)第二

3、節(jié) 氣溶膠的特性氣溶膠的特性v 定義定義： 液體或固體微粒均勻地分散在氣體中形成相液體或固體微粒均勻地分散在氣體中形成相對穩(wěn)定的懸浮體系。對穩(wěn)定的懸浮體系。 液體或固體微粒（即顆粒物或粒子）是指空氣液體或固體微粒（即顆粒物或粒子）是指空氣動力學直徑為動力學直徑為0.002100m的液滴或固態(tài)粒子。的液滴或固態(tài)粒子。v形狀：很復雜形狀：很復雜 液體顆粒物近似于球形，固體顆粒物多不規(guī)則，有片液體顆粒物近似于球形，固體顆粒物多不規(guī)則，有片狀、柱狀、雪花狀、針狀等等。狀、柱狀、雪花狀、針狀等等。氣溶膠的定義、基本特征氣溶膠的定義、基本特征典型煙塵集合體的典型煙塵集合體的TEM圖像圖像 （a.a.鏈狀鏈

4、狀;b.;b.簇狀簇狀) )表面光滑的飛灰表面光滑的飛灰表面吸附超細表面吸附超細顆粒的飛灰顆粒的飛灰 礦物顆粒石英礦物顆粒石英硫酸鹽硫酸鹽氣溶膠分類：氣溶膠分類： 按粒徑的大小：按粒徑的大小：v 總懸浮顆粒物總懸浮顆粒物(TSP)：用標準大容量顆粒采樣器在濾膜上所收集到用標準大容量顆粒采樣器在濾膜上所收集到的顆粒物的總質量，通常稱為總懸浮顆粒物。的顆粒物的總質量，通常稱為總懸浮顆粒物。 Dp(粒徑粒徑)在在100 m以以下，其中多數(shù)在下，其中多數(shù)在10 m以下，是分散在大氣中的各種粒子的總稱。以下，是分散在大氣中的各種粒子的總稱。v 飄塵：飄塵： Dp 10 m能在大氣中長期飄浮的懸浮物質，如

5、煤煙、煙能在大氣中長期飄浮的懸浮物質，如煤煙、煙氣、霧等。氣、霧等。 v 降塵：降塵：能用采樣罐采集到的大氣顆粒物。在能用采樣罐采集到的大氣顆粒物。在TSP中直徑大于中直徑大于30 m的粒子由于自身的重力作用會很快沉降下來，這部分顆粒物稱為降的粒子由于自身的重力作用會很快沉降下來，這部分顆粒物稱為降塵。塵。v 可吸入粒子：可吸入粒子：易于通過呼吸過程而進入呼吸道的粒子。目前國際易于通過呼吸過程而進入呼吸道的粒子。目前國際標準化組織標準化組織(ISO)建議將其定為建議將其定為Dp10 m。v 細粒子：細粒子：其粒徑小于其粒徑小于2.5 m，記為：，記為：PM2.5v按顆粒物成因分按顆粒物成因分:

6、 : 分散性氣溶膠分散性氣溶膠：指固態(tài)或液態(tài)物質經粉碎、噴射形成微小粒子分散在大氣中形成的氣溶膠，如海浪分濺、農藥噴灑等。 凝聚性氣溶膠凝聚性氣溶膠：由氣體或蒸汽遇冷凝聚成液態(tài)或固態(tài)微粒而形成的氣溶膠。氣溶膠分類：氣溶膠分類：v按顆粒物的物理按顆粒物的物理( (凝聚凝聚) )狀態(tài)分狀態(tài)分: : 固態(tài)：煙、塵 液態(tài)：霧 固液混合：霾mi 、煙霧 氣溶膠分類：氣溶膠分類：中國環(huán)境空氣質量標準中中國環(huán)境空氣質量標準中PM10（ Dp10 m ）的相關標準）的相關標準取值時間濃度限值（mg/m3）一級標準二級標準三級標準年均值0.040.100.15日均值0.050.150.25美國環(huán)保局1997年提

7、出、2003年通過了PM2.5國家環(huán)境空氣質量標準，規(guī)定PM2.5的年均濃度和日均濃度限值分別為15和65 g/m3。地點觀測時間質量濃度參考文獻北京1999.7-2000.9夏季76He et al. (2001)北京1999.7-2000.9冬季176He et al. (2001)太原2005.12216.7Meng et al. (2007)南京2001149.0王薈等. (2003)上海2003.9-2005.194.64Wang et al. (2006)廣州2002.1-2 105.9Cao et al. (2005)青島1997-200043.6Hu et al. (2002)

8、廈門199340.0Gao et al. (1996)大連200267.5Takami et al. (2006)香港2002.1-254.5Cao et al. (2005)珠海2002.1-259.3Cao et al. (2005)不同地區(qū)不同地區(qū)PM2.5的平均質量濃度（的平均質量濃度（g/m3） 氣溶膠的危害氣溶膠的危害 1. 化學反應化學反應 (干濕沉降干濕沉降,光化學煙霧光化學煙霧,多相反應界面多相反應界面 etc.) 2. 氣候效應氣候效應 (直接氣候效應及間接氣候效應直接氣候效應及間接氣候效應) 3. 環(huán)境質量（能見度）環(huán)境質量（能見度） 4. 健康效應健康效應 5.氣溶膠輻

9、射強迫氣溶膠輻射強迫礦塵礦塵 黑碳黑碳 海鹽海鹽 硫酸鹽硫酸鹽 硝酸鹽硝酸鹽SO2, COS, DMSNOxVOCsH2OO3, H2O2O H , N O3 radicalsVirusPAH, PCB 氣溶膠能吸附氣溶膠能吸附 SO2、NOx 及氣態(tài)有機有毒物質（如及氣態(tài)有機有毒物質（如PAHs、PCB等），并在氣溶膠表面發(fā)生多相反應。等），并在氣溶膠表面發(fā)生多相反應。化學大氣化學反應化學大氣化學反應 對大氣能見度的影響對大氣能見度的影響 氣候效應氣候效應 氣溶膠通過直接和間接方式影響大氣輻氣溶膠通過直接和間接方式影響大氣輻射傳輸和地射傳輸和地- -氣系統(tǒng)輻射收支平衡，對氣候氣系統(tǒng)輻射收支平

10、衡，對氣候變化、云降水等影響巨大。變化、云降水等影響巨大。對人體健康的影響對人體健康的影響 氣溶膠輻射強迫氣溶膠輻射強迫 氣候系統(tǒng)總體趨于平衡狀態(tài)，即地氣系統(tǒng)氣候系統(tǒng)總體趨于平衡狀態(tài)，即地氣系統(tǒng)所吸收的太陽輻射應等于向外發(fā)射的紅外長波所吸收的太陽輻射應等于向外發(fā)射的紅外長波輻射。如果某種擾動打破了這個平衡，氣候系輻射。如果某種擾動打破了這個平衡，氣候系統(tǒng)會調整地表溫度來形成新的平衡。為了評估統(tǒng)會調整地表溫度來形成新的平衡。為了評估地球氣候系統(tǒng)輻射收支的外加擾動，地球氣候系統(tǒng)輻射收支的外加擾動，IPCC引入引入了輻射強迫這個概念。了輻射強迫這個概念。氣溶膠輻射強迫氣溶膠輻射強迫輻射強迫的定義：單

11、位輻射強迫的定義：單位 W/m2全球氣候的變化由地氣系統(tǒng)輻射平衡狀況決定。全球氣候的變化由地氣系統(tǒng)輻射平衡狀況決定。任何對該系統(tǒng)平衡的擾動并因而使氣候發(fā)生變化任何對該系統(tǒng)平衡的擾動并因而使氣候發(fā)生變化的因子成為輻射強迫因子，主要有入射太陽輻射；的因子成為輻射強迫因子，主要有入射太陽輻射；溫室氣體、云和氣溶膠等。溫室氣體、云和氣溶膠等。在描述這些因子對氣候的潛在影響時，往往采用在描述這些因子對氣候的潛在影響時，往往采用“輻射強迫輻射強迫”（radiation forcing）。）。氣溶膠輻射強迫氣溶膠輻射強迫人類活動導致大氣中氣溶膠濃度不斷升高，人類活動導致大氣中氣溶膠濃度不斷升高，一方面導致大

12、氣對太陽光散射作用增強，一方面導致大氣對太陽光散射作用增強，反照率增加，產生負的輻射強迫；另一方反照率增加，產生負的輻射強迫；另一方面吸收太陽輻射，產生正的輻射強迫。面吸收太陽輻射，產生正的輻射強迫。大氣中氣溶膠通過直接和間接輻射強迫兩大氣中氣溶膠通過直接和間接輻射強迫兩種方式影響全球氣候，對全球氣候變化產種方式影響全球氣候，對全球氣候變化產生重大影響。生重大影響。氣溶膠的特性氣溶膠的特性 1. 分散性分散性 2. 動力特征動力特征 3. 聚集性聚集性 4. 荷電性荷電性 5.光學特征光學特征第三節(jié)第三節(jié) 過濾凈化技術過濾凈化技術通過通過重力、慣性力和離心力等質量力重力、慣性力和離心力等質量力

13、的作用達到除塵目的。的作用達到除塵目的。主要形式有主要形式有重力沉降室、慣性除塵器和旋風除塵器重力沉降室、慣性除塵器和旋風除塵器等。等。 重力沉降室重力沉降室 利用粉塵與氣體的密度不同，使含塵利用粉塵與氣體的密度不同，使含塵氣體中的塵粒依靠自身的重力從氣流中自然沉降下來，達氣體中的塵粒依靠自身的重力從氣流中自然沉降下來，達到凈化目的。對到凈化目的。對5050m m以上的塵粒具有較好的捕集作用。以上的塵粒具有較好的捕集作用。 慣性除塵器慣性除塵器 利用粉塵與氣體在運動中的慣性力不利用粉塵與氣體在運動中的慣性力不同，使粉塵從氣流中分離出來，如折板式。適于非黏性、同，使粉塵從氣流中分離出來，如折板式

14、。適于非黏性、非纖維性粉塵的去除，設備結構簡單，阻力較小，但其分非纖維性粉塵的去除，設備結構簡單，阻力較小，但其分離效率較低，約為離效率較低，約為50507070，只能捕集，只能捕集10102020m m以上的以上的粗塵粒，故只能用于多級除塵中的第一級除塵。粗塵粒，故只能用于多級除塵中的第一級除塵。機械式除塵器機械式除塵器 離心式除塵器離心式除塵器 旋轉運動的含塵氣流中的旋轉運動的含塵氣流中的粒子借助離心力，從氣流中分離出來的裝置，也粒子借助離心力，從氣流中分離出來的裝置，也稱為旋風除塵器。適用于非黏性及非纖維性粉塵稱為旋風除塵器。適用于非黏性及非纖維性粉塵的去除，對大于的去除，對大于5 5m

15、 m以上的顆粒具有較高的去除以上的顆粒具有較高的去除效率，屬中效除塵器。多應用于鍋爐煙氣除塵、效率，屬中效除塵器。多應用于鍋爐煙氣除塵、多級除塵及預除塵。主要缺點是對細小塵粒多級除塵及預除塵。主要缺點是對細小塵粒(5(5m)m)的去除效率較低。的去除效率較低。過濾式除塵器結構圖過濾式除塵器 含塵氣體通含塵氣體通過多孔濾料，截過多孔濾料，截留氣流中的塵粒，留氣流中的塵粒，凈化氣體。應用凈化氣體。應用于各種工業(yè)廢氣于各種工業(yè)廢氣除塵中，屬高效除塵中，屬高效除塵器，效率大除塵器，效率大于于99%99%，對細粉具，對細粉具有強捕集作用。有強捕集作用。 鋼鐵廠鋼鐵廠焚燒廠焚燒廠水泥廠水泥廠v重力作用重力作用v篩濾作用篩濾作用v碰撞作用碰撞作用v鉤住作用鉤住作用v擴散作用擴散作用v靜電力作用靜電力作用過濾器的工作原理過濾器的工作原理袋式過濾器袋式過濾器v 袋式過濾機是一種壓力式過濾裝置，主要有過濾筒體、袋式過濾機是一種壓力式過