工业废气污染治理技术教案.

袋式除尘器是过滤式除尘器中的主要型式。它是将织物制成滤袋，当含尘气流体有穿过滤料孔隙时粉尘被拦截下来。沉积在滤袋上的粉尘通过机械振动，从滤料表面脱下来，降至在灰斗中。布袋除尘器是古老而广泛采用的除尘方法，适用于粒径小于1μm的颗粒。
（1）除尘机理
袋式除尘器是利用棉毛、人造纤维等织物进行过滤的一种除尘装置，滤料本身的网孔较大，约20～50μm，绒布约5～10μm，却能除去粒径1μm以下的颗粒，除尘效率很高。新滤料除尘效率不高。其机理涉及筛滤、惯性碰撞、滞留、扩散、降电、重力沉降。
（2）除尘过程
除尘过程如下：含尘气 滤料 形成粉尘初层 过滤、清灰（保持初层）。
3、电除尘器
含尘气流通过电晕放电的高压电场时，颗粒荷电，从而在电场力（库仑力）作用下，使荷电粒子在集尘电极上发生的电力沉降。这种分离方式主要用于电力除尘器，其除尘机理如图2－10所示。静电分离是在针状电极和平板状电极(圆筒形)之间通过较高的直流电压，使之产生电场和发生电晕放电。针状电极称为放电电极，又称电晕电极，为负极；接地的平板状电极称为集尘极，为正极。在电场的作用下，运动的自由电子在两极之间形成了微弱电流。电压越高，电场强度越大，电晕极附近自由电子的运动速度越快。高速运动的自由电子撞击中性气体分子使之电离，产生大量正、负离子和自由电子，使极间电流(电晕电流)急剧增大，在电晕极附近发生电晕放电，形成了电晕区。正离子与针状电极立即中和消失。负离子和自由电子受电场力的作用向集尘电极移动，移动时与粉尘粒子碰撞接触而结合在一起，使尘粒荷电。带负电荷的粉尘在电场力的驱动下向集尘极转移，最后附着在集尘极上而与气流分离。
4、湿式除尘器
湿式除尘器是使含尘气体与液体(一般为水)密切接触，利用水滴和尘粒的惯性碰撞及其它作用捕集尘粒或使粒径增大的装置。可以有效地除去直径为0.1～20μm的液态或固态粒子，亦能脱除气态污染物。它具有结构简单、造价低、占地面积小、操作及维修方便和净化效率高等优点，能够处理高温高湿的气流，将着火、爆炸的可能减至最低。但采用湿式除尘器时要特别注意设备和管道腐蚀以及污水和污泥的处理等问题。如设备安装在室外，还需考虑在冬天设备可能解冻的问题。再则，要使去除微细颗粒物的效率也较高，则需使液相更好的分散，但能耗增大。
石灰-石灰石法工艺以石灰（Ca(OH)2）或石灰石（CaCO3）浆液吸收烟气中的SO2，脱硫产物亚硫酸钙可用空气氧化为石膏回收，也可直接抛弃，脱硫率达到95％以上。吸收过程的主要反应为：
CaO＋H2O→Ca(OH)2
Ca(OH)2＋SO2→CaSO3·1/2 H2O＋1/2H2O
CaCO3＋SO2＋1/2 H2O→CaSO3·1/2H2O＋CO2↑
（2）非选择性催化还原法NSCR。该法是在贵金属铂、钯等催化剂作用下，反应温度为550～800℃时，用H2、CH4、CO或由它们组成的燃料气作为还原剂，将废气中的NOx还原为N2，同时，还原剂发生氧化反应生成CO2和H2O。该法NOx脱除率可达90％。
3、有机废气污染治理技术
（1）直接燃烧
直接燃烧也称为直接火焰燃烧，它是把废气中可燃的有害组分当做燃料直接烧掉，因此这种方法只适用于净化可燃有害组分浓度较高的废气，或者是用于净化有害组分燃烧时热值较高的废气，因为只有燃烧时放出的热量能够补偿散向环境中的热量时，才能保持燃烧区的温度，维持燃烧的持续。
①采用窑、炉等设备的直接燃烧②火炬燃烧
（2）热力燃烧
热力燃烧是用于可燃有机物质含量较低的废气的净化处理。这类废气中可燃有机组分的含量往往很小，废气本身不能燃烧，而其中的可燃组分经过燃烧氧化，虽可放出热量，但热值很低，不能维持燃烧。
CaSO3·1/2 H2O＋SO2＋1/2H2O→Ca(HSO3)2
废气中的氧或送入氧化塔内的空气可将亚硫酸钙和亚硫酸氢钙氧化成石膏：
2CaSO3·1/2 H2O＋O2＋3H2O→2CaSO4·2 H2O
Ca(HSO3)2＋1/2O2＋H2O→CaSO4·2 H2O＋SO2↑
石灰石(石灰)-石膏法工艺主要系统包括：由石灰石粉料仓、石灰石磨机器和氧化装置组成的吸收塔系统；由烟气换热系统、脱硫风机和烟道组成的烟气系统；由水力旋流分离器和真空皮带过滤机组成的石膏脱水系统及贮存装置；由工艺水、工业水、废水处理组成的水系统；由事故储罐和地坑组成的事故处理系统；由电器、仪表、软件组成的控制系统；自动运行联锁保护系统。
课程教案
本次课标题：工业废气的治理技术
课时
2
教
学
目
标
能力目标
知识目标
1、能根据特定工业气态污染物选择合适的治理方案和方法；
2、会工业粉尘治理方案和设备的选择；
3、知道工业废气的特性
1、了解开展大气污染治理技术的目及意义
2、熟悉大气污染的定义、大气的主要污染物
3、掌握相关大气颗粒物、气态污染物的治理技术
重
点
难
点
重点：硫氧化物的污染及控制技术、颗粒物污染控制技术
难点：硫氧化物的污染及控制技术
教学内容
一、颗粒污染物治理技术
1、机械式除尘器
（1）重力除尘一般是让气流慢慢地通过结构简单而体积较大的除尘室，这样可为颗粒提供落入底部灰斗的机会。颗粒需要降落的距离可通过在除尘室中放置一些水平隔板而缩短。
重力沉降室可放置导流板，以改变气流的方向，以产生惯性作用，也可利用鱼鳞板、百叶窗以产生惯性作用。有单层沉降室，有多层沉降式（平行的放置一些隔板）。折流板式沉降室（垂直的折流板安装在沉降室的顶部），惯性作用力会增强颗粒的重力作用。当气流被绕过折流板底部的时候，由于气流路径上这段弯曲部分的惯性作用，颗粒被分离下来。
2、氮氧化物污染控制技术
废气脱硝是NOx控制措施中最重要的方法。废气脱硝技术可分为干法和湿法两类，与NO的氧化、还原和吸附的特性有关。干法有气相还原法、分子筛或活性炭吸附法等，湿法有采用各种液体（水、酸、碱液等）的氧化吸收法。
（1）选择性催化还原法SCR。该法因其脱除NOx的效率高，一般为80％～90％，还原剂用量少，得到最广泛应用。这种方法是以氨(NH3)作为还原剂喷入废气，在较低温度和催化剂的作用下，将NOx还原成N2和H2O。所谓选择性是指NH3具有选择性，它只与NOx进行反应，而不与氧发生反应。
二、主要气体污染物的治理技术
1、硫氧化物的污染及控制技术
已商业化或完成中试的湿法脱硫工艺包括石灰(石灰石)法、双碱法、氨吸收法、磷铵复肥法、稀硫酸吸收法、海水脱硫、氧化镁法等10多种。其中，又以湿式钙法占绝对统治地位，其优点是技术成熟、脱硫率高，Ca/S比低，操作简便，吸收剂价廉易得，副产物便于利用。
（3）惯性除尘器是利用惯性力作用使粉尘从气流中分离的装置，其工作原理是以惯性分离为主，同时还有重力和离心力的作用。
2、过滤式除尘器
利用含尘气流通过滤材或滤层使粉尘分离和捕集的装置称为过滤式除尘器，一般可分表面过滤器和内部过滤器。表面过滤是采用多孔织物（棉、毛或人造纤维）等薄层滤料进行微粒的捕集，又称袋式过滤器。内部过滤则是把松散滤料(玻璃纤维、硅砂、煤粒等)填充在框架或容器内作为过滤层。
重力沉降室一般能捕集40～50μm以上而不宜捕集20μm以下的尘粒。它的除尘效率低，一般仅为40％-70％，且设备庞大。但阻力损失小，Δp＝50～150Pa，且结构简单，投资少，使用方便，维护管理容易，适用于颗粒粗、净化密度大、磨损强的粉尘。一般作为多级净化系统的预处理。
（2）旋风除尘器是利用旋转气流产生的离心力使尘粒从气流中分离的，用来分离粒径大于5-10μm以上的的颗粒物。旋风除尘器的结构简单，运行方便，效率适中(80％～90％)，阻力约1000Pa左右，适于净化密度较大、粒度较粗（＞10μm）的非纤维性粉尘，对同样流量的气流而言，旋风分离器比重力沉降室小得多，但动力消耗多，旋风除尘器应用十分广泛。
在工程上使用的湿式除尘器型式很多，大体分为低能、高能两类。低能湿式除尘器压力损失0.2-1.5Kpa，包括喷雾塔、旋风洗涤器等，一般耗水量（液气比）0.5-3.0l/m3，对10μm以上的η可达90-95%，常用于焚烧炉、化肥制造、石灰窑的除尘。高能湿式除尘器压力损失为2.5-9.0Kpa，
净化效率可达95%以上，如文丘里洗涤器。