空氣污染控制設備

空氣污染控制設備是指為了應對大氣污染，改善環境而採用的一系列控制設備，包括除塵設備、氣態污染物控制設備、集氣罩與管道系統等。

基本介紹

• 中文名：空氣污染控制設備
• 外文名：Air pollution control equipment
• 學科：環境生態
• 作用：改善空氣污染
• 類型：除塵設備、氣態污染物控制設備等
• 定義：為改善環境的一系列控制設備

背景介紹

大氣污染控制是為了付大氣污染物而採取的污染物排放控制技術和控制污染物排放政策，各種工業排放的特殊氣體污染物，比較容易通過改變生產工藝或甚至關閉、遷移工廠的方式解決。目前主要的大氣污染物是由於燃燒化石燃料產生的煙塵、二氧化碳和硫化物，以及汽車尾氣排放的一氧化碳、碳氫化合物和氮氧化物。

煤和石油都是上古時代的動物和植物遺骸形成的，統稱為化石燃料，是目前人類的主要能源來源，工業燃料產生的煙塵比較容易控制，有成熟的技術。硫化物是形成酸雨的主要原因，但處理硫化物的投資較高，一般用石灰水吸收，形成硫化鈣（石膏）回收，可用於製造水泥或改良土壤。二氧化碳是造成全球變暖溫室效應的主要原因，也是最難處理和削減的污染物，只能以改變能源結構，採用清潔能源的方式削減。

工業大氣污染物的控制是主要的，但用於生活燃料造成的大氣污染卻是普遍的，尤其是用於家家戶戶取暖的燃煤污染是很難處理的，只能採取集中供熱和改變燃煤為燃氣的方式減少污染物排放，但集中供熱需要投資大，必須以經濟發展為前提。

汽車尾氣排放的一氧化碳和碳氫化合物是由於汽油燃燒不完全造成的，需要不斷改良汽車的燃燒效率，但悖論是汽車燃燒效率越高，排放的一氧化碳和碳氫化合物越少，排放的氮氧化物會提高，隨著汽車數量的增加，隨著對汽車尾氣排放要求越嚴格，氮氧化物污染成為已開發國家的主要應對問題。

除塵設備

機械式除塵器

機械式除塵器是利用質量力(如重力、慣性力、離心力等)的作用使含塵氣流中的塵粒與氣流分離並被捕集的裝置。包括重力沉降室、慣性力沉降室和旋風除塵器等。機械除塵器的主要特點是結構簡單、易於製造、造價低、便於維護及阻力小等.因而廣泛用於工業生產中。但一般來說，這類除塵器對大粒徑粉塵的去除具有較高的效率，而對於小粒徑粉塵捕獲率很低。因而這類除塵器通常用在去除大顆粒粉塵以及除塵效率要求不高的場合，有時也作為除塵效率要求較高場合的預除塵器。

靜電除塵器

靜電除塵是利用靜電力將氣體中的懸浮粒子分離出來的一種技術，可用丁煙氣除塵淨化和有用塵粒物質回收。靜電除塵器具有收塵效率高.處理煙氣量大，使用壽命長，運行費用低等優點，廣泛套用於火力發電、有色金屬冶煉、水泥、造紙和垃圾焚燒處理等工業巾的大氣污染控制。

靜電除塵器的基本工作原理是氣體中的塵粒通過高壓靜電場時，與電極間的止、負離子和電子碰撞而荷電或在離子擴散運動中荷電，帶上正負電荷的塵粒在電場力的作用下向異性電極運動並積附在異性電極上，再通過振打等清灰方式使電極上的灰塵落人灰斗中，從而達到除塵的日的。為了方便理解，除塵的具體過程不妨分為電暈放電、粒子荷電、塵粒收集、清灰等環節來敘述。

過濾式除塵器

過濾式除塵器，又稱過濾器。是使含塵氣體通過過濾材料將粉塵分離捕集的裝置，屬於高效乾式除塵裝置、有內部過濾和表肉過濾兩種方式。所謂內部過濾是把鬆散多孔的濾料如玻璃纖維、金屬絨、矽砂和煤粒等以一定體積填允在框架或容器內作為過濾層，對含塵氣體進行淨化。塵粒是在過濾材判內部進行捕集的。而表面過濾是采川織物如纖維布料、非紡織毛氈或濾紙等較薄的濾料.將最初粘附在表面的粉塵層（初層）作為過濾層，將含lfl氣體中的粉塵粒子濾去，這些粉塵粒了是被阻擋在濾料的表面上的。

過濾式除塵器按濾料種類，結構和用途叮分為空氣過濾器、顆粒層除塵器和袋式除塵器。採用濾紙或玻璃纖維等填充層作濾料的空氣過濾器，主要川於通風及空氣調節方面的氣體淨化。采川廉價的砂、礫、焦炭等顆粒物作為濾料的顆粒層除塵器，是20世紀70年代出現的一種除塵裝置，在扁溫煙氣除塵方面引人注日。採用纖維織物作濾料的袋式除塵器在工業尾氣的除塵方面套用較廣。

濕式除塵器

濕式除塵器是利用含塵氣體與液體(一般為水)相互接觸.藉助液滴和塵粒的慣性碰撞、擴散及其他作用而把塵粒從氣流中分離出來的設備。濕式除塵器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，也能脫除部分氣態污染物。具有設備投資少、結構比較簡單、除塵效率較高、設備本身一般無活動部件，操作及維修力一便、占地面積小等優點。能夠同時進行有害氣體的淨化、煙氣的降溫冷卻和增濕，特別適用於處理高溫、高濕和有爆炸危險的氣休。此外，在操作時能有效地防止粉塵的二次揚塵。但是。採用濕式除塵器在使用中要消耗一定量的水(或液體)，不利於副產品的回收，應特別注意設備和管遴的腐蝕以及污水和污泥的處理問題。如果設備安裝在室外，還應該考慮在冬天設備的防凍措施，以及冬季排氣冷凝形成的水霧、煙霧等。

濕式除塵器大多以水為媒介物，因此適川於非纖維性的、能受冷且與水不發生化學反應的含塵氣體，小適用於處理鑽性粉塵、含有憎水性和水硬性粉塵的氣體。

氣態污染物控制設備

吸收設備

吸收法可用於淨化SO₂、 NOx、H2S、HF和VOCs(揮發性有機物，volatile organiccompounds)等氣態污染物。淨化SO₂的常用吸收設備的設計方法已有大量文獻資料介紹，而VOCs的污染粹制越來越受到重視。一般來講，VOCs在廢氣中的濃度較低、廢氣量大，宜選用氣相為連續相、湍流程度較高、相界面大的吸收設備，填料塔和湍球塔就是這類吸收設備。

吸收工藝設計的依據是設計任務書，設計任務書巾對下列各量通常做了規定:①廢氣處理量;②廢氣組成(至少要有被吸收組分的濃度》;③淨化後氣體各組分的濃度控制要求;④系統的操作壓力和容許的壓力降。最後一項常常要與經濟效益一起考慮，因而電可能留給設計人員去決定。如果吸收劑需要回收，則回收系統要和吸收系統一起考慮。

設汁人員通常要決定:①合理的吸收工藝;②適宜的吸收劑:③氣體通過吸收設備的最適宜速度(由此定出設備內徑);④液體通過吸收設備的適宜速度(由液氣比確定);⑤進出吸收設備各流股的溫度和產生熱效應時熱量的移除;⑥設備內的填料及其高度;⑦設備的內部構件;⑧設備的機械設計。

吸附設備

吸附過程與吸附類型

在用多孔性固體物質處理流體混合物時.流體中的某一組分或某些組分可被吸引到固體表面並濃集其上，此現象稱為吸附。吸附處理廢氣時，吸附的對象是氣態污染物。因此屬於氣固吸附。被吸附的氣體組分稱為吸附質.多孔固體物質稱為吸附劑。

固體表面吸附了吸附質後，一部被吸附的吸附質可從吸附劑表面脫離，此現象稱為脫附。而當吸附進行一段時間後，由於表面吸附質的濃集.使其吸附能力明顯下降而不能滿足吸附淨化的要求。此時需要採用一定的措施使吸附劑上已吸附的吸附質脫附，以恢復吸附劑的吸附能力，這個過程稱為吸附劑的再生因此在實際吸附過程中，正是利用吸附劑的吸附再生再吸附的循環過程，達到除去廢氣中污染物質並回收廢氣中有用組分的目的。

由於多孔性固體吸附劑表面存在著剩餘吸引力，故表向其有吸附力。根據吸附劑農面與被吸附物質之問作用力的不同，可分為物理吸附和化學吸附。

有機廢氣的燃燒及催化淨化設備

燃燒法用於處理高濃度VOC氣體與有惡臭的化合物很有效，其原理是用過量的空氣使這些雜質燃燒，大多數生成二氧化碳和水蒸氣，可以排放到大氣中。但當處理含氯和含硫的有機化合物時，燃燒生成產物中HCl或SO₂，需要對燃燒後氣體進一步處理。

燃燒法大致分兩種:一種是直接氧化燃燒法(熱燃燒)、溫度一般高於650℃，需消耗較多的燃料，但操作簡單，投資低;另一種是催化燃燒法.是使用催化劉加快氧化反應的速度，可降低反)、談溫度，一般為300℃左右。

燃料的燃燒很早就被人類所掌握。但是傳統的火焰燃燒存在一系列缺點，它往往達不到燃料完全燃燒的程度，從而導致在燃燒過程中.除碳氫化合物和碳被氧化成二氧化碳和水的放熱反應外。還在高溫下(超過1500K)的火焰中發生輔助反應，這輔助反應使部分熱量損失掉，並產牛有毒化合物NO₂、CO及致癌的碳氫化合物。

從當前來講，對於廢氣去毒需要大量的投資費用，且具有一定困難，而採用催化燃燒對於改善燃燒過程。促進完全燃燒，降低形成有毒物質的輔助反應是最有效的途徑門眾所周知，催化有可能控制化學過程.它能降低反應溫度，加速必要的反應，使有害的或不必要的輔助反應降低到最低限度J對於燃燒採用催化過程，主要是促使燃料，即碳和碳氫化合物完個權化成CO₂和H₂O最大限度地放出熱量，抑制產生有毒物質及致癌物質的輔助反應。

工業廢氣的低溫電漿治理設備

目前對低溫電漿的作用機理研究認為是粒子非彈性碰撞的結果。低溫電漿內部富含電子、離子、自由基和激發態分子，其中高能電子與氣體分子(原子)發牛非彈性碰撞，將能量轉換成基態分子〔原子)的內能，發生激發、離解和電離等一系列過程，使氣體處於活化狀態。一方面打開了氣體分子鍵，十成一些單分子和固體微粒;另一方面，又產生·OH，H₂O₂·等自由基和氧化性極強的O，在這一過程中高能電子起決定性作用，離子的熱運動只有副作用。常壓下，氣體放電產生的高度非平衡電漿中電子溫度(數萬攝氏度)遠高於氣體溫度(室溫100℃左右)。在非平衡電漿中可能發生各種類型的化學反應，主要決定於電子的平均能量、電子密度、氣體溫度、有害氣體分子濃度和共存的其他氣體成分。這為一此需要很大活化能的反應如大氣中難降解污染物的去除提供了理想途徑。另外也可以對低濃度、高流速、大風量的含揮發性有機污染物和含硫類污染物等工業廢氣進行處理。

常見的產生電漿的方法是氣體放電，所謂氣體放電是指通過某種機制使一個或兒個電子從氣體原子或分子中電離出來，形成的氣體媒質稱為電離氣體，如果電離氣體由外電場產生井形成傳導電流.這種現象稱為氣體放電門根據放電產生的機理、氣體的壓強範圍、電源性質以及電極的幾何形狀、氣體放電電漿主要分為以下幾種形式:①輝光放電:⑧電暈放電;③介質阻擋放電;①射頻放電:⑤微波放電。由於對諸如氣態污染物的治理.一般要求在常壓下進行甲而能在常壓(105Pa左右)下產牛低溫離子體的只有電暈放電和介質阻擋放電兩種形式。

光催化與生物淨化

光催化是常溫深度反應技術。光催化氧化可在室溫卜將水、空氣和土壤中有機污染物完全氧化成無毒尤害的產物，而傳統的高溫焚燒技術則需要在極高的溫度下才可將污染物摧毀，即使川常規的催化、氧化力一法亦需要幾百度的高溫。

集氣罩與管道系統

在工業生產過程中，常用於控制各種顆粒狀和氣態污染物的方法是將有害物質在發生源收集起來。經過淨化設備淨化後排到大氣中去。這就是局部排氣淨化系統，這種系統所需要的風量最小.效果好，能耗也少，是生產車間控制空氣污染的最有效、最常用的方法。

當生產條件受到限制，不可能採取局部排風方式，或者雖經局部排風生產場所內污染物濃度仍達不到有關標準時，可以採用全面通風方式。全面通風就是對整個污染車間，用新鮮的空氣進行全面換氣，把污染物稀釋到允許濃度以下。全面通風所需風量大，設備龐大，能耗也高。

局部排氣淨化系統主要由集氣罩、風管，淨化設備、風機、煙囪等組成。集氣罩是用來捕集受污染空氣的。其性能對局部排氣淨化系統的技術經濟指標有直接的影響。由於污染源設備結構和生產操作工藝的不同，集氣罩的形式是多種多樣的。

在淨化系統中用以輸送氣流的管道稱為風管，通過風管使系統的設備和部件連成一個整體。淨化設備是防止大氣污染，把有害物質進行淨化處理的裝置，是淨化系統的核心部分。風機是淨化系統中氣體流動的動力。為防止風機的磨損和腐蝕.通常把風機一設在淨化設備後面。煙囪是淨化系統的排氣裝置。為保證污染物的地面濃度不超過大氣環境質量標準，煙囪必須具有一定的高度。局部排氣淨化系統的設計主要包括污染物的捕集裝置、管道系統、淨化設備設計等幾個部分。