大气污染控制工程第二版课件教学课件 ppt 作者 郭静 阮宜纶 主编 马德刚 副主编第4章颗粒污染物控制原理.ppt

第四章 除尘技术基础 马德刚 天津大学环境科学与工程学院 补充： 颗粒污染物成因 颗粒污染物的来源 大气中的固体或液体颗粒状的物质被称为颗粒物。 可以分为一次性颗粒物和二次性颗粒物。又分为： 天然来源:地面扬尘、火山爆发、地震灰和森林火灾；海浪沫，海盐粒等；宇宙来源的陨星尘及生物界产生的花粉、袍子等 人为来源：生产、建筑和运输过程以及燃料燃烧过程中产生的。如各种工业生产中排放的粉尘；燃料燃烧中产生的煤烟、飞灰等；汽车尾气排出的卤化铅凝聚而形成的颗粒物以及人为排放SO2在一定条件下转化为硫酸盐粒子等的二次颗粒物。 颗粒污染物的来源 人为来源： 工业粉尘是指能在空气中浮游的固体微粒。主要来源包括： 固体物料的机械粉碎和研磨，例如选矿、耐火材料车间的矿石破碎过程和各种研磨加工过程； 粉状物料的混合、筛分、包装及运输，例如水泥、面粉等的生产和运输过程； 物质的燃烧，例如煤燃烧时产生的烟尘； 物质被加热时产生的蒸气在空气中的氧化和凝结，例如矿石烧结、金属冶炼等过程产生的锌蒸气，在空气中冷却时会凝结，氧化成氧化锌固体微粒。 颗粒污染物的分类 根据颗粒污染物进入大气的途径，分为 自然性颗粒污染物, 例如风力扬尘、海浪溅沫、火山飞灰、植物花粉等等。 生活性颗粒污染物，例如打扫卫生扬起的尘埃，使用喷雾剂、燃料产生的雾、烟，煤尘等等。 生产性颗粒污染物，通常称之为粉尘。其中以电站锅炉、工业与民用锅炉、冶金工业、建材工业最为严重。 颗粒污染物的分类 按照气溶胶的来源和物理性质，分为 粉尘 飞灰 烟、黑烟 雾滴（如水雾、酸雾、碱雾、油雾等）悬浮体。 其中工业粉尘种类较多，性质差别较大。 颗粒污染物的分类 按照粉尘的成分，可分为： 无机粉尘，包括矿物性粉尘（如石英、石棉、滑石粉等）、金属粉尘（如铁、铝、锡、锰、铅及其氧化物等）和人工无机性粉尘（如金刚砂、水泥、耐火材料、石墨等）。 有机粉尘，包括植物性粉尘（如棉、亚麻、谷物、烟草等）、动物性粉尘（如毛发、角质、骨质等）和人工有机粉尘（如炸药、有机染料等）。 混合性粉尘，包括数种粉尘的混合物。大气中的粉尘通常都是混合性粉尘，因此在进行空气过滤器实验时所采取的人工试验尘，除了有无机性粉尘外，通常还要加入少量棉尘。 颗粒污染物的形成机理 燃烧过程中颗粒物的形成 碳粒子的生成 燃烧过程中生成一些主要成分为碳的粒子，通常包括由气相反应生成积炭，由液态烃燃料高温分解产生的结焦或煤胞。 积碳：（气相析出型）蒸发的燃料气体在空气不足时发生热分解而形成的碳黑，气、液、固燃料都会发生。气体燃料扩散燃烧（多数工业设备采用）更容易发生。机理复杂，有多种假说。预混燃烧、补充足够氧气可防止。 颗粒污染物的形成机理 燃烧过程中颗粒物的形成 碳粒子的生成 石油焦或煤胞：（残碳型）液体燃料油雾滴在被充分氧化之前，被炽热火焰包围或与炽热壁面接触，导致液相裂化，接着发生高温分解，最后出现结焦。由此产生的碳粒叫石油焦，是一种比积炭更硬的物质。 多组分重残油的燃烧试验表明：燃料液滴燃烧的后期，将生成一种称为煤胞的焦粒，并且难以燃烧。煤胞外形为微小空心的球形粒子（发泡和固化同时进行而产生），其大小与油滴的直径成正比，一般为10～300μm。 颗粒污染物的形成机理 燃烧过程中颗粒物的形成 燃煤烟尘的形成 固体燃料燃烧产生的颗粒物通常称为烟尘，它包括黑烟和飞灰两部分。黑烟主要是未燃尽的炭粒，飞灰则主要是燃料所含的不可燃矿物质微粒，是灰分的一部分，可富集数百至数千倍多种污染元素，有害健康。 减少燃煤层气中未燃尽碳粒的主要途径应当是改善燃烧条件，包括燃料和空气的混合，合适的燃烧温度，以及碳粒在高温区必要的停留时间。 不易燃烧又多出现黑烟的燃料顺序为：无烟煤→焦炭→褐煤→低挥发分烟煤→高挥发分烟煤。 颗粒污染物的形成机理 燃烧过程中颗粒物的形成 燃煤尾气中飞灰的产生 燃煤尾气中飞灰的浓度和粒度与煤质、燃烧方式、烟气流速、炉排和炉膛的热负荷、锅炉运行负荷以及锅炉结构等多种因素有关。 灰分越高，含水量越少，则排尘浓度就越高。 颗粒污染物的形成机理 生产和交通过程中粉尘的产生 物料间剪切压缩造成的尘化作用 如破碎岩石、筛分物料等 诱导空气造成的尘化作用 车辆扬尘、砂轮磨光金属下来的细粉尘随其扩散、钢凿冲击石块飞溅石粒产生的诱导空气造成尘化。 热气流上升造成的尘化作用 当炼钢电炉、加热炉以及金属浇铸等热产尘设备表面的空气被加热上升时，会带着粉尘一起运动。 颗粒污染物的形成机理 生产和交通过程中粉尘的产生 通常，把上述各种使尘粒由静止状态进入空气中浮游的尘化作用称为一次尘化作用，一次尘化作用给于粉尘的能量是不足以使粉尘扩散飞扬的，它只是造成局部地点的空气污染。造成粉尘进一步扩散，污染环境的主要原因是二次气流，即由于空气流动或冷