第三章礦區(qū)大氣污染與防治第一節(jié)礦區(qū)常見大氣污染物性質(zhì)及危害一、礦區(qū)大氣污染物分類及其性質(zhì)礦區(qū)大氣污染物按其性質(zhì)可分為氣態(tài)污染物和氣溶膠污染物兩大類。氣態(tài)污染物含硫氧化物含氮氧化物含碳氧化物碳氫化合物鹵素化合物a硫的氧化物主要指二氧化硫（SO2）、三氧化硫（SO3）、硫化氫（H2S）和硫酸鹽等。SO2主要來源：含硫煤和石油等燃料的燃燒含硫氧化物是形成酸雨或酸沉降的主要前體物之一氮的氧化物造成大氣污染的含氮氧化物主要有NO和NO2以及它們可能產(chǎn)生的二次污染物。主要來源：

自冶煉廠的生產(chǎn)過程、鍋爐煙氣、露天開采及井工開采的炸藥爆炸以及礦區(qū)運輸、裝載、鏟運等使用汽油、柴油為燃料的設(shè)備所排放的尾氣。燃料燃燒生成的氮氧化物主要是NO。含氮氧化物也是形成酸雨或酸沉降的主要前體物之一碳的氧化物大氣中碳的氧化物主要是CO和CO2，CO是大氣的主要污染物之一。CO的形成原因：燃料燃燒不完全碳的氧化物來源：礦區(qū)含碳氧化物主要來自冶煉生產(chǎn),礦山爆破作業(yè),汽油、柴油等內(nèi)燃設(shè)備排放的尾氣以及煤和礦石的自燃等。美國曼哈頓地區(qū)交通量與CO含量的關(guān)系其它污染物一般是指可揮發(fā)的所有碳氫化合物（Cl~C8）碳氫化合物：制冷劑、滅火劑、發(fā)泡劑等，如CFCl3（氟利昂11）、CF2Cl2（氟利昂12）等。氟氯烴化合物主要指氟化氫（HF）、氯化氫（HCl）和氯氣（Cl2）等污染物。鹵化物(二)氣溶膠污染物

氣溶膠污染物粉塵煙塵液滴霧破碎、篩分、研磨、鉆孔、爆破、運輸冶煉和燃燒過程礦物高溫升華、蒸餾及焙燒時產(chǎn)生的固體粒子,加熱熔融產(chǎn)生蒸氣.顆粒比一般粉塵小在常溫常壓下是液體的物質(zhì),能在靜止條件下沉降,在紊流條件下保持懸浮狀態(tài),粒徑范圍在200μm以下的液體粒子。常溫常壓下能懸浮于氣體中的微小液體,是在蒸氣的凝結(jié)、液體霧化和化學(xué)反應(yīng)等過程中形成的,屬于液態(tài)凝聚性氣溶膠,如酸霧、堿霧、水霧等。其他資料補充---顆粒污染物（氣溶膠）指所有包含在大氣中的分散的固態(tài)、液態(tài)物質(zhì)，其直徑約為0.002

m---100

m?？倯腋☆w粒物（TSP）:

指能懸浮在空氣中，空氣動力學(xué)當量直徑≤100

m的顆粒物的總稱。

大氣質(zhì)量評價中通用的重要污染指標：顆粒污染物（氣溶膠）指能懸浮在空氣中空氣動力學(xué)當量直徑≤100

m的顆粒物的總稱。TSP能在大氣中長期漂浮物，粒徑小于10

m的顆粒物。飄塵用降塵罐采集到的大氣顆粒物，在TSP中粒徑大于10

m的顆粒物。降塵空氣動力學(xué)當量直徑≤10

m的顆?？晌肓Ｗ佣⒌V區(qū)大氣污染的危害大氣污染物進入人體的途徑1、顆粒污染物對人體健康的危害造成血液中毒；造成細胞破壞，侵入肺組織或淋巴結(jié)可引起塵肺直接危害（一）直接危害---人體健康1、顆粒污染物對人體健康的危害造成血液中毒；造成細胞破壞，侵入肺組織或淋巴結(jié)可引起塵肺間接危害影響礦區(qū)生態(tài)環(huán)境,破壞農(nóng)作物生長,影響人們正常生活環(huán)境,對礦山造成經(jīng)失。如某選冶廠,由于排入大氣中SO2對礦區(qū)附近農(nóng)作物造成損害,被訴賠款額從1990年的3.52萬元上升至1995年的32.3萬元。主要表現(xiàn)在：(1)刺激和腐蝕作用(2)窒息作用（CO、H2S、CH4）(3)急性或慢性中毒作用(4)引起職業(yè)病(5)降低能見度第二節(jié)露天礦大氣污染與防治一、露天礦粉塵的來源礦山生產(chǎn)過程中的各個環(huán)節(jié),如剝離、鑿巖、爆破、破碎、裝運、選礦等,都產(chǎn)生大量的粉塵。在露天礦區(qū),防治大氣污染的主要對象是露天采場。鑿巖

產(chǎn)塵連續(xù)的,地點分散、時間長、細塵多,難以控制,是礦山防塵工作的重點。爆破

短時間內(nèi)集中產(chǎn)生大量的粉塵,并伴有大量炮煙。無有效通風(fēng)排塵措施,不僅爆破地點的粉塵、炮煙長時間達不到國家規(guī)定的衛(wèi)生標準,還會污染和影響其他作業(yè)區(qū)。開挖較深的露天礦,由于通風(fēng)條件差,污染可能持續(xù)時間較長。裝運

主要是由于已落粉塵重新飛揚所致,因此也叫再生性粉塵,產(chǎn)塵量與巖礦濕度、硬度、裝載高度及當時的氣候條件有關(guān),隨著采掘機械化程度的提高,粉塵產(chǎn)生量也會隨之增加鑿巖、爆破、裝運產(chǎn)塵特點比較二、露天礦粉塵的類型

(1)按粉塵產(chǎn)生的原因,分為自然粉塵和生產(chǎn)性粉塵兩大類。(2)按粉塵的化學(xué)性質(zhì),分為有毒性粉塵和無毒性粉塵。三、露天礦粉塵的特點粉塵的特點主要包括粒度、分散度、濃度、濕潤性、荷電性等。(一)露天礦粉塵的粒度(二)露天礦粉塵的分散度粉塵分散度是指粉塵整體組成中各種粒度的塵粒所占質(zhì)量或數(shù)量的百分比。作業(yè)場所的粉塵有各種不同的粒徑,若小顆粒所占百分比大,就稱為分散度高,反之則稱為分散度低。粉塵的顆粒越小,越難于捕獲和沉降,越易被吸入人體內(nèi),因此,粉塵的分散度越高,其危害性也就越大。粒徑>10μm5-10μm2-5μm<2μm百分比2.5%-7%4%-11.5%25.5%-35%46.5%-60%(三)露天礦粉塵的濃度度量方法:

每立方米空氣中所含浮塵的質(zhì)量,單位為mg/m3,其測量方法稱為質(zhì)量法;每立方厘米空氣中所含浮塵的粒數(shù),單位為粒/cm3,其測定方法稱為計數(shù)法。粉塵濃度是表示粉塵量大小的參數(shù)之一,指空氣中所含浮塵的數(shù)量(四)露天礦粉塵的濕潤性

粉塵被水濕潤后容易沉降下來。根據(jù)粉塵被濕潤的難易程度,分為親水性粉塵和疏水性粉塵。粉塵的濕潤性,隨氣壓的增加和它與水接觸時間的增加而增加,隨塵粒的變小與氣溫的上升而降低,其還與粉塵的巖(礦)成分有關(guān)。(五)露天礦粉塵的荷電性粉塵的荷電性是指懸浮于空氣中的粉塵通常帶有電荷的性質(zhì)。這種電荷的產(chǎn)生是由于破碎時摩擦、粒子間撞擊或放射性照射、電暈放電等原因所致。塵粒的荷電量主要取決于它的大小和重量,還與濕度和溫度有關(guān),濕度增大帶電量減少,溫度升高則帶電量增多。粉塵荷電后,其凝聚性有所增強,使塵粒增大而較易沉降和被捕獲,帶電塵粒也較易沉降于支氣管和肺泡中,增加了對人體的危害。(六)其他露天礦粉塵的其他特點如粉塵的溶解度、燃爆性、硬度與形狀及其化學(xué)成分等。溶解度指粉塵溶解于水中的能力。一般有毒性粉塵溶解度越大,則對人體越有害,機械刺激性粉塵則相反。燃爆性,如煤、硫黃、鋁、鋅等,在一定的濃度范圍內(nèi)和適當?shù)臈l件下能引起燃燒與爆炸,造成井下事故。塵粒的硬度與形狀也是對人體形成危害的重要因素之一,如硅質(zhì)粉塵硬度大,具尖棱狀形態(tài),作用于呼吸道、黏膜、皮層,由于機械刺激作用可造成對人體的傷害。塵粒的化學(xué)成分與礦物成分也是對人體形成危害的重要因素之一,有毒性粉塵會引起中毒,放射性粉塵會導(dǎo)致放射性病變。四、影響露天礦大氣污染的因素(一)地質(zhì)條件、采礦技術(shù)、地理和諸因素對露天礦大氣污染的影響(二)氣象條件對露天礦大氣污染的影響(三)采、裝、運設(shè)備能力對露天礦大氣污染的影響(四)礦巖的濕度與空氣含塵量的關(guān)系(一)地質(zhì)條件、采礦技術(shù)、地理和氣象諸因素對露天礦大氣污染的影響

1礦山的地質(zhì)條件是確定剝離礦體上覆巖層和開采技術(shù)方案的依據(jù),影響露天礦大氣污染的主要因素有當?shù)刂鲗?dǎo)風(fēng)向、開采方向、階段高度和邊坡角等。2地形和地貌對露天礦區(qū)通風(fēng)效果有著重要影響.露天礦處于山坡，利用通風(fēng)；處于盆地引起大氣污染。(二)氣象條件對露天礦大氣污染的影響

1氣象條件是影響大氣污染的重要因素。長時間無風(fēng)或微風(fēng),特別是大氣逆溫現(xiàn)象,造成大氣成分發(fā)生嚴重惡化。風(fēng)速和日照輻射強度是確定露天礦自然通風(fēng)方案的主要氣象資料。為了評價它們對大氣污染的影響,應(yīng)當研究露天礦區(qū)常年風(fēng)向、風(fēng)速和氣溫的變化。在塵源和毒氣產(chǎn)生強度不變的條件下,露天礦大氣局部污染因素:產(chǎn)塵點的風(fēng)速、風(fēng)向、紊流脈動程度、塵源到取樣地點的距離以及露天礦入風(fēng)風(fēng)流中的污染情況。露天礦工作臺階上的風(fēng)速與露天礦的通風(fēng)方式、氣象條件和露天臺階布置狀況有關(guān)。粉塵含量和有害氣體的濃度隨氣流速度變化的過程是不相同的。風(fēng)速濃度(三)采、裝、運設(shè)備能力對露天礦大氣污染的影響當其他條件相同時,空氣含塵量與礦山機械的生產(chǎn)能力的關(guān)系第一階段：含塵量增長速比生產(chǎn)能力增產(chǎn)速度慢(四)礦巖的濕度與空氣含塵量的關(guān)系

五、露天礦大氣污染的防治(一)爆破塵毒污染防治技術(shù)通風(fēng)防塵毒、工藝防塵毒和濕式防塵毒等方法工藝防塵毒主要包括保證堵塞長度、采用孔底起爆裝置、控制炸藥的包裝材料、完善炸藥配方、采用高臺階擠壓爆破或松動爆破等。濕式防塵毒主要有充水藥室爆破、水塞爆破、膠糊填塞炮孔、爆破區(qū)灑水泡沫覆蓋爆區(qū)、使用噴霧器實現(xiàn)人工降雨和人工降雪、表面活性劑溶液降塵毒等?？淄饪變?nèi)爆破后通風(fēng)裝置(二)露天礦運輸路面揚塵防治技術(shù)與路面狀況、汽車行駛速度、季節(jié)干濕因素有關(guān)1路面灑水2噴灑氯化鈣、氯化鈉溶液或其他溶液3顆粒狀氯化鈣、食鹽或二者混合處理汽車路面4油水乳濁液5人工造雪防塵2025/8/546(三)鉆機和鏟裝作業(yè)防塵技術(shù)1無泄漏或擴散，經(jīng)管道排放機械設(shè)備產(chǎn)塵強度計算2025/8/5472無集中捕集排放(三)鉆機和鏟裝作業(yè)防塵技術(shù)鉆機防塵措施主要有干式捕塵、濕式除塵及干濕聯(lián)合除塵三種方法。干式捕塵是將袋式除塵器安裝在鉆機口進行捕塵,提高效果，在袋式除塵器前安裝旋風(fēng)除塵器，組成多捕塵系統(tǒng)，除塵系統(tǒng)效果較好。濕式除塵主要采用風(fēng)水混合法除塵,即利用壓氣動力把水送到鉆孔底部,在鉆進和排渣過程中濕潤粉塵,形成潮濕粉團或泥漿,排至孔口密閉罩內(nèi)或用風(fēng)機吹到鉆孔旁側(cè)。干濕聯(lián)合除塵是往鉆井里注入少量水使微細粉塵凝聚，并用旋風(fēng)除塵器收集粉塵；或用洗滌器、文丘里等濕式除塵器與干式除塵器串聯(lián)使用。復(fù)習(xí)回顧干式捕塵牙輪鉆的孔內(nèi)濕式除塵系統(tǒng)。通過混合器將壓氣與水混合，用水泵將水箱中的水打上水管．由風(fēng)包供給壓氣將分散為極細水霧，風(fēng)水混合后經(jīng)風(fēng)水接頭和鉆桿進入孔底，孔口風(fēng)機風(fēng)流將排出的泥漿吹向孔口一側(cè)，并沉積該處，干燥后呈膠結(jié)狀，不出現(xiàn)二次飛揚。該裝置設(shè)有加熱器，以防冰凍。該除塵系統(tǒng)能使司機室、作業(yè)平臺和鉆機周圍的空氣中粉塵濃度0.5—1.0Mg／m3，鉆機班效率提高10％—12％。濕式捕塵鏟裝作業(yè)的基本防塵措施是濕式作業(yè),對司機室密閉凈化。增加礦巖濕度是防止粉塵飛揚、降低空氣含塵量的有效方法,包括預(yù)先濕潤爆堆和裝載時噴霧灑水。預(yù)先濕潤爆堆在電鏟裝礦前30min進行,可取得良好的防塵效果,又不影響作業(yè)。裝載時噴霧灑水是在鏟裝作業(yè)的同時用噴霧器向作業(yè)地帶噴霧灑水。補充---廢石堆防塵措施第三節(jié)井巷開采礦大氣污染與防治一、井巷開采大氣污染的主要特性(一)空氣中氧的含量降低,二氧化碳含量增高，氧含量不得小于20%。

(二)礦井大氣中含有多種有毒有害氣體（CONO2H2S含氧碳氫化合物CH4）(三)礦井大氣中含有大量的粉塵(四)礦井內(nèi)氣象條件復(fù)雜(五)某些礦井內(nèi)空氣中含有放射性氣體二、井巷大氣中污染物和污染源礦山井下常見的有毒有害氣體有:CO、NO2、H2S、SO2、CH4等。(一)一氧化碳(CO)一氧化碳是三無氣體(無色、無臭、無味),不溶于水,化學(xué)性能不太活躍,當空氣中CO的含量達到0.4%時,短時間內(nèi)就會使人失去知覺,若不及時搶救就會中毒死亡。我國《冶金礦山安全規(guī)程》中規(guī)定:CO濃度按體積計算不得超過0.0024%,重量濃度不得超過30mg/m3。(二)氮氧化物(NOx)氮氧化物主要指NO2。NO2是一種具有強烈窒息性和毒性的褐紅色氣體,相對空氣的密度為1.57,少量溶于水生成亞硝酸。NO2對人的眼睛、鼻腔、呼吸道以及肺部有強烈的刺激作用,特別是對人體的肺部組織危害極大,容易引起肺水腫。(三)硫化氫(H2S)H2S是一種無色、微甜并且具有臭雞蛋氣味的氣體,相對空氣的密度是1.19,易溶于水,在通常情況下,1個體積的水可溶解2.5個體積的H2S,故它常積存于井底或巷道的積水中。H2S易燃,當濃度達到6%時具有爆炸性。H2S的毒性很強,對人體的眼睛、黏膜、呼吸道有強烈的刺激作用,能引起血液中毒.我國《冶金礦山安全規(guī)程》規(guī)定:礦內(nèi)空氣中H2S的體積濃度不得超過0.00066%,質(zhì)量許可濃度不得超過10mg/m3。(四)二氧化硫(SO2)SO2是—種無色、具有強烈刺激性的氣體,相對空氣的密度為2.2,易溶于水,常積存在巷道底部,對礦工的眼睛和呼吸道有強烈的刺激作用。SO2和呼吸道的濕潤表面接觸后即可產(chǎn)生亞硫酸,對呼吸器官有腐蝕作用,誘發(fā)喉炎和支氣管炎,呼吸麻痹,嚴重時會引起肺水腫。我國《冶金礦山安全規(guī)程》規(guī)定:礦內(nèi)空氣中SO2體積許可濃度不得超過0.0005%,重量許可濃度不得超過15mg/m3。(五)瓦斯(CH4)瓦斯是成煤過程中的一種伴生氣體,主要成分是烷烴,其中CH4占絕大多數(shù),另有少量的C2H6、C3H8

和C4H10,此外一般還含有H2S、CO2、N2

和水氣,以及微量的惰性氣體,如He和Ar等。(六)放射性物質(zhì)根據(jù)含鈾金屬礦山的調(diào)查,礦井內(nèi)空氣中放射性物質(zhì)的危害主要是氡及其子體。氡及其子體也能被固體物質(zhì)吸收,吸附能力最強的是活性炭。氡子體在空氣中多呈氣溶膠狀態(tài),而且具有電荷性,它與其他物質(zhì)的黏附性很強,最易與空氣中的粉塵黏合。氡在衰變過程中產(chǎn)生α、β、γ射線,這些射線對人體的危害。氡子體對人體所產(chǎn)生的危害比氡對人體所產(chǎn)生的危害大18.9倍。(七)礦井內(nèi)柴油設(shè)備廢氣以柴油為動力的設(shè)備稱之為柴油設(shè)備。柴油設(shè)備廢氣的成分相當復(fù)雜,它是柴油在高溫高壓下進行燃燒時所產(chǎn)生的各種成分的混合物。其中無害成分有N2、O2、CO2以及碳氫化物和水蒸氣等,有害成分有CO、NOx、醛類、碳煙及SO2等。(八)粉塵鑿巖產(chǎn)塵強度大,而且是連續(xù)的,接觸這類作業(yè)的人數(shù)多、時間長,加上產(chǎn)塵點比較分散,控制比較困難。鑿巖時粉塵進入空氣中的強度與鑿巖速度、同時工作的鑿巖機臺數(shù)、鑿巖方式、巖石性質(zhì)、釬頭形狀以及炮眼深度和方向等因素有關(guān)。爆破特點:瞬時產(chǎn)塵強度大,形成高濃度的含塵空氣,維持時間短爆破產(chǎn)生的粉塵表面往往吸附著爆破生成的有毒氣體,對工人造成的危害更大。爆破時的產(chǎn)塵強度與炮眼數(shù)目、炮眼深度、炸藥數(shù)量、種類以及巖礦性質(zhì)等有著直接關(guān)系。裝卸和運輸會引起落塵再次飛揚,污染礦井內(nèi)空氣。實測表明,在沒有任何防塵措施，人工裝巖時,裝巖地點空氣中的含塵量可達700~800mg/m3;機械裝巖時,含塵量可達1000mg/m3左右。三、井巷大氣中污染防治

煤層注水。將煤體預(yù)先濕潤,以降低開采過程中產(chǎn)生的粉塵對井下礦工的危害。若采用長孔靜壓注水,做到“逢采必注,不注不采“,降塵率可達60%~90%。通風(fēng)除塵。稀釋和排出工作地點懸浮粉塵,防止粉塵積累。根據(jù)山東大屯礦區(qū)的經(jīng)驗,當風(fēng)速為1.5~2m/s時,作業(yè)地點的粉塵濃度將大幅降低。濕式打眼和使用水炮泥。山東大屯礦區(qū)的炮采、巖巷和煤巷掘進全部采用濕式打眼,打眼時粉塵濃度顯著降低,其作業(yè)點的粉塵濃度平均降低98%以上,所有的采掘工作面均使用水炮泥。噴霧灑水、凈化風(fēng)流。炮采、炮掘工作面要做到放炮前后灑水、消塵,堅持裝巖(煤)灑水和沖洗巖幫?？刹捎脼⑺b置,對主要進、回風(fēng)巷定期沖刷、消除積塵。在礦井總進風(fēng)巷、總回風(fēng)巷、采煤工作面的進、回風(fēng)和掘進工作面的回風(fēng)巷道、轉(zhuǎn)載點可安裝光電、觸動、聲控、連鎖等自動化防塵水幕和轉(zhuǎn)點噴霧裝置,增強降塵效果。

局部通風(fēng)除塵與錨噴除塵。在掘進頭配備局部除塵風(fēng)機,錨噴作業(yè)配備除塵器。發(fā)展對礦井中的氣體資源的綜合利用。礦井內(nèi)常見的有毒有害氣體主要有CO、SO2、NO2、H2S、NH3、含氧碳氫等。發(fā)展瓦斯發(fā)電—供熱綜合利用,不僅可以為礦區(qū)提供必要的電能和熱能,解決礦區(qū)電力短缺問題,改善能源利用效率,而且還可以為礦區(qū)創(chuàng)造經(jīng)濟效益,改善礦區(qū)大氣質(zhì)量,是一個值得提倡的發(fā)展方向。利用瓦斯發(fā)電最主要的方式是采用燃氣輪機并利用余熱。余熱利用廣泛采取的方式是:熱電聯(lián)供、聯(lián)合循環(huán)和采用注蒸汽的燃氣輪機。松藻礦務(wù)局民用瓦斯主要是居民炊事用氣、食堂和居民取暖。對礦井有毒有害氣體的防治,主要是改革開采工藝,加強監(jiān)視和管理,減少炸藥用量,加強礦井通風(fēng),及時抽放井下廢氣,并做好井下作業(yè)人員的個體防護工作。第四節(jié)礦區(qū)大氣污染物排放標準第五節(jié)鍋爐煙氣的治理礦山設(shè)置鍋爐,主要是為浴池、食堂、宿舍等設(shè)置的供熱系統(tǒng)供熱和井筒防凍設(shè)施的空氣加熱。鍋爐煙氣的主要污染物是煙塵和SO2。煙塵主要包括未能完全燃燒的炭粒及由灰粒和固體可燃物微粒組成的飛灰。對不同形式的鍋爐應(yīng)設(shè)置不同的除塵系統(tǒng)。對中小型鍋爐,主要采用旋風(fēng)除塵器。對于電站的大型鍋爐,由于煙氣量大、粉塵濃度高、顆粒細,宜采用二級凈化系統(tǒng):第一級選用旋風(fēng)除塵器,第二級一般采用靜電除塵器和袋式除塵器、文丘里管洗滌器等。靜電除塵器和袋式除塵器的初期投資較高,濕式除塵器存在腐蝕和形成水污染問題。一、燃煤鍋爐煙塵的治理(一)煙塵量的計算燃煤煙塵包括黑煙和飛灰兩部分,黑煙是未完全燃燒的炭粒,飛灰是煙氣中不可燃燒的礦物顆粒,是煤灰分的一部分。煙塵的排放量與爐型和燃燒狀況有關(guān),燃燒越不完全,煙氣中的黑煙濃度越大,飛灰量與煤的灰分和爐型有關(guān)。(二)煙塵治理圖3-9(a)----煙氣溫度和煙塵濃度都不太高,或者對排放要求不高的場合最簡圖3-9(b)---煙氣溫度高,需要冷卻時,采用如的系統(tǒng)。當圖3-9(c)----煙氣溫度和濃度均較高圖3-9(d)----煙氣溫度和濃度高,且含有較多可燃性組分時,可增加燃燒裝置。二、燃煤鍋爐SO2的治理煤中的硫有三種貯存狀態(tài):有機硫、硫鐵礦和硫酸鹽。煤燃燒時,只有有機硫和硫鐵礦中的硫可以轉(zhuǎn)化為二氧化硫,硫酸鹽則以灰分的形式進入灰渣中。一般情況下,可燃硫占全硫量的80%左右。復(fù)習(xí)與回顧1井巷大氣污染與防治2了解礦區(qū)大氣污染物排放標準3掌握燃煤煙塵的計算4掌握燃煤二氧化硫的計算例題某電廠監(jiān)測煙氣流量為200m3/h,煙塵進治理設(shè)施前濃度為1200mg/m3,排放濃度為200mg/m3,無監(jiān)測二氧化硫排放濃度，年運轉(zhuǎn)300d,每天20h，年用煤量為300t，煤含硫量為1.2%，無脫硫設(shè)施。1.該電廠煙塵去除量是（）kg。2.該電廠煙塵排放量是（）kg。3.該電廠二氧化硫排放量是（）mg/s。1200×（1200-200）×20×300×10-6=1200kg2200×200×20×300×10-6=240kg3（300×109×1.2%×0.8×2）/(300×20×3600)=266.7

mg/s

燃煤中SO2控制技術(shù)一般采取的措施有:采用低硫燃料、燃燒過程脫硫、煙氣脫硫、高煙囪

排放等。(一)燃燒過程脫硫燃燒過程脫硫通常將SO2和NOx的控制結(jié)合起來,加入吸附劑吸附所產(chǎn)生的二氧化硫,可以采用向爐內(nèi)噴鈣加濕活化法、循環(huán)流化床技術(shù)(CFB),前者脫硫率50%左右,后者脫硫率可達90%。(二)煙氣脫硫煙氣脫硫可分為干法(半干法)和濕法兩種。用水或水溶液做吸收劑吸收煙氣中SO2的方法稱為濕法脫硫;用固體吸收劑或吸附劑吸收或吸附煙氣中SO2的方法稱為干法脫硫。根據(jù)工藝過程原理,煙氣脫硫法又分為吸收法、吸附法和催化氧化還原法等。1濕法脫硫(1)石灰石—石膏濕法煙氣脫硫工藝(2)加鎂的石灰—石灰石法根據(jù)對脫硫生成物的應(yīng)用,脫硫方法還可以分為拋棄法和回收法兩種。

拋棄法它是將脫硫生成物當做固體廢物拋棄掉,方法簡單,處理成本低,不僅浪費了可利用的硫等資源,而且也不能徹底解決環(huán)境污染問題,只是將污染物從大氣中轉(zhuǎn)移到了固體廢物中，不宜提倡?；厥辗ㄋ遣捎靡欢ǖ姆椒▽U氣中的硫加以回收,轉(zhuǎn)變?yōu)橛袑嶋H應(yīng)用價值的副產(chǎn)品。該法可綜合利用硫資源,回收副產(chǎn)品,或?qū)⑵渥鳛榻ú牡脑?避免了固體廢物的二次污染,大大減少了處置場地,并且還可創(chuàng)造一定的經(jīng)濟效益,使脫硫費用有所降低。2干法脫硫該法是使用粉狀或粒狀吸收劑、吸附劑或催化劑去除廢氣中的SO2。無廢水、廢酸排出,減少了二次污染;缺點是脫硫效率低,設(shè)備龐大,操作要求高。將石灰石與石灰及用過的脫硫劑(包括CaSO4)摻和在一起,加上水,然后用擠壓成型機做成3-10mm大小的顆粒,用蒸汽養(yǎng)護,再進行干燥制成吸收劑,用這種吸收劑進行脫硫。

最大特點是能去除90%以上的煙塵,已經(jīng)在燃煤鍋爐(350MW)的煙氣處理中得到實際應(yīng)用。(1）干式造粒法(2）簡易干式脫硫法把石灰石粉(CaCO3)直接吹入爐內(nèi),通過設(shè)在空氣加熱器與除塵器之間的噴霧冷卻使煙氣脫硫,脫硫率可達70%~80%。3噴霧干燥法煙氣脫硫工藝吸收劑制備、吸收和干燥、固體捕集以及固體廢物處置四個主要過程。SO2被霧化的Ca(OH)2漿液或Na2CO3溶液吸收,同時,溫度較高的煙氣干燥液滴,形成干廢物,干廢物(亞硫酸鹽、硫酸鹽、未反應(yīng)的吸收劑和飛灰等)由袋式除塵器或電除塵器捕集。三、燃煤鍋爐氮氧化物(NOx)的治理(一)NOx形成機理概述NOx的生成有三種已被接受的機理:熱機理;瞬間機理;燃料機理。(二)低NOx燃燒技術(shù)用改變?nèi)紵龡l件的方法來降低NOx的排放,統(tǒng)稱為低NOx燃燒技術(shù)。該技術(shù)應(yīng)用最廣,相對簡單、經(jīng)濟,并且最有效。該技術(shù)一般采用的方法有NOx燃燒器(LNB)、煙道氣循環(huán)燃燒法(FGR)、燃料直接噴射燃燒法(FDD)、催化助熱燃燒法(CST)等。(三)煙氣脫氮1主要凈化方法2非選擇性催化還原法該法是在貴金屬鉑、鈀等催化劑作用下,反應(yīng)溫度為550~800°時,用H2、CH4、CO或由它們組成的燃料氣作為還原劑,將廢氣中的NOx還原為N2,同時,還原劑發(fā)生氧化反應(yīng)生成CO2和H2O。該法NOx脫除率可達90%,但還原劑耗量大,需采用貴金屬催化劑和裝設(shè)熱回收裝置,費用高,而且還原劑發(fā)生氧化反應(yīng)時導(dǎo)致催化劑層溫度急劇升高,工藝操作復(fù)雜,因此逐漸被淘汰,多改用選擇性催化還原法。以氨(NH3)作為還原劑噴入廢氣,在較低溫度和催化劑的作用下,將NOx還原成N2和H2O。所謂選擇性是指NH3具有選擇性,它只與NOx進行反應(yīng),而不與氧發(fā)生反應(yīng)。3選擇性催化還原法影響NOx脫除效率的主要因素有催化劑的活性、反應(yīng)溫度、空間速度、還原劑用量等。采用銅鉻催化劑,在350度適宜鉑催化劑的反應(yīng)溫度以220~255度為宜。還原劑用量常用NH3/NOx的物質(zhì)的量比來衡量,該值小于1時,反應(yīng)不完全,1~1.4之間有個飛躍點,再大時氨耗增加,并造成污染。粉塵、SO2、玻璃熔爐和水泥窯排出的酸性氣體都可降低催化劑的作用,應(yīng)作前處理。該法的實質(zhì)是酸堿中和反應(yīng)。在吸收過程中NO2溶于水生成硝酸(HNO3)和亞硝酸(HNO2);氣相中的NO和NO2

生成N2O3,N2O3

也將溶于水而生成HNO2。HNO3

和HNO2

與堿(NaOH、Na2CO3等)發(fā)生中和反應(yīng)生成硝酸鈉(NaNO3)和亞硝酸鈉(NaNO2)。對于不可逆的酸堿中和反應(yīng),可不考慮化學(xué)平衡,堿液吸收效率取決于吸收速度。4堿性溶液吸收法工藝流程和設(shè)備較簡單,還能將NOx回收為有用的亞硝酸鹽、磷硝酸鹽產(chǎn)品,但一般情況下吸收效率不高?？紤]到價格、來源、不易堵塞和吸收效率等原因,堿吸收液主要采用NaOH和Na2CO3,尤以Na2CO3使用較多。但Na2CO3效果較差,因為Na2CO3吸收NOx的活性不如NaOH,而且吸收時產(chǎn)生的CO2將影響NOx的吸收,特別是N2O2的溶解。第六節(jié)貯煤場灰塵對大氣環(huán)境的影響及防治措施煤灰起塵量的大小取決于作業(yè)強度、煤塵粒徑、煤的表面含水率和環(huán)境風(fēng)速,其中風(fēng)速和煤堆表面含水率是決定煤塵對空氣質(zhì)量影響大小的兩個主要因素。煤堆表面含水率越大,煤場揚塵越少。二、貯煤場灰塵大氣污染防治措施

煤場采用半封閉式,有雨篷,四周設(shè)遮擋墻,場內(nèi)設(shè)噴灑裝置,定時灑水。卸煤時應(yīng)盡量降低卸煤落差,對作業(yè)區(qū)內(nèi)的落煤和地面灰塵應(yīng)及時噴水、清掃,以減少二次揚塵;在大風(fēng)時不進行卸煤作業(yè)。運輸車輛裝載不宜過滿,并盡量采取遮蓋、密閉措施,減少其沿途拋灑,并及時清掃散落在路面的泥土和灰塵,沖洗輪胎,定時灑水壓塵,減少運輸過程中的揚塵。煤場周圍大量種植喬木,組成防護林帶,減少煤塵對周圍環(huán)境的影響。第七節(jié)廢石臨時堆放對大氣環(huán)境的影響及防治措施一、對大氣環(huán)境的影響來源：露天礦剝離表層巖石及井工開采的工業(yè)廣場建設(shè)、礦區(qū)道路建設(shè)、建井及采礦等工程。粉塵污染和廢氣二、措施1灑水方法、表面覆蓋劑等2煤矸石采用分層壓實方法堆放，提高壓實程度，防止矸石自燃。對于含硫量高的矸石堆,應(yīng)采用石灰漿、黏土漿等灌注其孔隙以隔絕空氣,抑制自燃。對于含碳量高的煤矸石應(yīng)采用分選回收煤炭或作為沸騰爐燃料燃燒。根本途徑是加快煤矸石的資源化利用。第八節(jié)運輸過程揚塵對大氣環(huán)境影響根據(jù)汽車道路揚塵擴散規(guī)律,當風(fēng)速小于4m/s時,風(fēng)速引起的揚塵量影響較小;當風(fēng)速大于4m/s時,風(fēng)速對汽車揚塵量影響明顯。由風(fēng)洞實驗可知,在大氣干燥和地面風(fēng)速大于4m/s條件下,載煤汽車行駛時引起的路面揚塵量與汽車速度成正比,與汽車質(zhì)量成正比,與道路表面粉塵量成正比,其汽車揚塵量預(yù)測經(jīng)驗公式為:采取加強道路硬化、及時對路面進行清潔打掃、定時灑水、運輸車輛加裝防塵帆布、礦石灑水等措施,以減少汽車運輸過程產(chǎn)生的揚塵。第九節(jié)除塵設(shè)備露天爆破作業(yè)、礦層上覆巖層和坡積物剝離、建井和工業(yè)廣場建設(shè)、礦井井下作業(yè)及排放廢氣、選礦廠對礦石的破碎、尾礦庫和礦（廢）石堆放場、運礦道路建設(shè)及運輸?shù)龋欠蹓m污染源。煙塵和粉塵都是以固態(tài)或液態(tài)的粒子存在于氣體中,從氣體中除去或收集這些固態(tài)或液態(tài)粒子的設(shè)備稱為除塵裝置,也叫除塵器。濟源西坪鐵礦選礦主要設(shè)備

槽式給礦機980×1240顎式破碎機PE500×750顎式破碎機PEX250×120皮帶輸送機HUS50-12圓錐破碎機900振動給料機400×400球磨機MQG2100×4500螺旋分級機FG12-Φ1200磁選機CTB900×2100鐵礦石顎式破碎機（粗破）精礦振動給料機尾礦料倉球磨機篩分機精礦池磁選機尾礦沉淀池圓錐破碎機顎式破碎機（細破）噪聲粉塵粉塵噪聲噪聲粉塵噪聲粉塵噪聲噪聲噪聲噪聲粉塵圖4-3濟源西坪鐵礦選礦工藝流程及污染物產(chǎn)污出環(huán)節(jié)示意圖廢水廢渣上清液㈠除塵器裝置的分類與評價指標⑴除塵裝置的分類工作原理主要分為機械式除塵器，過濾式除塵器，濕式除塵器和靜電除塵器四種類型。是否采用潤濕劑,分為濕式除塵裝置和干式除塵裝置。⑵評定除塵裝置的指標主要包括除塵效率、阻力、耗鋼量、一次投資、運行費用等。①除塵效率除塵器效率代表低效除塵器50％～80％，重力沉降式、慣性除塵器中效除塵器80％～95％，低能濕式除塵器、顆粒層除塵器等。高效除塵器95％以上電除塵器、袋式除塵器、文丘里除塵器②分級除塵效率分級除塵效率是指某一粒徑（或粒徑范圍）下的除塵效率。分級除塵率與總除塵率的關(guān)系③穿透率指氣流中未被捕集的粉塵占進入除塵器粉塵量的百分數(shù)，反映排入大氣的粉塵量的概念。④除塵器的阻力衡量除塵設(shè)備的能耗和運行費用的一個指標。根據(jù)除塵器的阻力可分為1）低阻力除塵器，一般指重力除塵器、電除塵器。2）中阻力除塵器，如旋風(fēng)除塵器、袋式除塵器、低能耗型濕式除塵器等。3）高阻力除塵器，主要有高能耗文丘里除塵器。復(fù)習(xí)與回顧㈡除塵裝置⑴機械式除塵器利用重力、慣性力及離心力等機械作用，使含塵氣流中的粉塵被分離捕集的除塵裝置，包括重力沉降室、慣性除塵器和旋風(fēng)除塵器。①重力沉降室利用粉塵本身的重量使粉塵從空氣中分離的一種除塵設(shè)備。②慣性除塵器慣性除塵器是在沉降室內(nèi)設(shè)置各種形式的擋板,含塵氣流沖擊在擋板上,氣流方向發(fā)生急劇轉(zhuǎn)變,借助塵粒本身的慣性作用,使其與氣流分離。以含塵氣體中的粒子沖擊擋板來收集粉塵粒子的沖擊式結(jié)構(gòu)通過改變含塵氣流流動方向收集較細粒子的反轉(zhuǎn)式結(jié)構(gòu)。

慣性除塵器較重力除塵器占地面積小，能除去粒徑20～30以上塵粒，除塵效率為50％～70％，多作為高性能除塵器的前一級除塵器，先除去較粗的塵?；驘霟釥顟B(tài)的粒子。③旋風(fēng)除塵器旋風(fēng)除塵器由筒體、錐體、排出管三部分組成含塵氣體由除塵器進口沿切線方向進入除塵器后，沿外壁由上而下作旋轉(zhuǎn)運動，向下旋轉(zhuǎn)的氣體稱為外漩渦。外漩渦隨圓錐體的收縮而轉(zhuǎn)向除塵器軸心，受底部所阻而返回，沿軸心向上轉(zhuǎn)，最后經(jīng)排出管排出，這股向上旋轉(zhuǎn)的氣流稱為內(nèi)漩渦。向下的外漩渦和向上的內(nèi)漩渦旋轉(zhuǎn)方向是相同的，氣流作旋轉(zhuǎn)運動時到外壁的塵粒在重力和向下氣流帶動下，壁面落入灰斗內(nèi)。旋風(fēng)除塵器具有設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，造價低；沒有傳動機構(gòu)及運動部件，維護修理方便；可用于凈化高溫?zé)煔?。能捕集粒?0微米以上的塵粒，效率達80％以上，使用多管旋風(fēng)除塵器，除塵效率可達95％以上。⑵過濾式除塵器

使含塵氣流通過過濾材料，粉塵被濾料分離出來的一種裝置。主要是袋式除塵器。①基本原理濾布是用纖維織成的的比較薄而致密的材料，含塵空氣通過濾布后，由于過濾、碰撞、攔截、擴散、靜電作用，粉塵被阻留在濾料內(nèi)表面上，凈化后的氣體由除塵器風(fēng)機口排出。新濾布在開始時粉塵被捕集沉積于纖維間，產(chǎn)生架橋作用，使濾布孔隙更加縮小并均勻化，逐漸在濾布表層形成一層初始粉塵層。在過濾的過程中，初始粉塵層起著重要的作用，由于初始粉塵層的孔隙小而均勻，捕集效率增強，對粗細粉塵具有很好的捕集效果。②影響袋式除塵器除塵效率的因素1）濾料上沉積粉塵的厚度。最理想的阻力是控制在1000～2000Pa左右。2）濾料種類常用的濾料按所用的材質(zhì)可分為天然濾料、合成纖維濾料、無機纖維濾料和毛氈濾料四類。目前廣泛應(yīng)用的是滌綸絨布，具有濾塵效率高、阻力較小而又容易清灰。

3）濾速的選取一般取作用于濾布全表面的平均風(fēng)速，多采用0.5～2m/min過濾風(fēng)速。③清灰方式簡易清灰、機械振動清灰、逆氣流清灰脈沖清灰等清灰的目的：

清落沉積的粉塵層，使過濾阻力大大降低；不致破壞初始粉塵層，使濾布仍保持較高的捕集效率。袋式除塵器的選擇、設(shè)計和應(yīng)用1考慮因素1收集資料,確定待處理的含塵氣體流量、溫度、粉塵濃度、除塵效率等參數(shù)以及粉塵的性質(zhì),初步確定除塵方法。2選定袋式除塵器的型式、濾料和清灰方式。首先根據(jù)除塵要求、廠房條件、資金等確定選用的除塵器型式,一般投資和設(shè)備訂貨有條件的地方,可以選用脈沖噴吹清灰袋式除塵器,對于中小型企業(yè),有充足的廠房面積和空間,但資金較少、設(shè)備維修和管理力量薄弱時,可以考慮選擇簡易清灰袋式除塵器。除塵器型式選定后,再根據(jù)含塵氣體的特性選擇合適的濾料,濾料選擇主要從耐溫、耐磨、耐腐蝕以及設(shè)定的壓力損失等方面進行考慮。3計算及時過濾面積。袋式除塵器的總過濾面積可根據(jù)待處理的含塵氣體量、過濾風(fēng)速進行計算。4除塵器設(shè)計。對于選擇定型產(chǎn)品時,可根據(jù)處理風(fēng)量和總過濾面積選擇除塵器的型號對于非定型設(shè)備,可按如下步驟進行設(shè)計:首先確定單個濾袋的尺寸,包括濾袋的直徑和高度,以此計算單個濾袋的過濾面積,然后根據(jù)總過濾面積計算濾袋個數(shù)。當濾袋個數(shù)較多時,可根據(jù)清灰方式和運行條件將濾袋分為若干組,組與組之間以及濾袋與外殼之間的距離應(yīng)考慮到檢修和換袋操作的需要。

濾袋的固定和拉緊方法對濾袋的使用壽命影響很大,一般對于小型內(nèi)濾式袋式除塵器,濾袋中可以不用設(shè)支撐骨架,但采用逆氣流吹風(fēng)、逆氣流吸風(fēng)以及氣環(huán)反吹清灰時,應(yīng)在濾袋內(nèi)一定距離處設(shè)置剛性支撐圓環(huán);對于外濾式袋式除塵器,袋內(nèi)必須設(shè)置支撐骨架,以保持濾袋的形狀。5袋式除塵器殼體的設(shè)計包括除塵器箱體、進出氣風(fēng)管型式、灰斗結(jié)構(gòu)、檢修孔及操作平臺等。6粉塵清灰機構(gòu)的設(shè)計和清灰制度的確定。7粉塵輸送、回收及綜合系統(tǒng)的設(shè)計,粉塵輸送回收應(yīng)注意避免粉塵的再次飛揚。⑶濕式除塵器

利用液體來凈化氣體的裝置，氣流中的粉塵主要靠液（水）滴來捕集，水與含塵氣流的接觸方式大致有水滴、水膜和氣泡三種形式。濕式除塵器的分類及其特性：濕式除塵器按其結(jié)構(gòu)形式分為貯水式、加壓水噴淋式和強制旋轉(zhuǎn)噴淋式三類。1）貯水式高速含塵氣體進入后，沖擊貯水槽的水，形成水滴、水膜和氣泡，對含塵氣體進行洗滌。一般使用循環(huán)水，耗水量少，只消耗于蒸發(fā)和排除泥漿時的損失。不容易發(fā)生堵塞，可以處理含塵濃度高、大流量的含塵氣體。包括：沖擊式除塵器、水浴除塵器、臥式旋風(fēng)水膜除塵器。2）加壓水噴淋式

利用噴淋或噴霧產(chǎn)生水滴，對含塵氣體進行洗滌。包括：文丘里除塵器、旋風(fēng)水膜除塵器、泡沫除塵器、填料塔、湍球塔等。3）強制旋轉(zhuǎn)噴淋式

借助機械強制旋轉(zhuǎn)噴淋，或轉(zhuǎn)動葉片，使供水形成水膜、水滴、氣泡，對含塵氣體進行洗滌。

②重力噴淋塔

噴淋塔中的含塵氣流流動形式有順流、逆流和錯流三種。順流是氣體和水滴以相同的方向流動;逆流是液體逆著氣流噴射;錯流是垂直于氣流方向噴淋液體。③離心式洗滌器1）立式旋風(fēng)水膜除塵器2）臥式旋風(fēng)水膜除塵器3）沖擊式除塵器4）多孔洗滌器5）文丘里除塵器含塵氣流以一定的流速從噴頭沖入水中,然后折轉(zhuǎn)1800改變其流動方向,在慣性作用下,部分塵粒被分離,由于氣流沖擊濺起水花、水霧,可使氣流得到進一步的凈化。凈化后的氣流經(jīng)擋水板脫水后排出。濕式除塵器的優(yōu)點：①對于小于0.5微米的粉塵仍有很高的除塵效率；②處理高溫、高濕的煙氣以及黏性大的粉塵有優(yōu)勢；③可以同時除塵和凈化有害氣體；④結(jié)構(gòu)簡單，一次投資低，占地面積小。濕式除塵器的缺點：①產(chǎn)生的泥漿會造成二次污染；②化學(xué)腐蝕性；③不適用于憎水性和水硬性粉塵；④在高寒地區(qū)要防止冬季結(jié)冰。注：憎水性－指材料不能被水潤濕的性質(zhì)。如瀝青、油漆、石蠟等。水硬性粉塵－遇水結(jié)構(gòu)，凝結(jié)硬化的粉塵。⑶靜電除塵器

利用高壓電場產(chǎn)生的靜電力使粉塵從氣流中分離出來的除塵設(shè)備。靜電除塵器原理

利用直流高壓電源、一對電極（放電極與集塵極），造成一不均勻電場，以分離捕集通過氣流中的粉塵。放電極一般用金屬線懸吊于集塵極中心。集塵極用金屬板做成圓筒形或平行板形。一般放電極為陰極、集塵極為陽極并接地。電除塵器工作過程為：電暈放電、塵粒荷電、塵粒捕集，振打清灰。粒子荷電放電極和集塵極間施以高直流電壓，形成非均勻電場。放電極附近電場強度大。當電壓到一定值時，放電極附近的自由電子、正離子被加速到一定速度，使與其碰撞的中性分子電離，產(chǎn)生新的的更多的電子和離子參與導(dǎo)電。經(jīng)過不斷碰撞，放電極周圍產(chǎn)生大量電子與離子，發(fā)生電暈放電，在放電極表面出現(xiàn)青紫色光點，并發(fā)出嘶嘶聲。放電極又叫電暈極。電暈放電生產(chǎn)大量電子及陰離子在電場作用下，在向集塵極遷移過程中與懸浮在空氣中的塵粒相碰，使其帶上負電荷，實現(xiàn)粒子荷電。粒子沉降帶電粉塵在電場中受庫倫力作用向集塵極遷移，到達集塵極表面后，塵粒上的電荷與集塵極上的電荷中和，塵粒放出電荷后沉積在集塵極表面。粒子清除集塵極表面的粉塵沉積到一定厚度，用機械振打等方式，使其脫離集塵極表面，沉落在灰斗中。主要優(yōu)點：①除塵效率高，對粒徑為1～2微米粉塵的除塵效率可達98％～99％；②適用于高溫的煙塵凈化；③該裝置的空氣動力性能小，耗電量不大；④處理風(fēng)量愈大，經(jīng)濟效益愈顯著。主要缺點：①設(shè)備較大，占地面積大；②鋼材用量多，一次投資大；③制造安裝復(fù)雜，技術(shù)要求較高。呼吸性粉塵：指所采集的粉塵空氣動力學(xué)直徑均在7.07微米以下，而且空氣動力學(xué)直徑5微米粉塵的采集效率為50％，此粉塵為呼吸性粉塵。呼吸性粉塵能沉積于肺泡，對人體危害很大。二、除塵設(shè)備的比較(三)除塵器的經(jīng)濟性除塵器的經(jīng)濟性包括除塵器的設(shè)備費和運行維護費。設(shè)備費包括除塵器的材料消耗費(如耗鋼量、濾袋、耐磨材料)、加工制作費、安裝費以及除塵器的各種輔助設(shè)備(如反吹風(fēng)機、電控裝置、水處理設(shè)備、壓縮空氣等)的費用。運行費主要指除塵器的耗電量,取決于除塵器的阻力和處理風(fēng)量第十節(jié)脫硫設(shè)備一、干法脫硫設(shè)備二、濕法脫硫設(shè)備(一)填料塔一種應(yīng)用廣泛的氣、液兩相接觸并進行傳熱、傳質(zhì)的塔設(shè)備,可用于吸收（解吸）精餾和萃取等分離過程。結(jié)構(gòu)簡單,阻力小和便于用耐腐蝕材料制造。尤其適用于塔直徑較小的情形及處理有腐蝕性的物料或要求壓強較小的真空蒸餾系統(tǒng),此外,對于某些液氣比較大的蒸餾或吸收操作,也宜采用填料塔。2填料的特性參數(shù)

填料是填充于填料塔中的材料,是填料塔的主要內(nèi)構(gòu)件,其作用是增加氣、液兩相的接觸面積,并提高液體的湍動程度以利于傳質(zhì)、傳熱的進行。因此填料應(yīng)能使氣、液接觸面積增大、傳質(zhì)系數(shù)提高,同時通量大而阻力小。比表面積a:指單位體積填料層中所具有填料的表面積,單位為m2(表面積)/m3(填料層體積)。空隙率ε:指單位體積填料層中所具有的空隙體積,單位為m3(空隙體積)/m3(填料層體積)。堆積密度:指單位體積填料層的質(zhì)量,單位是kg/m3。干填料因子:比表面積與空隙率所組成的復(fù)合量a/ε3稱為干填料因子,單位為m-1。填料因子Φ:填料因子為濕填料因子,單位為m-1。填料層中有氣、液兩相流動時,部分空隙被液體占據(jù),空隙率減少,比表面積也會發(fā)生變化,因而提出了一個相應(yīng)的濕填料因子,簡稱為填料因子,用來關(guān)聯(lián)填料層內(nèi)氣、液兩相流動參數(shù)之間的關(guān)系。填料因子由試驗測定。3對填料的基本要求性能優(yōu)良的填料必須滿足比表面積和空隙率大,堆積密度較小,有足夠的機械強度,有良好的化學(xué)穩(wěn)定性及液體濕潤性，制造容易、造價低廉等。4填料的分類個體填料有實心的固體塊、中空的環(huán)形填料、表面開口的鞍形填料等,其常用的構(gòu)造材料包括陶瓷、金屬、塑料(聚丙烯、聚氯乙烯等)、玻璃、石墨。陶瓷填料耐腐蝕,但易碎,空隙率小;金屬填料比表面積及空隙率大,通量大,效率高,但不銹鋼價貴,普通鋼易腐蝕;塑料填料比表面積大,空隙率較高,但不耐高溫。規(guī)整填料是將金屬絲網(wǎng)或多孔板壓制成波紋狀,然后組裝成若干個某種高度的填料層(50~250mm),分層裝進塔內(nèi)相鄰填料層的波紋片互成90o,填料層組裝時,四個邊角為直角,這種結(jié)構(gòu)的填料在堆放時相互之間的接觸面積較小,因而空隙率較大,流體阻力較小,氣、液接觸面積較大,也是一種性能優(yōu)良的原料,常用的有陶瓷和塑料兩種材料。5填料的選擇(1)填料用材的選擇(1)當設(shè)備操作溫度較低時,塑料能長期操作而不出現(xiàn)變形,在此種情況下如果體系對塑料無溶脹時可考慮使用塑料,而且其價格低、性能良好。塑料填料的操作溫度一般不超過100oC,玻璃纖維增強的聚丙烯填料可達120oC左右。塑料除濃硫酸、濃硝酸等強酸外,有較好的耐腐蝕性,但塑料表面對水溶液的潤濕性差。（2）陶瓷填料一般用于腐蝕性介質(zhì),尤其是高溫時,但不能用于HF和高溫下的H3PO4與堿。（3）金屬材料一般耐高溫,但不耐腐蝕。不銹鋼可耐一般的酸堿腐蝕(含Cl-

的酸除外),但價格較昂貴。(2)填料類型的選擇首先取決于工藝要求,如所需理論級數(shù)、生產(chǎn)能力(氣量)、容許壓降、物料特性(液體黏度相和液相中是否有懸浮物或生產(chǎn)過程中的聚合等)等,然后結(jié)合填料特性來選擇,要求所選材料能滿足工藝要求,技術(shù)經(jīng)濟指標先進,易安裝和維修。由于規(guī)整填料氣、液分布較均勻,放大效應(yīng)小,技術(shù)指標優(yōu)于亂堆填料,故近年來規(guī)整填料的應(yīng)用日趨廣泛,尤其是大型塔和要求壓降低的塔,但裝卸清洗較為困難。對于生產(chǎn)能力(塔徑)大或分離要求較高、壓降有限制的塔,選用孔板波紋填料較宜,如苯乙烯—乙苯精餾塔、潤滑油減壓塔等。對于一些要求持液量較高的吸收體系,一般用亂堆填料。亂堆填料中,綜合技術(shù)性能較優(yōu)越的是金屬弧鞍形填料階梯環(huán),其次是鮑爾環(huán),再次是矩鞍形填料。復(fù)習(xí)與回顧重點掌握幾種除塵器了解填料塔6填料塔的一些設(shè)計指標(1)操作氣速1）取操作氣速等于液泛氣速的0.5~0.8倍;2）根據(jù)生產(chǎn)條件,規(guī)定出可容許的壓力降,由壓力降反算出可采用的氣速。(2)填料層高度填料層高度由傳質(zhì)單元數(shù)和理論板數(shù)來推算。在逆流接觸的氣-液反應(yīng)器或傳質(zhì)分離設(shè)備中，氣體從下往上流動。當氣體的流速增大至某一數(shù)值，液體被氣體阻攔不能向下流動，愈積愈多，最后從塔頂溢出，稱為液泛。

7填料塔的附屬結(jié)構(gòu)填料塔的附屬結(jié)構(gòu)包括填料支撐板,液體分布器,氣、液體進口及出口裝置等。(1)填料支撐板填料堆放在支撐板上,支撐板要有足夠的強度,足以承受填料層的重量(包括持液的重量);支撐裝置的氣體通道面積應(yīng)大于填料層的自由截面積(數(shù)值上等于空隙率),否則不僅在支撐裝置處有過大的氣體阻力,而且當氣速增大時首先在支撐裝置處出現(xiàn)攔液現(xiàn)象,因而降低塔的通量。常用的支撐板為柵板式,有時為了適應(yīng)高空隙率填料的要求,可采用升氣管式。(2)液體分布器如液體分布不良,將減少填料的有效濕潤面積,使液體產(chǎn)生溝流,從而降低了氣、液接觸面積,使傳質(zhì)惡化。因此,要求液體分布器能為填料層提供良好的液體初始分布。(3)其他

填料層頂部設(shè)置填料壓板或擋網(wǎng)----避免操作中因氣速波動而使填料被沖動及損壞,可能使填料層結(jié)構(gòu)及塔的性能急劇惡化,破碎的填料也可能被帶入氣、液出口管路而造成阻塞。填料塔氣體進口的結(jié)構(gòu)應(yīng)考慮液體倒灌,更重要的是要有利于氣體均勻地進入填料層。對于小塔常見的方式是使進氣管伸至塔截面的中心位置,管端做成向下傾斜的切口或向下彎的喇叭口;對于大塔,應(yīng)采取其他更為有效的措施。氣體出口有時需設(shè)置除霧沫裝置,常用的除霧沫裝置有折流板除霧器、絲網(wǎng)除霧器等。液體的出口應(yīng)保證形成塔的液封,并能防止氣體的挾帶。(二)板式塔板式塔是在圓筒形殼體中安裝若干層水平塔板,板與板之間有一定的距離,塔板上有降液管,使液相逐層向下流動,氣、液兩相在塔板上呈錯流流動,即氣相垂直向上穿過塔板上的液層,液相水平流過塔板,氣、液兩相接觸進行傳質(zhì)和傳熱。塔板是板式塔的核心部分,它關(guān)系到氣、液兩相的傳質(zhì)、傳熱效果,常見的塔板結(jié)構(gòu)形式有:泡罩塔、篩板塔、浮閥塔、固定舌型塔、浮動噴射塔,如圖所示。第十一節(jié)煤煙型大氣污染的宏觀控制一、中國煤炭的煤質(zhì)特征二、中國煤炭開發(fā)利用與煤煙型大氣環(huán)境污染三、發(fā)展?jié)崈裘杭夹g(shù)四、煤炭轉(zhuǎn)化一、中國煤炭的煤質(zhì)特征

1中國的煤炭質(zhì)量較好,北方煤田優(yōu)于南方煤田；2中國煤炭資源以動力煤為主,煤炭中灰分普遍較高,以中灰煤(10%<灰分<30%)為主,低灰煤(灰分<10%)及高灰煤(灰分>30-50%)較少。據(jù)統(tǒng)計,中國灰分小于10%的特低灰煤僅占探明儲量的17%左右,大部分煤炭的灰分為10%~30%。兩者的沉積環(huán)境不同。北方煤田多為陸相沉積,其煤炭質(zhì)量較好。秦嶺以北地區(qū),晉北、陜北、寧夏、兩淮、東北等地區(qū),侏羅紀煤田為陸相沉積,煤的灰分一般為10%~20%,有的在10%以下,硫分一般小于1%,東北地區(qū)硫分普遍小于0.5%。知識鏈接硫分>3%的高硫煤硫分為2%~3%的中高硫煤硫分<1%的低硫煤中國的高硫煤主要產(chǎn)于西南、西北和中南地區(qū),高硫煤的利用正是造成這些地區(qū)酸雨的主要原因。動力煤平均含硫量為0.85%,煉焦煤平均含硫量為1.06%。商品煤中,高硫煤占6.53%,中高硫煤占4.67%,硫分為1%~2%的煤占17.2%,低及特低硫煤占71.6%。3無煙煤

無煙煤（英文名稱anthracite），俗稱白煤或紅煤。是煤化程度最大的煤。無煙煤固定碳含量高，揮發(fā)分產(chǎn)率低，密度大，硬度大，燃點高，燃燒時不冒煙。黑色堅硬，有金屬光澤。以脂摩擦不致染污，斷口成介殼狀，燃燒時火焰短而少煙。不結(jié)焦。一般含碳量在90%以上，揮發(fā)物在10%以下。無膠質(zhì)層厚度。熱值約8000-8500千卡/公斤。有時把揮發(fā)物含量特大的稱做半無煙煤；特小的稱做高無煙煤。比較豐富,儲量占全國煤炭儲量的17%,主要集中分布在山西(約占無煙煤總量的46%)和貴州(約占無煙煤總量的30%)。中國典型的無煙煤和年老無煙煤較少,大多為三號年輕無煙煤,其主要特點是灰分和硫分均較高,大多為中灰、中硫、中等發(fā)熱量、高灰熔融性煤,主要用做動力用煤,部分可做氣化原料煤。4褐煤東北地區(qū)褐煤硫分多在1%以下,如黑龍江省雞西、鶴崗、雙鴨山等礦區(qū)煤炭灰分一般小于20%,含硫量在0.5%以下。廣東、廣西、云南褐煤硫分相對較高,有的甚至高達8%以上。褐煤全水分一般可達20%-50%,分析基水分為10%-20%,低位發(fā)熱量一般只有11.71-16.73MJ/kg。褐煤，又名柴煤，是煤化程度最低的礦產(chǎn)煤。一種介于泥炭與瀝青煤之間的棕黑色、無光澤的低級煤。化學(xué)反應(yīng)性強，在空氣中容易風(fēng)化，不易儲存和遠運。5中國煙煤最大特點是低灰、低硫。原煤灰分大都小于15%,硫分小于1%。煙煤是煤的一類。該種煤含碳量為75％～90％，不含游離的腐殖酸。大多數(shù)具有粘結(jié)性；發(fā)熱量較高。燃燒時火焰長而多煙。多數(shù)能結(jié)焦。密度約1.2-1.5。揮發(fā)物約10%-40%。相對密度1.25～1.35，熱值約27170-37200千焦/千克（6500-8900千卡/公斤）。揮發(fā)分含量中等的稱做中煙煤；較低的稱做次煙煤。燃燒時火焰較長而有煙的煤，煤化程度較大的煤。外觀呈灰黑色至黑色，粉末從棕色到黑色。由有光澤的和無光澤的部分互相集合合成層狀，瀝青、油脂、玻璃、金屬、金剛等光澤均有，具明顯的條帶狀、凸鏡狀構(gòu)造。6中國貧煤灰分和硫分都較高,其灰分大多為15%-30%,硫分在1.5%-5%之間。貧煤經(jīng)分選后,可作為很好的動力用煤和氣化用煤。對煤化度最高的煙煤的稱謂。貧煤的干燥無灰基揮發(fā)分Vdaf>10%～20%，不粘結(jié)或微具粘結(jié)性，黏結(jié)指數(shù)G≤5。貧煤在加熱時，不軟化，不熔融；在層狀煉焦爐中不結(jié)焦。單獨煉焦時，不能結(jié)成焦塊，為非煉焦煤。貧煤燃燒時火焰短，耐燒，通常作為工業(yè)和民用燃料。在瘦煤供應(yīng)嚴重不足，而煉焦配合煤中又有足夠黏結(jié)組分時，可少量配入貧煤作為瘦化劑。當配入貧煤時，宜將貧煤進行細粉碎，以防止在焦炭中形成裂紋中心。二、中國煤炭開發(fā)利用與煤煙型大氣環(huán)境污染

(一)中國煤炭開發(fā)利用根據(jù)第三次全國煤田預(yù)測資料,我國垂深2000m以內(nèi)的煤炭資源總量為55697.49億t,其中探時保有資源量10176.45億t,剩余探明可采儲量約占世界的13%,列世界第三位,但人均占有量不足世界平均值的50%,且主要賦存在華北、西北地區(qū)。(二)中國大氣環(huán)境污染的特點中國一次能源消費中煤炭的消費比重約占70%,

其中動力用煤又占煤85%以上,其中火力發(fā)電用煤約占32%,

工業(yè)鍋爐及爐窯用煤約占35%,

民用及其他占10%。目前全國擁有中小型工業(yè)鍋爐49.9萬臺,工業(yè)窯爐16萬臺。工業(yè)鍋爐平均單機容量2.4kW·h,燃煤鍋爐占95%以上,年耗煤量達4億t以上。2008年全國煙塵排放量為901.6萬t,SO2排放量為2321.2萬t,其中燃煤產(chǎn)生的煙塵和SO2分別占全國煙塵和SO2總排放量的68%、90%。三、發(fā)展?jié)崈裘杭夹g(shù)(一)概述潔凈煤技術(shù)是指煤炭在開發(fā)和利用過程中旨在減少污染與提高利用效率的深加工、燃燒及污染控制等技術(shù),是使煤作為一種能源應(yīng)達到最大限度潛能的利用,而釋放的污染控制在最低水平,以達到煤的高效、清潔利用的技術(shù)。一系列政策法規(guī)《關(guān)于防治煤煙型污染技術(shù)政策的規(guī)定》、《中華人民共和國大氣污染防治法》、《中華人民共和國煤炭法》。2000年修改的《中華人民共和國大氣污染防治法》中明確規(guī)定“國家推行煤炭洗選加工,降低煤的硫分和灰分,限制高硫分、高灰分煤炭的開采?！皣鴦?wù)院有關(guān)部門和地方各級人民政府應(yīng)當采取措施,改進城市能源結(jié)構(gòu),推廣清潔能源的生產(chǎn)和使用。1997年國務(wù)院批準的《酸雨控制區(qū)和二氧化硫污染控制區(qū)劃分方案》要求新建、改建含硫分大于1.5%的煤礦應(yīng)當配套建設(shè)相應(yīng)規(guī)模的煤炭洗選設(shè)施,現(xiàn)有煤礦按照規(guī)劃的要求分期分批補建煤炭洗選設(shè)施,并明確劃定了兩控區(qū)的范圍及二氧化硫排污費的征收辦法。各省市相應(yīng)地制定了控制燃煤二氧化硫污染的措施,如北京市禁止在三環(huán)路以內(nèi)燃煤,青島、鄭州等城市大力關(guān)閉燃燒效率低、污染嚴重的中小型燃煤鍋爐等。這些與環(huán)保相關(guān)的政策措施的制定和實施,將大大促進潔凈煤技術(shù)的發(fā)展和大氣環(huán)境污染的控制。(二)發(fā)展適合中國國情的潔凈煤技術(shù)國務(wù)院批準的《中國潔凈煤技術(shù)“九五計劃和2010年發(fā)展綱要》中指出,中國發(fā)展?jié)崈裘杭夹g(shù)的宗旨是“提高煤炭利用效率,減少環(huán)境污染,促進經(jīng)濟發(fā)展?！熬盼鍧崈裘杭夹g(shù)的推廣應(yīng)用,重點放在目前我國對的環(huán)境造成嚴重污染的主要環(huán)節(jié),包括選煤、型煤、煙氣脫硫、燃煤灰渣處理等。1煤炭分選目的：降低煤中灰分和硫分物理方法：60%的灰分和30%-60%的黃鐵礦硫化學(xué)和生物：煤中90%的硫重力選礦(gravityconcentration)1幾個概念１）有用礦物——能為人類利用的礦物。２）礦石——含有有用礦物的礦物集合體中，若有用成分的含量，在當前技術(shù)經(jīng)濟條件下，能夠富集加以利用的礦物集合體。

3）脈石——在礦石中含有目前無法富集或工業(yè)尚不能利用的一些礦物。（對于煤炭來說，不能作煤使用而以SiO2為主要成分的礦石叫矸石。）４）選礦——利用礦物的性質(zhì)（如物理或物理化學(xué)性質(zhì)）的差異，借助各種選礦設(shè)備將礦石中的有用礦物與脈石礦物分離，并達到使有用礦物相對富集的過程。５）精礦(Concentration)——選礦選出的經(jīng)富集的有用礦物。６）尾礦(Tailing)——棄之的無用產(chǎn)物稱為尾礦。對煤炭而言，將煤和矸石分離，從而獲得質(zhì)量不同的產(chǎn)物，稱為選煤。２基本選礦方法選礦物理選礦浮游選礦化學(xué)選礦其它選礦重選磁選電選等根據(jù)粒度、密度、形狀、硬度、顏色、光澤、磁性及電性等差異據(jù)表面的物理化學(xué)性質(zhì)（如顆粒表面的浸濕性等）差異據(jù)化學(xué)性質(zhì)所存在的差異據(jù)其它（如生物）差異3關(guān)于重介質(zhì)選煤技術(shù)重力重介質(zhì)選煤是重力場中在重介質(zhì)懸浮液中進行的。由于重介質(zhì)質(zhì)懸浮液的流變特性，在重力重介質(zhì)分選機中只能分選粒度較粗的煤，因而習(xí)慣上稱為塊煤重介質(zhì)分選機。阿基米德原理：固體在液體中所受浮力等于同體積液體重量。

礦粒在液體中所受合力G0等于礦粒的重量與同體積介質(zhì)重量之差，介質(zhì)的穩(wěn)定性和流動狀況有關(guān).原煤是由不同密度和粒度組成的混合物。把這種不同密度的混合物放入具有中間密度的重介質(zhì)中，可分為兩種不同密度的產(chǎn)品：即低于介質(zhì)密度的輕產(chǎn)品和高于介質(zhì)密度的重產(chǎn)品。前者浮于介質(zhì)液面，后者沉于介質(zhì)底部，通過機械或液流的作用將輕產(chǎn)物和重產(chǎn)物排出，這就是重介質(zhì)選煤的基本過程。

(1)三產(chǎn)品重介工藝技術(shù)、二產(chǎn)品重介工藝技術(shù)

可用一種密度懸浮液選出三種最終產(chǎn)品，從而可大大簡化工藝流程、設(shè)備、投資及廠房面積。分選設(shè)備的入料粒度上限可達80~100mm,入選粒度范圍可達到80~1mm,單臺處理能力最高達600~788t/h,分選效率高達95%以上,打破了國內(nèi)長期以來多采用小直徑重介旋流器組分選的傳統(tǒng)理念。介質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)簡單,效率高,主要輔助設(shè)備脫介篩,篩面高,脫介效率高,磁選機回收效率高達99%。介質(zhì)控制系統(tǒng)簡單,大大降低了介質(zhì)耗量,提高了經(jīng)濟效益。

(2)噴射式浮選機的工藝技術(shù)通過改善浮選入料的進料方式,使浮選入料在很短的時間內(nèi)就能與浮選藥劑礦化,提高浮選效率。浮選入料從浮選機的充分攪拌機構(gòu)噴嘴中噴出,形成調(diào)整射流。在混合室中產(chǎn)生負壓,空氣經(jīng)進氣管進入混合室,完成浮選機的充氣過程,調(diào)整射流將空氣切割、粉碎成細小的氣泡,并相互混合,空氣通過混合室的負壓區(qū)自礦漿中析出,形成微泡,選擇性地在煤樣表面析出,大大增加了煤粒向氣泡附著的速度和附著力,強化了氣泡的礦化過程。該浮選工藝能夠滿足2.0Mt/a處理能力以上選煤廠的需要。(3)微泡浮選柱工藝技術(shù)

由于使用機械攪拌式浮選機分選細粒煤泥存在黏土污染,生產(chǎn)一直難以實現(xiàn)最佳化。微泡浮選柱能產(chǎn)生低灰精煤,并且不受入料中污染物的影響,經(jīng)過幾次改進之后,浮選柱能顯示比現(xiàn)有選煤廠浮選流程較高的效率。2型煤定義：型煤是以粉煤為主要原料，按具體用途所要求的配比，機械強度，和形狀大小經(jīng)機械加工壓制成型的，具有一定強度和尺寸及形狀各異的煤成品。

分類：常見的有煤球、煤磚、煤棒、蜂窩煤等。

優(yōu)點：粒度均勻?？紫堵蚀?。

反應(yīng)活性高。倍數(shù)在0.15~3.60之間。改質(zhì)優(yōu)化。型煤通過原料煤的配比,加入黏結(jié)劑、添加劑等輔助材料成型,可對原煤明顯起到降黏、固硫、改善熱穩(wěn)定性及提高強度等效果。黏結(jié)劑的優(yōu)劣決定了型煤產(chǎn)品性能質(zhì)量的好壞。通常性能優(yōu)、品質(zhì)高的型煤,都具備環(huán)保、高效、節(jié)能的燃燒特點。(2)型煤成型工藝1有黏結(jié)劑冷壓成型2無黏結(jié)劑冷壓成型3熱壓成型煤破碎分級、干燥、配料計量、混合均化、成型加工、碎塊返回、除塵、塵粒返回和產(chǎn)品存貯等。將粉碎的煤料,經(jīng)干燥后不加黏結(jié)劑,在壓力作用下依靠“分子作用力而黏結(jié)成塊的一種型煤加工工藝。該工藝只適用于具有強分子作用力的低變質(zhì)褐煤將煤加熱到軟化初始熔融狀態(tài)進行加壓成型的過程。（3）進展1MDEA法脫碳氣碳化煤球工藝將MDEA脫碳系統(tǒng)富余放空的CO2氣體引至碳化罐,對煤球進行碳酸化處理,使得富余再生氣體中CO2濃度達99%,提高了系統(tǒng)空速,有利于CO2氣體向生球內(nèi)部擴散,加快了煤球碳化反應(yīng)速度,有利于煤球碳化完全。碳化煤球工藝只需要15h左右。2腐植酸煤棒工藝黏結(jié)劑配制工藝先加水后加堿,開蒸汽攪拌升溫至90度,加褐煤攪拌2h。一般每立方米水加褐煤0.8t、純堿50kg;按100t原煤,配4t含30%以上的腐植酸褐煤;黏結(jié)劑配制合格后要及時使用。粉煤成型工藝原煤粉碎粒度3mm以內(nèi);黏結(jié)劑加入煤粉后,應(yīng)在擠壓前讓煤粉進行堆漚熟化24h以上;攪拌使黏結(jié)劑均勻分布到原料煤中。在粉煤中添加黏結(jié)劑以保證型煤的冷強度與熱穩(wěn)定性、熱強度與活性,而能使煤粒之間互相粘連的介質(zhì)必定對煤粒表面有一定的浸潤性。型煤黏結(jié)劑要對煤粒產(chǎn)黏合作用,首先必須將煤粒進行很好的濕潤,讓黏質(zhì)分子和煤分子真正接觸,才能為機械結(jié)合和物理化學(xué)結(jié)合創(chuàng)造條件。復(fù)習(xí)與回顧一、中國煤炭的煤質(zhì)特征二、中國煤炭開發(fā)利用與煤煙型大氣環(huán)境污染三、發(fā)展?jié)崈裘杭夹g(shù)四、煤炭轉(zhuǎn)化(一)煤炭氣化煤炭氣化是指煤在特定的設(shè)備內(nèi),在一定溫度及壓力下使煤中有機質(zhì)與氣化劑(如蒸汽、空氣或氧氣等)發(fā)生一系列化學(xué)反應(yīng),將固體煤轉(zhuǎn)化為含有CO、H2、CH4等可燃氣體和CO2、N2等非可燃氣體的過程。1煤炭氣化的基本原理(1)干燥原料煤進入氣化爐后,首先受熱,大約在200度,煤孔中吸附態(tài)或吸藏的氣體(如二氧化碳等)和水分被首先脫除。(2)干餾燃料溫度達到300度左右,煤料開始熱解,逸出其中蘊藏的揮發(fā)性有機物。(3)氣化煤的氣化常用的氧化劑是氧氣(空氣、富氧空氣、純氧)、水蒸氣和二氧化碳。煤的氣化和燃燒反應(yīng)包括兩種反應(yīng)類型,即非均相氣固反應(yīng)和均相的氣相反應(yīng)。在氣化過程中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)(反應(yīng)式后面的數(shù)字是在298K、0.1MPa條件下的反應(yīng)焓,單位為kJ/mol+表示放熱,-表示吸熱)(4)燃燒由于煤的氣化反應(yīng)大多為吸熱反應(yīng),因此常通過煤經(jīng)氣化后剩余的殘焦與氧化劑進行的燃燒放熱反應(yīng),為煤氣化爐提供熱量,使氣化爐內(nèi)溫度維持在氣化反應(yīng)正常進行的溫度范圍。2.煤炭氣化方法分類按氣化爐內(nèi)煤料與氣化劑的接觸方式區(qū)分,主要有固定床氣化法、氣流床氣化法、流化床氣化法、熔融床氣化法、煤炭地下氣化法。(1)固定床氣化法在氣化過程中,煤由氣化爐頂部加入,氣化劑由氣化爐底部加入,煤料與氣化劑逆流接觸,相對于氣體的上升速度而言,煤料下降速度很慢,甚至可視為固定不動,因此稱之為固定床氣化法;而實際上,煤料在氣化過程中是以很慢的速度向下移動的,應(yīng)稱其為移動床氣化法。①常壓固定床氣化法a.發(fā)生爐煤氣（煤或半焦為原料,空氣或空氣—水蒸氣混合氣體為氣化劑）b.水煤氣以水蒸氣為氣化劑與熾熱碳發(fā)生反應(yīng)所生成的煤氣,其燃燒時火焰為藍色,因此也稱之為藍水煤氣。水煤氣的主要成分為CO和H2,在我國主要用于合成氨原料氣。c.兩段式完全氣化爐兩段是指在一般的單段氣化爐上增加一個干餾段,把煤的低溫干餾和高溫氣化組織在一爐體內(nèi),分段進行。②加壓固定床氣化法常壓固定床氣化法缺點：生產(chǎn)的煤氣熱值較低,而CO含量卻較高,生產(chǎn)能力小,煤氣不宜遠距離輸送,不能滿足城市煤氣的質(zhì)量要求。加壓：可以提高煤氣化爐的生產(chǎn)能力,而且可生產(chǎn)出高熱值煤氣,因此隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展,加壓煤氣化受到國內(nèi)外的高度重視。典型氣化爐為德國魯奇公司發(fā)明的魯奇爐(Lurgi爐),魯奇爐經(jīng)不斷改進,早在20世紀90年代即已開發(fā)出第四代。(2)氣流床氣化法它是一種并流氣化,用氣化劑將粒度為100um以下的煤粉帶入氣化爐內(nèi),也可將煤粉先制成水煤漿,然后用泵打入氣化爐內(nèi)。煤料在高于其軟化溫度的條件下與氣化劑發(fā)生燃燒反應(yīng)和氣化反應(yīng),灰渣以液態(tài)形式排出氣化爐。常見的K-T氣化爐氣化法和德士古氣化法。K-T氣化爐氣是一種高溫氣流床熔融排渣煤氣化設(shè)備。采用氣固相并流接觸煤,和氣化劑在爐內(nèi)停留時間僅幾秒鐘,壓力為常壓,溫度大于1300°。煤粉通過螺旋加料或氣動加料與氣化劑混合,從爐子兩側(cè)或四側(cè)水平方向以射流形式噴入爐內(nèi),立即著火進行