污染物特性與防制

徐小蘭

【摘 要】本研究為了探討工廠既有防制設備處理效率，以濕式洗滌塔與袋式集塵器為主要所探討之設備，在其之前需針對制程產生污染源類型作其資料搜集，作為了解各工廠防制設備實際處理效率情況。依據相關法規規定其執行實場查核時主要檢測對象為粒狀污染物、硫氧化物、以及揮發性有機物，就此針對污染物特性防制作其簡述并進一步針對內部零件及操作條件作其探討。

【關鍵詞】污染 特性 防制 工廠 環境

1粒狀污染物

粒狀物之來源廣泛，一般而言會依照顆粒大小、組成成分、形狀等表現出不同的特性，在空氣傳播中微粒大小從 0.001μm 至 500μm，大部分之粒徑在 0.1 至10μm 之間，其中又有約 50 wt%之粒徑在 0.1 至 2μm。粒徑低于 0.1μm 之微粒其顯現之作用與分子類似，因而具有與氣體分子碰撞引起大幅度自由運動的象征，在大于 1μm 而小于 10μm 的顆粒會在空氣中懸浮，但大于 1μm 顆粒具有明顯沉降速度。

2粒狀污染物的產生

粒狀污染物是懸浮在廢氣中隨廢氣一起排出，直徑很小的固體或液體物質。其形成主要由三種程序所產生。物料處理程序，像礦石的壓碎、研磨、裝載等都會產生細的塵粒，燃燒程序會放出細小的不可燃灰燼，或是燃燒不完全的油煙，粒狀物也可以經由早先排放到大氣中的氣體藉化學反應而形成。其主要來源有工業制程，燃煤或油的火力發電廠以及道路上行走的車輛等。

粒狀污染物重要特性包含其大小、大小分布、形狀、密度、黏度、腐蝕性。而廢氣特性則是壓力、溫度、黏滯性、含水量、化學組成及可燃性等。操作程序的特性是氣體流量、粒狀物負荷、設備針對粒狀物處理效率以及壓損范圍等。粒狀物重要特性之一為其大小分布為一般常見粒狀物的大小分布范圍。

顯示各種不同粒徑的污染物及適用控制設備，因為塵粒大小差異很大，所以適合一類型大小防制設備并不一定適合另一類型之設備。任一塵粒收集設備多半對大顆粒比小顆粒有效，因此在評估任一防制設備的總處理效率前需對欲去除塵粒大小分布率充分了解，若是知道塵粒的粒徑分布，而防制設備對不同粒徑的效率已知，其總收集效率可由式（2.1）所推估：

（2.1）

式中，j 類粒徑范圍的收集效率，j 類粒徑范圍的質量百分比。

各類別粒狀物粒徑與其特性藉由重力沉降，離心去除，濾袋過濾，靜電集塵，或濕式洗滌等空氣防制設備依照粒徑尺寸之不同選定適合之設備，其設備都是利用一種或數種的作用力而將塵粒去除。包含重力、慣性力、離心力、靜電力改變塵粒的運動方向使其塵粒往合力方向，而不是原來流體的方向運動，當流體流向一靜止物體，透過截留、慣性沖擊、擴散等方式，流體的流線會繞過這些物體而塵粒由于本身的慣性使其無法完全照著流線移動，通常仍依其原運動方向移動，若塵粒的慣性夠大，并且和靜止物體的距離夠近，塵粒會撞上靜止物體而被其給予收集。

3 硫氧化物

硫氧化物是一種不可燃且不具爆炸性但具令人窒息之刺激性氣體，由硫磺燃燒，或是任何含硫的物質所產生的，其中以火力發電廠的燃燒化石燃料是 SO 主要排放源，而非鐵金屬的制程則是為次要之排放源，當 SO 排放之大氣中會逐漸被氧化成 SO 。當 SO 與 SO 碰到水氣時，所形成的酸液滴會變成煙霧和靄，經由酸沉降落至地面并對環境造成重大沖擊，對于人來說會刺激眼睛、鼻子、和咽喉等呼吸器官對人體會有重大危害。下列反應式為硫氧化物之形成機制。

燃油/燃煤發電廠、事業廢棄物/都市垃圾焚化爐、汽電共生鍋爐及燃油鍋爐固定污染源，在于燃燒過程中大部份氣體污染物為酸性氣體，對于控制 SO 排放的主要兩種策略是 1. 在燃料燃燒前將其硫給移除、2. 將SO 從排出的廢氣中移除，在上述兩個策略中有數以百計之方法已被研究過，針對含有硫氧化物煙道氣離開燃燒室后作其防制上之探討。

依 Gao （2011） 指出 FGD 被廣泛用于燃煤電廠其原因對于 SO 有良好之去除效率，此研究中利用 PCF 裝置從氣狀污染物中去除 SO ，CaCO 作為吸收劑，其主要影響因素像是：（1） pH 值、（2）混合液（泥漿）pH 值、（3）石灰濃度、（4）SO 進氣濃度、（5）液氣比和、（6）表面氣體流速，其 FGD 在 PCF 裝置中其理論機制為雙膜理論和氣-液質量傳輸模式，其結果顯示在 PCF 裝置中壓降低，處理煙氣容量大，高吸收率和良好的脫水性，在上述條件下進行操作，其 SO 排放濃度符合排放標準。

以國內焚化廠為例所采用其排煙脫硫主要可分成三種方法，分別是濕式除酸法、半干式除酸法及干式注入除酸法等三種方式，濕式洗滌法主要為吸收作用，藉由氣相與液相之接觸，使氣相中之某種氣體物質因溶解而轉移至液相，以達到分離目的。所使用的堿性藥劑有 NaOH 溶液或 Ca（OH） 等，必要時可在濕式洗滌塔中放置填充材，可擴大接觸面積及較長的停留時間，以增加去除效率。搭配袋式集塵器或靜電集塵器作為后續之空氣污染防制設備，半干式滌氣塔串聯袋式集塵器為目前實廠上最常使用之空氣污染控制設備組合。

4結語

半干式滌氣塔實際上為一個噴霧干燥系統，其原理乃將吸收劑加水混和成泥漿狀，與噴嘴噴出之壓縮空氣混合，利用高效霧化器將漿狀吸收劑從塔底向上或從塔頂向下噴入干燥吸收塔中。高溫氣體由噴淋塔頂端成螺旋或漩渦狀進入，與噴入之漿狀吸收劑成同向流或逆向流的方式充分混合，與漿狀吸收劑反應生成鈉鹽混合物，靠煙氣本身之溫度干燥至粉末狀，連同飛灰沈積于滌氣塔底之漏斗排出。漿狀吸收劑經轉輪高速旋轉作用由切線方向散布出去，氣、液體在塔內充分接觸，可有效降低氣體溫度，蒸發所有水分及去除酸氣，中和后產生之固體殘渣由塔底或集塵設備收集。在噴霧型吸收塔當中，石灰漿液在其中霧化，除與煙氣中的 SO 反應，同時液滴干燥生成亞硫酸鈣及硫酸鈣等的粉末。在吸收塔中，霧滴和煙氣有并流式、逆流式、和混流式三種。

參考文獻：

[1] 徐朝芬，陳漢平.生物質與煤共燃特性的研究[J].實驗技術與管理，2006（09）.