大氣治理過程中煙氣除塵技術探究

尚紅念

（江蘇省環境工程技術有限公司，江蘇 南京 210000）

引 言

在當代工業化和城市化進程中，大氣污染已經成為全球關注的一個焦點問題。隨著工業生產和交通運輸等行業的不斷發展，大量廢氣排放導致空氣質量惡化，給人類的健康和生活質量造成嚴重威脅。煙氣除塵作為大氣治理的一種核心技術，對改善空氣質量具有重要意義。傳統的煙氣除塵技術主要包括重力沉降、濕法除塵等。然而，這些除塵方法均存在一些弊端，如效率低、維護困難、易導致二次污染等。因此，尋求一種更加高效、可持續的煙氣除塵方法，一直是科研人員追求的目標。近年來，相關人員通過深入研究，探索出了一系列新型的高效煙氣除塵技術。例如，通過引入先進的過濾材料，可以提升除塵效率，并降低能耗。同時，靜電場、超聲波及自清潔功能等新技術也展示出很大的潛力。此外，研究人員也在探索利用生物技術等環境友好型的除塵方法。加強對大氣治理過程中煙氣除塵方法的研究，對環境保護具有重要意義。

1 工業生產煙塵大氣污染的特點

1.1 產生源廣泛

工業生產煙塵的源頭較為廣泛。工業生產活動包括制造業、采礦業、能源生產等眾多行業，這些行業的生產過程中都會產生大量的煙塵。例如，發電廠煤炭的燃燒會產生大量的粉煤灰，石油化工行業中的廢物焚燒會產生大量的油煙等。由于工業生產涉及范圍較廣，導致排放的煙塵特性繁多，增加了大氣污染治理的難度。

1.2 排放量大

工業生產活動通常涉及眾多大型的生產設備，如發電廠的燃煤鍋爐、煉鋼廠的燒結機等，這些設備在運行過程中會產生大量的煙氣，單套設備的排氣量每小時可達幾十萬甚至上百萬立方，而企業往往都具有數套這種大型設備，這些設備的運行會向大氣排放數量龐大的煙塵。巨量的煙塵排放不僅會導致大氣中的顆粒物濃度增加，影響空氣質量，而且會嚴重影響人體健康。

1.3 特性復雜

工業生產煙塵的特性非常復雜。煙塵主要由顆粒物組成，但是不同的生產領域產生的顆粒物，其物理、化學和生物特性差異巨大。物理特性主要為顆粒物的大小、比重和表面粗糙度等；化學特性主要為顆粒物的成分差異，包括有機物、無機物和重金屬等，其中有機物和重金屬是工業煙塵中比較常見的成分；生物特性主要體現在油煙類物質的可生物降解性難易程度等。這些復雜的特性使得工業煙塵對大氣環境造成的影響也較為復雜，不同的煙塵對環境和人體健康的影響程度也各不相同[1]。

1.4 傳輸距離遠

目前，大部分工業生產活動集中在城市周邊或政府規劃的工業園區等特定區域，工業煙塵排放的源頭通常與人口密集區域距離較遠。然而，煙塵排放不僅局限于產生源附近，它們還會隨著空氣流動擴散到較遠的地區。這使得工業生產煙塵對大氣污染的影響不僅局限于產生源所在的地區，而是可以擴散到更廣闊的人口密集區域。這也增加了大氣污染治理的復雜性，相關人員需要綜合考慮不同地區的排放情況和空氣流動情況進行治理。

2 大氣治理和煙氣除塵的必要性

2.1 大氣污染嚴重危害人體健康

大氣污染日趨嚴重，給人類的健康和生存環境造成了巨大危害。長期存在于空氣中的污染物會對人體的呼吸系統、心血管系統等造成嚴重傷害。例如在霧霾天氣下，細小的顆粒物進入人體呼吸道沉積會導致呼吸困難、咳嗽、哮喘等疾病，并對孕婦和嬰幼兒的生長發育產生負面影響。據統計，全球每年約有700萬人死于空氣污染導致的疾病。

2.2 大氣污染對環境的破壞不容忽視

大氣污染不僅使空氣變得渾濁，導致能見度驟降，給交通、航運等行業帶來極大的安全隱患，還會威脅生態系統的平衡和可持續發展。大氣污染因子中的有害氣體如二氧化硫和氮氧化物等，會通過空氣傳播進入土壤、湖泊和河流，損害水生生物的生存環境和農作物的生長，破壞生態鏈的正常運轉。

2.3 大氣治理和煙氣除塵有助于改善社會經濟發展

大氣污染嚴重影響城市的形象和吸引力，加劇地域之間的經濟差異，妨礙城市的吸引力和投資機會。相反，通過加強大氣治理，改善城市空氣質量，可以提升人民生活品質，吸引更多的投資和人才流入。同時，大氣治理也可降低醫療費用，提高生產效率，并創造出更多的就業機會。

2.4 大氣治理和煙氣除塵可推動清潔能源的發展

燃煤是造成大氣污染的主要原因之一，大力推廣清潔能源可以減少煤炭的燃燒，從而降低大氣污染的程度。清潔能源如風能、太陽能和水能等對環境比較友好，不會產生有毒廢氣和固體廢物及造成二次污染等，可以有效減少對環境的危害。此外，大規模開發和利用清潔能源還將促進新興產業的發展，為經濟增長提供源源不斷的動力[2]。

3 大氣治理過程中煙氣除塵的技術及原理

大氣污染是一個全球性的環境問題，給生態系統、人類健康和氣候變化都帶來了嚴峻考驗。其中，煙塵作為大氣污染的主要來源之一，不僅對空氣質量造成直接威脅，還會對人體呼吸系統以及環境產生長期危害。煙氣除塵指通過一定的技術措施將煙氣中的顆粒物捕集并去除，從而凈化煙氣并使其達到排放標準。

3.1 干式除塵技術

干式除塵是指在不改變煙氣特性的條件下進行除塵的一類技術，有效率高、不易導致二次污染等優點，最常見、最高效的干式除塵包括電除塵和過濾除塵。

3.1.1 電除塵

電除塵器也稱作電集塵器，電除塵器重點利用靜電和電場的相互作用來實現顆粒物的捕集和去除。其工作原理如下：首先，進入電除塵器的煙氣經過預處理，去除其中的大顆粒物和水分；然后煙氣進入電場區域，在高壓電極的作用下，煙氣帶電；煙氣中的帶電顆粒物在電場力的作用下沉積到集塵電極上，形成除塵層，從而達到去除煙氣中顆粒物的目的；凈化后的煙氣通過出口排放至大氣中。

3.1.2 過濾除塵

過濾除塵是利用過濾材料捕集顆粒物的方法，廣泛應用于工業煙氣治理中。常見的過濾除塵器包括袋式除塵器、濾筒除塵器等。其工作原理如下：煙氣進入濾袋除塵器，在均布板的作用下，含塵煙氣被分布到各個倉室與濾袋表面發生碰撞；大顆粒物被慣性捕集，小顆粒物被濾袋表面的纖維網過濾捕集，濾袋上積累的顆粒物形成灰層；定期清理灰層以保證除塵效果，并將凈化后的煙氣排放。

3.2 濕式除塵技術

濕式除塵技術主要是指利用水噴淋將顆粒物去除，從而實現煙氣凈化的一類技術。常見的濕式除塵設備包括吸濕塔、濕式電除塵器等。其中，濕式電除塵器結合了濕式除塵和電除塵技術，能夠有效去除煙氣中的細小顆粒物。其工作原理如下：首先，煙氣進入濕式電除塵器，經過預處理后含有一定的水分；然后煙氣通過噴嘴噴出微細的水霧，使煙氣與水滴充分接觸；煙氣中的顆粒物與水滴發生碰撞并吸附到水滴表面；最后含水的顆粒物與水滴沉積到除塵層上形成污泥；凈化后的煙氣通過出口排放。

3.3 煙氣脫硫技術及其原理

煙氣脫硫是指通過一系列的技術手段，將燃煤、燃油等燃燒煙氣中含有的二氧化硫（SO2）轉化為無害的硫酸鹽，達到凈化廢氣的目的。煙氣脫硫技術在燃煤電廠、工業鍋爐等大氣污染源的治理中發揮著重要作用。煙氣脫硫的原理是通過與二氧化硫發生化學反應來實現的，常用的煙氣脫硫方法包括濕法脫硫和干法脫硫。

3.3.1 濕法脫硫

濕法脫硫是利用液態吸收劑與煙氣接觸，從而實現二氧化硫的吸收。常見的吸收劑包括石灰石、石灰乳、蘇打灰等。脫硫過程中，二氧化硫溶解在吸收劑中，生成亞硫酸或硫代硫酸根離子，反應公式如式（1）、式（2）：

濕法脫硫技術具有脫硫效率高、廢棄物易于處理等優點，但同時也存在著能耗高、脫硫劑消耗大等不足。因此，近年來干法脫硫技術逐漸興起。

3.3.2 干法脫硫

干法脫硫是直接將脫硫劑噴入煙氣中，與二氧化硫發生反應。常見的脫硫劑包括活性炭、液態氨等。脫硫過程中，活性碳吸附二氧化硫生成活性炭硫酸鹽，反應公式如式（3）：

液態氨法主要是使氨氣和煙氣進行反應來脫硫，反應過程中形成的硫酰胺經進一步反應得到硫酸銨，反應公式如式（4）：

干法脫硫技術相對于濕法脫硫來說，具有能耗低、廢棄物產生量少等優勢，但需要注意的是，干法脫硫技術對粉塵的處理較為困難。

3.4 煙氣脫硝技術及其原理

煙氣脫硝技術是一種用于控制大氣氮氧化物污染的重要環保措施，其主要目的是降低燃煤電廠等燃燒過程中產生的氮氧化物（NOx）的排放量。煙氣脫硝技術廣泛應用于國內外的能源、化工、鋼鐵、紡織、食品等各個行業。煙氣脫硝技術的原理是通過催化劑促進氨和NOx之間的化學反應，將NOx轉化為氮氣和水。常用的煙氣脫硝技術包括選擇性催化還原（SCR）和非選擇性催化還原（SNCR）。在SCR脫硝技術中，煙氣經過預處理后加入適量的氨，并通過催化劑床層進行反應。主要反應方程式如式（5）：

其中，NO（氮氧化物中的一種）與NH3（氨）反應生成氮氣（N2）和水（H2O），氧氣（O2）作為氧化劑參與反應。而在SNCR脫硝技術中，氨溶液通過噴霧裝置以適當的溫度噴入燃燒區域，與NOx進行非選擇性催化還原反應。主要反應方程式如式（6）：

其中，NO與NH3反應生成N2和H2O。這兩種脫硝技術的核心是通過催化劑的作用加速該反應過程。常用的SCR催化劑材料有釩鈦催化劑（V-Ti）和銅鐵催化劑（Cu-Fe）等，而SNCR催化劑則通常采用尿素或氨水。煙氣脫硝技術的優點是脫硝效率高、操作穩定可靠，能夠有效降低NOx的排放量，達到環境保護要求。然而需要注意的是，在脫硝反應過程中可能會產生副產物二氧化氮（NO2），因此在工業應用中需要合理控制氨的投加量以避免二氧化氮超標。降低大氣排放的NOx含量，有助于改善環境質量，并減少酸雨、光化學煙霧等污染的形成。

4 強化大氣治理和煙氣除塵的綜合措施

4.1 加大環境監管力度

為了達成環境治理目標，加大監管力度起著非常關鍵的作用。首先，政府應加大對企業的執法力度，嚴格落實環保法律法規，加大處罰力度和頻率，對那些故意違法排放、操作不當的企業進行懲罰，以起到震懾作用。同時，政府還可以加強監測體系建設，通過監測大氣污染物濃度變化，及時發現和處理相關問題。此外，政府還可以與相關部門合作，制定更為嚴格的排污標準和措施，并密切追蹤實施情況，確保監管措施的有效性。

4.2 推進綠色發展

首先，相關部門需要加強環境監測和數據收集，只有明確真實的環境問題和大氣污染狀況，才能制定出切實可行的解決方案。因此，政府應當提供更多的預算用于環境監測，確保數據的準確性和實時性，并根據監測結果及時調整措施。其次，需要制定和執行更嚴格的環境標準和法律法規。政府需要加大對企業和個人違法排放的打擊力度，同時鼓勵和支持那些采取環保措施的企業。只有制定并執行嚴格的環境標準，才能有效防止大氣污染的發生和蔓延。此外，相關部門還需要投資和推廣綠色能源。煤炭和油類等傳統能源的燃燒是大氣污染的主要原因之一，因此，發展清潔和可再生能源，如風能、太陽能和水能，對于減少污染物的排放，改善空氣質量具有重要意義。最后，大力推廣煙氣除塵技術是解決大氣污染問題的關鍵之一，對于那些大量產生煙塵的企業和行業，采取有效的煙氣除塵技術可以顯著減少污染物的排放，提高環境質量。政府應該鼓勵這些企業安裝除塵設備，并采取相應的獎勵措施[3]。

4.3 加大研發投入力度

首先，政府層面要加大對環境保護事業的投入。政府應制定并完善相關法律法規，明確責任分工，加強監管力度，確保執行情況到位。同時，要加大對大氣治理和煙氣除塵技術研發的投入，鼓勵企業和科研院所開展科學研究，推動環境保護技術的創新與應用。其次，企業層面要加強自身管理和技術改造，企業應始終把環境保護作為重要職責，建立環保管理部門，并配備專業人員，負責環境監測和治理工作。

4.4 加強國際合作

加強國際合作可以促進技術交流和共享。不同國家和地區在大氣污染治理領域積累了豐富的經驗和技術，通過開展技術交流，各國可以學習借鑒先進的環保技術和經驗，并進行合作研發，推動技術的創新和進步。比如，我國可以從歐洲國家引進先進的煙氣除塵技術，在自身的工業生產中推廣應用，以提高大氣質量。其次，國際合作有助于共同制定環境標準和政策。大氣治理是一個全球性的問題，沒有任何一個國家可以獨善其身。通過國際合作，各國可以形成統一的環境標準和政策，以確保每個國家都能履行自身的環保責任。同時，國際合作還可以加強監測和評估機制，及時發現和解決大氣污染問題。此外，國際合作可以促進資金和技術的投入。大氣治理需要巨大的投入和技術支持，許多發展中國家在這方面存在困難。通過國際合作，可以吸引更多的資金和技術投入到這個領域，幫助發展中國家提高環境治理水平，共同構建良好的大氣環境。最后，國際合作還可以推動法律法規的加強和完善。將環境保護納入國際合作的框架，可以形成一系列法律法規，對環境污染者進行制裁，并為受害者提供救濟。通過國際合作，各國可以共同制定更加嚴格的法律法規，以加強大氣治理和煙氣除塵的力度。

5 結語

大氣治理和煙氣除塵是保護人類健康、改善環境質量、推動社會經濟發展的必要舉措，政府、企業和個人都應該共同努力，加強對大氣治理和煙氣除塵技術的研究與應用，并采取加大監管力度、推進綠色發展、增加研發投入和加強國際合作等措施，以有效降低煙氣排放量，改善環境質量。只有這樣，我們才能創造出更美好的生活環境，讓后代子孫能夠享受純凈的空氣和健康的生活。