污染物特性与防制

徐小兰

【摘 要】本研究为了探讨工厂既有防制设备处理效率，以湿式洗涤塔与袋式集尘器为主要所探讨之设备，在其之前需针对制程产生污染源类型作其资料搜集，作为了解各工厂防制设备实际处理效率情况。依据相关法规规定其执行实场查核时主要检测对象为粒状污染物、硫氧化物、以及挥发性有机物，就此针对污染物特性防制作其简述并进一步针对内部零件及操作条件作其探讨。

【关键词】污染 特性 防制 工厂 环境

1粒状污染物

粒状物之来源广泛，一般而言会依照颗粒大小、组成成分、形状等表现出不同的特性，在空气传播中微粒大小从 0.001μm 至 500μm，大部分之粒径在 0.1 至10μm 之间，其中又有约 50 wt%之粒径在 0.1 至 2μm。粒径低于 0.1μm 之微粒其显现之作用与分子类似，因而具有与气体分子碰撞引起大幅度自由运动的象征，在大于 1μm 而小于 10μm 的颗粒会在空气中悬浮，但大于 1μm 颗粒具有明显沉降速度。

2粒状污染物的产生

粒状污染物是悬浮在废气中随废气一起排出，直径很小的固体或液体物质。其形成主要由三种程序所产生。物料处理程序，像矿石的压碎、研磨、装载等都会产生细的尘粒，燃烧程序会放出细小的不可燃灰烬，或是燃烧不完全的油烟，粒状物也可以经由早先排放到大气中的气体藉化学反应而形成。其主要来源有工业制程，燃煤或油的火力发电厂以及道路上行走的车辆等。

粒状污染物重要特性包含其大小、大小分布、形状、密度、黏度、腐蚀性。而废气特性则是压力、温度、黏滞性、含水量、化学组成及可燃性等。操作程序的特性是气体流量、粒状物负荷、设备针对粒状物处理效率以及压损范围等。粒状物重要特性之一为其大小分布为一般常见粒状物的大小分布范围。

显示各种不同粒径的污染物及适用控制设备，因为尘粒大小差异很大，所以适合一类型大小防制设备并不一定适合另一类型之设备。任一尘粒收集设备多半对大颗粒比小颗粒有效，因此在评估任一防制设备的总处理效率前需对欲去除尘粒大小分布率充分了解，若是知道尘粒的粒径分布，而防制设备对不同粒径的效率已知，其总收集效率可由式（2.1）所推估：

（2.1）

式中，j 类粒径范围的收集效率，j 类粒径范围的质量百分比。

各类别粒状物粒径与其特性藉由重力沉降，离心去除，滤袋过滤，静电集尘，或湿式洗涤等空气防制设备依照粒径尺寸之不同选定适合之设备，其设备都是利用一种或数种的作用力而将尘粒去除。包含重力、惯性力、离心力、静电力改变尘粒的运动方向使其尘粒往合力方向，而不是原来流体的方向运动，当流体流向一静止物体，透过截留、惯性冲击、扩散等方式，流体的流线会绕过这些物体而尘粒由于本身的惯性使其无法完全照着流线移动，通常仍依其原运动方向移动，若尘粒的惯性够大，并且和静止物体的距离够近，尘粒会撞上静止物体而被其给予收集。

3 硫氧化物

硫氧化物是一种不可燃且不具爆炸性但具令人窒息之刺激性气体，由硫磺燃烧，或是任何含硫的物质所产生的，其中以火力发电厂的燃燒化石燃料是 SO 主要排放源，而非铁金属的制程则是为次要之排放源，当 SO 排放之大气中会逐渐被氧化成 SO 。当 SO 与 SO 碰到水气时，所形成的酸液滴会变成烟雾和霭，经由酸沉降落至地面并对环境造成重大冲击，对于人来说会刺激眼睛、鼻子、和咽喉等呼吸器官对人体会有重大危害。下列反应式为硫氧化物之形成机制。

燃油/燃煤发电厂、事业废弃物/都市垃圾焚化炉、汽电共生锅炉及燃油锅炉固定污染源，在于燃烧过程中大部份气体污染物为酸性气体，对于控制 SO 排放的主要两种策略是 1. 在燃料燃烧前将其硫给移除、2. 将SO 从排出的废气中移除，在上述两个策略中有数以百计之方法已被研究过，针对含有硫氧化物烟道气离开燃烧室后作其防制上之探讨。

依 Gao （2011） 指出 FGD 被广泛用于燃煤电厂其原因对于 SO 有良好之去除效率，此研究中利用 PCF 装置从气状污染物中去除 SO ，CaCO 作为吸收剂，其主要影响因素像是：（1） pH 值、（2）混合液（泥浆）pH 值、（3）石灰浓度、（4）SO 进气浓度、（5）液气比和、（6）表面气体流速，其 FGD 在 PCF 装置中其理论机制为双膜理论和气-液质量传输模式，其结果显示在 PCF 装置中压降低，处理烟气容量大，高吸收率和良好的脱水性，在上述条件下进行操作，其 SO 排放浓度符合排放标准。

以国内焚化厂为例所采用其排烟脱硫主要可分成三种方法，分别是湿式除酸法、半干式除酸法及干式注入除酸法等三种方式，湿式洗涤法主要为吸收作用，藉由气相与液相之接触，使气相中之某种气体物质因溶解而转移至液相，以达到分离目的。所使用的碱性药剂有 NaOH 溶液或 Ca（OH） 等，必要时可在湿式洗涤塔中放置填充材，可扩大接触面积及较长的停留时间，以增加去除效率。搭配袋式集尘器或静电集尘器作为后续之空气污染防制设备，半干式涤气塔串联袋式集尘器为目前实厂上最常使用之空气污染控制设备组合。

4结语

半干式涤气塔实际上为一个喷雾干燥系统，其原理乃将吸收剂加水混和成泥浆状，与喷嘴喷出之压缩空气混合，利用高效雾化器将浆状吸收剂从塔底向上或从塔顶向下喷入干燥吸收塔中。高温气体由喷淋塔顶端成螺旋或漩涡状进入，与喷入之浆状吸收剂成同向流或逆向流的方式充分混合，与浆状吸收剂反应生成钠盐混合物，靠烟气本身之温度干燥至粉末状，连同飞灰沈积于涤气塔底之漏斗排出。浆状吸收剂经转轮高速旋转作用由切线方向散布出去，气、液体在塔内充分接触，可有效降低气体温度，蒸发所有水分及去除酸气，中和后产生之固体残渣由塔底或集尘设备收集。在喷雾型吸收塔当中，石灰浆液在其中雾化，除与烟气中的 SO 反应，同时液滴干燥生成亚硫酸钙及硫酸钙等的粉末。在吸收塔中，雾滴和烟气有并流式、逆流式、和混流式三种。

参考文献：

[1] 徐朝芬，陈汉平.生物质与煤共燃特性的研究[J].实验技术与管理，2006（09）.