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一、前言
众所周知,能源消费是造成当今环境恶化的一个主要原因,尤其是煤炭在直接作为能源燃烧过程中,存在着效率低、污染严重的问题。统计表明,我国每年排入大气的污染物中有80%的烟尘,87%的SO2,67%的NOx来源于煤的燃烧。我国的大气污染主要是锅炉、窑炉燃煤产生烟气形成的煤烟型污染。目前我国能源仍然以煤炭为主,改变能源结构,使用油气电等清洁能源,与我国的国情又不太相适应,未来相当长一段时间内,煤炭在我国一次能源结构中的主体地位不会改变,这已成为不争的现实。因此大力发展和应用洁净煤燃烧技术与装置,是解决和控制大气污染的一条重要措施。
近年来,人们已在洁净煤燃烧技术方面进行了大量的研究与实践,但综合效果还都有待于提高。多年来在总结、借鉴、完善、发展国内外相关技术的基础上,我们对原煤气化和分相燃烧技术进行了大量研究,通过几年来的大量实验和工作实践,解决了十多项技术难题,掌握了一种锅炉清洁燃烧技术——煤气化分相燃烧技术, 并利用该技术研制出一种煤转化成煤气燃烧的一体化锅炉,我们称之为煤气化分相燃烧锅炉。其突出特点是无需炉外除尘系统,经过炉内全新的燃烧、气固分离及换热机理,实现“炉内消烟、除尘”,使其排烟无色——俗称无烟。烟尘、SO2、NOX排放浓度符合国家环保标准的要求,而且热效率高达80~85%。这种锅炉根据气固分相燃烧理论,把互补控制技术、气固分相燃烧技术集于一炉,将煤炭气化、燃烧集于一体,组成煤气化分相燃烧锅炉,从而实现了原煤的连续燃烧与洁净燃烧。
二、煤气化分相燃烧技术
烟尘的主要污染物是碳黑,它是不完全燃烧的产物。形成黑烟的原因主要是煤在燃烧过程中,形成易燃的轻碳氢化合物和难燃的重碳氢化合物及游离碳粒。这些难燃的重碳氢化合物、游离碳粒随烟气排出,便可见到浓浓的黑烟。
一般情况下,煤的燃烧属于多相混合燃烧,煤在燃烧过程中析出挥发物,而挥发物的燃烧对煤焦的燃烧起到制约作用,使固体碳的燃烧过程繁杂化、困难化。固体燃料氧化反应过程中的次级反应,即一氧化碳和二氧化碳的产生以及一氧化碳的氧化反应和二氧化碳的还原反应,都不利于固体碳和天然矿物煤的燃烧,而气固分相燃烧就可以有效地解决上述问题。
气固分相燃烧就是使固体燃料在同一个装置内分解成气相态的燃料和固相态的燃料,并使其按照各自的燃烧特点和与此相适应的燃烧方式,在同一个装置内有联系地、互相依托地、相互促进地燃烧,从而达到完全燃烧或接近完全燃烧的目的。
煤气化分相燃烧技术是根据气固分相燃烧理论,将煤炭气化、气固分相燃烧集于一体,以煤炭为原料,采用空气和水蒸气为气化剂,先通过低温热解的温和气化,把煤易产生黑烟的可燃性挥发份中的碳氢化合物先转化为煤气,与脱去挥发份的煤焦一同在燃烧室进行燃烧。这样在同一个燃烧室内气态燃料与固态燃料有联系地、互相依托地、相互促进地按照各自的燃烧规律和特点分别燃烧,消除了黑烟,提高了燃烧效率,并且在整个燃烧过程中,有利于降低氮氧化物和二氧化硫的生成,进而达到洁净燃烧和提高锅炉热效率的双重功效。
煤气化分相燃烧技术在锅炉上的应用,使固体燃料的干燥、干馏、气化以及由此产生的气相态的煤气和固相态的煤焦在同一炉内同时燃烧。并使锅炉在结构上实现了两个一体化,即煤气发生炉和层燃锅炉一体化,层燃锅炉与除尘器一体化,因此无需另设煤气发生炉便实现了煤的气化燃烧;也无需炉外除尘器,就可实现炉内消烟除尘,锅炉排烟无色。其燃烧机理如图一所示,双点划线框内表示固相煤和煤焦的燃烧过程,单点划线框内表示气相煤气的燃烧过程,实线框内表示煤的干馏过程,虚线框内表示煤焦的气化过程。
原煤首先在气化室缺氧条件下燃烧和气化热解,煤料自上部加入,煤层从下部引燃,自下而上形成氧化层、还原层、干馏层和干燥层的分层结构。其中氧化层和还原层组成气化层,气化过程的主要反应在这里进行。以空气为主的气化剂从气化室底部进入,使底部煤层氧化燃烧,生成的吹风气中含有一定量的一氧化碳,此高温鼓风气流经干馏层,对煤料进行干燥、预热和干馏。煤料从气化室上部加入,随着煤料的下降和吸热,低温干馏过程缓慢进行,逐渐析出挥发份,形成干馏煤气。其成份主要是水份、轻油和煤中挥发物。
原煤经干馏后形成热煤焦进入到还原层,靠下层部分煤焦的氧化反应热进行气化反应。同时可注入适量的水蒸汽发生水煤气反应,这样以空气和水蒸汽的混合物为气化剂,在气化室内与灼热的碳作用生成气化煤气。其成份主要是一氧化碳和二氧化碳以及由固体燃料中的碳与水蒸碳与产物、产物与产物之间反应生成的氢气、甲烷,还有50%以上的氮气。这样干馏层生成的干馏煤气和进入干馏层的气化煤气混合,由煤气出口排出。气化室内各层的作用及主要化学反应见表一。
表一:气化室内各层的作用及主要化学反应
层区名 作用及工作过程 主要化学反应
灰层 分配气化剂,借灰渣显热预热气化剂
氧化层 碳与气化剂中氧进行氧化反应,放出热量,供还原层吸热反应所需 C+O2=CO2 放热
2C+O2=2CO 放热
还原层 CO2 还原成CO,水蒸汽与碳分解为氢气, CO2+C=2CO 放热
H2O+C=CO+H2 放热
CO+H2O=CO2+H2 吸热
干馏层 煤料与热煤气换热进行热分解,析出干馏煤气:水份、轻油和煤中挥发物。
干燥层 使煤料进行干燥
在锅炉的气化室中,煤料自上而下加入,在气化过程中逐步下移,气化剂则由下部进入,通过炉栅自下而上,生成的煤气由燃料层上方引出。这一过程属逆流过程,它能充分利用煤气的显热预热气化剂,从而提高了锅炉的热效率,并且由于干馏煤气不经过高温区裂解,使气化煤气的热值有所提高。
原煤经温和气化低温热解产生的煤气,在经过上部干馏层后,通过气化室的煤气出口进入燃烧室,与充足的二次风充分混合,在燃烧室的高温条件下自行点燃,并与进入燃烧室炉排上煤焦向上的火焰相交,这样在燃烧室内煤气与煤焦分别按照气相和固相的燃烧特点和燃烧方式分别燃烧,又相互联系、相互促进,使一氧化碳和烟黑燃烬,达到或接近完全燃烧。
三、煤气化分相燃烧锅炉的结构特点及应用
锅炉在发展的过程中一直重视提高锅炉热效率和烟尘排放达标两大问题。传统的锅炉解决这两大问题的基本上是靠强化燃烧和传热提高锅炉热效率和设置炉外除尘器。强化燃烧往往会导致锅炉烟尘初始排放浓度的加大,增大除尘器的负担,在发达国家可使用除尘效率在99%以上的电除尘器或布袋除尘器,使烟尘排放浓度控制在50mg/Nm3以下,而在我国由于经济条件的原因,只能使用价格相对低廉的机械式或湿式除尘器,除尘效率一般低于95%,使烟尘排放浓度大于100-200 mg/Nm3,达不到国家的环保要求。这种依靠炉外除尘器解决除尘的办法,不仅增加锅炉房的占地面积和基建投资,而且增大引风机电耗,还造成二次污染。由于煤气化分相燃烧锅炉彻底改变了传统锅炉的燃烧原理,利用气固分相燃烧理论,使煤在燃烧过程中易产生黑烟的可燃性挥发份中的碳氢化合物先转化为可燃煤气,与脱去挥发份的煤焦一同在燃烧室进行燃烧。由于燃烧室温度高达1000℃以上,烟雾得以充分分解,解决了煤直接燃烧产生黑烟的难题。这种锅炉不仅使原煤尽可能地完全燃烧和高效利用,有较高的热效率,而且还尽可能地减少烟尘和有害气体SO2、NOX等的排放,达到消烟除尘的作用,使锅炉各项环保及节能指标大大优于国家标准。
煤气化分相燃烧技术在锅炉上的应用,打破了传统锅炉加除尘器的模式,创建了无需炉外除尘器的一体化模式。而这种一体化并不是机械式地将除尘器加入锅炉。煤气化分相燃烧锅炉与普通煤气锅炉和层燃锅炉相比,具有自己独特的结构,它将后两者有机结合,主要由前部的煤气化室,中部的燃烧室和尾部的对流受热面三大部分组成。(见图二:锅炉结构与燃烧示意图)
气化室是锅炉的技术核心部分,它看上去象是一个开放式的煤气发生炉,其主要功能,一是将煤中的可燃挥发份和煤的气化反应生成气,以煤气的形式排入到燃烧室进行燃烧;二是将释放出挥发份的半焦煤输送到燃烧室继续进行燃烧;三是控制气化室内的反应温度和煤焦层厚度。实现上述功能的关键:一是要保证一定的原煤层;二是要合理配置送风和气化剂,提高煤炭气化率和气化室的气化强度;三是要在煤气化室和燃烧室的连接部位,合理配置煤气出口和煤焦出口。气化室产要由炉体、进煤装置、炉栅、气化剂进口、煤气出口和煤焦出口等部分组成。
在气化室内以煤炭为原料,采用空气和水蒸汽为气化剂,在常压下进行煤的温和气化反应,将煤在低温热分解产生的挥发性物质从煤中赶出。当气化室内温度达到设定条件时,将气化室内脱挥发份的高温煤焦输送到燃烧室的炉排上进行强化燃烧。
燃烧室的主要功能:一是使煤气和煤焦燃烧完全,提高燃烧效率;二是降低烟尘初始排放量和烟气黑度。气化室内产生的煤气经煤气出口,喷入到燃烧室,在可控二次风的扰动下旋向下方,与由气化室进入到燃烧室的煤焦向上的火焰相交而混合燃烧。煤气与固定碳(煤焦)燃烧相结合,强化了燃烧,达到了充分燃烬,洁净燃烧的目的,提高了燃烧效率。并且因为在炉排上的燃烧是半焦化的煤焦,因此产生的飞灰量小,烟尘浓度、烟气黑度都比较低。同时,在燃烧室上方设置了防爆门,确保锅炉的安全运行。
对流受热面的主要功能就是完成与烟气的热量交换,达到锅炉额定出力,提高锅炉换热效率。其结构形式可有多种,与普通锅炉没有太大的区别,因此对大多数锅炉来说,都可以改造成煤气化分相燃烧锅炉。并且锅炉无需除尘器,大大节省锅炉房总投资和占地面积。
设计煤气化分相燃烧锅炉时,应注意的几点:
1、合理布置煤气出口和煤焦出口的位置和大小;
2、煤焦的温度控制;
3、气化剂进口和进煤口;
4、合理设置二次风和防爆门;
5、气化室与燃烧室的水循环要合理。
由上述可知,煤气化分相燃烧锅炉的结构并不复杂,只需在传统锅炉的基础上,在其前部加一个气化室,在原炉膛上设置二次风和防爆门,再结合一些控制技术。利用该原理可以设计出多种规格型号的锅炉,类型主要为0.2t/h~10t/h各参数的锅炉。现仅在东北地区已有几十台此类型的锅炉在运行,广泛用于洗浴、采暖、医药卫生等领域,并已经利用该技术,改造了很多工业锅炉,效果都非常好。
下面以一台DZL2t/h锅炉为例,改造前后对比见表二。
表二:DZL2t/h锅炉改造前后对比
改造前 改造后 比较
热效率 73% 78% 提高5%
耗煤量(AII) 380kg/h 356kg/h 节煤6.3%
适应煤种 AII AIII 褐煤 石煤AI AII AIII 无烟煤 煤种适应性广
锅炉外形体积 5.4×2×3.2m 5.9×2×3.2m 长度约增加一米
环保性能 冒黑烟,环保不达标 排烟无色,满足环保要求
该新型锅炉综合地应用当代高新技术和高效率传热技术,将煤气发生炉与层燃锅炉有机结合为一体,做到清洁燃烧,炉内自行消烟除尘,锅炉运行期间,在无需炉外除尘器的情况下,排烟无色,烟尘浓度≤100mg/Nm3,比传统锅炉减少30-50%,SO2浓度≤1200mg/Nm3,NOx<400mg/ Nm3,符合国家环保标准GB13271-2001中一类地区的要求,同时,热效率在82%以上。而成本仅比传统锅炉增加不到一万元,但却省了一台除尘器。每小时加煤次数少,仅2~3次,并可实现机械上煤和除渣,因而大大减轻了司炉工的劳动强度。
四、煤气化分相燃烧锅炉的特点
传统的煤炭燃烧方式在煤的燃烧过程中会产生大量的污染物,造成严重的环境污染。主要原因是:
(1)煤炭不易与氧气充分接触而形成不完全燃烧,燃烧效率低,相对增加了污染排放;
(2)燃烧过程不易控制,例如挥发份大量析出时往往供氧不足,造成烟尘析出与冒黑烟;
(3)固体燃料燃烧时温度难以均匀,形成局部高温区,促使大量NOx形成;
(4)原煤中的硫大多在燃烧过程中氧化成SO2;
(5)未经处理的固态煤炭直接燃烧时,大量粉尘将随烟气一同排出,造成大量粉尘污染。
煤气化分相燃烧锅炉将煤炭气化、气固分相燃烧集于一体,有效地解决环境污染问题,与传统的燃煤锅炉相比,它有以下优点:
1、烟尘浓度、烟气黑度低,环保性能好。
在气化层生成的气化煤气和在干馏层生成的干馏煤气最终混合在一起,在燃烧室内与二次风充分混合,因是气态燃料,供氧充分,容易达到完全燃烧,使一氧化碳和烟黑燃烬。而从气化室进入到燃烧室的炽热煤焦,因大部分挥发份已被析出,避免了挥发物对固定碳燃烧的不良影响,剩余的挥发份在煤焦内部进一步得到氧化,生成的一氧化碳和烟黑等可燃物在通过煤焦层表面时被燃烬。另外煤焦在燃烧时产生的飞灰量小,同时在锅炉内采用除尘技术,因此从根本上消除了“炭黑”,高效率地清除了烟尘中的飞灰。
2、节约能源、热效率高。
煤料在气化室充分气化热解之后再燃烧,不仅避免了挥发物、一氧化碳、二氧化碳等对煤焦燃烧的不良影响,而且从气化室进入燃烧室的热煤气更容易燃烧,并对煤焦的燃烧有一定的促进作用。进入燃烧室的炽热煤焦已脱去大部分挥发份,不仅有较高的温度,而且具有内部孔隙,能增强内部和外部扩散氧化反应,起到强化煤焦燃烧的作用,从而在降低过量空气系数下,使一氧化碳和炭黑燃烬,燃烧更加充分,因而降低了化学和机械不完全燃烧热损失,提高了煤的燃烧热效率,与直接烧煤相比可节煤5-10%。
3、氮氧化物的排放低
在气化室内煤层从下部引燃,并在下部燃烧,总体上气化室内温度比较低,属低温燃烧。而且在气化室内过量空气系数很小,大约在0.7-1.0之间,属低氧燃烧。这为降低氮氧化物的排放提供了有利条件。煤中有机氮化学剂量小,并处在还原气氛中,只转变成不参与燃烧的无毒氮分子。煤中含有的氮氧化物,一部分在煤层半焦催化作用下反应生成氮气、水蒸汽和一氧化碳,还有一部分在穿过上部还原层时被还原成氮气。而气化室内脱去绝大部分挥发份的高温煤焦在进入燃烧室后,进行充足供氧强化燃烧,其中剩余的少量挥发份在半焦内部进一步热解氧化,氮氧化物在煤焦内部被进一步还原,生成的烟黑可燃物在经过焦层表面时被燃烬,从而控制和减少了氮氧化物的生成与排放。
4、有一定的脱硫作用
煤中的硫主要以无机硫(FeS2和硫酸盐)和有机硫的形式存在,而硫酸盐几乎全部存留在灰渣中,不会造成燃煤污染。在煤气化分相燃烧锅炉中,煤中的FeS2和有机硫在气化室内发生热分解反应,以及与煤气中的氢气发生还原反应,使煤中的硫以硫化氢气体的形式脱除释放出来。而且在气化室下部,温度一般在800℃左右,恰好是脱硫剂发挥作用的最佳反应温度。如燃用含硫量较高的煤,只需在碎煤粒中添加适量的石灰石或白云石,即可得到较好的脱硫效果,从而大大降低烟气中二氧化硫的含量。
5、操作和控制简单易行
煤气的发生和燃烧在同一设备的两个装置中进行,不用设置单独的煤气点火装置,煤气在燃烧室内由高温明火自行点燃,易于操作和控制,简化了运行管理,操作方便,减轻司炉工劳动强度,改善锅炉房卫生条件,实现文明生产。
6、燃烧稳定,煤种适应性强
煤在锅炉气化室的下部引燃,因而燃烧稳定。可燃劣质煤矿和燃点高的煤,其煤种适应性较强,在难熔区或中等结渣范围以内的煤种均适合。其中褐煤、长焰煤、不粘结或弱粘结烟煤、小球形型煤是比较理想的燃料。
五、结束语
实践证明,新的燃烧理论及多种专利组成的集成技术,保证了煤气化分相燃烧锅炉高效环保的稳定性及先进性,克服了旧技术无法解决的浪费及污染的难题,获得了明显的经济效益和环境效益,受到用户青睐。中国的煤炭资源十分丰富,随着能源政策和环境的要求越来越高,煤气化分相燃烧锅炉在我国市场前景十分广阔。
不会爆炸。
在密闭的空间内,
从燃烧煤炭到产生一氧化碳这一过程中,
空气中的氧气就已经低于远20%了。
空气中的氧气含量本来就只有20%多一点。
而产生一氧化碳的条件又是氧气不充足(至少低于15%),
所以氧气含量不满足一氧化碳爆炸的条件。
1.大气污染的概念
大气是由一定比例的氮、氧、二氧化碳、水蒸气和固体杂质微粒组成的混和物。就干洁空气而言,按体积计算,在标准状态下,氮气占78.08%,氧气占20.94%,氩气占0.93%,二氧化碳占0.03%,而其他气体的体积则是微乎其微的。各种自然变化往往会引起大气成分的变化。例如,火山爆发时有大量的粉尘和二氧化碳等气体喷射到大气中,造成火山喷发地区烟雾弥漫,毒气熏人;雷电等自然原因引起的森林大面积火灾也会增加二氧化碳和烟粒的含量等等。一般来说,这种自然变化是局部的,短时间的。随着现代工业和交通运输的发展,向大气中持续排放的物质数量越来越多,种类越来越复杂,引起大气成分发生急剧的变化。当大气正常成分之外的物质达到对人类健康、动植物生长以及气象气候产生危害的时候,我们就说大气受了污染。
2.大气的主要污染源和污染物
大气污染源就是大气污染物的来源,主要有以下三个:
(1)工业:工业是大气污染的一个重要来源。工业排放到大气中的污染物种类繁多,性质复杂,有烟尘、硫的氧化物、氮的氧化物、有机化合物、卤化物、碳化合物等。其中有的是烟尘,有的是气体。
(2)生活炉灶与采暖锅炉:城市中大量民用生活炉灶和采暖锅炉需要消耗大量煤炭,煤炭在燃烧过程中要释放大量的灰尘、二氧化硫、二氧化碳、一氧化碳等有害物质污染大气。特别是在冬季采暖时,往往使污染地区烟雾弥漫,呛得人咳嗽,这也是一种不容忽视的污染源。
(3)交通运输:汽车、火车、飞机、轮船是当代的主要运输工具,它们烧煤或石油产生的废气也是重要的污染物。特别是城市中的汽车,量大而集中,排放的污染物能直接侵袭人的呼吸器官,对城市的空气污染很严重,成为大城市空气的主要污染源之一。汽车排放的废气主要有一氧化碳、二氧化硫、氮氧化物和碳氢化合物等,前三种物质危害性很大。
3.大气污染的危害
大气污染的危害主要有以下几个方面:
(1)对人体健康的危害:人需要呼吸空气以维持生命。一个成年人每天呼吸大约2万多次,吸入空气达15~20立方米。因此,被污染了的空气对人体健康有直接的影响。
大气污染物对人体的危害是多方面的,主要表现是呼吸道疾病与生理机能障碍,以及眼鼻等粘膜组织受到刺激而患病。
比如,1952年12月5~8日英国伦敦发生的煤烟雾事件死亡4000人。人们把这个灾难的烟雾称为"杀人的烟雾"。据分析,这是因为那几天伦敦无风有雾,工厂烟囱和居民取暖排出的废气烟尘弥漫在伦敦市区经久不散,烟尘最高浓度达4.46毫克/米3,二氧化硫的日平均浓度竟达到3.83毫升/米3。二氧化硫经过某种化学反应,生成硫酸液沫附着在烟尘上或凝聚在雾滴上,随呼吸进入器官,使人发病或加速慢性病患者的死亡。
由上例可知,大气中污染物的浓度很高时,会造成急性污染中毒,或使病状恶化,甚至在几天内夺去几千人的生命。其实,即使大气中污染物浓度不高,但人体成年累月呼吸这种污染了的空气,也会引起慢性支气管炎、支气管哮喘、肺气肿及肺癌等疾病。
(2)对植物的危害:大气污染物,尤其是二氧化硫、氟化物等对植物的危害是十分严重的。当污染物浓度很高时,会对植物产生急性危害,使植物叶表面产生伤斑,或者直接使叶枯萎脱落;当污染物浓度不高时,会对植物产生慢性危害,使植物叶片褪绿,或者表面上看不见什么危害症状,但植物的生理机能已受到了影响,造成植物产量下降,品质变坏。
(3)对天气和气候的影响:大气污染物对天气和气候的影响是十分显著的,可以从以下几个方面加以说明:
① 减少到达地面的太阳辐射量:从工厂、发电站、汽车、家庭取暖设备向大气中排放的大量烟尘微粒,使空气变得非常浑浊,遮挡了阳光,使得到达地面的太阳辐射量减少。据观测统计,在大工业城市烟雾不散的日子里,太阳光直接照射到地面的量比没有烟雾的日子减少近40%。大气污染严重的城市,天天如此,就会导致人和动植物因缺乏阳光而生长发育不好。
② 增加大气降水量:从大工业城市排出来的微粒,其中有很多具有水气凝结核的作用。因此,当大气中有其他一些降水条件与之配合的时候,就会出现降水天气。在大工业城市的下风地区,降水量更多。
③ 下酸雨:有时候,从天空落下的雨水中含有硫酸。这种酸雨是大气中的污染物二氧化硫经过氧化形成硫酸,随自然界的降水下落形成的。硫酸雨能使大片森林和农作物毁坏,能使纸品、纺织品、皮革制品等腐蚀破碎,能使金属的防锈涂料变质而降低保护作用,还会腐蚀、污染建筑物。
④ 增高大气温度:在大工业城市上空,由于有大量废热排放到空中,因此,近地面空气的温度比四周郊区要高一些。这种现象在气象学中称做"热岛效应"。
⑤ 对全球气候的影响:近年来,人们逐渐注意到大气污染对全球气候变化的影响问题。经过研究,人们认为在有可能引起气候变化的各种大气污染物质中,二氧化碳具有重大的作用。从地球上无数烟囱和其他种种废气管道排放到大气中的大量二氧化碳,约有50%留在大气里。二氧化碳能吸收来自地面的长波辐射,使近地面层空气温度增高,这叫做"温室效应"。经粗略估算,如果大气中二氧化碳含量增加25%,近地面气温可以增加0.5~2℃。如果增加100%,近地面温度可以增高1.5~6℃。有的专家认为,大气中的二氧化碳含量照现在的速度增加下去,若干年后会使得南北极的冰熔化,导致全球的气候异常。
4.大气污染的防治
大气污染的防治措施很多,但最根本的一条是减少污染源。一般采用以下几种措施:
(1)工业合理布局:这是解决大气污染的重要措施。工厂不宜过分集中,以减少一个地区内污染物的排放量。另外,还应把有原料供应关系的化工厂放在一起,通过对废气的综合利用,减少废气排放量。
(2)区域采暖和集中供热:分散于千家万户的炉灶和市内密如树林的矮烟囱,是煤烟粉尘污染的主要污染源。采取区域采暖和集中供热的方法,即用设立在郊外的几个大的、具有高效率除尘设备的热电厂代替千家万户的炉灶,是消除煤烟的一项重要措施。
(3)减少交通废气的污染:减少汽车废气污染,关键在于改进发动机的燃烧设计和提高汽油的燃烧质量,使油得到充分的燃烧,从而减少有害废气。
(4)改变燃料构成:实行自煤向燃气的转换,同时加紧研究和开辟其他新的能源,如太阳能、氢燃料、地热等。这样,可以大大减轻烟尘的污染。
(5)绿化造林:茂密的林丛能降低风速,使空气中携带的大粒灰尘下降。树叶表面粗糙不平,有的有绒毛,有的能分泌粘液和油脂,因此能吸附大量飘尘。蒙尘的叶子经雨水冲洗后,能继续吸附飘尘。如此往复拦阻和吸附尘埃,能使空气得到净化。
大气污染的危害
根据国际标准化组织做出的定义,大气污染“通常系指由于人类活动和自然过程引起某种物质进入大气中,呈现出足够的浓度,达到足够的时间,并因此而危害了人体健康、舒适感和环境”。
由地表至1000千米左右的高空的大气层,一般可认为是由干燥、清洁的空气、水蒸气和各种杂质三部分组成的。干燥、清洁的空气的组成是基本不变的,水蒸气的含量因时因地变化,各种杂质(如粉尘、烟、有害气体等)则因自然因素或人类活动的影响,无论其种类还是含量,变动都很大,甚至导致大气污染。
导致大气污染的自然因素包括火山活动、森林火灾、海啸、土壤和岩石的风化以及大气圈中空气运动等自然现象。一般说来,由于自然环境的自净机能,各种自然现象一般多能自动协调生态系统的动平衡关系。
人类活动包括生活活动和生产活动,而防止大气污染的主要对象,首先是生产活动。人类活动所造成的空气污染主要来自三个方面:1.燃料的燃烧过程;2.工业生产过程;3.交通运输等。其中燃料燃烧(包括煤、汽油、柴油、天然气等)产生的空气污染物约占全部污染物的70%;工业生产产生的空气污染物约占20%;机动车产生的空气污染物约占10%。
这些空气污染物按其存在状态可分为气溶胶态污染物和气态污染物。气溶胶系指沉降速度可以忽略的固体粒子、液体粒子或液体粒子在空气介质中的悬浮体,如粉尘、烟、飞灰、液滴、轻雾、黑烟、雾等。气态污染物大体有五个方面,以二氧化硫为主的含硫化合物;以氧化氮和二氧化氮为主的含氮化合物;碳的氧化物;碳氢化合物及卤素化合物等。
这些空气污染物主要通过呼吸道吸入、消化道吞入和皮肤接触三条途径侵入人体。其中以呼吸道吸入为最多,最危险。
空气污染物对人体健康的危害大多表现为呼吸道疾病。在高浓度污染物的突然作用下可造成急性中毒,甚至在短时间内死亡。例如,1952年英国伦敦发生的震惊世界的“烟雾”事件,四天内就死了四千多人。长期接触低浓度污染物,会引起慢性支气管炎、支气管哮喘、肺气肿等,甚至会引起肺癌。除此之外,空气污染物对植物、动物、农作物、器物(建筑物、器具等)、气候等都会产生有害的影响
大气污染对人体的危害主要表现为呼吸道疾病;对植物可使其生理机制受抑制,生长不良,抗病抗虫能力减弱,甚至死亡;大气污染还能对气候产生不良影响,如降低能见度,减少太阳的辐射(据资料表明,城市太阳辐射强度和紫外线强度要分别比农村减少10~30%和10~25%)而导致城市佝偻发病率的增加;大气污染物能腐蚀物品,影响产品质量;近十几年来,不少国家发现酸雨,雨雪中酸度增高,使河湖、土壤酸化、鱼类减少甚至灭绝,森林发育受影响,这与大气污染是有密切关系的。
各种大气污染物对人体的影响。
煤烟
引起支气管炎等。如果煤烟中附有各种工业粉尘(如金属颗粒),则可引起相应的尘肺等疾病。
硫酸烟雾
对皮肤、眼结膜、鼻粘膜、咽喉等均有强烈刺激和损害。严重患者如并发胃穿孔、声带水肿、狭窄、心力衷竭或胃脏刺激症状均有生命危险。
铅
略超大气污染允许深度以上时,可引起红血球碍害等慢性中毒症状,高浓度时可引起强烈的急性中毒症状。
二氧化硫
浓度为1-5ppm时可闻到嗅味,5ppm长吸入可引起心悸、呼吸困难等心肺疾病。重者可引起反射性声带痉挛,喉头水肿以至窒息。
氧化氮
主要指一氧化氮和二氧化氮,中毒的特征是对深部呼吸道的作用,重者可臻肺坏疽;对粘膜、神经系统以及造血系统均有损害,吸入高浓度氧化氮时可出现窒息现象。
一氧化碳
对血液中的血色素亲和能力比氧大210倍,能引起严重缺氧症状即煤气中毒。约100ppm时就可使人感到头痛和疲劳。
臭氧
其影响较复杂,轻病表现肺活量少,重病为支气管炎等。
硫化氢
浓度为100ppm吸入2-15分钟可使人嗅觉疲劳,高浓度时可引起全身碍害而死亡。
氰化物
轻度中毒有粘膜刺激症状,重者可使意识逐渐昏,虽直性痉挛,血压下降,迅速发生呼吸障碍而死亡。氰化物中毒后遗症为头痛,失语症、癫痫发作等。氰化物蒸汽可引起急性结膜充血、气喘等。
氟化物
可由呼吸道、胃肠道或皮肤侵入人体,主要使骨骼、造血、神经系统、牙齿以及皮肤粘膜等受到侵害。重者或因呼吸麻痹、虚脱等而死亡。
氯
主要通过呼吸道和皮肤粘膜对人体发生中毒作用。当空气中氯的浓度达0.04~0.06毫克/升时,30~60分钟即可致严重中毒,如空气中氯的浓度达3毫克/升时,则可引起肺内化学性烧伤而迅速死亡。