空氣污染的實務與工業應用

空氣污染的實務與工業應用

指定工序(Specified Processes)

空氣污染控制在實務與工業領域中具有重要意義。在香港,《空氣污染管制條例》(第311章)將高污染排放活動列為「指定工序」,共31類,指定工序包括:鋁業、水泥廠、陶瓷廠、氯氣廠、銅業、電力廠、煤氣廠、鐵鋼廠、金屬回收、礦業、焚化爐、石化廠、硫酸廠、瀝青廠、鉛業、石棉廠、化學焚化廠、鹽酸廠、氰化氫廠、硫化物廠等。這些工序需領取牌照,並採用「最佳可行方法」(Best Practicable Means)以減少排放。此方法不僅包括設備選擇與維護,也涵蓋操作方式與監督管理。

車輛排放控制

內燃機運作原理

車輛排放是空氣污染的重要來源。汽油引擎採用四行程循環:進氣、壓縮、燃燒與排氣。燃料與空氣混合後進入汽缸,經壓縮與點火燃燒,推動活塞產生動力。排放來源包括曲軸箱滲漏的未燃混合物、油箱蒸發、化油器熱浸逸散與排氣中的燃燒副產物。排氣成分包括 CO、NOx、HC、SO₂、鉛與懸浮粒子。

汽油引擎採用四行程循環:

  • 進氣行程:活塞向下,吸入空氣與燃料混合物。
  • 壓縮行程:活塞向上,壓縮混合物。
  • 動力行程:火花塞點燃混合物,燃燒氣體推動活塞。
  • 排氣行程:活塞向上,排出燃燒後的廢氣。

排放來源

  • 曲軸箱排放:未燃燒的空氣燃料混合物滲入曲軸箱,含高濃度碳氫化合物(HC)。
  • 燃料系統排放:油箱蒸發或加油時逸散。
  • 化油器排放:引擎熄火後熱浸效應導致揮發性成分逸散。
  • 排氣排放:含 CO、NOx、HC、SO₂、Pb、PM 等。

不完全燃燒原因

不完全燃燒可能由壁面熄火效應、引擎暫態運作、故障或空燃比過低所致。空燃比是指空氣與燃料的質量比,理論值約為 14.6。若空氣不足(混合過濃),會增加 CO 與 HC 排放;若空氣過多(混合過稀),則增加 NOx 排放,過高則導致燃燒不完全。

  • 壁面熄火效應
  • 暫態條件
  • 引擎故障或調校不當
  • 空燃比過低

空燃比與排放(Air-Fuel Ratio, A/F)

不完全燃燒可能由壁面熄火效應、引擎暫態運作、故障或空燃比過低所致。空燃比是指空氣與燃料的質量比,理論值約為 14.6。若空氣不足(混合過濃),會增加 CO 與 HC 排放;若空氣過多(混合過稀),則增加 NOx 排放,過高則導致燃燒不完全。

三元催化轉換器(Three-Way Catalytic Converter)

三元催化轉換器可同時減少 HC、CO 與 NOx 排放,分為還原室與氧化室。NO 被氫氣還原為 N₂(Rh 鉑族催化劑),反應式:2NO + 2H₂ → N₂ + 2H₂O。CO 與 HC 在氧化室中被氧化為二氧化碳與水,(Pt 催化劑),反應式:2CO + O₂ → 2CO₂;HC + O₂ → CO₂ + H₂O。此裝置需使用無鉛汽油,否則催化劑會被破壞。

火力發電廠污染物管理

火力發電廠亦是主要污染源。燃煤發電過程中會產生懸浮粒子(如飛灰)、二氧化硫與氮氧化物。飛灰是煤燃燒後的副產物,具玻璃狀微粒結構。二氧化硫由煤中硫燃燒產生,氮氧化物則由高溫下氮與氧反應生成。這些污染物需透過靜電除塵器、洗滌塔等設備加以控制。

主要污染物

  • 懸浮粒子(如飛灰 PFA):由不可燃物質形成,粒徑細小,具玻璃狀微粒結構。
  • 二氧化硫(SO₂):由煤中硫燃燒產生,反應式:S + O₂ → SO₂
  • 氮氧化物(NOx):高溫下 N₂ 與 O₂ 反應生成,反應式:
  • N₂ + O₂ → 2NO
  • 2NO + O₂ → 2NO₂

發佈留言

較新的 較舊

Popular Items

9A線

港巴X9線