燃料燃燒產(chǎn)生的污染及控制

1、燃料燃燒產(chǎn)生的污染及控制摘要：燃燒少物質(zhì)劇烈氧化而發(fā)光、發(fā)熱的現(xiàn)象，是人們利用能源的最主要方式。燃燒過程中常見的污染物有一氧化碳、 二氧化硫、氮氧化合物和煙塵，燃燒還會產(chǎn)生噪聲污染、熱 污染和鉛污染等。它們妨害著人們的健康，動植物的生長，甚至整個生態(tài)的平衡。因此必須對它們加以控制。關(guān)鍵字：燃料燃燒污染物燃燒是可燃混合物的快速氧化過程， 并伴有能量的釋放，同時使燃料的組成 元素轉(zhuǎn)化成相應(yīng)的氧化物。多數(shù)化石燃料完全燃燒的產(chǎn)物是 C02、水蒸汽；不 完全燃燒過程將產(chǎn)生黑煙、CO和其它部分氧化產(chǎn)物等。若燃料中含 S、N會生 成S02和NOx，燃燒溫度較高時，空氣中的部分氮會被氧化成 NOx。這些燃燒

2、產(chǎn)物嚴(yán)重影響了人們的健康以及動植物的生長。1. 燃料的分類(1) 常規(guī)燃料如煤、petroleum、天然氣等。(2) 非常規(guī)燃料按其物理狀態(tài)分為：(1) 固體燃料：揮發(fā)分被蒸餾后以氣態(tài)燃燒(蒸氣控制) ；留下的固定炭 以固態(tài)燃燒(擴(kuò)散控制)。(2) 液體燃料：由蒸發(fā)過程控制(氣態(tài)形式燃燒)。(3) 氣態(tài)燃料：由擴(kuò)散或混合控制。按獲得方法分天然燃料人工燃料按物態(tài)分固體燃料木柴、煤、油頁巖木炭、焦炭、煤粉等液體燃料石油汽油、煤油、柴油、重油氣體燃料天然氣高爐煤氣、發(fā)生爐煤氣、焦?fàn)t煤氣2. 燃燒過程中常見的污染物燃燒過程中常見的污染物有一氧化碳、二氧化硫、氮氧化合物和煙塵，燃燒 還會產(chǎn)生噪聲污染、熱

3、污染和鉛污染等。這些排放物會污染環(huán)境，是目前影響全 球環(huán)境的酸雨、“溫室效應(yīng)”等的主要來源，妨害著人們的健康，動植物的生長， 甚至整個生態(tài)的平衡。一氧化碳一氧化碳主要由含碳燃料不完全燃燒引起。它在鍋爐排氣中約占3%，而在汽車排氣中可達(dá)13 %。對于 鍋爐和 工業(yè)爐只要保證燃料充分氧化，采用二次 燃燒，就可能降低煙氣中的一氧化碳含量。減少內(nèi)燃機(jī)排氣中一氧化碳則是一個較為復(fù)雜的問題。主要措施有：改進(jìn)內(nèi)燃機(jī)設(shè)備結(jié)構(gòu)，如正確設(shè)計增壓比，排 氣道增設(shè)催化補(bǔ)燃器，操作上自動調(diào)節(jié)油氣比等；提高燃料質(zhì)量，如調(diào)配汽油 辛 烷值、使用乳化燃料或液化氣等；以及通過制訂法規(guī)，進(jìn)行廢氣監(jiān)測等。一氧化碳是石油化工行業(yè)常見

4、的職業(yè)危害因素，分布范圍廣，接觸人員多， 毒性危害大。尤其是隨著煤氣化工業(yè)的發(fā)展，職工遭受一氧化碳危害影響的可能 性增大。煤氣化裝置及后續(xù)合成氣處理裝置，干氣制氫裝置，化學(xué)工業(yè)中合成氨、 丙酮、光氣、甲醇的生產(chǎn)，生產(chǎn)和使用含一氧化碳的可燃?xì)怏w以及用于氣、含碳 燃料油加熱爐的不完全燃燒等，這些工作場所均可能接觸一氧化碳。無色無味靜悄悄地來一氧化碳為無色、無味、無刺激性的氣體，易擴(kuò)散，微溶于水，易溶于氨 水。易燃、易爆。與空氣混合有爆炸的危險。一氧化碳使血液攜氧能力下降，阻礙氧的釋放和傳遞，導(dǎo)致低氧血癥和組 織缺氧。由于中樞神經(jīng)系統(tǒng)對缺氧最敏感，故最易受到侵害。工作場所空氣中時間加權(quán)平均容許濃度不

5、超過 20毫克/立方米，短時間接 觸容許濃度不超過30毫克/立方米，立即威脅生命或健康的濃度為 1700毫克/ 立方米，無警示性。危害健康不可輕視可經(jīng)呼吸道進(jìn)入人體。主要損害神經(jīng)系統(tǒng)。輕度急性中毒時，表現(xiàn)為頭痛、 頭暈、心悸、惡心，進(jìn)而癥狀加重，出現(xiàn)嘔吐、四肢無力等癥狀，脫離中毒現(xiàn)場 后癥狀可消失。中度急性中毒時，除上述癥狀外，面色潮紅，口唇呈櫻桃紅色，多汗、脈 快、煩躁、步態(tài)不穩(wěn)、意識模糊甚至昏迷，及時搶救一般無明顯并發(fā)癥或后遺癥。重度急性中毒時，迅速進(jìn)入昏迷狀態(tài)，牙關(guān)緊閉，強(qiáng)直性全身痙攣，大小 便失禁。濃度極高時，數(shù)分鐘內(nèi)可致人死亡。部分中毒患者昏迷蘇醒后，經(jīng)過兩天至30天的假愈期，又出現(xiàn)

6、一系列神經(jīng)精神癥狀，常見的有精神異常，腦局灶性損害，顱、脊神經(jīng)損傷。慢性影響。長期接觸低濃度一氧化碳可致頭痛、頭暈、耳鳴、乏力、失眠、多夢、記憶力減退及心電圖改變二氧化硫二氧化硫來自燃料中硫、硫酸鹽和有機(jī)硫化物。二氧化硫在煙氣中的體積濃 度為0.050.25 %,有時可達(dá)0.4%。由于原油加工中90%以上的硫轉(zhuǎn)入重油， 重油的含硫量可達(dá)13 %。防止二氧化硫污染的有效措施是：燃料脫硫或煙氣 脫硫，采用低硫燃料燃燒也是最常用的方法。1. SO2對人體健康的危害SO2是一種無色具有強(qiáng)烈刺激性氣味的氣體，易溶于人體的體液和其他黏性 液中，長期的影響會導(dǎo)致多種疾病， 口：上呼吸道感染、慢性支氣管炎、肺

7、氣腫 等，危害人類健康。SO2在氧化劑、光的作用下，會生成使人致病、甚至增加病 人死亡率的硫酸鹽氣溶膠，據(jù)有關(guān)研究表明，當(dāng)硫酸鹽年濃度在10卩g/m3左右時，每減少10%的濃度能使死亡率降低0.5% ;2. SO2對植物的危害研究表明，在高濃度的SO2的影響下，植物產(chǎn)生急性危害，葉片表面產(chǎn)生 壞死斑，或直接使植物葉片枯萎脫落；在低濃度SO2的影響下，植物的生長機(jī)能受到影響，造成產(chǎn)量下降，品質(zhì)變壞。據(jù)1983年對我國13個省市25個工廠 企業(yè)的統(tǒng)計，因SO2造成的受害面積達(dá)2.33萬公頃，糧食減少1.85萬噸，蔬 菜減少500噸，危害相當(dāng)嚴(yán)重。3. SO2對金屬的腐蝕大氣中的SO2對金屬的腐蝕主

8、要是對鋼結(jié)構(gòu)的腐蝕。據(jù)統(tǒng)計，發(fā)達(dá)國家每 年因金屬腐蝕而帶來的直接經(jīng)濟(jì)損失占國民經(jīng)濟(jì)總產(chǎn)值的2%4%。由于金屬腐蝕造成的直接損失遠(yuǎn)大于水災(zāi)、風(fēng)災(zāi)、火災(zāi)、地震造成損失的總和。且金屬腐 蝕直接威脅到工業(yè)設(shè)施、生活設(shè)施和交通設(shè)施的安全。4.對生態(tài)環(huán)境的影響S02形成的酸雨和酸霧危害也是相當(dāng)?shù)拇?，主要表現(xiàn)為對湖泊、地下水、建筑物、森林、古文物以及人的衣物構(gòu)成腐蝕。同時，長期的酸雨作用還將對土壤 和水質(zhì)產(chǎn)生不可估量的損失。氮氧化合物氮氧化合物包括二氧化氮和不穩(wěn)定的一氧化氮、一氧化二氮和四氧化二氮等。它們在高溫（1650 C以上）下可由燃料中的氮化物以及空氣中的氮和氧直接生 成。煙氣中氮氧化合物含量可達(dá) 1

9、200毫克/米（，汽車排氣中可達(dá) 4000毫克 /米（。通過濕法液體吸收、干法固體吸附或催化轉(zhuǎn)換方法可以降低它的含量；汽油機(jī)中采用層狀燃燒也是降低氮氧化合物含量的一種方法。各種污染源排放的氮氧化物中，絕大部分為 NO,其毒性不是很大，不過NO在大氣中可氧化為N02。N02比較穩(wěn)定，其毒性為 NO的45倍?？諝庵蠳02含量3.5 X10-6 （體積分?jǐn)?shù)）持續(xù)1h，開始對人有影響；含量為（2050） X10-6（體積分?jǐn)?shù)）時，對人眼有刺激作用；當(dāng)含量達(dá)到150 X10-6 （體積分?jǐn)?shù)）時，對人的呼吸器官則有強(qiáng)烈的刺激性。N02參與光化學(xué)煙霧的形成，其毒性更強(qiáng)。據(jù) 研究，光化學(xué)煙霧具有致癌作用。在陽

10、光作用下N02與烴和臭氧反應(yīng)，生成煙霧和有害于人類健康的化合物，這些煙霧和化合物分別帶有刺激性、 腐蝕性，能 傷害人的眼睛并導(dǎo)致呼吸系統(tǒng)的疾病。但是，最新的研究表明，一氧化氮參與人的心血管作用， “一氧化氮是心血管 系統(tǒng)中傳播信號的分子”的研究獲1998年諾貝爾生物學(xué)及醫(yī)學(xué)獎。研究表明，某 些細(xì)胞可以產(chǎn)生一氧化氮，這些一氧化氮從細(xì)胞中穿出后， 作用于其他細(xì)胞，并 能控制其他細(xì)胞的行為。以后，科學(xué)家陸續(xù)發(fā)現(xiàn)一氧化氮在神經(jīng)信號傳遞、血壓 控制、血液流量控制和抵抗感染等方面的重要作用，但在大氣中的氮氧化物對人體還是有害的煙塵煙塵中，煙是指碳?xì)浠衔镌谌毖跸铝呀馍深w粒直徑小于 1微米的碳粒。 隨著碳

11、粒的增多，煙由褐色變?yōu)楹谏?。家庭爐灶的產(chǎn)煙量占燃煤量的 3.5 %以上， 工業(yè)鍋爐一般是0.5 %。塵是指排氣中直徑為1100微米的顆粒，來自燃料的 灰分。影響煙塵的因素是燃燒設(shè)備、操作方法和燃料含灰量。選燒低灰分燃料和 采用旋風(fēng)分離、濕法凈化、多孔過濾或靜電沉降等除塵設(shè)施，都是降低排氣中煙 塵的有效措施。噪聲及熱污染燃燒引起的噪聲主要來自進(jìn)氣道、排氣道和燃燒器?？刂圃肼曉?、減弱傳播、 采用消聲器等能使噪聲降低。在燃燒過程中，大量熱量的積聚將引起環(huán)境的熱污 染。如熱電廠中通常只有 40 %的燃料熱能轉(zhuǎn)為電能，余下的大部分熱能排入大 氣或隨冷卻水帶走，大量含熱廢水排到江河使水溫升高， 影響水質(zhì)，

12、危及水生生 物的生長，破壞生態(tài)平衡。為此要充分利用熱電廠的余熱和改進(jìn)冷卻方式，以控制熱污染的危害。3. 防治措施目前世界上減少二氧化硫排放量的主要措施：1. 原煤脫硫技術(shù)，可以除去燃煤中大約 40 %一 60 %的無機(jī)硫。優(yōu)先使用低 硫燃料，如含硫較低的低硫煤和天然氣等。2. 改進(jìn)燃煤技術(shù)，減少燃煤過程中二氧化硫和氮氧化物的排放量。例如，液 態(tài)化燃煤技術(shù)是受到各國歡迎的新技術(shù)之一。它主要是利用加進(jìn)石灰石和白云石，與二氧化硫發(fā)生反應(yīng)，生成硫酸鈣隨灰渣排出。對煤燃燒后形成的煙氣在排 放到大氣中之前進(jìn)行煙氣脫硫3. 目前主要用石灰法，可以除去煙氣中85% 90 %的二氧化硫氣體。不過， 脫硫效果雖好

13、但十分費(fèi)錢。例如，在火力發(fā)電廠安裝煙氣脫硫裝置的費(fèi)用， 要達(dá) 電廠總投資的25%之多。這也是治理酸雨的主要困難之一。4. 開發(fā)新能源，如太陽能,風(fēng)能,核能，可燃冰等，但是目前技術(shù)不夠成熟，如果使 用會造成新污染，且消耗費(fèi)用十分高防治大氣污染是一個龐大的系統(tǒng)工程，需要個人、集體、國家、乃至全球各 國的共同努力，可考慮采取如下幾方面措施：減少污染物排放量。多采用無污染能源（如太陽能、風(fēng)能、水力發(fā)電）、改革能源結(jié)構(gòu)，用低污染能源（如天然氣）、對燃料進(jìn)行預(yù)處理（如燒煤前，先進(jìn) 行脫硫）、改進(jìn)燃燒技術(shù)等均可減少排污量。另外，在污染物未進(jìn)入大氣之前， 使用除塵消煙技 術(shù)、冷凝技術(shù)、液體吸收技術(shù)、回收處理技術(shù)等消除廢氣中的 部分污染物，可減少進(jìn)入大氣的污染物數(shù)量?？刂婆欧藕统浞掷么髿庾詢裟芰Α?氣象條件不同，大氣對污染物的容量便 不同，排入同樣數(shù)量的污染物，造成的污染物濃度便不同。對于風(fēng)力大、通風(fēng) 好、湍流盛、 對流強(qiáng)的地區(qū)和時段，大氣擴(kuò)散稀釋能力強(qiáng)，可接受較多廠礦企 業(yè)地逆溫的地區(qū)和時 段，大氣擴(kuò)散稀釋能力弱，便不能接受較