大氣污染控制工程課件03

第二章燃燒與大氣污染(2)1.燃料的性質(zhì)2.燃料的燃燒過程3.煙氣體積計(jì)算4.燃燒過程中硫氧化物的形成5.顆粒污染物的形成6.其他污染物的形成第四節(jié)燃燒過程中硫氧化物的形成

1.硫的氧化機(jī)理

有機(jī)硫的分解溫度較低無機(jī)硫的分解速度較慢含硫燃料燃燒的特征是火焰呈藍(lán)色，由于反應(yīng)：在所有的情況下，它都作為一種重要的反應(yīng)中間體1.硫的氧化機(jī)理H2S的氧化1.硫的氧化機(jī)理CS2和COS的氧化1.硫的氧化機(jī)理元素S的氧化1.硫的氧化機(jī)理有機(jī)硫化物的氧化

2.SO2和SO3之間的轉(zhuǎn)化

反應(yīng)方程式SO2+O+M

SO3+M（1）SO3+O

SO2+O2

（2）SO3+H

SO2+OH（3）SO3+M

SO2+O+M（4）

在熾熱反應(yīng)區(qū)

，[O]

濃度很高，反應(yīng)（1）和（2）起支配作用

2.SO2和SO3之間的轉(zhuǎn)化SO3生成速率

當(dāng)d[SO3]/dt=0時(shí)，SO3濃度達(dá)到最大在富燃料條件下，[O]濃度低得多，SO3的去除反應(yīng)主要為反應(yīng)（3），SO3的最大濃度：2.SO2和SO3之間的轉(zhuǎn)化燃燒后煙氣中的水蒸氣可能與SO3結(jié)合生成H2SO4，轉(zhuǎn)化率:轉(zhuǎn)化率與溫度密切相關(guān)H2SO4濃度越高，酸露點(diǎn)越高煙氣露點(diǎn)升高極易引起管道和空氣凈化設(shè)施的腐蝕2.SO2和SO3之間的轉(zhuǎn)化SO3的轉(zhuǎn)化率/%第五節(jié)燃燒過程中顆粒物的形成1.碳粒子的生成積炭的生成核化過程：氣相脫氫反應(yīng)并產(chǎn)生凝聚相固體碳核表面上發(fā)生非均質(zhì)反應(yīng)較為緩慢的聚團(tuán)和凝聚過程燃料的分子結(jié)構(gòu)是影響積炭的主導(dǎo)因素積炭的生成與火焰的結(jié)構(gòu)有關(guān)提高氧氣量可以防止積炭生成壓力越低則積炭的生成趨勢(shì)越小1.碳粒子的生成火焰的結(jié)構(gòu)預(yù)混火焰：氣體燃料和空氣在燃燒前充分混合擴(kuò)散火焰：燃料和空氣分別進(jìn)入燃燒區(qū)混合，然后發(fā)生反應(yīng)（實(shí)際中應(yīng)用最多）1.碳粒子的生成火焰的結(jié)構(gòu)（續(xù)）層流火焰：Re<2200，分子擴(kuò)散和傳導(dǎo)是控制過程湍流火焰：Re>2200，強(qiáng)烈的湍流作用，但分子擴(kuò)散仍然起作用Laminar transition developedturbulent heightJetvelocity1.碳粒子的生成乙炔火焰中生碳反應(yīng)過程1.碳粒子的生成石油焦和煤胞的生成燃料油霧滴在被充分氧化之前，與熾熱壁面接觸，發(fā)生液相裂化和高溫分解，出現(xiàn)結(jié)焦多組分重殘油的燃燒后期會(huì)生成焦粒狀的煤胞，難以燃燒。焦粒生成反應(yīng)的順序：烷烴烯烴帶支鏈芳烴凝聚環(huán)系瀝青半園體瀝青瀝青焦焦炭

2.燃煤煙塵的形成煙塵：固體燃料燃燒產(chǎn)生的顆粒物，包括：黑煙：未燃盡的碳粒飛灰：不可燃礦物質(zhì)微粒煤粉燃燒過程碳表面的燃燒產(chǎn)物為CO，它擴(kuò)散離開表面并與O2反應(yīng)灰層碳層外擴(kuò)散2.燃煤煙塵的形成煤粉燃燒過程理論上碳與氧的摩爾比近1.0時(shí)最易形成黑煙在預(yù)混火焰中，C/O大約為0.5時(shí)最易形成黑煙易燃燒又少出現(xiàn)黑煙的燃料順序?yàn)椋簾o煙煤焦炭褐煤低揮發(fā)分煙煤高灰發(fā)分煙煤碳粒子燃盡的時(shí)間與粒子的初始直徑、表面溫度、氧氣濃度等有關(guān)2.燃煤煙塵的形成燃燒碳層中成分和溫度分布2.燃煤煙塵的形成黑煙形成的化學(xué)過程2.燃煤煙塵的形成高灰分燃料的擴(kuò)散燃燒2.燃煤煙塵的形成灰分中含有Hg、As、Se、Pb、Cu、Zn等污染元素2.燃煤煙塵的形成飛灰的形成過程2.燃煤煙塵的形成影響燃煤煙氣中飛灰排放特征的因素煤質(zhì)燃燒方式煙氣流速爐排和爐膛的熱負(fù)荷鍋爐運(yùn)行負(fù)荷鍋爐結(jié)構(gòu)2.燃煤煙塵的形成影響燃煤煙氣中飛灰排放特征的因素——煤質(zhì)2.燃煤煙塵的形成燃煤顆粒大小對(duì)飛灰含量的影響2.燃煤煙塵的形成影響煙煤煙氣中飛灰排放特征的因素——燃燒方式2.燃煤煙塵的形成幾種燃燒方式的煙塵百分比2.燃煤煙塵的形成幾種燃燒方式的煙塵顆粒概況2.燃煤煙塵的形成影響燃煤煙氣中飛灰排放特征的因素——運(yùn)行負(fù)荷第六節(jié)燃燒過程中其他污染物的形成1.有機(jī)污染物的形成形成歷程鏈烴分子氧化脫氫形成乙烯和乙炔延長(zhǎng)乙炔的鏈形成各種不飽和基不飽和基進(jìn)一步脫氫形成聚乙炔不飽和基通過環(huán)化反應(yīng)形成C6－C2型芳香族化合物C6－C2基逐步合成為多環(huán)有機(jī)物1.有機(jī)污染物的形成比較活潑的碳?xì)浠衔锟赡苁钱a(chǎn)生光化學(xué)煙霧的直接原因碳?xì)浠衔锏漠a(chǎn)生量與燃料組成密切相關(guān)燃料中高分子碳?xì)浠衔餄舛扰cPOM排放水平具有相關(guān)性燃料與空氣的充分混合可降低有機(jī)物的含量，但不利于NOx的控制同時(shí)減少CH和NOx的排放需要仔細(xì)控制混合的型式、溫度水平和整個(gè)系統(tǒng)的停留時(shí)間2.CO的形成CO是所有大氣污染物中量最大、分布最廣的一種CO的全球排放量為200×106t/a燃料中的碳都先形成CO，然后進(jìn)一步氧化在火焰溫度下有足夠的氧并且停留時(shí)間足夠長(zhǎng)，可以降低CO含量。CO的形成和破壞都由動(dòng)力學(xué)控制，反應(yīng)路線：

RHRRCHORCOCO2.CO的形成3.Hg的形成與排放Hg對(duì)人的腎和神經(jīng)系統(tǒng)有危害煤碳燃燒是Hg的一大來源煤中Hg的析出率與燃燒條件有關(guān)燃燒溫度>900oC時(shí)，析出率>90％還原性氣氛的析出率低于氧化性氣氛Hg排放控制是燃煤污染控制的新課題之一4.NOx的形成NOx的形成機(jī)理燃料型NOx：燃料中的固定氮生成的NOx熱力型NOx：高溫下N2與O2反應(yīng)生成的NOx瞬時(shí)NOx：低溫火焰下由于含碳自由基的存在生成的NOx4.NOx的形成4.NOx的形成5.二惡英的形成機(jī)理5.二惡英的形成機(jī)理5.二惡英的形成