第二章 燃燒與大氣污染

1、1. 1. 燃料的性質(zhì)燃料的性質(zhì)2. 2. 燃料的燃燒過程燃料的燃燒過程3. 3. 煙氣體積計算煙氣體積計算4. 4. 燃燒過程中硫氧化物的形成燃燒過程中硫氧化物的形成5. 5. 顆粒污染物的形成顆粒污染物的形成6. 6. 其他污染物的形成其他污染物的形成第一節(jié)第一節(jié) 燃料的性質(zhì)燃料的性質(zhì)1.1. 燃料的分類燃料的分類 按獲得方法分按獲得方法分 按物態(tài)分按物態(tài)分 天然燃料天然燃料 人工燃料人工燃料 固體燃料固體燃料 木柴、煤、油頁巖木柴、煤、油頁巖 木炭、焦炭、煤粉等木炭、焦炭、煤粉等 液體燃料液體燃料 石油石油 汽油、煤油、柴油、汽油、煤油、柴油、重油重油 氣體燃料氣體燃料 天然氣天然氣 高

2、爐煤氣、發(fā)生爐煤高爐煤氣、發(fā)生爐煤氣、焦爐煤氣氣、焦爐煤氣 燃料的形態(tài)燃料的形態(tài)氣態(tài)氣態(tài)液態(tài)液態(tài)固態(tài)固態(tài)燃燒由空氣與燃料混合（擴燃燒由空氣與燃料混合（擴散）所控制散）所控制分為揮發(fā)組份和固形物（固定碳）分為揮發(fā)組份和固形物（固定碳）揮發(fā)組份：受蒸溜，混合控制揮發(fā)組份：受蒸溜，混合控制固形物：受氧向固體燃料表面擴散固形物：受氧向固體燃料表面擴散所控制所控制以氣態(tài)燃燒，受蒸發(fā)、混合以氣態(tài)燃燒，受蒸發(fā)、混合所控制所控制2. 2. 燃料的化學組成燃料的化學組成典型氣體、液體和固體燃料的化學組成成分典型氣體、液體和固體燃料的化學組成成分煤油柴油精煉焦爐3. 3. 燃料組成對燃燒的影響燃料組成對燃燒的影響

3、 碳：可燃元素。碳：可燃元素。1 kg純碳完全燃燒時，放出純碳完全燃燒時，放出32860 kJ的的熱量。當不完全燃燒生成熱量。當不完全燃燒生成CO時，放出時，放出9268kJ的熱量。純的熱量。純碳起燃溫度很高，燃燒緩慢，火焰也短。煤中的碳不是單碳起燃溫度很高，燃燒緩慢，火焰也短。煤中的碳不是單質(zhì)狀態(tài)存在，而是與氫、氮、硫等組成有機化合物。煤形質(zhì)狀態(tài)存在，而是與氫、氮、硫等組成有機化合物。煤形成的地質(zhì)年代越長，其揮發(fā)性成分含量越少，而含碳量則成的地質(zhì)年代越長，其揮發(fā)性成分含量越少，而含碳量則相對增加。例如，無煙煤含碳量約相對增加。例如，無煙煤含碳量約90%98%，一般煤的，一般煤的含碳量約含碳量

4、約50%95%。 氫：是燃料中發(fā)熱量最高的元素。固體燃料中氫的含量為氫：是燃料中發(fā)熱量最高的元素。固體燃料中氫的含量為2%10%，以碳氫化合物的形式存在，以碳氫化合物的形式存在，1 kg氫完全燃燒氫完全燃燒時能放出時能放出120500 kJ的熱量。的熱量。 氧：氧在燃料中與碳和氫生成化合物，降低了燃料氧：氧在燃料中與碳和氫生成化合物，降低了燃料的發(fā)熱量的發(fā)熱量 氮：燃料中含氮量很少，一般為氮：燃料中含氮量很少，一般為0.5%1.5% 硫：以三種形態(tài)存在：有機硫、硫化鐵硫和硫酸鹽硫：以三種形態(tài)存在：有機硫、硫化鐵硫和硫酸鹽硫。前兩種能放出熱量，稱之為揮發(fā)硫。硫燃燒生硫。前兩種能放出熱量，稱之為揮

5、發(fā)硫。硫燃燒生成產(chǎn)物為成產(chǎn)物為SO2和和SO3，其中，其中SO2占占95%以上。以上。 水分：水分的存在使燃料中可燃成分相對地減少。水分：水分的存在使燃料中可燃成分相對地減少。煤中水分由表面水分（外部水分）和吸附水分（內(nèi)煤中水分由表面水分（外部水分）和吸附水分（內(nèi)部水分）組成。外部水分可以靠自然干燥方法除去。部水分）組成。外部水分可以靠自然干燥方法除去。內(nèi)部水分要放在干燥箱中加熱到內(nèi)部水分要放在干燥箱中加熱到102105 C，保持，保持2h后才能除掉。后才能除掉。 灰分：是燃料中不可燃礦物質(zhì)，為燃料中有害成分?；曳郑菏侨剂现胁豢扇嫉V物質(zhì)，為燃料中有害成分。4.4.煤的分類和組成煤的分類和組成（

6、分類參數(shù)為干燥無灰基揮發(fā)分（分類參數(shù)為干燥無灰基揮發(fā)分V Vdafdaf) ) Vdaf：3.510.0 ；固定碳含量高（；固定碳含量高（ 97 以上），純煤真密度高，煤化時間最長，無任以上），純煤真密度高，煤化時間最長，無任何黏結性，燃點高，燃燒時無煙，低硫、質(zhì)軟何黏結性，燃點高，燃燒時無煙，低硫、質(zhì)軟易磨，是理想的還原劑和燃料。易磨，是理想的還原劑和燃料。無煙煤無煙煤Vdaf：1037 ；碳含量；碳含量7590%，煤化，煤化時間較長，有黏結性，成焦性強，是發(fā)電、機時間較長，有黏結性，成焦性強，是發(fā)電、機車、民用及工業(yè)爐窯的較好燃料。車、民用及工業(yè)爐窯的較好燃料。煙煤煙煤Vdaf：37 ；煤

7、化程度最低（；煤化程度最低（C 6075 ），水分含量高，孔隙度大，不黏結，熱值），水分含量高，孔隙度大，不黏結，熱值低，含有一定數(shù)量的腐殖酸，化學反應強，熱低，含有一定數(shù)量的腐殖酸，化學反應強，熱穩(wěn)定性差，易風化，加熱時易破碎，熔點低。穩(wěn)定性差，易風化，加熱時易破碎，熔點低。褐煤褐煤煤的成分分析煤的成分分析水分水分游離水游離水化合水化合水灰分灰分揮發(fā)揮發(fā)分分煤的元素分析煤的元素分析(分析方法參照分析方法參照GB212-77）氫氫氮氮硫硫氧氧碳碳固定固定碳碳煤的工業(yè)分析煤的工業(yè)分析水分：水分： 一定重量一定重量13mm以下粒度的煤樣，在干燥箱內(nèi)以下粒度的煤樣，在干燥箱內(nèi)318323K溫度溫度下

8、干燥下干燥8h，取出冷卻，稱重，取出冷卻，稱重 外部水分外部水分 將失去外部水分的煤樣保持在將失去外部水分的煤樣保持在375380K下，約下，約2h后，稱重后，稱重 內(nèi)部水分內(nèi)部水分揮發(fā)分：揮發(fā)分： 失去水分的試樣密封在坩堝內(nèi)，放在失去水分的試樣密封在坩堝內(nèi)，放在1200K的馬弗爐中加熱的馬弗爐中加熱7min，放入干燥箱中冷卻至常溫再稱重，放入干燥箱中冷卻至常溫再稱重 灰分：灰分： 失去水分和揮發(fā)分后的剩余部分（焦炭）放在失去水分和揮發(fā)分后的剩余部分（焦炭）放在800 20 C的環(huán)的環(huán)境中灼燒到重量不再變化時，取出冷卻。境中灼燒到重量不再變化時，取出冷卻。固定碳固定碳 從煤中扣除水分、灰分以及

9、揮發(fā)分后剩余的部分為固定碳。從煤中扣除水分、灰分以及揮發(fā)分后剩余的部分為固定碳。煤中灰分的組成煤中灰分的組成我國煤炭的平均灰分含量為我國煤炭的平均灰分含量為2525灰分的存在降低了煤的熱值，也增加了煙塵污灰分的存在降低了煤的熱值，也增加了煙塵污染和出渣量染和出渣量煤的元素分析煤的元素分析碳和氫：通過燃燒后分析尾氣中碳和氫：通過燃燒后分析尾氣中COCO2 2和和H H2 2O O的生成量測定的生成量測定氮：在催化劑作用下使煤中的氮轉(zhuǎn)化為氨，氮：在催化劑作用下使煤中的氮轉(zhuǎn)化為氨，堿液吸收，滴定堿液吸收，滴定硫：與氧化鎂和無水硫酸鈉混合物反應，硫：與氧化鎂和無水硫酸鈉混合物反應，S SOS SO4

10、42-2-，滴定，滴定煤中硫的形態(tài)煤中硫的形態(tài)煤的成分表示方法煤的成分表示方法收到基收到基ar 空氣干燥基空氣干燥基ad外部水外部水 干燥基干燥基d外部水外部水內(nèi)部水內(nèi)部水 干燥無灰基干燥無灰基daf外部水外部水灰分灰分內(nèi)部水內(nèi)部水 要確切說明煤的特性，必須同時指明百分比的基準，要確切說明煤的特性，必須同時指明百分比的基準，常用的基準有以下四種常用的基準有以下四種：收到基：鍋爐爐前使用的燃料，包括全部灰分和收到基：鍋爐爐前使用的燃料，包括全部灰分和水分水分 空氣干燥基：以去掉外部水分的燃料作為空氣干燥基：以去掉外部水分的燃料作為100%100%的的成分，即在實驗室內(nèi)進行燃料分析時的試樣成分成分

11、，即在實驗室內(nèi)進行燃料分析時的試樣成分 干燥基：以去掉全部水分的燃料作為干燥基：以去掉全部水分的燃料作為100%100%的成分，干燥的成分，干燥基更能反映出灰分的多少基更能反映出灰分的多少 干燥無灰基：以去掉水分和灰分的燃料作為干燥無灰基：以去掉水分和灰分的燃料作為100%100%的成分的成分 我國部分煤種的分析結果我國部分煤種的分析結果我國部分煤種的分析結果我國部分煤種的分析結果( (續(xù)）續(xù)） 5.5.其他燃料其他燃料 石油石油液體燃料的主要來源液體燃料的主要來源鏈烷烴、環(huán)烷烴和芳香烴等多種化合物組成的混合物鏈烷烴、環(huán)烷烴和芳香烴等多種化合物組成的混合物主要含碳和氫，還有少量硫、氮和氧主要含

12、碳和氫，還有少量硫、氮和氧氫含量增加時，比重減少，發(fā)熱量增加氫含量增加時，比重減少，發(fā)熱量增加天然氣天然氣典型的氣體燃料典型的氣體燃料一般組成為甲烷一般組成為甲烷8585、乙烷、乙烷1010、丙烷、丙烷3 35.5.其他燃料其他燃料 非常規(guī)燃料非常規(guī)燃料城市固體廢棄物城市固體廢棄物商業(yè)和工業(yè)固體廢棄物商業(yè)和工業(yè)固體廢棄物農(nóng)產(chǎn)物和農(nóng)村廢物農(nóng)產(chǎn)物和農(nóng)村廢物水生植物和水生廢物水生植物和水生廢物污泥處理廠廢物污泥處理廠廢物可燃性工業(yè)和采礦廢物可燃性工業(yè)和采礦廢物天然存在的含碳和含碳氫的資源天然存在的含碳和含碳氫的資源合成燃料合成燃料 非常規(guī)燃料通常需要專門技術轉(zhuǎn)化為易于利用的形式非常規(guī)燃料通常需要專門

13、技術轉(zhuǎn)化為易于利用的形式城市固體廢物用作燃料必須考慮其大氣污染問題城市固體廢物用作燃料必須考慮其大氣污染問題6.6.燃料組成的表示方法燃料組成的表示方法: C: Cx xH Hy yS Sz zO Ow wN Nv v Sample: C: 77.2%, H: 5.2%, N: 1.2%, S: 2.6%, O: 5.9% and ash: 7.9% by weight. Determine the normalized molar composition. Element Wt % mol/100g mol/mol(碳碳) C 77.2 12 = 6.43 6.43 = 1.00 H 5.2

14、0 1 = 5.20 6.43 = 0.808 N 1.20 14 = 0.0857 6.43 = 0.013 S 2.60 32 = 0.0812 6.43 = 0.013 O 5.90 16 = 0.369 6.43 = 0.057 ash 7.9 6.43 = 1.23 g/molC The normalized molar composition:CH0.808N0.013S0.013O0.057 100gg15.556.43 molmolfM（碳）（碳）燃料的最重要的兩個屬性燃料的最重要的兩個屬性v熱值熱值決定燃料的消耗量決定燃料的消耗量v雜質(zhì)雜質(zhì)污染物產(chǎn)生的來源污染物產(chǎn)生的來源第二

15、節(jié)第二節(jié) 燃料燃燒過程燃料燃燒過程 1.1.影響燃燒過程的主要因素影響燃燒過程的主要因素燃燒過程及燃燒產(chǎn)物燃燒過程及燃燒產(chǎn)物 完全燃燒：完全燃燒：COCO2 2、HH2 2OO不完全燃燒：不完全燃燒： COCO2 2、HH2 2O & COO & CO、黑煙及其他、黑煙及其他部分氧化產(chǎn)物部分氧化產(chǎn)物如果燃料中含有如果燃料中含有S S和和NN，則會生成，則會生成SOSO2 2和和NONO空氣中的部分空氣中的部分NN可能被氧化成可能被氧化成NONO熱力型熱力型NONOx x1.1.影響燃燒過程的主要因素影響燃燒過程的主要因素燃料完全燃燒的條件（燃料完全燃燒的條件（3T3T）提供充足

16、的空氣；但是空氣量過大，會降低爐溫，增加熱提供充足的空氣；但是空氣量過大，會降低爐溫，增加熱損失損失 溫度條件（溫度條件（TemperatureTemperature）：達到燃料的著火溫度）：達到燃料的著火溫度 時間條件（時間條件（TimeTime）：燃料在高溫區(qū)停留時間應超過燃料）：燃料在高溫區(qū)停留時間應超過燃料燃燒所需時間燃燒所需時間 燃料與空氣的混合條件（燃料與空氣的混合條件（TurbulenceTurbulence）：燃料與氧充分）：燃料與氧充分混合混合典型燃料的著火溫度典型燃料的著火溫度燃燒火焰溫度與燃料混合比的關系燃燒火焰溫度與燃料混合比的關系 （以（以CHCH4 4為例）為例）典

17、型鍋爐熱損失與過?？諝饬康年P系典型鍋爐熱損失與過剩空氣量的關系燃氣比和混合程度對燃燒產(chǎn)物的影響燃氣比和混合程度對燃燒產(chǎn)物的影響2.2.燃料燃燒的理論空氣量燃料燃燒的理論空氣量建立燃燒方程式的假定建立燃燒方程式的假定：空氣組成空氣組成 20.9%O2和和79.1%N2，兩者體積比為：，兩者體積比為：N2/ O2 = 3.78燃料中固定氧可用于燃燒燃料中固定氧可用于燃燒燃料中硫主要被氧化為燃料中硫主要被氧化為 SO2不考慮不考慮NOX的生成的生成燃料中的燃料中的N在燃燒時轉(zhuǎn)化為在燃燒時轉(zhuǎn)化為N2燃料的化學式為燃料的化學式為CxHySzOw燃燒方程式：燃燒方程式： 燃料重量燃料重量 = 12x+1.

18、008y+32z+16w 理論空氣量：理論空氣量： 煤煤 47 m3/kg，液體燃料液體燃料1011 m3/kg222222C H S OO3.78N4242COH OSO3.78N242xyzwywywxzxzyywxzxzQ322.44.78/(121.0083216)m /kg42ywxzxyzw已知元素組成的已知元素組成的VaVao o計算（計算（列表法列表法）煤的組成煤的組成（%）1Kg1Kg煤中各成份煤中各成份的質(zhì)量（的質(zhì)量（g g）1Kg1Kg煤中各成份的煤中各成份的摩爾數(shù)（摩爾數(shù)（molmol）所需氧的量所需氧的量（molmol）C C（7070）100010000.70.77

19、0070012=58.312=58.358.358.3H H （1010）100010000.10.1100 100 1=1001=1001001004=254=25O O （1.61.6）100010000.0160.01616 16 32=0.532=0.5-0.5-0.5N N （1.41.4）100010000.0140.014141428=0.528=0.50 0S S （3.23.2）100010000.0320.03232 32 64=0.564=0.50.50.5空燃比空燃比單位質(zhì)量燃料燃燒所需要的空氣質(zhì)量單位質(zhì)量燃料燃燒所需要的空氣質(zhì)量 例如：例如：汽油（汽油（C8H18）的

20、完全燃燒：）的完全燃燒：汽油的質(zhì)量汽油的質(zhì)量：128+1.00818 = 114.14 空氣的質(zhì)量空氣的質(zhì)量：3212.5+283.7812.5 = 1723空燃比空燃比: AF=15.1181822222181818CH8O3.78 8N8CO9HO 3.78 8N444空氣過剩系數(shù)空氣過剩系數(shù)實際空氣量與理論空氣量之比。以實際空氣量與理論空氣量之比。以 表示，表示， 通常通常11 部分爐型的空氣過剩系數(shù)部分爐型的空氣過剩系數(shù)0實際空氣量理論空氣量aaVV3.3.燃燒過程中產(chǎn)生的污染物燃燒過程中產(chǎn)生的污染物燃燒可能釋放的污染物：燃燒可能釋放的污染物： 硫的氧化物硫的氧化物氮的氧化物氮的氧化物

21、粉塵粉塵金屬及氧化物金屬及氧化物一氧化碳一氧化碳金屬鹽類金屬鹽類醛、酮醛、酮CH燃燒燃燒 溫度對燃燒產(chǎn)物的絕對量和相對量都有影響溫度對燃燒產(chǎn)物的絕對量和相對量都有影響 燃料種類和燃燒方式對燃燒產(chǎn)物也有影響燃料種類和燃燒方式對燃燒產(chǎn)物也有影響燃燒產(chǎn)物與溫度的關系燃燒產(chǎn)物與溫度的關系燃料種類對燃燒產(chǎn)物的影響燃料種類對燃燒產(chǎn)物的影響（以以1000MW電站為例電站為例）4.4.熱化學關系式熱化學關系式發(fā)熱量發(fā)熱量： 單位燃料完全燃燒時，所放出的熱量，即在反應物單位燃料完全燃燒時，所放出的熱量，即在反應物開始狀態(tài)和反應產(chǎn)物終了狀態(tài)相同下的熱量變化開始狀態(tài)和反應產(chǎn)物終了狀態(tài)相同下的熱量變化（kJ/kg o

22、r kcal/kg） 高位發(fā)熱量：包括燃燒生成物中水蒸氣的汽化潛熱高位發(fā)熱量：包括燃燒生成物中水蒸氣的汽化潛熱 低位發(fā)熱量：燃燒產(chǎn)物中的水蒸氣仍以氣態(tài)存在時，低位發(fā)熱量：燃燒產(chǎn)物中的水蒸氣仍以氣態(tài)存在時，完全燃燒過程所釋放的熱量完全燃燒過程所釋放的熱量LHHW25(9)(kJ/kg)qqWW燃燒設備的熱損失燃燒設備的熱損失 排煙熱損失排煙熱損失 不完全燃燒熱損失不完全燃燒熱損失 散熱損失散熱損失在充分混合的條件下，熱損失在理論空氣量條在充分混合的條件下，熱損失在理論空氣量條件下最低件下最低不充分混合時，熱損失最小值出現(xiàn)在空氣過剩不充分混合時，熱損失最小值出現(xiàn)在空氣過剩一側(cè)一側(cè)燃燒熱損失與空燃比

23、的關系燃燒熱損失與空燃比的關系第三節(jié)第三節(jié) 煙氣體積及污染物排放量計算煙氣體積及污染物排放量計算1.1.煙氣體積計算煙氣體積計算Vfg注意：美、日和全球監(jiān)測系統(tǒng)網(wǎng)的標態(tài)為注意：美、日和全球監(jiān)測系統(tǒng)網(wǎng)的標態(tài)為298K、1atm。 首先計算理論煙氣體積首先計算理論煙氣體積V Vfgfgo o：在理論的空氣量下，燃料完全燃在理論的空氣量下，燃料完全燃燒生成的煙氣量。包括生成物燒生成的煙氣量。包括生成物COCO2 2、SOSO2 2、水蒸氣以及除氧氣外未、水蒸氣以及除氧氣外未參加反應的空氣中的其它組分。參加反應的空氣中的其它組分。 進行煙氣體積和密度校正進行煙氣體積和密度校正 過?？諝庑Ｕ^?？諝庑Ｕ?/p>

24、SNNSSNTTPPVVNSSNSNTTPP) 1(VaVfgVfg2.2.污染物排放量計算污染物排放量計算方法：方法：根據(jù)實測的污染物濃度和排煙量根據(jù)實測的污染物濃度和排煙量根據(jù)燃燒設備的排污系數(shù)、燃料組成和燃燒狀況預根據(jù)燃燒設備的排污系數(shù)、燃料組成和燃燒狀況預測煙氣量和污染物濃度測煙氣量和污染物濃度排放因子（排放因子（Emission Factor）污染物的排放濃度計算污染物的排放濃度計算)()(3mmg煙氣量污染物的質(zhì)量污染物)()(3mmg干煙氣量污染物的質(zhì)量污染物折實實折污染物校正折算濃度污染物校正折算濃度第四節(jié)第四節(jié) 燃燒過程中硫氧化物的形成燃燒過程中硫氧化物的形成 1.硫的氧化機

25、理硫的氧化機理 有機硫的分解溫度較低有機硫的分解溫度較低無機硫的分解速度較慢無機硫的分解速度較慢含硫燃料燃燒的特征是火焰呈藍色，由于反應：含硫燃料燃燒的特征是火焰呈藍色，由于反應：在所有的情況下，它都作為一種重要的反應中間體在所有的情況下，它都作為一種重要的反應中間體2OSOSOhv1.硫的氧化機理硫的氧化機理H2S的氧化的氧化222222222OH SSOHSOOSOOOH SOHSHHOOHHHOOHOOHHH OH1.硫的氧化機理硫的氧化機理CS2和和COS的氧化的氧化22222222CSOCSSOOCSOCOSOSOOSOOOCSCSSOCSOCOSOCSCOSSSOSOO222COS

26、CO SS OSO OO COSCO SOSO OSOOhv1.硫的氧化機理硫的氧化機理元素元素S的氧化的氧化87286*222222323SSSSOSOOSOSOSSSOOSOSOSOOSOOSOOSOOSOOMSOMhv1.硫的氧化機理硫的氧化機理有機硫化物的氧化有機硫化物的氧化2222222222222RCH SSCH RORCH SSCHRHORCH SSCHRRCH SRCHSRCH SRHRCH SHRRSHORSHORSORSO2. SO2和和SO3之間的轉(zhuǎn)化之間的轉(zhuǎn)化 反應方程式反應方程式 SO2 + O + M SO3 + M （1） SO3 + O SO2 + O2 （2）

27、 SO3 + H SO2 + OH （3） SO3 + M SO2 + O + M （4） 在熾熱反應區(qū)在熾熱反應區(qū) ，O 濃度很高，反應濃度很高，反應（1）和和（2）起支配作用起支配作用 2. SO2和和SO3之間的轉(zhuǎn)化之間的轉(zhuǎn)化 SOSO3 3生成速率生成速率 當當dSOdSO3 3 /d /dt t = 0 = 0 時，時，SOSO3 3濃度達到最大濃度達到最大 在富燃料條件下，在富燃料條件下，OO濃度低得多，濃度低得多，SOSO3 3的去除反應的去除反應主要為反應（主要為反應（3 3），）， SOSO3 3的最大濃度：的最大濃度： 31223d SOSOOMSOOdkkt123max2

28、SOMSOkk123max3SOMOSOHkk2. SO2和和SO3之間的轉(zhuǎn)化之間的轉(zhuǎn)化燃燒后煙氣中的水蒸氣可能與燃燒后煙氣中的水蒸氣可能與SOSO3 3結合生成結合生成HH2 2SOSO4 4，轉(zhuǎn)化率轉(zhuǎn)化率: :轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)化率與溫度密切相關率與溫度密切相關H2SO4濃度越高，酸露點越高濃度越高，酸露點越高煙氣露點升高極易引起管道和空氣凈化設施的腐蝕煙氣露點升高極易引起管道和空氣凈化設施的腐蝕24324H SOSOH SO100/()%xPPP2. SO2和和SO3之間的轉(zhuǎn)化之間的轉(zhuǎn)化SO3的轉(zhuǎn)化率的轉(zhuǎn)化率/%第五節(jié)第五節(jié) 燃燒過程中顆粒物的形成燃燒過程中顆粒物的形成1.1.碳粒子的生成碳粒子的生

29、成積炭的生成積炭的生成核化過程：氣相脫氫反應并產(chǎn)生凝聚相固體碳核化過程：氣相脫氫反應并產(chǎn)生凝聚相固體碳核表面上發(fā)生非均質(zhì)反應核表面上發(fā)生非均質(zhì)反應較為緩慢的聚團和凝聚過程較為緩慢的聚團和凝聚過程燃料的分子結構是影響積炭的主導因素燃料的分子結構是影響積炭的主導因素積炭的生成與火焰的結構有關積炭的生成與火焰的結構有關提高氧氣量可以防止積炭生成提高氧氣量可以防止積炭生成1.1. 壓力越低則積炭的生成趨勢越小壓力越低則積炭的生成趨勢越小1. 碳粒子的生成碳粒子的生成火焰的結構火焰的結構預混火焰預混火焰：氣體燃料和空氣在燃燒前充分混：氣體燃料和空氣在燃燒前充分混合（合（ bursen burner, m

30、eeker burnerbursen burner, meeker burner）擴散火焰擴散火焰：燃料和空氣分別進入燃燒區(qū)，混：燃料和空氣分別進入燃燒區(qū)，混合然后發(fā)生反應（實際中應用最多），不同合然后發(fā)生反應（實際中應用最多），不同的區(qū)域有不同的的區(qū)域有不同的 (0(0 ) ) 值值1. 碳粒子的生成碳粒子的生成火焰的結構（續(xù)）火焰的結構（續(xù)）層流火焰：Re2200，強烈的湍流作用，但分子擴散仍然起作用 層流層流 過渡過渡 湍流湍流高度高度噴射速度噴射速度1. 碳粒子的生成碳粒子的生成 乙炔火焰中生碳反應過程乙炔火焰中生碳反應過程1. 碳粒子的生成碳粒子的生成石油焦和煤胞的生成石油焦和煤胞的

31、生成燃料油霧滴在被充分氧化之前，與熾熱壁面接觸，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)結焦發(fā)生液相裂化和高溫分解，出現(xiàn)結焦多組分重殘油的燃燒后期會生成煤胞，難以燃燒。多組分重殘油的燃燒后期會生成煤胞，難以燃燒。焦粒生成反應的順序：烷烴焦粒生成反應的順序：烷烴 烯烴烯烴 帶支鏈芳烴帶支鏈芳烴 凝聚環(huán)系凝聚環(huán)系 瀝青瀝青 半園體瀝青半園體瀝青 瀝青焦瀝青焦 焦炭焦炭 2. 燃煤煙塵的形成燃煤煙塵的形成煙塵煙塵：固體燃料燃燒產(chǎn)生的顆粒物，包括：固體燃料燃燒產(chǎn)生的顆粒物，包括：黑煙：未燃盡的碳粒黑煙：未燃盡的碳粒飛灰：不可燃礦物質(zhì)微粒飛灰：不可燃礦物質(zhì)微粒煤粉燃燒過程

32、煤粉燃燒過程碳表面的燃燒產(chǎn)物為碳表面的燃燒產(chǎn)物為COCO，它擴散離開表面并與，它擴散離開表面并與OO2 2反應反應灰層灰層碳層碳層外擴散外擴散2. 燃煤煙塵的形成燃煤煙塵的形成煤粉燃燒過程煤粉燃燒過程理論上碳與氧的摩爾比近理論上碳與氧的摩爾比近1.01.0時最易形成黑煙時最易形成黑煙在預混火焰中，在預混火焰中，C/OC/O大約為大約為0.50.5時最易形成黑煙時最易形成黑煙易燃燒又少出現(xiàn)黑煙的燃料順序為：無煙煤易燃燒又少出現(xiàn)黑煙的燃料順序為：無煙煤 焦焦炭炭 褐煤褐煤 低揮發(fā)分煙煤低揮發(fā)分煙煤 高灰發(fā)分煙煤高灰發(fā)分煙煤碳粒子燃盡的時間與粒子的初始直徑、表面溫度、碳粒子燃盡的時間與粒子的初始直徑

33、、表面溫度、氧氣濃度等有關氧氣濃度等有關222C HO2 COH(2 )Cmnsmn2. 燃煤煙塵的形成燃煤煙塵的形成燃燒碳層中成分和溫度分布燃燒碳層中成分和溫度分布2. 燃煤煙塵的形成燃煤煙塵的形成黑煙形成的化學過程黑煙形成的化學過程2. 燃煤煙塵的形成燃煤煙塵的形成高灰分燃料的擴散燃燒高灰分燃料的擴散燃燒2. 燃煤煙塵的形成燃煤煙塵的形成灰分中含有灰分中含有HgHg、AsAs、SeSe、PbPb、CuCu、ZnZn等污染等污染元素元素2. 燃煤煙塵的形成燃煤煙塵的形成飛灰的形成過程飛灰的形成過程2. 燃煤煙塵的形成燃煤煙塵的形成影響燃煤煙氣中飛灰排放特征的因素影響燃煤煙氣中飛灰排放特征的因

34、素煤質(zhì)煤質(zhì)燃燒方式燃燒方式煙氣流速煙氣流速爐排和爐膛的熱負荷爐排和爐膛的熱負荷鍋爐運行負荷鍋爐運行負荷鍋爐結構鍋爐結構2.燃煤煙塵的形成影響燃煤煙氣中飛灰排放特征的因素影響燃煤煙氣中飛灰排放特征的因素煤質(zhì)煤質(zhì)2. 燃煤煙塵的形成燃煤煙塵的形成燃煤顆粒大小對飛灰含量的影響燃煤顆粒大小對飛灰含量的影響2. 燃煤煙塵的形成燃煤煙塵的形成 影響煙煤煙氣中飛灰排放特征的因素影響煙煤煙氣中飛灰排放特征的因素燃燒方式燃燒方式2. 燃煤煙塵的形成燃煤煙塵的形成幾種燃燒方式的煙塵百分比幾種燃燒方式的煙塵百分比2. 燃煤煙塵的形成燃煤煙塵的形成幾種燃燒方式的煙塵顆粒概況幾種燃燒方式的煙塵顆粒概況火電廠大氣污染物排

35、放標準v本標準將火電廠按年限劃分為以下三個時段：v時段1992年8月1日之前建成投產(chǎn)或初步設計已通過審查批準的新、擴、改建火電廠；v時段1992年8月1日起至1996年12月31日期間環(huán)境影響報告書通過審查批準的新、擴、改建火電廠，包括1992年8月1日之前環(huán)境影響報告書通過審查批準、初步設計待審查批準的新、擴、改建火電廠；v時段1997年1月1日起環(huán)境影響報告書待審查批準的新、擴、改建火電廠大氣污染物排放標準大氣污染物排放標準火電廠大氣污染物排放標準火電廠大氣污染物排放標準分類分類煙塵最高允許排煙塵最高允許排放濃度（放濃度（mg/mmg/m3 3）在縣及縣以上城鎮(zhèn)規(guī)劃區(qū)內(nèi)的火電廠在縣及縣以上

36、城鎮(zhèn)規(guī)劃區(qū)內(nèi)的火電廠鍋爐鍋爐200200在縣規(guī)劃區(qū)以外地區(qū)的火電廠鍋爐在縣規(guī)劃區(qū)以外地區(qū)的火電廠鍋爐500500第第I I時段的在縣及縣以上城鎮(zhèn)規(guī)劃區(qū)內(nèi)、時段的在縣及縣以上城鎮(zhèn)規(guī)劃區(qū)內(nèi)、19971997年年1 1月月1 1日后還有日后還有1010年及以上剩余年及以上剩余壽命的火電廠鍋爐壽命的火電廠鍋爐600600第第時段的火電廠鍋爐最高允許煙塵排放濃度時段的火電廠鍋爐最高允許煙塵排放濃度火電廠大氣污染物排放標準火電廠大氣污染物排放標準第第時段火電廠各煙囪時段火電廠各煙囪SOSO2 2最高允許排放濃度最高允許排放濃度燃料收到基硫分燃料收到基硫分（）（）1.01.01.01.0最高允許排放濃最高允

37、許排放濃度（度（mg/mmg/m3 3）2100210012001200鍋爐額定蒸發(fā)量鍋爐額定蒸發(fā)量煤粉鍋爐煤粉鍋爐液態(tài)排渣液態(tài)排渣固態(tài)排渣固態(tài)排渣1000t/h1000t/h10001000650650第第時段的火電廠鍋爐氮氧化物最高允許排放濃度（時段的火電廠鍋爐氮氧化物最高允許排放濃度（mg/mmg/m3 3）2. 燃煤煙塵的形成燃煤煙塵的形成影響燃煤煙氣中飛灰排放特征的因素影響燃煤煙氣中飛灰排放特征的因素運行負荷運行負荷第六節(jié)第六節(jié) 燃燒過程中其他污染物的形成燃燒過程中其他污染物的形成1.1.有機污染物的形成有機污染物的形成形成歷程形成歷程 鏈烴分子氧化脫氫形成乙烯和乙炔鏈烴分子氧化脫氫形成乙烯和乙炔 延長乙炔的鏈形成各種不飽和基延長乙炔的鏈形成各種不飽和基 不飽和基進一步脫氫形成聚乙炔不飽和基進一步脫氫形成聚乙炔 不飽和基通過環(huán)化反應形成不飽和