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.硫的氧化機理

有機硫的分解溫度較低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(yīng)：在所有的情況下，它都作為一種重要的反應(yīng)中間體1.硫的氧化機理H2S的氧化1.硫的氧化機理CS2和COS的氧化1.硫的氧化機理元素S的氧化1.硫的氧化機理有機硫化物的氧化

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d[SO3]/dt=0時，SO3濃度達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，酸露點越高煙氣露點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)較為緩慢的聚團和凝聚過程燃料的分子結(jié)構(gòu)是影響積炭的主導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散火焰：燃料和空氣分別進入燃燒區(qū)混合，然后發(fā)生反應(yīng)（實際中應(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，分子擴散和傳導是控制過程湍流火焰：Re>2200，強烈的湍流作用，但分子擴散仍然起作用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，它擴散離開表面并與O2反應(yīng)灰層碳層外擴散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時最易形成黑煙在預(yù)混火焰中，C/O大約為0.5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過程2.燃煤煙塵的形成高灰分燃料的擴散燃燒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荷鍋爐運行負荷鍋爐結(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——運行負荷第六節(jié)燃燒過程中其他污染物的形成1.有機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)有機物1.有機污染物的形成比較活潑的碳氫化合物可能是產(chǎn)生光化學煙霧的直接原因碳氫化合物的產(chǎn)生量與燃料組成密切相關(guān)燃料中高分子碳氫化合物濃度與POM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物的含量，但不利于NOx的控制同時減少CH和NOx的排放需要仔細控制混合的型式、溫度水平和整個系統(tǒng)的停留時間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，然后進一步氧化在火焰溫度下有足夠的氧并且停留時間足夠長，可以降低CO含量。CO的形成和破壞都由動力學控制，反應(yīng)路線：

RHRRCHORCOCO2.CO的形成3.Hg的形成與排放Hg對人的腎和神經(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，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5.二惡英的形成機理5.二惡英的形成機理5.二惡英的形成