3.第二章燃烧与大气污染2

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1、北京城市学院2011年7月第二章燃烧与大气污染第二章燃烧与大气污染1.燃料的性质2.燃料的燃烧过程3.烟气体积计算4.燃烧过程中硫氧化物的形成5.颗粒污染物的形成6.其他污染物的形成第四节燃烧过程中硫氧化物的形成1.硫的氧化机理有机硫的分解温度较低无机硫的分解速度较慢含硫燃料燃烧的特征是火焰呈蓝色，由于反应：在所有的情况下，它都作为一种重要的反应中间体1.硫的氧化机理H2S的氧化阶段一阶段二阶段三第四节燃烧过程中硫氧化物的形成OH浓度最大SO2浓度最终值H浓度最大H2O浓度最终值1.硫的氧化机理CS2和COS的氧化CS2的氧化起始反应COS生成反应，中间体第四节燃烧过程中硫氧化物的形

2、成CS2和COS的氧化COS的氧化-可燃性很差1.硫的氧化机理光解诱发反应COS火焰一区：产生CO和SO2CO+O→CO2CO+O2→CO2+OCOS火焰二区：CO转化为CO2第四节燃烧过程中硫氧化物的形成1.硫的氧化机理元素S的氧化第四节燃烧过程中硫氧化物的形成SO3百分比比通常情况大得多1.硫的氧化机理有机硫化物的氧化二硫化物硫醇二氧化硫第四节燃烧过程中硫氧化物的形成2.SO2和SO3之间的转化反应方程式SO2+O+MSO3+M（1）SO3+OSO2+O2（2）SO3+HSO2+OH（3）SO3+MSO2+O+M（4）在炽热反应区，[O]浓度很高，反应（1）和（2）起支配

3、作用第四节燃烧过程中硫氧化物的形成SO3生成速率当d[SO3]/dt=0时，SO3浓度达到最大在富燃料条件下，[O]浓度低得多，SO3的去除反应主要为反应（3），SO3的最大浓度：2.SO2和SO3之间的转化第四节燃烧过程中硫氧化物的形成2.SO2和SO3之间的转化燃烧后烟气中的水蒸气可能与SO3结合生成H2SO4，转化率:转化率与温度密切相关H2SO4浓度越高，酸露点越高烟气露点升高极易引起管道和空气净化设施的腐蚀第四节燃烧过程中硫氧化物的形成2.SO2和SO3之间的转化第四节燃烧过程中硫氧化物的形成第五节燃烧过程中颗粒物的形成1.碳粒子的生成积碳：气态燃料生成；石油焦和煤胞：液态

4、燃料生成积碳的生成积炭的生成的三个阶段：核化过程：气相脱氢反应并产生凝聚相固体碳核表面上发生非均质反应较为缓慢的凝团和凝聚过程影响因素：燃料的分子结构是影响积炭的主导因素积炭的生成与火焰的结构有关提高氧气量可以防止积炭生成压力越低则积炭的生成趋势越小1.碳粒子的生成石油焦和煤胞的生成燃料油滴在被充分氧化之前，与炽热壁面接触，发生液相裂化和高温分解，出现结焦多组分重残油的燃烧后期会生成煤胞，难以燃烧。煤胞焦粒生成反应的顺序：烷烃烯烃带支链芳烃凝聚环系沥青半园体沥青沥青焦焦炭第五节燃烧过程中颗粒物的形成2.燃煤烟尘的形成烟尘：固体燃料燃烧产生的颗粒物，包括：黑烟：未燃尽的碳粒飞灰：不可燃

5、矿物质微粒煤粉燃烧过程碳表面的燃烧产物为CO，它扩散离开表面并与O2反应第五节燃烧过程中颗粒物的形成碳层表面生成的是CO碳层CO2CO2CO2CO2CO2CO2CO2CO2CO2CO2CO2CO2CO2COCOCOCOCOCOCOCOCOCOCOCOCOCOCOCO2离散核表面方向扩散CO2向核表面方向扩散碳层表面发生反应：CO2+C=CO因此，碳主要消耗在使CO2还原成CO上煤粉燃烧过程燃烧条件非常理想，煤可以完全燃烧，即生成CO2+灰分；燃烧条件不够理想，煤燃烧不好，同时热解，生成环状化合物，冒黑烟因此燃烧过程中的燃料与空气的摩尔数比值直接影响到生成物质的类型。煤粉燃烧过程理论上

6、碳与氧的摩尔比>1.0时易形成黑烟；实践证明碳与氧的摩尔比接近1.0时易形成黑烟；在预混火焰中，C/O大约为0.5时最易形成黑烟；出现黑烟的燃料顺序为：无烟煤<焦炭<褐煤<低挥发分烟煤<高灰发分烟煤；碳粒子燃尽的时间与粒子的初始直径、表面温度、氧气浓度等有关。2.燃煤烟尘的形成第五节燃烧过程中颗粒物的形成2.燃煤烟尘的形成燃烧碳层中成分和温度分析第五节燃烧过程中颗粒物的形成2.燃煤烟尘的形成黑烟形成的化学过程第五节燃烧过程中颗粒物的形成2.燃煤烟尘的形成高灰分燃料的扩散燃烧第五节燃烧过程中颗粒物的形成2.燃煤烟尘的形成灰分中含有Hg、As、Se、Pb、Cu、Zn等污染元素第五节燃烧过

7、程中颗粒物的形成2.燃煤烟尘的形成飞灰的形成过程第五节燃烧过程中颗粒物的形成2.燃煤烟尘的形成影响烟煤烟气中飞灰排放特征的因素煤质燃烧方式烟气流速炉排和炉膛的热负荷锅炉运行负荷锅炉结构第五节燃烧过程中颗粒物的形成2.燃煤烟尘的形成影响烟煤烟气中飞灰排放特征的因素——煤质第五节燃烧过程中颗粒物的形成2.燃煤烟尘的形成燃煤颗粒大小对飞灰含量的影响第五节燃烧过程中颗粒物的形成2.燃煤烟尘的形成影响烟煤烟气中飞灰排放特征的因素——燃烧方式第五节燃烧过程中颗粒物的形