第八章燃燒污染及防治

1、1 第一節(jié) 燃燒污染物及危害一、大氣污染物及危害2典型案例： 最嚴(yán)重的一次毒霧(光化學(xué)煙霧)事件是發(fā)生在1952年12月5日早晨，倫敦上空受高氣壓的影響，地面處于無風(fēng)狀態(tài)，濃霧籠罩整個(gè)城市：由于在50150m高空出現(xiàn)逆溫層，使得大量煙塵和二氧化硫等污染物被封閉在逆溫層下，污染物不能得到擴(kuò)散，造成了迅速地積累煙塵濃度高達(dá)4.5mg/m3，二氧化硫濃度高達(dá)3.8mg/m3，均超過平時(shí)的5倍以上。這次污染事件造成4000多人死亡，有更多市民患病。31、粉塵：包括降塵和飄塵直徑10微米，容易沉降降塵；直徑10微米，不易沉降，易進(jìn)入人體飄塵；小于5微米的飄塵將進(jìn)入肺泡，并進(jìn)入血液循環(huán)系統(tǒng)，導(dǎo)致癌癥。城市

2、中癌癥發(fā)病率高于農(nóng)村13倍。42、SOx一種無色有臭味的窒息性氣體。單獨(dú)存在時(shí)刺激粘膜，引起呼吸道疾病，更多與飄塵結(jié)合在一起，進(jìn)入人體肺部，引起各種惡性疾病。在濕度較大的空氣中，可形成硫酸煙霧，毒性比本身達(dá)10倍。SO2為8ppm時(shí)，人體感到難受；硫酸煙霧濃度不到0.8ppm時(shí)，人就難以忍受。53、NOx 構(gòu)成：硝酸、亞硝酸；NO、NO2、N2O、N2O3、N2O4等。NOx危害溶于水，形成硝酸雨，危害作物；與動(dòng)物血液中的血紅蛋白結(jié)合，造成血液缺氧，引起中樞神經(jīng)系統(tǒng)麻痹。與血紅蛋白的親和能力為CO的數(shù)百1000倍。最低致死量100ppm經(jīng)紫外線照射，與汽車尾氣中的碳?xì)浠衔锝Y(jié)合，生成一種淺藍(lán)色

3、光化學(xué)煙霧，具有強(qiáng)烈刺激性，可致癌。64、CO無色無味，比O2與血紅蛋白的親和力高300倍，最低致癌濃度2000ppm。燃?xì)庠罹咭?guī)定煙氣中一氧化碳含量(1)要低于500ppm。5、F和HF無色有臭味劇毒氣體，毒性比SO2大20倍，空氣中濃度達(dá)8ppm時(shí)對(duì)人即有傷害。76、H2S無色有臭味；濃度達(dá)1.5mg/m3時(shí)可分辨出；濃度為上述200倍時(shí)，可致神經(jīng)麻痹。7、CO2溫室氣體8二、燃燒污染物及危害燃燒過程產(chǎn)生的污染物種類較多，其中對(duì)人體威脅較大的是煙塵、硫氧化物（SOX）、氮氧化物、一氧化碳和碳?xì)浠衔锏?。二氧化碳無毒，但對(duì)氣候有影響，故也可歸入污染物一類。這些污染物排入大氣，稱為一次污染物。

4、它們?cè)谝欢l件下，還發(fā)生化學(xué)變化，形成新的污染物，稱為二次污染。比一次污染物對(duì)人類環(huán)境的危害和影響更大，因此必須嚴(yán)格控制污染物的排放。在這些污染物中，只要能保證完全燃燒，就能避免一氧化碳和碳?xì)浠衔铩?9第二節(jié) NOX的生成與控制燃燒產(chǎn)生的有害物質(zhì)NOx的排放量一般較大，且其危害性遠(yuǎn)高于CO和SO2，故控制和減少NOx的生成量非常重要。NOx主要為NO和NO2，煙氣中90%以上NOx為NO，NO在大氣中易被氧化為NO2。一、 NOX的生成機(jī)理在多數(shù)工業(yè)爐的燃燒過程中，排放出來的氮氧化物主要是一氧化氮，以后再氧化成二氧化氮。10 一氧化氮存在多種生成機(jī)理，其主要生成反應(yīng)為空氣中的氮?dú)庠诟邷叵?，?/p>

5、氧化成一氧化氮，總反應(yīng)為：180KJ2NONO22前蘇聯(lián)澤爾多維奇于1949年提出的反應(yīng)機(jī)理為：ONOONNNOONOOO222直鏈支鏈反應(yīng)直鏈支鏈反應(yīng)11二、NO的生成量與燃燒條件的關(guān)系 分析NOX的生成機(jī)理，從反應(yīng)方程式上分析，NO的生成量與火焰溫度及氧濃度有關(guān)。 與火焰溫度的關(guān)系：與火焰溫度的關(guān)系：總反應(yīng)中，正反應(yīng)的活化能為E1=53.9104J/mol，逆反應(yīng)的活化能為-E2=36.0104J/mol。由于正反應(yīng)的活化能很大，因此一氧化氮的生成在很大程度上依賴于溫度。當(dāng)溫度較低時(shí)，NO的生成速度減慢。12與氧濃度的關(guān)系：與氧濃度的關(guān)系：NO的生成速度與氧的濃度有關(guān)，在空氣不足的情況下，

6、NO的生成量也減少。13 凡是能影響火焰溫度及氧濃度的燃燒條件都能影響NO的生成量： 1、過?？諝庀禂?shù)、過?？諝庀禂?shù)的影響的影響（在實(shí)驗(yàn)中，燃?xì)夂涂諝馐峭耆A(yù)混的）如圖5-26，在同一個(gè)預(yù)熱溫度下，NO的生成量隨增大先增大后減小，在=1.2時(shí)NOx排放量最高。14分析原因：1時(shí)，隨增大，火焰溫度升高，NO的生成量增大。=1時(shí)，火焰溫度最高；1時(shí)，混合物中有過剩氧氣，所以此時(shí)氧分子的濃度和燃燒溫度這兩個(gè)因素共同起作用。11.2，自由氧的增加使NO的生成量繼續(xù)增加；1.2，由于過?？諝膺^多，燃燒區(qū)溫度下降，使 NO的生成量減少。因此，在燃燒過程中應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格控制過?？諝庀禂?shù)。152、燃?xì)狻⑷細(xì)?空氣預(yù)

7、熱溫度的影響空氣預(yù)熱溫度的影響如圖5-26，預(yù)熱溫度越高，燃燒時(shí)的火焰溫度越高，因此NO的生成量越多。3、燃燒室溫度分布的影響、燃燒室溫度分布的影響平均溫度低而局部高溫存在時(shí)，會(huì)產(chǎn)生大量的NO，故應(yīng)力求避免溫度分布不均的情況。與燃燒室的結(jié)構(gòu)、燃燒器的類型、個(gè)數(shù)、位置、換熱等因素有關(guān)。164、燃燒熱強(qiáng)度的影響、燃燒熱強(qiáng)度的影響 燃燒室（高溫），換熱以輻射為主， 火焰溫度Tf和熱強(qiáng)度Ib之間： IbTfNO，由于NO產(chǎn)量與Tf成指數(shù)關(guān)系，故 Tf，NO，火焰的中心溫度越高，NO。41/bfcIT 17三、減少氮氧化物生成量的措施 在燃燒室內(nèi)產(chǎn)生的NO的濃度隨T、O2的濃度、滯留時(shí)間的增加而增加，故

8、：減少NO的生成量應(yīng)從降低T（特別是局部高溫）、降低O2濃度及縮短在高溫區(qū)的滯留時(shí)間入手。在考慮和選擇減少NOx的措施時(shí)，其基本前提應(yīng)為：1保持燃燒設(shè)備的能力及熱效率。2不增加能量消耗并盡力節(jié)約能源。3防止新污染物質(zhì)的產(chǎn)生。4經(jīng)濟(jì)性及運(yùn)轉(zhuǎn)方便。 18技術(shù)上解決困難大，why？因?yàn)樾⌒突?、高?fù)荷、高生產(chǎn)率、高熱效率助長(zhǎng)NO的生成。抑制抑制NOx生成的辦法基本可分為兩類：生成的辦法基本可分為兩類：1改變運(yùn)行條件：如，熱負(fù)荷及空氣預(yù)熱溫度等就是Tf、O2，但帶來生產(chǎn)率，熱效率，CO，碳黑的出現(xiàn)等，要取得滿意的效果難！降低有效，如用=1.01（大型），但對(duì)中小型會(huì)使燃燒惡化，困難！ 192改變?nèi)紵椒?/p>

9、：采用一些特殊的燃燒方法，發(fā)明低NOx燃燒器。（1）分段燃燒）分段燃燒在爐子的總的過剩量保持不變的前提下，把送往燃燒器的空氣量減少到低于理論空氣量。將另一部分在燃燒室的上方送入爐膛，當(dāng)未燃盡的燃?xì)馍仙龝r(shí)，遇到上方送入的空氣而得到完全燃燒，這種燃燒方式稱為分段燃燒。20可以看出，分段燃燒使火焰溫度的峰值和平均值都降低了，這樣可以使氮氧化物的生成量減少80%左右。 2122（2）煙氣再循環(huán)）煙氣再循環(huán)將爐窯尾部排出的部分低溫?zé)煔馔紵玫目諝庠谌紵鹑肟谝郧跋嗷セ旌?。?dāng)煙氣達(dá)到一定循環(huán)量時(shí)，爐膛溫度將進(jìn)一步下降，因而使煙氣中氮氧化物的含量更加減少。23利用燃?xì)夂涂諝獾膰娮熳饔脤煔馕耄篃煔庠谌紵鲀?nèi)循環(huán)。由于煙氣混入，燃燒區(qū)O2，同時(shí)煙氣吸熱，理論燃燒溫度，防止局部高溫產(chǎn)生。 24（3）