高等燃燒學(xué)-8燃料燃燒引起的污染及其防治ppt課件

1、由于人類活動和自然過程，引起某種物質(zhì)進(jìn)入大氣中呈現(xiàn)出足夠濃度、到達(dá)足夠時間，因此危害了人體安康、溫馨感和環(huán)境的，都叫做空氣污染。能引起空氣污染的物質(zhì)，叫做空氣污染物?？諝馕廴疚餄舛鹊膬煞N方法表示方式：1、以氣體污染物占體積的百萬分之一，縮寫為ppm2、單位體積內(nèi)空氣污染物的分量，g/m3，每立方米中多少微克，在規(guī)范溫度25和壓力1atm時，兩者換算關(guān)系為：第七章 燃料熄滅引起的污染及其防治7.1 空氣污染和空氣污染物空氣污染和空氣污染物成分清潔空氣污染空氣SO20.001-0.01ppm0.02-2ppmCO2310-330ppm350-370ppmCO1ppm5-200ppmNox0.001

2、-0.01ppm0.01-0.5ppmCmHn1ppm1-20ppm氧化劑0.02ppm0.2-0.4ppm顆粒物質(zhì)10-20g/m370-700 g/m3清潔空氣與污染空氣載某些成分的含量：7.1 空氣污染和空氣污染物空氣污染和空氣污染物1、按構(gòu)成過程分類：原始污染物：直接從污染源排放到大氣中的有害物質(zhì)，常見的原始污染物有：SO2、CO、Nox及顆粒物次生污染物：進(jìn)入大氣中原始污染物之間相互作用，或它們與大氣中正常組分發(fā)生一系列化學(xué)或光化學(xué)反響而后生成新的污染物，最常見的次生污染物有臭氧、醛類甲醛、乙醛和丙烯醛等，過氧乙酰硝酸酯PAN以及硫酸煙霧和硝酸煙霧。7.1 空氣污染和空氣污染物空氣污

3、染和空氣污染物2、按存在形狀分類：顆粒狀污染物：除了純水以外的任何一種以液態(tài)或固態(tài)方式存在于大氣中的物質(zhì)如塵、煙、霧塵：分布在氣體中的固體微粒粒徑1-200m煙：較高濃度的過飽和蒸氣凝結(jié)方式的小顆粒0.01-1 m霧：水蒸氣凝結(jié)生成的懸浮小液滴煙霧：具有煙、霧的二重性，即當(dāng)煙霧同時構(gòu)成時為煙霧硫酸煙霧：熄滅產(chǎn)生的SO2與SO3遇水合成硫酸霧煙硝酸煙霧：汽車排放中NOX及HC遇水合成硝酸霧煙7.1 空氣污染和空氣污染物空氣污染和空氣污染物2、按存在形狀分類：氣態(tài)污染物：以SO2為主的含硫化合物，以NO和NO2為主的含氮化合物，碳的氧化物，碳?xì)浠衔锛胞u素化合物等類別原始污染物次生污染物人為源含硫

4、化合物SO2、H2SSO3、H2SO4、MSO4燃燒含硫燃料含氮化合物NO、NH3NO2、MNO3高溫燃燒碳?xì)浠衔颒C醛、酮、過氧乙酰、基硝酸酯（PAN）燃燒、精煉石油碳的化合物CO、CO2無燃燒鹵素化合物HF、HCl無冶金作業(yè)7.1 空氣污染和空氣污染物空氣污染和空氣污染物燃料熄滅過程工業(yè)消費過程交通運輸過程我國對煙塵、SOx、NOx和CO四種污染物的統(tǒng)計分析闡明：熄滅料熄滅產(chǎn)生的空氣污染物約占70%，其中煤熄滅污染占95%工業(yè)消費產(chǎn)生的約占20%，機(jī)動車產(chǎn)生約10%。7.1 空氣污染和空氣污染物空氣污染和空氣污染物1、空氣污染對大氣性質(zhì)的影響降低能見度構(gòu)成霧及降水減少太陽輻射改動溫度和風(fēng)

5、的分布2、空氣污染對原資料的影響3、空氣污染對植物的影響酸性或堿性顆粒會腐蝕原資料如油漆、石質(zhì)、金屬臭氧極易損壞橡膠制品破壞葉綠素，致使光協(xié)作用無法進(jìn)展7.1 空氣污染和空氣污染物空氣污染和空氣污染物4、空氣污染對人類安康的影響CO窒息性氣體，與紅血球里血紅蛋白結(jié)合成碳氧血紅蛋白后，使血液載氧的能力降低。當(dāng)CO的濃度達(dá)到0.5%，只需20-30min，血液中碳氧血紅蛋白即可達(dá)70%。CO2非有害物質(zhì)，但它使空氣中含氧量減少，因而使人感到頭痛和呼吸短促；CO2還會影響氣候，產(chǎn)生溫室效應(yīng)。NOxNO無色無臭，有毒，與血液中血色素結(jié)合，造成血液缺氧而引起中樞神經(jīng)麻痹癥；NO2紅褐色有窒息性臭味氣體，

6、毒性為NO的4-5倍。SO2易溶解，易被上呼吸系統(tǒng)所吸收，空氣中1ppm的SO2就導(dǎo)致呼吸道阻礙。生成硫酸煙霧后，可形成酸雨。7.1 空氣污染和空氣污染物空氣污染和空氣污染物4、空氣污染對人類安康的影響HC烷烴、烯烴和芳香烴，苯對人體的心血管系統(tǒng)和神經(jīng)系統(tǒng)都有明顯的影響。煙霧一種含有固體微粒和流體微粒的氣溶膠。固體微粒有煙黑、粉粒等，煙黑中含有蒽、菲、芘等物質(zhì)，這些物質(zhì)對人體危害極大，其中不少是強(qiáng)致癌物質(zhì)；塵是固體分散性微粒，其中粒徑會引起呼吸道疾病。7.1 空氣污染和空氣污染物空氣污染和空氣污染物我國于1982年制定了第一個GB309582，規(guī)定大氣環(huán)境質(zhì)量規(guī)范分為三級：三級規(guī)范：為維護(hù)自然

7、生態(tài)和人民安康，在長期接觸情況下，不發(fā)生任何危害性影響的空氣質(zhì)量要求。一級規(guī)范：二級規(guī)范：為維護(hù)人民安康以及城市、鄉(xiāng)村和動、植物在長期或短期接觸情況下，不發(fā)生損傷的空氣質(zhì)量要求。為維護(hù)人體不發(fā)生急性或慢性中毒以及城市普通動、植物能正常生長的空氣質(zhì)量要求。7.1 空氣污染和空氣污染物大氣環(huán)境質(zhì)量規(guī)范煙塵種類及生成機(jī)理燃料熄滅時生成的煙塵，按其生成機(jī)理可分為氣相析出型、剩余型煙塵和粉塵三種：1氣相析出型氣相析出型的煙塵來源于氣體燃料、已蒸發(fā)的液體燃料氣和固體燃料的揮發(fā)分氣體，在空氣缺乏的高溫條件下熱分解所生成的固體煙塵。粒徑很小，普通在0.02-0.05m范圍內(nèi)。火焰中含有這種炭黑后，輻射力加強(qiáng)，

8、發(fā)出亮光，構(gòu)成發(fā)光焰，由于其粒子細(xì)，容易粘附于物體而難于去除。研討闡明，氣相析出型煙塵是經(jīng)過一系列氫聚合反響面生成的。7.2 煙塵的構(gòu)成與防治碳黑種類及生成機(jī)理1氣相析出型甲烷在缺氧條件下進(jìn)展熱分解：乙烷的熱分解：一次反響：二次反響：500：9001100：7.2 煙塵的構(gòu)成與防治碳黑種類及生成機(jī)理2剩余型煙塵液體燃料熄滅時剩余下來的固體顆粒，它是由重質(zhì)油霧化滴在高溫下蒸發(fā)產(chǎn)生蒸汽的同時，發(fā)生聚縮反響，一面猛烈地發(fā)泡，一面固化，從而生成絮狀空心微珠，通常稱之為油灰或煙炱，油灰粒徑較大，約100-300m。積炭也是剩余型煙塵的一種，它是重質(zhì)油滴附著在噴口、爐壁上，并在爐內(nèi)高溫加熱氣化而殘留下來的

9、固體殘渣，它的顆粒較大，外形不定。7.2 煙塵的構(gòu)成與防治碳黑種類及生成機(jī)理3粉塵粉塵是固體燃料熄滅時產(chǎn)生的飛灰，其主要成分是碳和灰，固體燃料在熄滅之后，一部分變成爐渣，一部分以飛灰方式排入大氣中。以煤粉爐為例，有85-95%的灰分以飛灰排入大氣。7.2 煙塵的構(gòu)成與防治影響煙塵生成的要素1燃料種類的影響C/H越大，產(chǎn)生炭黑數(shù)量越多；碳原子數(shù)越多就越容易產(chǎn)生炭黑；液體燃料的殘?zhí)己吭蕉?，產(chǎn)生碳黑就越大。揮發(fā)分多的煤，其炭黑生成量要比揮發(fā)分少的煤多得多，但煤熄滅時產(chǎn)生的煙塵主要以飛灰方式出現(xiàn)。對碳?xì)浠衔锶剂隙?.2 煙塵的構(gòu)成與防治影響煙塵生成的要素2氧氣濃度和過?？諝庀禂?shù)的影響碳黑是在富燃

10、缺氧條件下產(chǎn)生，因此假設(shè)碳?xì)浠衔锵缗c足夠的氧氣充分混合，能防止碳黑產(chǎn)生，防止產(chǎn)生煙塵所需求的氧氣量，隨著熄滅種類而異。7.2 煙塵的構(gòu)成與防治影響煙塵生成的要素3燃料粒徑的影響燃料粒徑大，其燃燼時間也長，因此在爐內(nèi)有限的停留時間內(nèi)燃料滴不易燃盡，使煙塵濃度急劇添加。而且燃料滴粒徑大，所生成的空心微珠也大，當(dāng)燃料滴碰到爐壁時，假設(shè)爐壁溫度低，那么燃料滴焦化成炭塊，它們能夠會零落而隨煙塵排入大氣中，使煙塵濃度添加。4溫度與熄滅時間的影響爐內(nèi)溫度越高，熄滅時間越長，產(chǎn)生煙塵越少。溫度越高，熄滅時間越長，直徑小的炭黑、炭和飛灰可以燃燼。7.2 煙塵的構(gòu)成與防治影響煙塵生成的要素5惰性氣體的影響空氣

11、參與惰性氣體時，碳黑濃度降低，如參與CO2效果較好。7.2 煙塵的構(gòu)成與防治控制煙塵的措施1、改良熄滅方式及改善熄滅過程1供應(yīng)足夠的空氣，而熄滅溫度又不能太低選用適宜的熄滅空氣量非常重要，普通都采用過?？諝獗M能夠少的情況下進(jìn)展熄滅。2燃料和空氣要在熄滅室內(nèi)良好混合燃料與空氣的良好混合，是組織熄滅非常關(guān)鍵的一個環(huán)節(jié)，因此必需掌握好空氣流動、燃料噴霧特性，使送風(fēng)方式和燃料的供應(yīng)相搭配，燃料和空氣能充分地接觸和混合。7.2 煙塵的構(gòu)成與防治控制煙塵的措施1、改良熄滅方式及改善熄滅過程3提高熄滅室溫度提高熄滅溫度對防止產(chǎn)生炭黑有顯著的效果。從炭黑反響速度可知，溫度從1200時燒掉炭黑需求0.1S，那么

12、在1600時只需不到0.01S就可以了。因此，預(yù)熱空氣、堅持爐膛溫度，保證有足夠的熄滅時間與空間，都可以減少炭黑的生成。7.2 煙塵的構(gòu)成與防治控制煙塵的措施2、加裝除塵安裝應(yīng)根據(jù)塵粒的性質(zhì)、煙氣的性質(zhì)、除塵的任務(wù)特性以及其通用范圍來進(jìn)展，在能滿足排煙規(guī)范的前提下，應(yīng)盡量選用阻力小的除塵設(shè)備，以免安裝風(fēng)機(jī)，節(jié)約費用。7.2 煙塵的構(gòu)成與防治SOx的生成機(jī)理空氣中的硫氧化物主要來源于含硫燃料的熄滅。燃料中的硫，除少量非熄滅性硫(510%)殘留在灰分中外，絕大部分都氧化成SO2。不過即使空氣過量，也只需0.52%的SO2轉(zhuǎn)化成SO3。煤炭中的可燃硫有兩種：有機(jī)硫：硫茂、硫醇和二硫化物無機(jī)硫：FeS

13、2有機(jī)硫構(gòu)成煤分子的一部分，在煤中均勻分布，而無機(jī)硫顆粒尺寸較小，在煤中通常呈獨立相彌散分布。低硫煤中主要是有機(jī)硫，約為無機(jī)硫的8倍；高硫煤中主要是無機(jī)硫，約為有機(jī)硫的3倍。7.3 硫氧化物的構(gòu)成與防治煤受熱后分解時，煤中有機(jī)硫和無機(jī)硫同時被揮發(fā)出來，結(jié)合松散的有機(jī)硫在低溫700K下分解，結(jié)合嚴(yán)密的有機(jī)硫在較高溫度800K下分解釋出，遇氧全部氧化成SO2，在復(fù)原性氣氛下，揮發(fā)分主要氣體H2S反響道路為： 無機(jī)硫的分解速度很慢，在復(fù)原性氣氛和溫度800K以及足夠停留時間的條件下，無機(jī)硫?qū)⒎纸獬蒄eS、S2和H2S，其中FeS必需在更高溫度1700K和更長時間下才干分解成Fe、S2等，并氧化成SO

14、2，在氧化氣氛下，F(xiàn)eS2直接生成SO2：SOx的生成機(jī)理7.3 硫氧化物的構(gòu)成與防治1在火焰高溫區(qū)內(nèi)：火焰溫度越高，氧原子濃度越大，那么SO3生成量越大2受熱面積上灰和氧化膜的催化作用SO3除了從SO2與O2直接反響生成外，還可由以下兩個途徑產(chǎn)生：SOx的生成機(jī)理7.3 硫氧化物的構(gòu)成與防治影響SOx生成量的主要要素1燃料中含硫量越多，SO2和SO3生成量也越多2過?？諝庀禂?shù)越大，SO3生成量也越多3火焰區(qū)溫度高，氧分子離解成氧原子多，因此SO3生成量也多7.3 硫氧化物的構(gòu)成與防治SOx的抑制技術(shù)1、燃料脫硫2、爐內(nèi)固硫3、煙氣脫硫7.3 硫氧化物的構(gòu)成與防治SOx的抑制技術(shù)1、燃料脫硫1

15、物理凈化法經(jīng)過煤的粉碎，使非化學(xué)鍵結(jié)合的不純物質(zhì)與煤脫離，利用FeS2的密度與煤密度的相差，用水洗除FeS2，也可利用二者外表潤濕、磁性或?qū)щ娦圆煌右苑謩e。此法不能除去有機(jī)硫2化學(xué)凈化法如用堿液浸煤后經(jīng)過微波照射，使有機(jī)硫和黃鐵礦的化學(xué)鍵被微波打斷，生成硫化氫，它與堿反響而被去除?？沙?0%的無機(jī)硫和70%有機(jī)硫。3煤的氣化將煤進(jìn)展氣化，使煤中硫轉(zhuǎn)變成H2S，然后再將其去除。7.3 硫氧化物的構(gòu)成與防治2、爐內(nèi)固硫噴鈣脫硫：先將脫硫劑破碎成一定粒度，然后送入爐膛，在溫度800-1000范圍下脫硫劑受熱分解，把熄滅過程中產(chǎn)生的部分SO2固化：脫硫劑分解：硫化反響：再生反響：SOx的抑制技術(shù)7

16、.3 硫氧化物的構(gòu)成與防治3、煙氣脫硫煙氣脫硫是目前防止SOx污染大氣的有效方法。煙氣脫硫的技術(shù)根底主要是由于很多金屬氧化物如堿金屬、堿土金屬、金屬氧化物以及活性炭具有吸附或吸收SO2才干。把這些金屬氧化物作為吸收劑吸收SO2后生成中間產(chǎn)物，再將含硫中間產(chǎn)物進(jìn)展再生，再生后的吸收劑可循環(huán)運用，再生過程中釋放出的SO2可做成硫制品加以利用?；厥辗ǎ簛G棄法：SOx的抑制技術(shù)7.3 硫氧化物的構(gòu)成與防治3、煙氣脫硫1濕法煙氣脫硫可固結(jié)95%SO2以及90%的氯化物和氟化物SOx的抑制技術(shù)7.3 硫氧化物的構(gòu)成與防治2再生洗滌煙氣脫硫運用來硫酸鈉為吸收劑，在預(yù)先洗滌操作中除去灰塵和HCl后在吸收安裝里

17、洗滌SO2并構(gòu)成硫酸氫鈉，在再生安裝中熱力分解硫酸氫鈉，產(chǎn)生的SO2可加工成液態(tài)的SO2、硫酸鈉和元素硫。SOx的抑制技術(shù)7.3 硫氧化物的構(gòu)成與防治3煙氣同時脫流脫硝技術(shù)活性炭吸附NH3法來同時脫硫脫硝，在溫度為80-130下用活性炭作SO2的吸收劑，把吸收了SO2的活性炭進(jìn)展再分解，并進(jìn)一步處置成硫酸和元素硫。SOx的抑制技術(shù)7.3 硫氧化物的構(gòu)成與防治NO的生成機(jī)理熄滅過程中所產(chǎn)生的氮的氧化物：NO占95%NO2占5%熄滅所用的空氣中氮分子氮的氧化；大多數(shù)熄滅安裝中，這是NO的主要來源燃料中含氮化合物燃料氮在火焰中熱分解后再氧化在燒原油或煤的熄滅安裝中，燃料氮是NO的主要來源熄滅生成NO

18、按來源不同可分為：熱力NO瞬發(fā)NO燃料NO7.4 氮氧化物的構(gòu)成與防治熱力NO：熄滅所用的空氣中氮高溫氧化生成NO，稱為熱力NO，它的生成機(jī)理鏈鎖反響是Zeldovich于1946年提出的：NO的生成機(jī)理7.4 氮氧化物的構(gòu)成與防治Zedovich熱力NO生成率，與貧燃料預(yù)混火焰的實驗結(jié)果吻合。Fenimore指出富燃料熄滅還與以下反響有關(guān)：NO的生成機(jī)理7.4 氮氧化物的構(gòu)成與防治熱力NO排放量與反響溫度的關(guān)系NO的生成機(jī)理7.4 氮氧化物的構(gòu)成與防治熱力NO：限制熱力NO的生成，主要是降低溫度，詳細(xì)措施可歸納為：1降低熄滅溫度，防止部分高溫；2降低氧氣濃度；3縮短在高溫區(qū)的停留時間；4在偏

19、離1的條件下進(jìn)展熄滅；NO的生成機(jī)理7.4 氮氧化物的構(gòu)成與防治瞬發(fā)NO：大氣壓力下甲烷與空氣預(yù)混火焰中NO的生成NO的生成機(jī)理7.4 氮氧化物的構(gòu)成與防治瞬發(fā)NO：熄滅時燃料中碳?xì)浠衔锓纸馍傻腃H和C等原子團(tuán)，與空氣中N2進(jìn)展反響而生成氰化物：氰化物生成反響活化能小，反響快，氰化物又與火焰中大量的O、OH等原子團(tuán)生成NO：NO的生成機(jī)理7.4 氮氧化物的構(gòu)成與防治瞬發(fā)NO：NO的生成機(jī)理7.4 氮氧化物的構(gòu)成與防治瞬發(fā)NO：研討闡明，在火焰中不僅有HCN等存在，而且還有胺化物NH、NH2、NH3存在，同樣與OH、N等原子團(tuán)反響生成NO：NO的生成機(jī)理7.4 氮氧化物的構(gòu)成與防治瞬發(fā)NO：

20、瞬發(fā)NO生成與以下三個要素有關(guān)：1CH原子團(tuán)的濃度及其構(gòu)成過程2N2分子反響生成氮化物的速率與以下反響有關(guān)：3氮化物間相互轉(zhuǎn)化率此反響對NO的生成起重要作用富燃料及貧燃料，可以以為：NO的生成機(jī)理7.4 氮氧化物的構(gòu)成與防治瞬發(fā)NO構(gòu)成的主要途徑：在溫度T2000K時，NO生成率主要取決于CHN2反響，即瞬發(fā)NO，隨著溫度添加，瞬發(fā)NO比例減小，熱力NO添加，當(dāng)T2500K時，NO生成主要按Zeldovich的熱力NO活力理控制。NO的生成機(jī)理7.4 氮氧化物的構(gòu)成與防治燃料NO：實驗闡明：熄滅安裝中所用的燃料含有氮化合物時，排出燃?xì)庵泻写罅康腘O，且隨著燃料中N含量添加而添加。燃料中N與各

21、種碳?xì)浠衔锝Y(jié)合成環(huán)狀或鏈狀化合物，與空氣中N相比，其結(jié)合鍵較小，熄滅時易分解生成低分子含氮化合物，氧化后生成NONO的生成機(jī)理7.4 氮氧化物的構(gòu)成與防治燃料NO：燃料平均含氮量（重量%）含氮量范圍（重量%）原油0.065瀝青2.32.152.5重餾分1.40.62.15輕餾分0.070.06煤1.512.5不同燃料中含氮量NO的生成機(jī)理7.4 氮氧化物的構(gòu)成與防治燃料NO的構(gòu)成途徑：NO的生成機(jī)理7.4 氮氧化物的構(gòu)成與防治影響燃料NO的要素：1燃料含N量的影響：實踐熄滅過程中只需部分燃料N轉(zhuǎn)化為NO，實踐生成NO與全部燃料N之比稱為燃料N轉(zhuǎn)換率 ，影響燃料N轉(zhuǎn)換率的要素：當(dāng)1.3時，NO

22、隨著燃料N含量添加而添加，但卻下降。當(dāng)0.8時，NO隨著燃料N含量添加先添加后飽和，而下降。NO的生成機(jī)理7.4 氮氧化物的構(gòu)成與防治2過剩空氣系數(shù)的影響：NO的生成機(jī)理7.4 氮氧化物的構(gòu)成與防治2過?？諝庀禂?shù)的影響：NO的生成機(jī)理7.4 氮氧化物的構(gòu)成與防治影響燃料NO的要素：3熄滅溫度的影響：實驗結(jié)果闡明，燃料NO與熱力NO不同，它受溫度影響較小，這是由于燃料中N的熱分解溫度比火焰溫度低，當(dāng)熄滅到達(dá)分解溫度而進(jìn)展分解，生成NO與火焰溫度關(guān)系不大。NO的生成機(jī)理7.4 氮氧化物的構(gòu)成與防治NO2的生成機(jī)理熄滅生成的NO可與與含氮原子中間產(chǎn)物反響使NO復(fù)原成N2，也可以與各種含氮化合物或氧化

23、物反響生成NO2，如在火焰面附近存在以下反響：另外在熄滅區(qū)由于氧原子添加，NO2又轉(zhuǎn)變成NO，導(dǎo)致NO2含量較少：7.4 氮氧化物的構(gòu)成與防治降低NOx的熄滅技術(shù)主要途徑：選用N含量較低的燃料，包括燃料脫氮和轉(zhuǎn)變成低氮燃料降低過剩空氣系數(shù)，組織過濃熄滅，以降低燃料周圍氧濃度在過?？諝獾臈l件下，降低溫度峰值以減少熱力NO在氧濃度較低情況下，添加可燃物在火焰前鋒和反響區(qū)中的停留時間。減少NOx的構(gòu)成和排放的詳細(xì)方法為：分級熄滅、再熄滅法、低氧熄滅、濃淡偏向熄滅和煙氣再循環(huán)等。7.4 氮氧化物的構(gòu)成與防治分級熄滅：將熄滅所需的空氣量分成兩級送入，一級空氣所用的過?？諝庀禂?shù)：氣體燃料0.7，油0.8，煤0.80.9，其他空氣在熄滅器附近適當(dāng)位置送入，使熄滅分兩級完成。一級熄滅區(qū)：燃料在過濃情況下熄滅，因缺氧富燃料使得熄滅速度和溫度降低，從而抑制了揮發(fā)分熄滅生成的熱力NO。另外熄滅生成CO與NO復(fù)原反響及燃料中N分解成中間產(chǎn)物相互復(fù)協(xié)作用或與NO復(fù)原分解，從而抑制了燃料NO的生成：降低NOx的熄滅技術(shù)7.4 氮氧化物的構(gòu)成與防治分級熄滅：二級熄滅區(qū)：貧燃料熄滅區(qū)，因空氣量多，一些中間產(chǎn)物氧化生成N