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第八章燃燒過程污染生成機理第八章燃燒過程污染生成機理1一、硫在燃料中的存在形態(tài)

1、氣體燃料氣體燃料中的硫分95%左右是無機硫,主要以H2S形式存在,少量的有機硫包括二硫化碳(CS2)、硫氧化碳(COS)、硫醇(CH3SH)類、噻吩(C4H4S)、硫醚(CH2SCH3)等。一、硫在燃料中的存在形態(tài)1、氣體燃料22、液體燃料石油中的硫主要以硫化氫、單質硫和各種有機硫化物的形式存在。有機硫存在于一些官能團中,包括噻吩類、硫醇類R-SH、硫醚等,以噻吩類居多。按含硫量的多少,一般燃油可分為低硫油(Sar<0.5%)、中硫油(Sar=0.5%~2.0%)和高硫油(Sar>2.0%)三種。

2、液體燃料33、硫在煤中的存在形態(tài)煤中的硫分按其存在形態(tài)也可分為無機硫和有機硫兩種,有的煤中還有少量的單質硫。3、硫在煤中的存在形態(tài)4有機硫的組成極其復雜,目前大體上知道,有機硫存在于一些官能團中,包括亞砜、硫醚類、硫醇類R-SH、噻吩(硫茂)類、硫醌類和硫蒽類。其中噻吩類約占全部有機硫的40%-70%。

有機硫的組成極其復雜,目前大體上知道,有機硫存在于一些官能團5煤中的硫又可分為可燃硫和不可燃硫。煤中各種形態(tài)硫的總和叫做全硫。煤中的硫又可分為可燃硫和不可燃硫。6在破碎和制粉過程中,不同粒徑的煤粒中的礦物質分布不同,這種現象稱為偏析。偏析現象研究,應用德國元素分析系統(tǒng)公司的VARIOELIII元素分析儀測得邢臺電廠用煤(以下簡稱邢臺煤)與陽泉電廠用煤(以下簡稱陽泉煤)各四種不同粒度煤樣元素成分的平均數據,如表8-1所示。

在破碎和制粉過程中,不同粒徑的煤粒中的礦物質分布不同,這種現7表8-1不同粒度煤的元素成分粒徑(目數)<140140-180180-200>200邢臺煤N(%)1.1321.0611.0070.942H(%)2.7172.652.552.423C(%)69.0867.0263.5459.41S(%)1.9841.871.8751.712陽泉煤N(%)1.1451.0790.9490.941H(%)3.2053.0422.792.772C(%)76.1269.9959.8958.88S(%)1.2631.4522.132.167表8-1不同粒度煤的元素成分粒徑(目數)<14014084、含硫量的測定方法我國頒行的《煤中全硫的測定方法》(GB214-83)?!睹褐懈鞣N形態(tài)硫的測定方法》(GB215-82)從全硫中減去上述三種無機硫即為有機硫含量。4、含硫量的測定方法9二、硫燃燒轉化的總體特性1、SO2的形成不同類型的硫化物開始分解的不同溫度。有機硫分解溫度為300~400℃,黃鐵礦硫為300~450℃,噻吩硫為480~500℃,硫酸鹽硫在1100℃以上。對煤中以黃鐵礦形態(tài)存在的硫分,其析出溫度較低。二、硫燃燒轉化的總體特性1、SO2的形成10有機硫在氧化性氣氛下遇氧全部氧化成SO2,在還原性氣氛下主要生成H2S,但遇氧后H2S被氧化成SO2,反應路線為:

S→H2S→HS→SO→SO2無機硫在還原性氣氛和小于500℃溫度及足夠停留時間條件下,將分解成FeS、S2和H2S,其中FeS必須在更高的溫度(≥1450℃)和更長的時間內才能氧化成SO2。在氧化性氣氛下,FeS2可直接氧化生成SO2。

4FeS2+11O2→2Fe2O3+8SO2

有機硫在氧化性氣氛下遇氧全部氧化成SO2,在還原性氣氛下主要11圖8-1SO2生成特性圖8-1SO2生成特性122、影響SO2生成的因素(1)溫度(2)環(huán)境氣氛(3)停留時間(4)加熱速率(5)粒徑(6)煤質特性2、影響SO2生成的因素133、SO2生成量的計算理論上的干煙氣中SO2的濃度可用下式計算:

3、SO2生成量的計算14SO2實際濃度為:1990年我國部分行業(yè)燃煤硫的排放系數如表8-2所示。SO2實際濃度為:15表8-2燃煤硫的排放系數(1990年)行業(yè)年煤炭消耗量/萬噸平均含硫量/%平均硫排放系數煤炭工業(yè)5347.401.2050.82石油工業(yè)401.081.2050.83電力工業(yè)27059.101.1600.90有色金屬950.641.2050.85建材行業(yè)5747.541.2050.70輕工業(yè)9041.101.2050.82民用燃煤16699.701.2050.70表8-2燃煤硫的排放系數(1990年)行業(yè)年煤炭消耗量/16三、硫的熱分解及SO2生成動力學1、有機硫熱分解及燃燒分解和燃燒過程如下:有機硫→H2S+…..H2S+O2→SO2+…

三、硫的熱分解及SO2生成動力學172、黃鐵礦熱分解與燃燒在900℃時,FeS與水反應生成Fe3O4。反應式如下:

3FeS+4H2O→Fe3O4+3H2S+H2

2、黃鐵礦熱分解與燃燒183、SO2生成的反應動力學假定為一級反應,氣態(tài)SO2生成速率為:

w=kSar

k=k0exp(-E/RT)對于快速熱解(1000K/s),不考慮H2S與C反應,在硫析出階段,溫度在973~1223K范圍內,反應的活化能E為20~100kJ/mol。3、SO2生成的反應動力學19四、SO3生成機理1、SO2氧化成SO3的過程

O2→O+OSO2+O→SO3

也可以寫成如下的總反應式:

SO2+O2→SO3+O

四、SO3生成機理202、影響SO3生成的因素影響SO3生成的主要因素有:(1)燃燒區(qū)的溫度。(2)氧濃度和壓力。(3)燃燒工況。2、影響SO3生成的因素213、SO3生成的反應動力學在900~1350K溫度區(qū)間內,該反應的速度常數為:

k=(2.6±1.3)×106exp[(-23000±1200)/T]3、SO3生成的反應動力學22第二節(jié)氮氧化物生成機理

據推算,全世界一年向大氣排放氮氧化物在7500×104t左右。氮有多種氧化物,包括氧化亞氮(N2O)、一氧化氮(NO)、二氧化氮(NO2)、四氧化氮(N2O4)、三氧化氮(N2O3)和五氧化二氮(N2O5)等。如無特殊說明,氮氧化物NOx一般指NO與NO2。在燃燒過程中排放的NOx約95%是NO,余下的5%是NO2。

第二節(jié)氮氧化物生成機理據推算,全世界一年向大氣排放氮氧化23一、氮氧化物的危害大氣中的氮氧化物對人類及自然環(huán)境有很大的影響,主要體現在對人類健康、對植物生長及對全球大氣環(huán)境的影響。光化學煙霧;酸雨;溫室氣體。一、氮氧化物的危害24表8-3未采用NOx控制技術時不同燃燒方式的NOx排放量燃燒方式NOx排放量×10-6kg/m3(體積分數為6%的O2)旋流燃燒器對沖或前墻布置800~2150四角切圓燃燒器500~1200格狀燃燒器(CellBurner)1230~2200層燃370~480拋煤機鏈條爐450~750常壓流化床200~400汽油機1000~4000柴油機500~2000表8-3未采用NOx控制技術時不同燃燒方式的NOx排放量25二、氮氧化物生成機理在實際處理過程中一般把NOx的生成分成熱力型NOx(T-NOx)、快速型NOx(P-NOx)和燃料型NOx(F-NOx)。

二、氮氧化物生成機理261、熱力型NOx生成機理熱力型NOx是指燃燒用空氣中的氮在高溫下氧化而生成的氮氧化物。1、熱力型NOx生成機理27

N2+O-NO+N其中正反應的E1=314kJ/mol,逆反應E-1=0。

O2+N-NO+O其中正反應的E2=29kJ/mol,逆反應E-2=165kJ/mol。熱力型NO的生成速率w為:

N2+O-NO+N28影響熱力型NOx生成的因素有:(1)溫度(2)過量空氣系數(3)停留時間(4)燃料種類影響熱力型NOx生成的因素有:29第八章燃燒過程污染生成機理課件30第八章燃燒過程污染生成機理課件312、快速型NOx生成機理碳氫系燃料在過量空氣系數小于1的情況下,空氣中氮在火焰面內急劇生成大量的NOx,而CO/空氣、H2/空氣,乃至(CO+H2)/空氣預混火焰卻沒有這種現象。2、快速型NOx生成機理32其反應式如下:

CH+N2-HCN+NCH2+N2-HCN+NHC2+N2-2CNHCN+OH-CN+H2ONH+O-NO+HN+OH-NO+H

其反應式如下:33影響快速型NOx生成的因素有:(1)燃料種類(2)過量空氣系數(3)溫度(4)壓力(5)紊流脈動影響快速型NOx生成的因素有:343、燃料型NOx生成機理燃料中的氮氧化形成的NOx稱為燃料型NOx。3、燃料型NOx生成機理35燃料型NOx生成的化學動力學參數為:(1)N→HCN

(2)N+1/2O2→NO

(3)NO+C→1/2N2+CO

燃料型NOx生成的化學動力學參數為:36影響燃料型NOx生成的因素有:(1)溫度(2)氧濃度(3)燃料性質影響燃料型NOx生成的因素有:37三、煤粉爐內氮氧化物的生成1、爐內NOx生成過程在實際煤粉爐內燃燒過程中,NOx的生成也分為三部分,即燃料型NOx、熱力型NOx和快速型NOx,但其比例是不一樣的。

三、煤粉爐內氮氧化物的生成38圖8-4爐內NOx生成過程圖8-4爐內NOx生成過程392、爐溫的影響爐溫主要影響熱力型NOx的生成量從而影響總的NOx的生成量,圖8-5表示了爐溫對爐內NOx的生成情況的影響。2、爐溫的影響40圖8-5爐溫對NOx生成的影響圖8-5爐溫對NOx生成的影響413、過量空氣系數的影響4、煤粉細度的影響3、過量空氣系數的影響42圖8-6過量空氣系數對NOx生成的影響圖8-6過量空氣系數對NOx生成的影響43四、燃燒過程中N2O的生成與控制N2O能破壞臭氧層和造成溫室效應。目前,減少溫室氣體的排放,已引起世界各國的高度重視。

四、燃燒過程中N2O的生成與控制44在煤粉燃燒方式下,N2O排放量較少。在燃燒過程中N2O的均相生成主要是HCN和NH3的氧化,如果采用降低NOx技術時,可以采用噴尿素、氰氨酸等方法,這些物質也會通過均相反應的途徑生成N2O。

在煤粉燃燒方式下,N2O排放量較少。45在高溫火焰中N2O會迅速分解。在燃燒過程中,可以通過提高運行溫度、低氧燃燒、煙氣再燃等方法降低N2O的生成。

在高溫火焰中N2O會迅速分解。46第三節(jié)其它污染物生成機理

在燃燒過程中除了會產生SOx、NOx、CO2等要控制的污染物以外,還會產生其它的污染物質,其控制技術是目前的研究熱點。第三節(jié)其它污染物生成機理在燃燒過程中除了會產生SOx、N47一、碳黑的生成燃料燃燒時會排放出微粒物質,它主要可分成兩類:第一類是含灰燃料燃燒時排放的灰分,由碳、碳氫化合物、硫化物和含金屬元素的灰分等組成;第二類是燃燒過程中產生的,其中最大的部分為碳黑粒子。碳黑粒子在形成過程中會經歷成核、表面增長和凝聚、集聚和氧化等一系列階段,生成的碳黑粒子若不能在燃燒系統(tǒng)中完全氧化掉,則最終排入大氣。

一、碳黑的生成48碳黑顆粒主要在碳氫燃料燃燒時生成。對于碳氫類燃料燃燒時生成的碳黑,按其生成機理及其特殊形式,有氣相析出型碳黑、剩余型碳黑、雪片型碳黑以及積碳等幾種形式。

碳黑顆粒主要在碳氫燃料燃燒時生成。491、氣相析出型碳黑氣相析出型碳黑是氣體燃料、已蒸發(fā)了的液體燃料氣和固體燃料的揮發(fā)分氣體,在空氣不足的高溫條件下熱分解所生成的固體顆粒。

1、氣相析出型碳黑502、剩余型碳黑剩余型碳黑是液體燃料燃燒所剩余下來的固體顆粒,通常也稱之為油灰或煙炱。2、剩余型碳黑513、雪片雪片一般是以碳黑為核心,在煙氣溫度接近露點溫度時,吸收煙氣中的硫酸(H2SO4),長大成為雪片形狀的煙塵,又稱為酸性煙塵。3、雪片524、積炭積炭可以認為是剩余型碳黑的一種,它是油滴附著在燃燒器、燃燒器噴口、燃燒室壁面上,受爐內高溫、氣化而剩下來的物質。4、積炭53二、重金屬污染銻(Sb)、砷(As)、鈹(Be)、鎘(Cd)、鉻(Cr)、鈷(Co)、鉛(Pb)、錳(Mn)、汞(Hg)、鎳(Ni)和硒(Se)。

二、重金屬污染54影響重金屬遷移的主要因素有:(1)溫度、氣氛和粒徑(2)硫及硫的存在形態(tài)(3)氯(4)煙氣凈化設備影響重金屬遷移的主要因素有:55三、二噁英的生成與控制二噁英是一類物質的總稱,包括多氯聯苯并二噁英(PCDDs)、多氯聯苯并呋喃(PCDFs)和多氯聯苯(PCBs)。一般情況下,把前兩類物質簡稱為二噁英(PCDD/Fs),根據氯原子取代數目及取代位置的不同,它們分別含有75種和135種同系物。三、二噁英的生成與控制56第八章燃燒過程污染生成機理課件571、二噁英的生成機理第一是由前驅物生成;第二是飛灰中碳的殘余物的重新合成(DeNove)反應(一般在250~450℃);第三是由燃料中的PCDD/Fs物質生成。如圖8-8所示。

1、二噁英的生成機理58飛灰催化表面P-前驅物D-二惡英s-固相g-氣相圖8-8燃燒過程中二惡英主要生成機理示意圖飛灰催化表面59(1)前驅物的異相催化反應在煙塵中攜帶的氯化銅、氯化鐵等催化劑的作用下,在200~500℃的范圍內,各種二噁英的前驅物(如多氯苯酚和二苯醚)就會發(fā)生反應生成二噁英。

(1)前驅物的異相催化反應60(2)重新合成(DeNove)反應在有氯存在的情況下,CO和CO2在催化劑的作用下轉化為脂肪族的前驅物,這些前驅物在(主要是銅)催化劑的條件下反應生成二噁英。

(2)重新合成(DeNove)反應61(3)高溫生成的機理由于燃燒或熱解不充分,煙氣中含有過多的未燃盡的物質,比如碳粒,遇到適當的催化物,主要是銅,在一定的溫度下使已經分解的二噁英又重新生成。(3)高溫生成的機理62第八章燃燒過程污染生成機理課件632、影響二噁英生成的因素(1)CO(2)氧氣含量(3)金屬及其化合物(4)溫度(5)飛灰中碳含量(6)SO22、影響二噁英生成的因素643、二惡英的抑制垃圾焚燒過程中生成二噁英的必要條件為:(1)氯源(如PVC、氯氣、HCl等)的存在;(2)燃燒過程以及低溫煙氣段中催化介質(如Cu及其金屬氧化物)的存在;(3)不良的燃燒工況。因此,控制二噁英的生成與排放必須從合理有效地解決上述問題入手。

3、二惡英的抑制垃圾焚燒過程中生成二噁英的必要條件為:(1)65(1)焚燒前的處理(2)焚燒過程中的控制(3)煙氣的處理(1)焚燒前的處理66第八章燃燒過程污染生成機理第八章燃燒過程污染生成機理67一、硫在燃料中的存在形態(tài)

1、氣體燃料氣體燃料中的硫分95%左右是無機硫,主要以H2S形式存在,少量的有機硫包括二硫化碳(CS2)、硫氧化碳(COS)、硫醇(CH3SH)類、噻吩(C4H4S)、硫醚(CH2SCH3)等。一、硫在燃料中的存在形態(tài)1、氣體燃料682、液體燃料石油中的硫主要以硫化氫、單質硫和各種有機硫化物的形式存在。有機硫存在于一些官能團中,包括噻吩類、硫醇類R-SH、硫醚等,以噻吩類居多。按含硫量的多少,一般燃油可分為低硫油(Sar<0.5%)、中硫油(Sar=0.5%~2.0%)和高硫油(Sar>2.0%)三種。

2、液體燃料693、硫在煤中的存在形態(tài)煤中的硫分按其存在形態(tài)也可分為無機硫和有機硫兩種,有的煤中還有少量的單質硫。3、硫在煤中的存在形態(tài)70有機硫的組成極其復雜,目前大體上知道,有機硫存在于一些官能團中,包括亞砜、硫醚類、硫醇類R-SH、噻吩(硫茂)類、硫醌類和硫蒽類。其中噻吩類約占全部有機硫的40%-70%。

有機硫的組成極其復雜,目前大體上知道,有機硫存在于一些官能團71煤中的硫又可分為可燃硫和不可燃硫。煤中各種形態(tài)硫的總和叫做全硫。煤中的硫又可分為可燃硫和不可燃硫。72在破碎和制粉過程中,不同粒徑的煤粒中的礦物質分布不同,這種現象稱為偏析。偏析現象研究,應用德國元素分析系統(tǒng)公司的VARIOELIII元素分析儀測得邢臺電廠用煤(以下簡稱邢臺煤)與陽泉電廠用煤(以下簡稱陽泉煤)各四種不同粒度煤樣元素成分的平均數據,如表8-1所示。

在破碎和制粉過程中,不同粒徑的煤粒中的礦物質分布不同,這種現73表8-1不同粒度煤的元素成分粒徑(目數)<140140-180180-200>200邢臺煤N(%)1.1321.0611.0070.942H(%)2.7172.652.552.423C(%)69.0867.0263.5459.41S(%)1.9841.871.8751.712陽泉煤N(%)1.1451.0790.9490.941H(%)3.2053.0422.792.772C(%)76.1269.9959.8958.88S(%)1.2631.4522.132.167表8-1不同粒度煤的元素成分粒徑(目數)<140140744、含硫量的測定方法我國頒行的《煤中全硫的測定方法》(GB214-83)?!睹褐懈鞣N形態(tài)硫的測定方法》(GB215-82)從全硫中減去上述三種無機硫即為有機硫含量。4、含硫量的測定方法75二、硫燃燒轉化的總體特性1、SO2的形成不同類型的硫化物開始分解的不同溫度。有機硫分解溫度為300~400℃,黃鐵礦硫為300~450℃,噻吩硫為480~500℃,硫酸鹽硫在1100℃以上。對煤中以黃鐵礦形態(tài)存在的硫分,其析出溫度較低。二、硫燃燒轉化的總體特性1、SO2的形成76有機硫在氧化性氣氛下遇氧全部氧化成SO2,在還原性氣氛下主要生成H2S,但遇氧后H2S被氧化成SO2,反應路線為:

S→H2S→HS→SO→SO2無機硫在還原性氣氛和小于500℃溫度及足夠停留時間條件下,將分解成FeS、S2和H2S,其中FeS必須在更高的溫度(≥1450℃)和更長的時間內才能氧化成SO2。在氧化性氣氛下,FeS2可直接氧化生成SO2。

4FeS2+11O2→2Fe2O3+8SO2

有機硫在氧化性氣氛下遇氧全部氧化成SO2,在還原性氣氛下主要77圖8-1SO2生成特性圖8-1SO2生成特性782、影響SO2生成的因素(1)溫度(2)環(huán)境氣氛(3)停留時間(4)加熱速率(5)粒徑(6)煤質特性2、影響SO2生成的因素793、SO2生成量的計算理論上的干煙氣中SO2的濃度可用下式計算:

3、SO2生成量的計算80SO2實際濃度為:1990年我國部分行業(yè)燃煤硫的排放系數如表8-2所示。SO2實際濃度為:81表8-2燃煤硫的排放系數(1990年)行業(yè)年煤炭消耗量/萬噸平均含硫量/%平均硫排放系數煤炭工業(yè)5347.401.2050.82石油工業(yè)401.081.2050.83電力工業(yè)27059.101.1600.90有色金屬950.641.2050.85建材行業(yè)5747.541.2050.70輕工業(yè)9041.101.2050.82民用燃煤16699.701.2050.70表8-2燃煤硫的排放系數(1990年)行業(yè)年煤炭消耗量/82三、硫的熱分解及SO2生成動力學1、有機硫熱分解及燃燒分解和燃燒過程如下:有機硫→H2S+…..H2S+O2→SO2+…

三、硫的熱分解及SO2生成動力學832、黃鐵礦熱分解與燃燒在900℃時,FeS與水反應生成Fe3O4。反應式如下:

3FeS+4H2O→Fe3O4+3H2S+H2

2、黃鐵礦熱分解與燃燒843、SO2生成的反應動力學假定為一級反應,氣態(tài)SO2生成速率為:

w=kSar

k=k0exp(-E/RT)對于快速熱解(1000K/s),不考慮H2S與C反應,在硫析出階段,溫度在973~1223K范圍內,反應的活化能E為20~100kJ/mol。3、SO2生成的反應動力學85四、SO3生成機理1、SO2氧化成SO3的過程

O2→O+OSO2+O→SO3

也可以寫成如下的總反應式:

SO2+O2→SO3+O

四、SO3生成機理862、影響SO3生成的因素影響SO3生成的主要因素有:(1)燃燒區(qū)的溫度。(2)氧濃度和壓力。(3)燃燒工況。2、影響SO3生成的因素873、SO3生成的反應動力學在900~1350K溫度區(qū)間內,該反應的速度常數為:

k=(2.6±1.3)×106exp[(-23000±1200)/T]3、SO3生成的反應動力學88第二節(jié)氮氧化物生成機理

據推算,全世界一年向大氣排放氮氧化物在7500×104t左右。氮有多種氧化物,包括氧化亞氮(N2O)、一氧化氮(NO)、二氧化氮(NO2)、四氧化氮(N2O4)、三氧化氮(N2O3)和五氧化二氮(N2O5)等。如無特殊說明,氮氧化物NOx一般指NO與NO2。在燃燒過程中排放的NOx約95%是NO,余下的5%是NO2。

第二節(jié)氮氧化物生成機理據推算,全世界一年向大氣排放氮氧化89一、氮氧化物的危害大氣中的氮氧化物對人類及自然環(huán)境有很大的影響,主要體現在對人類健康、對植物生長及對全球大氣環(huán)境的影響。光化學煙霧;酸雨;溫室氣體。一、氮氧化物的危害90表8-3未采用NOx控制技術時不同燃燒方式的NOx排放量燃燒方式NOx排放量×10-6kg/m3(體積分數為6%的O2)旋流燃燒器對沖或前墻布置800~2150四角切圓燃燒器500~1200格狀燃燒器(CellBurner)1230~2200層燃370~480拋煤機鏈條爐450~750常壓流化床200~400汽油機1000~4000柴油機500~2000表8-3未采用NOx控制技術時不同燃燒方式的NOx排放量91二、氮氧化物生成機理在實際處理過程中一般把NOx的生成分成熱力型NOx(T-NOx)、快速型NOx(P-NOx)和燃料型NOx(F-NOx)。

二、氮氧化物生成機理921、熱力型NOx生成機理熱力型NOx是指燃燒用空氣中的氮在高溫下氧化而生成的氮氧化物。1、熱力型NOx生成機理93

N2+O-NO+N其中正反應的E1=314kJ/mol,逆反應E-1=0。

O2+N-NO+O其中正反應的E2=29kJ/mol,逆反應E-2=165kJ/mol。熱力型NO的生成速率w為:

N2+O-NO+N94影響熱力型NOx生成的因素有:(1)溫度(2)過量空氣系數(3)停留時間(4)燃料種類影響熱力型NOx生成的因素有:95第八章燃燒過程污染生成機理課件96第八章燃燒過程污染生成機理課件972、快速型NOx生成機理碳氫系燃料在過量空氣系數小于1的情況下,空氣中氮在火焰面內急劇生成大量的NOx,而CO/空氣、H2/空氣,乃至(CO+H2)/空氣預混火焰卻沒有這種現象。2、快速型NOx生成機理98其反應式如下:

CH+N2-HCN+NCH2+N2-HCN+NHC2+N2-2CNHCN+OH-CN+H2ONH+O-NO+HN+OH-NO+H

其反應式如下:99影響快速型NOx生成的因素有:(1)燃料種類(2)過量空氣系數(3)溫度(4)壓力(5)紊流脈動影響快速型NOx生成的因素有:1003、燃料型NOx生成機理燃料中的氮氧化形成的NOx稱為燃料型NOx。3、燃料型NOx生成機理101燃料型NOx生成的化學動力學參數為:(1)N→HCN

(2)N+1/2O2→NO

(3)NO+C→1/2N2+CO

燃料型NOx生成的化學動力學參數為:102影響燃料型NOx生成的因素有:(1)溫度(2)氧濃度(3)燃料性質影響燃料型NOx生成的因素有:103三、煤粉爐內氮氧化物的生成1、爐內NOx生成過程在實際煤粉爐內燃燒過程中,NOx的生成也分為三部分,即燃料型NOx、熱力型NOx和快速型NOx,但其比例是不一樣的。

三、煤粉爐內氮氧化物的生成104圖8-4爐內NOx生成過程圖8-4爐內NOx生成過程1052、爐溫的影響爐溫主要影響熱力型NOx的生成量從而影響總的NOx的生成量,圖8-5表示了爐溫對爐內NOx的生成情況的影響。2、爐溫的影響106圖8-5爐溫對NOx生成的影響圖8-5爐溫對NOx生成的影響1073、過量空氣系數的影響4、煤粉細度的影響3、過量空氣系數的影響108圖8-6過量空氣系數對NOx生成的影響圖8-6過量空氣系數對NOx生成的影響109四、燃燒過程中N2O的生成與控制N2O能破壞臭氧層和造成溫室效應。目前,減少溫室氣體的排放,已引起世界各國的高度重視。

四、燃燒過程中N2O的生成與控制110在煤粉燃燒方式下,N2O排放量較少。在燃燒過程中N2O的均相生成主要是HCN和NH3的氧化,如果采用降低NOx技術時,可以采用噴尿素、氰氨酸等方法,這些物質也會通過均相反應的途徑生成N2O。

在煤粉燃燒方式下,N2O排放量較少。111在高溫火焰中N2O會迅速分解。在燃燒過程中,可以通過提高運行溫度、低氧燃燒、煙氣再燃等方法降低N2O的生成。

在高溫火焰中N2O會迅速分解。112第三節(jié)其它污染物生成機理

在燃燒過程中除了會產生SOx、NOx、CO2等要控制的污染物以外,還會產生其它的污染物質,其控制技術是目前的研究熱點。第三節(jié)其它污染物生成機理在燃燒過程中除了會產生SOx、N113一、碳黑的生成燃料燃燒時會排放出微粒物質,它主要可分成兩類:第一類是含灰燃料燃燒時排放的灰分,由碳、碳氫化合物、硫化物和含金屬元素的灰分等組成;第二類是燃燒過程中產生的,其中最大的部分為碳黑粒子。碳黑粒子在形成過程中會經歷成核、表面增長和凝聚、集聚和氧化等一系列階段,生成的碳黑粒子若不能在燃燒系統(tǒng)中完全氧化掉,則最終排入大氣。

一、碳黑的生成114碳黑顆粒主要在碳氫燃料燃燒時生成。對于碳氫類燃料燃燒時生成的碳黑,按其生成機理及其特殊形式,有氣相析出型碳黑、剩余型碳黑、雪片型碳黑以及積碳等幾種形式。

碳黑顆粒

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