燃燒過(guò)程硫氧化物及顆粒物的形成與控制演示文稿

燃燒過(guò)程硫氧化物及顆粒物的形成與控制演示文稿目前一頁(yè)\總數(shù)四十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)燃燒過(guò)程硫氧化物及顆粒物的形成與控制目前二頁(yè)\總數(shù)四十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)3二、SO2和SO3之間的轉(zhuǎn)化一、燃料中硫的氧化機(jī)理三、硫氧化物的控制簡(jiǎn)介四、硫氧化物排放標(biāo)準(zhǔn)目前三頁(yè)\總數(shù)四十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)1.1燃料中硫的氧化機(jī)理煤受熱后，煤中的有機(jī)硫和無(wú)機(jī)硫在熱解釋放揮發(fā)份的同時(shí)得以揮發(fā)；燃料中的硫在燃燒過(guò)程中與氧反應(yīng)，主要產(chǎn)物SO2和SO3，但SO3的濃度相當(dāng)?shù)?，故一般主要生成SO2，計(jì)算時(shí)可忽略SO34有機(jī)硫的氧化：有機(jī)硫分解溫度較低（<800K），有氧氣時(shí)直接氧化為SO2和少量SO3；在還原氣氛下?lián)]發(fā)出的主要是H2S和COS，燃燒過(guò)程得到進(jìn)一步氧化為SO2。目前四頁(yè)\總數(shù)四十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)5無(wú)機(jī)硫的氧化：無(wú)機(jī)硫的分解速度較慢，在還原氣氛、<800K和足夠的停留時(shí)間下，先分解為FeS、S2和COS（氧硫化碳）；生成的FeS在更高的溫度（≥1700K）下分解為Fe、S2和COS；進(jìn)一步氧化為SO2和SO3；并有一部分存留在灰渣中。1.1燃料中硫的氧化機(jī)理硫的燃燒特征：由于反應(yīng)：含硫燃料燃燒的特征火焰呈藍(lán)色。目前五頁(yè)\總數(shù)四十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)H2S的氧化：在還原氣氛下?lián)]發(fā)出的主要是H2S和COS，燃燒過(guò)程得到進(jìn)一步氧化為SO2。1.1燃料中硫的氧化機(jī)理6目前六頁(yè)\總數(shù)四十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)CS2和COS的氧化：CS2是很易燃的，COS則是CS2火焰中的一種中間體；COS顯示出兩個(gè)區(qū)域，第一區(qū)中生成CO和SO2，在第二區(qū)中CO轉(zhuǎn)化為CO2鏈反應(yīng)由COS的光解誘發(fā)的：1.1燃料中硫的氧化機(jī)理7目前七頁(yè)\總數(shù)四十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)元素硫的氧化：低溫下，純硫以硫的聚合態(tài)蒸氣析出，純硫的氧化呈現(xiàn)鏈反應(yīng)特性：特點(diǎn)：生成的SO3所占Sox的百分比較通常情況下高得多（約20%）。1.1燃料中硫的氧化機(jī)理8目前八頁(yè)\總數(shù)四十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)有機(jī)硫化物的氧化：燃料中有機(jī)硫的存在形式：硫醇、硫化物或二氧化硫燃燒后主要產(chǎn)物為二氧化硫，最后生成烴基和SO2。貧燃料（空氣過(guò)量）——即使溫度較低（僅為573K），硫也可全部轉(zhuǎn)化；富燃料——可以生成SO2和少量的醛和甲醇。1.1燃料中硫的氧化機(jī)理9目前九頁(yè)\總數(shù)四十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)10二、SO2和SO3之間的轉(zhuǎn)化一、燃料中硫的氧化機(jī)理三、硫氧化物的控制簡(jiǎn)介四、硫氧化物排放標(biāo)準(zhǔn)目前十頁(yè)\總數(shù)四十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)SO2+O+MSO3+MSO3+OSO2+O2SO3+HSO2+OHSO3+MSO2+O+M在熾熱反應(yīng)區(qū)

，[O]濃度很高，反應(yīng)（1）和（2）起支配作用。

M是第三體起著吸收能量的作用。112.1反應(yīng)方程式目前十一頁(yè)\總數(shù)四十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)122.2SO3生成速率當(dāng)d[SO3]/dt=0時(shí)，SO3濃度達(dá)到最大：由式①②可知：SO2+O+MSO3+MSO3+OSO2+O2目前十二頁(yè)\總數(shù)四十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)在燃料條件下，[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：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(diǎn)越高煙氣露點(diǎn)升高極易引起管道和空氣凈化設(shè)施的腐蝕132.2SO3生成速率目前十三頁(yè)\總數(shù)四十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)2.3

SO2和SO3的轉(zhuǎn)化關(guān)系14目前十四頁(yè)\總數(shù)四十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)三、硫氧化物的控制簡(jiǎn)介重油脫硫常用的方法：在鉬、鈷和鎳等的金屬氧化物催化劑作用下，通過(guò)高壓加氫反應(yīng)，使碳與硫的化合鍵斷裂，以氫置換出碳，同時(shí)氫與硫作用形成H2S，從重油中分離出來(lái)。重油脫硫的困難:

要徹底加工燃料，破壞了原來(lái)的組織。

產(chǎn)生新的產(chǎn)物：固、液、氣態(tài)物。3.1重油脫硫：15目前十五頁(yè)\總數(shù)四十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)分類(lèi)：燃前脫硫、燃燒中脫硫、燃燒后脫硫和煤轉(zhuǎn)化過(guò)程中脫硫，其中煙氣脫硫被認(rèn)為是最有效的脫硫方式。3.2煤燃燒二氧化硫的控制：燃前脫硫:通過(guò)對(duì)原煤中不同組分的物理和化學(xué)性質(zhì)的分析采用物理方法、化學(xué)處理等不同方法對(duì)煤進(jìn)行分選，如逃汰法、浮選法等。三、硫氧化物的控制簡(jiǎn)介16目前十六頁(yè)\總數(shù)四十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)17燃燒中脫硫:在燃燒過(guò)程中加入石灰石或白云石粉做脫硫劑，CaCO3

和MgCO3在高溫下分解形成氧化鈣和氧化鎂，與煙氣中二氧化硫反應(yīng)生成硫酸鹽，隨灰排出。三、硫氧化物的控制簡(jiǎn)介CaCO3→CaO+CO2CaO+SO2+1/2O2→CaSO4在我國(guó)采用的主要技術(shù)有兩種，一是爐內(nèi)噴鈣技術(shù)，二是循環(huán)流化床燃燒脫硫技術(shù)。目前十七頁(yè)\總數(shù)四十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)18爐內(nèi)噴鈣增濕活化脫硫流程示意圖目前十八頁(yè)\總數(shù)四十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)19循環(huán)流化床目前十九頁(yè)\總數(shù)四十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)煙氣脫硫:主要有吸收法和吸附法，以吸收法應(yīng)用最為廣泛，另外還有許多物理方法，如電子輻射法、等離子法等正在積極發(fā)展中。吸收法中又分為濕法和干法脫硫，其中濕法脫硫是商業(yè)應(yīng)用最為廣泛的方法，如石灰（石）-石膏法，海水脫硫、鈉堿法、氨吸收法等，干法中有旋轉(zhuǎn)噴霧吸收法、煙氣循環(huán)流化床脫硫等。三、硫氧化物的控制簡(jiǎn)介20目前二十頁(yè)\總數(shù)四十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)

二氧化硫其他國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)（mg/m3）四、硫氧化物排放標(biāo)準(zhǔn)21目前二十一頁(yè)\總數(shù)四十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)我國(guó)規(guī)定的火電廠(chǎng)二氧化硫排放標(biāo)準(zhǔn)在燃料含硫量小于1%的情況下為1200mg/m3,

在燃料含硫分大于1%為2100mg/m3規(guī)定的工業(yè)鍋爐二氧化硫排放mg/m3I時(shí)段為2000年12月31日前建的電廠(chǎng)，II時(shí)段為2000年12月31日后建的電廠(chǎng)鍋爐類(lèi)型二氧化硫排放濃度mg/m3I時(shí)段II時(shí)段燃煤鍋爐1200900燃油鍋爐輕柴油、煤油700500其它燃料1200900燃?xì)忮仩t100100四、硫氧化物排放標(biāo)準(zhǔn)22目前二十二頁(yè)\總數(shù)四十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)安徽師范大學(xué)環(huán)境科學(xué)學(xué)院23§2-5燃燒過(guò)程顆粒污染物的形成與控制目前二十三頁(yè)\總數(shù)四十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)一、碳粒子的生成三階段理論：核化過(guò)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)；較為緩慢的凝團(tuán)和凝聚過(guò)程。1.1積炭的生成：24

影響因素及控制：取決于核化步驟和氧化這些中間體的反應(yīng)速率燃料的分子結(jié)構(gòu)是影響積炭的主導(dǎo)因素；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(shì)越??；積炭的生成與火焰的結(jié)構(gòu)以及碳?xì)浔鹊木C合作用有關(guān)。目前二十四頁(yè)\總數(shù)四十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)

火焰的結(jié)構(gòu)：Premixedflame:gasfuelandairaremixedbeforecombustion（bursenburner,meekerburner).diffusionflame:fuelandairseparatelyenterthecombustionzone,andmixbeforethereaction(inmostpracticalsystem),different(0-)oversites.Laminarflame:Re<2200,dominatedbymoleculardiffusionandconduction.Turbulentflame:Re>2200,significantturbulence,butmoleculardiffusionstillinplay.Laminar transition developedturbulent heightJetvelocity一、碳粒子的生成25目前二十五頁(yè)\總數(shù)四十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)1.碳粒子的生成說(shuō)明：可以以碳?xì)浔茸鳛榭刂品e碳趨勢(shì)的度量；在擴(kuò)散火焰中，碳的生成順序：萘>苯>雙烯>單烯>烷；或：芳香烴>炔烴>烯烴>烷烴在預(yù)混火焰中，發(fā)煙大小的順序：萘>苯>醇>烷>烯>醛>炔。實(shí)驗(yàn)證明，可通過(guò)提供足夠的氧與燃料化合能有效減少積碳的生成；另外火焰壓力越低，積碳生成趨勢(shì)越小。一、碳粒子的生成26目前二十六頁(yè)\總數(shù)四十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)1.碳粒子的生成乙炔火焰中生碳反應(yīng)過(guò)程一、碳粒子的生成27目前二十七頁(yè)\總數(shù)四十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)石油焦：燃料油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（石油焦---比積碳更硬的物質(zhì)）；多組分重殘油的燃燒后期會(huì)生成煤胞，難以燃燒；煤胞：外形為微小的空心球形粒子，其大小與有底的直徑成正比，一般為10~300μm.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。1.2石油焦和煤胞的生成：一、碳粒子的生成28目前二十八頁(yè)\總數(shù)四十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)1.碳粒子的生成二、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)微粒危害：以飛灰中大量富集有Hg、Se、Pb等污染元素。2.1煤粉燃燒過(guò)程：煤粉燃燒過(guò)程：揮發(fā)份——燃燒速度快，對(duì)燃燒過(guò)程影響不大；固體部分——決定煤的燃燒性能---碳的表面燃燒速率?；覍犹紝覥29目前二十九頁(yè)\總數(shù)四十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)灰層碳層外擴(kuò)散COCCO2O2煤粉燃燒過(guò)程：碳表面的燃燒產(chǎn)物為CO，它擴(kuò)散離開(kāi)表面并與O2反應(yīng)；2CO+O2←→2CO2CO2向固體表面以及離開(kāi)表面方向擴(kuò)散，向外擴(kuò)散形成生成的CO2，而向內(nèi)擴(kuò)散到達(dá)固體的表面與C反應(yīng)CO2+O2←→2CO內(nèi)部氧很難滲透，故碳主要通過(guò)生成CO而消耗。30二、燃煤煙塵的形成目前三十頁(yè)\總數(shù)四十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)2.燃煤煙塵的形成燃燒碳層中成分和溫度分析31二、燃煤煙塵的形成目前三十一頁(yè)\總數(shù)四十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)煤煙形成的化學(xué)過(guò)程：2.2煤煙形成過(guò)程：32二、燃煤煙塵的形成目前三十二頁(yè)\總數(shù)四十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)2.燃煤煙塵的形成黑煙形成特點(diǎn)：燃燒不理想時(shí)，易在高溫下發(fā)生熱解作用，形成多環(huán)化合物（芘、蒽、苯并芘等），表現(xiàn)為黑煙：理論上碳與氧的摩爾比近1.0時(shí)最易形成黑煙，33在預(yù)混火焰中，C/O大約為0.5時(shí)最易形成黑煙。二、燃煤煙塵的形成目前三十三頁(yè)\總數(shù)四十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)34煤煙形成特點(diǎn)：燃燒較理想時(shí)，取決于煤產(chǎn)生的種類(lèi)與質(zhì)量：出現(xiàn)黑煙的燃料順序?yàn)椋簾o(wú)煙煤→焦炭→褐煤→低揮發(fā)分煙煤→高揮發(fā)分煙煤；碳粒子燃盡的時(shí)間與粒子的初始直徑、表面溫度、氧氣濃度等有關(guān)。二、燃煤煙塵的形成目前三十四頁(yè)\總數(shù)四十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)2.燃煤煙塵的形成高灰分燃料的擴(kuò)散燃燒：35二、燃煤煙塵的形成目前三十五頁(yè)\總數(shù)四十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)2.燃煤煙塵的形成飛灰的形成過(guò)程：2.3飛灰的形成過(guò)程：36二、燃煤煙塵的形成目前三十六頁(yè)\總數(shù)四十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)2.燃煤煙塵的形成灰分中含有Hg、As、Se、Pb、Cu、Zn等污染元素37二、燃煤煙塵的形成目前三十七頁(yè)\總數(shù)四十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)2.燃煤煙塵的形成影響煙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(fù)荷鍋爐運(yùn)行負(fù)荷鍋爐結(jié)構(gòu)38二、燃煤煙塵的形成目前三十八頁(yè)\總數(shù)四十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)2.燃煤煙塵的形成影響煙煤煙氣中飛灰排放特征的因素——煤質(zhì)39二、燃煤煙塵的形成目前三十九頁(yè)\總數(shù)