烟气净化第2章 烟尘的生成机理和控制
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❖ 4．液体燃料残碳量增加，烟尘生成量也增 加
❖ 5．固体燃料的灰分越多，烟尘的产生量也 越大。
碳氢比和烟尘特性
碳氢化合物 烟尘特性 碳氢化合物 烟尘特性
乙烷C2H6 0.73 丙烷C3H8 1.73 丁烷C4H10 2.71
正 戊 烷 3.6 C5H12
正 己 烷 4.55 C6H14
正 辛 烷 5.41 C7H16
在正常情况下，气体燃料是最清洁的燃料. 气体燃料燃烧时产生的是气相析出形烟尘, 主要成份为碳的粒子，在工业过程中能起 到有利和有害两种作用.
热解 成核
表面增长 集结
凝并
氧化燃烧
炭黑
2.液体燃料燃烧的烟尘
➢ 石油,容易输送，燃烧时较干净，单位体积 的能量高，又是一种有价值的润滑剂和化工 原料。
➢ 汽油和柴油是两种最重要的发动机燃料 ➢ 多数情况，液体燃料烧系统排放物不仅仅含
黑烟主要是未燃尽的碳粒
黑烟的产生：碳的外表燃烧速率决定 煤的燃烧性能
CO2十 C → 2CO
如果燃烧条件非常理想，煤完全燃烧， 即完全燃烧(氧化)为CO2等气体，余 下为灰分。
如果燃烧不够理想，煤不但燃烧不好， 而且在高温下发生热解作用。煤热解 极易形成多环化合物，即形成黑烟。
飞灰主要是燃料所含的不可燃矿物质微粒， 是灰分的一局部
控制烟尘的添加剂有金属添加剂、液 态化合物。 金属添加剂种类很多，包括碱金属、 碱土金属和过渡元素的氧化物、氢氧 化物及其盐类。 液态化合物添加剂有水、乙醇、硫氢 化合物等
CH4 → C + 2H2 • 在氧气充足的情况下，它可以完全燃烧，
CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O • 即使氧气不够充分，不能保证完全燃烧，也
可以使碳氢化合物氧化，而不致产生炭黑
CH4 + O2 → CH2O + H2O 甲醛CH2O可以进一步分解：
CH2O→ CO + H2 后和氧气混合，再进一步燃烧：
有气相过程生成的积炭，而且也含有由液态 烃燃料本身生成的碳粒。 ➢ 产生原因：液滴不完全燃烧产生〔液态燃料 雾化不好 ，未燃油滴温度高时裂化导致 “结焦〞；温度低时附着等〕
3.固体燃料燃烧的烟尘
煤炭是最重要的固体燃料 煤的工业分析结果分为水分、灰分、挥 发分和固定碳。 按照煤的炭化程度上下(或挥发分小大)， 依次可分为无烟煤、烟煤、褐煤和泥煤 等 煤燃烧产生的颗粒物通常称为烟尘 烟尘包括黑烟和飞灰两局部
或者在以
CH2O + O2 → CO2 + H2O
❖燃料种类对烟尘产生的影响一般有如 下规律：
❖ 1．链状碳氢化合物比(CnH2n)比烷烃类碳 氢化合物(CnH2n+2)容易产生烟尘
❖ 2．芳香族碳氢化合物比链状碳氢化合物易 产生烟尘；
❖ 3．C/H比越大，越易产生烟尘；另外分子 结构也起重要作用
锅炉排烟中的粉尘特性随锅炉型式及煤种 的不同而变化。
飞灰的粒度分布与锅炉型式、磨煤机型式、 煤种及燃烧工况有关，其中影响最大的是 煤粉细度。
煤中灰分的影响：
形成灰壳；吸收热量,使燃烧温度降低—— 增加残炭型烟尘；灰分本身也是尘来自2.3 影响烟尘生成的因素
碳氢化合物CH4
• 在炉内高温条件下分解出炭黑：
烟尘浓度与残碳量的关系
2.氧气浓度和空气过剩系数的影晌
➢防止产生烟尘所需要的氧气量，随燃 料种类而异。
➢氧气浓度降低时，烟尘浓度将增大。 ➢不同燃料种类，不同燃烧器型式，即
使剩余氧气浓度相同，烟尘浓度也相 差较大。
碳氢化合物
乙烷C2H6 丙烷C3H8 丁烷C4H10 戊烷C5H12 辛烷C6H14 庚烷C7H16
临界碳氧比(C/O)H和OASC值
最大临界碳氧比 (C/O)H 0.475
0.47
0.46
0.47
0.46
0.48
OASC
4.2 6.4 8.7 10.7 13.1 14.5
3.燃料粒径的影响
燃用液体燃料:液滴越大，在有限的停 留时间内越不易燃烬，使烟尘浓度增 加。 燃用固体燃料:煤燃烧时与燃油一样， 煤粒的燃尽时间与其粒度直径平方成 正比。粒径越大，残炭形烟尘量也越 大。
气相析出型烟尘是气体燃料、液体燃料在 燃烧过程中放出的气体可燃物和固体燃料 的挥发份，在空气缺乏的高温条件下，热 分解而生成的固体烟尘，俗称炭黑.
剩余型烟尘包括油灰、雪片、积炭和粉尘
另外还有一类是残炭型烟尘
剩
油积灰炭
余
型
烟
尘
油灰：液体燃料燃烧时剩余下来的固态烟尘
雪片：以烟尘为核心，在烟气温度接近露点 时，吸收烟气中的硫酸H2SO4，长大成为雪 片状烟尘
• 粉尘(dust)：指悬浮于气体介质中的小固体 粒子，因重力作用能发生沉降，但在某一段 时间内也能保持悬浮状态。
• 烟尘是指工业生产过程中与废气同时排出的 烟和粉尘的总称。
• 根据烟尘颗粒的大小，将其分为飘尘、降尘、 总悬浮微粒(TSP)。
• 烟尘的危害
2.2烟尘的生成机理
烟尘
气相析出型
剩余型烟尘
• 4.惰性气体的影响:惰性气体能降低烟尘浓度
2.4 烟尘的控制
通过改进燃烧方式合理调节燃烧过程，可以 使烟气中的可燃物根本燃尽。 1、改进燃烧过程 液体燃料：保证良好的雾化、油滴粒径和流 量分布适当及具有适当的旋流强度，使空气 与油雾充分混合。 碳氢化合物：在燃料受热之前，与一局部空 气混合，是防止烟尘产生的重要措施。 煤粉在煤粉炉中的悬浮燃烧过程：一次风量 对烟尘的生成有很大影响
积炭：由于燃料附着在燃烧器、燃烧室内壁 上，受炉内高温气化而剩下来的固态炭
粉尘：固体燃料燃烧过程中产生的飞灰
1．气体燃料燃烧的烟尘
气体燃料的分类 高热值,天然气、油田气等发热值在33500kJ/m3以
上 中热值,城市煤气热值为12500～18800kJ/m3 低热值,工艺尾气热值在7500～13000 kJ/m3以下
第二章 烟尘的生成机理和控制
主要内容
• 2.1 烟尘 • 2.2 烟尘的生成机理 • 2.3 影响烟尘生成的因素 • 2.4 烟尘的控制
2.1 烟尘
• 烟(fume)：由冶金、燃烧等过程形成的固 体粒子的气溶胶。它是由熔融物质挥发后生 成的气态物质的冷凝物，在生成过程中总是 伴有诸如氧化之类的化学反响。
2、特殊燃烧方法
• 1.烟尘再燃烧法 ➢烟气在高温状态下与空气适当地接触
再燃烧的方法称烟尘再燃烧法。
➢ 燃气中单位时间内氧化的烟尘量：
dM dtKmSMVO2
2. 局部烟气混合燃烧
氧化剂
燃烧室
烟气
部分烟气
• 在燃烧用的氧化剂(空气)中混入局部燃烧后 的烟气可降低烟尘的生成量局部烟气再循环。
3. 加添加剂燃烧法
❖ 5．固体燃料的灰分越多，烟尘的产生量也 越大。
碳氢比和烟尘特性
碳氢化合物 烟尘特性 碳氢化合物 烟尘特性
乙烷C2H6 0.73 丙烷C3H8 1.73 丁烷C4H10 2.71
正 戊 烷 3.6 C5H12
正 己 烷 4.55 C6H14
正 辛 烷 5.41 C7H16
在正常情况下，气体燃料是最清洁的燃料. 气体燃料燃烧时产生的是气相析出形烟尘, 主要成份为碳的粒子，在工业过程中能起 到有利和有害两种作用.
热解 成核
表面增长 集结
凝并
氧化燃烧
炭黑
2.液体燃料燃烧的烟尘
➢ 石油,容易输送，燃烧时较干净，单位体积 的能量高，又是一种有价值的润滑剂和化工 原料。
➢ 汽油和柴油是两种最重要的发动机燃料 ➢ 多数情况，液体燃料烧系统排放物不仅仅含
黑烟主要是未燃尽的碳粒
黑烟的产生：碳的外表燃烧速率决定 煤的燃烧性能
CO2十 C → 2CO
如果燃烧条件非常理想，煤完全燃烧， 即完全燃烧(氧化)为CO2等气体，余 下为灰分。
如果燃烧不够理想，煤不但燃烧不好， 而且在高温下发生热解作用。煤热解 极易形成多环化合物，即形成黑烟。
飞灰主要是燃料所含的不可燃矿物质微粒， 是灰分的一局部
控制烟尘的添加剂有金属添加剂、液 态化合物。 金属添加剂种类很多，包括碱金属、 碱土金属和过渡元素的氧化物、氢氧 化物及其盐类。 液态化合物添加剂有水、乙醇、硫氢 化合物等
CH4 → C + 2H2 • 在氧气充足的情况下，它可以完全燃烧，
CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O • 即使氧气不够充分，不能保证完全燃烧，也
可以使碳氢化合物氧化，而不致产生炭黑
CH4 + O2 → CH2O + H2O 甲醛CH2O可以进一步分解：
CH2O→ CO + H2 后和氧气混合，再进一步燃烧：
有气相过程生成的积炭，而且也含有由液态 烃燃料本身生成的碳粒。 ➢ 产生原因：液滴不完全燃烧产生〔液态燃料 雾化不好 ，未燃油滴温度高时裂化导致 “结焦〞；温度低时附着等〕
3.固体燃料燃烧的烟尘
煤炭是最重要的固体燃料 煤的工业分析结果分为水分、灰分、挥 发分和固定碳。 按照煤的炭化程度上下(或挥发分小大)， 依次可分为无烟煤、烟煤、褐煤和泥煤 等 煤燃烧产生的颗粒物通常称为烟尘 烟尘包括黑烟和飞灰两局部
或者在以
CH2O + O2 → CO2 + H2O
❖燃料种类对烟尘产生的影响一般有如 下规律：
❖ 1．链状碳氢化合物比(CnH2n)比烷烃类碳 氢化合物(CnH2n+2)容易产生烟尘
❖ 2．芳香族碳氢化合物比链状碳氢化合物易 产生烟尘；
❖ 3．C/H比越大，越易产生烟尘；另外分子 结构也起重要作用
锅炉排烟中的粉尘特性随锅炉型式及煤种 的不同而变化。
飞灰的粒度分布与锅炉型式、磨煤机型式、 煤种及燃烧工况有关，其中影响最大的是 煤粉细度。
煤中灰分的影响：
形成灰壳；吸收热量,使燃烧温度降低—— 增加残炭型烟尘；灰分本身也是尘来自2.3 影响烟尘生成的因素
碳氢化合物CH4
• 在炉内高温条件下分解出炭黑：
烟尘浓度与残碳量的关系
2.氧气浓度和空气过剩系数的影晌
➢防止产生烟尘所需要的氧气量，随燃 料种类而异。
➢氧气浓度降低时，烟尘浓度将增大。 ➢不同燃料种类，不同燃烧器型式，即
使剩余氧气浓度相同，烟尘浓度也相 差较大。
碳氢化合物
乙烷C2H6 丙烷C3H8 丁烷C4H10 戊烷C5H12 辛烷C6H14 庚烷C7H16
临界碳氧比(C/O)H和OASC值
最大临界碳氧比 (C/O)H 0.475
0.47
0.46
0.47
0.46
0.48
OASC
4.2 6.4 8.7 10.7 13.1 14.5
3.燃料粒径的影响
燃用液体燃料:液滴越大，在有限的停 留时间内越不易燃烬，使烟尘浓度增 加。 燃用固体燃料:煤燃烧时与燃油一样， 煤粒的燃尽时间与其粒度直径平方成 正比。粒径越大，残炭形烟尘量也越 大。
气相析出型烟尘是气体燃料、液体燃料在 燃烧过程中放出的气体可燃物和固体燃料 的挥发份，在空气缺乏的高温条件下，热 分解而生成的固体烟尘，俗称炭黑.
剩余型烟尘包括油灰、雪片、积炭和粉尘
另外还有一类是残炭型烟尘
剩
油积灰炭
余
型
烟
尘
油灰：液体燃料燃烧时剩余下来的固态烟尘
雪片：以烟尘为核心，在烟气温度接近露点 时，吸收烟气中的硫酸H2SO4，长大成为雪 片状烟尘
• 粉尘(dust)：指悬浮于气体介质中的小固体 粒子，因重力作用能发生沉降，但在某一段 时间内也能保持悬浮状态。
• 烟尘是指工业生产过程中与废气同时排出的 烟和粉尘的总称。
• 根据烟尘颗粒的大小，将其分为飘尘、降尘、 总悬浮微粒(TSP)。
• 烟尘的危害
2.2烟尘的生成机理
烟尘
气相析出型
剩余型烟尘
• 4.惰性气体的影响:惰性气体能降低烟尘浓度
2.4 烟尘的控制
通过改进燃烧方式合理调节燃烧过程，可以 使烟气中的可燃物根本燃尽。 1、改进燃烧过程 液体燃料：保证良好的雾化、油滴粒径和流 量分布适当及具有适当的旋流强度，使空气 与油雾充分混合。 碳氢化合物：在燃料受热之前，与一局部空 气混合，是防止烟尘产生的重要措施。 煤粉在煤粉炉中的悬浮燃烧过程：一次风量 对烟尘的生成有很大影响
积炭：由于燃料附着在燃烧器、燃烧室内壁 上，受炉内高温气化而剩下来的固态炭
粉尘：固体燃料燃烧过程中产生的飞灰
1．气体燃料燃烧的烟尘
气体燃料的分类 高热值,天然气、油田气等发热值在33500kJ/m3以
上 中热值,城市煤气热值为12500～18800kJ/m3 低热值,工艺尾气热值在7500～13000 kJ/m3以下
第二章 烟尘的生成机理和控制
主要内容
• 2.1 烟尘 • 2.2 烟尘的生成机理 • 2.3 影响烟尘生成的因素 • 2.4 烟尘的控制
2.1 烟尘
• 烟(fume)：由冶金、燃烧等过程形成的固 体粒子的气溶胶。它是由熔融物质挥发后生 成的气态物质的冷凝物，在生成过程中总是 伴有诸如氧化之类的化学反响。
2、特殊燃烧方法
• 1.烟尘再燃烧法 ➢烟气在高温状态下与空气适当地接触
再燃烧的方法称烟尘再燃烧法。
➢ 燃气中单位时间内氧化的烟尘量：
dM dtKmSMVO2
2. 局部烟气混合燃烧
氧化剂
燃烧室
烟气
部分烟气
• 在燃烧用的氧化剂(空气)中混入局部燃烧后 的烟气可降低烟尘的生成量局部烟气再循环。
3. 加添加剂燃烧法