_燃烧过程中污染物的形成与控制

污染物的形成与控制——控制方法
Formation and Control of Pollutants——Method
Content
催化转化
使气态污染物通过催化剂床层，经历催化反应，转化为无害物 质或易于处理和回收利用的物质。 如：可以用催化氧化法将SO2转化为SO3以回收硫酸； SO2和NOx均 可以用催化还原法净化。 净化效率较高，在净化过程中可直接将主气流中的有害物转化为 无害物，避免了二次污染；但催化剂价格高，操作要求高，难以回收 有用物质。
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SO2
H2SO3 固相SO3
煤中通常含有1%左右的硫，每燃烧1t煤，就会产
生20kg左右的硫氧化物，其中大部分是SO2。当SO2的 日均浓度达到3.5mg/m3时，会使人们的呼吸系统、心 血管系统的发病率和死亡率显著增加。历史上曾发 生多起污染事件，如1948年美国多诺拉镇由于工厂 排放的二氧化硫等有害气体大量积累使6000余人受 害，我国重庆市肺癌死亡率逐年上升也与二氧化硫 污染密切相关。
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膜分离法
使气体混合物在压力梯度作用下，透过特定薄膜，因不同气体 具有不同的透过速度，从而使气体混合物中不同组分达到分离的效 果。 过程简单，控制方便，操作弹性大，能在常温下工作。 目前已用于石油化工、合成氨气中回收氢、天然气体净化、空 气中氧的富集、以及CO2的去除与回收等。
Content
吸收净化
吸收是利用气体混合物中不同组分在吸收剂中的溶解度不同，或 者与吸收剂发生选择性化学反应，从而将有害组分从气流中分离出 来的过程。 捕集效率高、设备简单、一次性投资低。 广泛地用于气态污染物的处理，例如：SO2、H2S、HF、NOx等。
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物理吸收；化学吸收。
分离法：是利用污染物与废气中其它组分的物理性质的差异使 污染物从废气中分离出来，如： 吸收 吸附 冷凝 膜分离
转化法：是使废气中污染物发生某些化学反应，把污染物转化 成无害物质或易于分离的物质，如： 催化转化 燃烧法 生物处理法 电子束法
污染物的形成与控制——控制方法
Formation and Control of Pollutants——Method
生物处理法
利用微生物以废气中有机组分作为其生命活动的能源或养分的特 性，经代谢降解，转化为简单的无机物（HO2和CO2）或细胞组成物质。
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电子束照射法
温度为150度的排放气体通过冷却装置冷却至70度，根据气体中二 氧化硫和氮氧化物的浓度加入氨量，然后将含有氨的混合气体导入反 应器，在电子束照射下，转化为硫酸铵，和硝酸-硫酸铵分离，回收作 为肥料， 可用于脱除硫氧化物、氮氧化物。
污染物的形成与控制——控制方法
Formation and Control of Pollutants——Method
Content
冷凝净化
冷凝法是利用气态污染物在不同温度及压力下具有不同的饱和 蒸汽压，在降低温度和加大压力下，某些污染物凝结出来，以达到 净化或回收的目的。 特别适用于处理废气度在10000ppm以上的有机溶剂蒸汽，常作 为吸附、燃烧等净化高浓度废气的前处理 。 接触冷凝 表面冷凝
燃烧过程中气态污染物的形成与控制
The formation and control of the combustion process of gaseous pollutants
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基本定义
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燃烧（burning）是一种放热发光的化学反应，其反应过程极其复 杂，游离基的链锁反应是燃烧反应的实质，光和热是燃烧过程中发生的 物理现象。发生燃烧必须具备的三个条件，可燃物、助燃物（氧化剂） 、燃烧点。 气态污染物（ Gaseous pollutants ）是在常态、常压下以分子状 态存在的污染物。气态污染物包括气体和蒸汽。常见的气体污染物有： CO、SO2、NO2、NH3、H2S等。 燃烧中的产生污染物的原因是可燃物与助燃剂或可燃物本身在高温 下发生的化学反应。在燃烧过程中产生的气态污染物主要有硫氧化物、 氮氧化物、碳氧化物和有机化合物等；
Background
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氯在燃烧过程中以HCl形式释放，当超过一
定浓度就会腐蚀设备，产生结皮和堵塞现象 ，并促进氮氧化物的形成。HCl能腐蚀皮肤 和粘膜，致使声音嘶哑，鼻粘膜溃疡，眼角 膜浑浊、咳嗽直至咳血等。
污染物的排放及危害——有机污染物
Emissions and hazardous pollutants——Organic Pollutants
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燃烧法
利用氧化燃烧或高温分解的原理把有害气体转化为无害物质的方 法。该方法可回收燃烧后产物或燃烧过程中的热量。 直接燃烧 热力燃烧 催化燃烧
污染物的形成与控制——控制方法
Formation and Control of Pollutants——Method
Content
粉尘 的危 害
对生产的危害 对环境的污染
降低机器工作精度 降低光照和能见度、诱发事故
污染物的排放及危害——二氧化硫与酸雨
Emissions and hazardous pollutants——Sulfur dioxide and acid rain
Background
气相SO3
H2O分子（凝聚 氧化 H2O雾 H2SO4（雾）
臭氧的前体物破坏臭氧层，引起紫外辐射增多和地球升温。
目录
污染物的排放及危害
Background
Emissions and hazardous pollutants
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污染物的形成与控制
Content
Formation and Control of Pollutants
目录
污染物的排放及危害
Background
Emissions and hazardous pollutants
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污染物的形成与控制
Content
Formation and Control of Pollutants
Expand
我国目前的现状与解决思路
China's current status quo and Solutions
污染物的形成与控制——硫氧化物
Formation and Control of Pollutants——Sulfur oxides

Content
a.煤炭
类型 煤中含硫组成或含硫官能团 硫铁矿FeS2 元素硫S2 硫酸盐：石膏CaSO4*2H2O 绿矾FeSO4*7H2O 燃烧性质 可燃烧 可燃烧 不燃烧 均可燃烧 备注
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无机硫
可洗选脱硫
有机硫
硫醇类R—SH 硫醚类R—S—R’ 二硫化物R—S—S—R’
备注
硫与碳、氢结合成化合物， 且在煤中分布均匀，洗选不 能脱除

源自文库
b.石油
原油中的含硫化合物及官能团 硫化氢H2S 硫醇类R—SH 硫醚类R—S—R’ 硫酚类 二硫化物R—S—S—R’ 多存在于低沸点馏分中，具有难闻的臭味
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生物分解且能在生物体内富集或形成毒
性更强的化合物，通过食物链最终对人 体造成危害。危害程度取决于其在环境 、食品和生物体中存在的浓度和化学形 态。
污染物的排放及危害——氟、氯等无机污染物
Emissions and hazardous pollutants——Fluorine, chlorine and other inorganic contaminants 煤中存在几乎元素周期表中所示的所有元素 ，有很多元素虽然数量很小，但由于毒性大 ，对生态环境和人类健康产生巨大影响，例 如氟、氯等无机污染物。 低浓度氟中毒主要表现为氟斑牙，高浓度则 刺激皮肤和粘膜，引起皮肤灼伤、皮炎、呼 吸道炎症，引起物质代谢紊乱等。
衡，导致O3层的耗损。
氮氧化物与碳氢化合物经紫外线照射发生反应形成的 有毒烟雾,称为光化学烟雾.光化学烟雾具有特殊气味,刺 激眼睛,伤害植物,并能使大气能见度降低
污染物的排放及危害——二氧化碳与温室效应
Emissions and hazardous pollutants——Carbon dioxide and the greenhouse effect
含量较多，分布随沸点上升而增加，高沸点馏分中可占总 硫量的70% 在油中易变质生胶 较集中于高沸点馏分，热稳定性较差，高于200℃开始分 解为硫醇、硫醚及H2S等

c.天然气及油田伴生天然气（含硫主要是硫化氢H2S）
污染物的形成与控制——硫氧化物（形成机理）

Formation and Control of Pollutants——Sulfur oxides（ Formation Mechanism ）
吸附净化
使气体混合物与适当的多孔性固体接触，利用固体表面存在的 未平衡的分子引力或化学键力，把混合物中某一组分或某些组分吸 留在固体表面上，达到气体混合物分离的目的。 效率高，能回收有用组分，设备简单，操作方便，易于实现自 动控制。 已广泛地应用于化工、冶金、石油、食品、轻工及高纯气体的 制备等部门。
污染物的排放及危害——氮氧化物与光化学烟雾
Emissions and hazardous pollutants——Nitrogen oxides and photochemical smog
Background
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氮氧化物可刺激肺部，亚硝酸进入人体生成强致癌物
亚硝酸氨，也可与人体血液中的血红蛋白结合，生成正 铁血红蛋白造成缺氧。 NOx还可以因飞行器在平流层中排放而积累，打破O3平
Background
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污染物的排放及危害——重金属
Emissions and hazardous pollutants——Heavy metal
Background
汞、砷、铅等重金属在高温下一部分以 气态形式存在，一部分氧化后吸附在烟 气的颗粒物上，排入大气中。重金属污 染与其他有机化合物的污染不同。不少 有机化合物可以通过自然界本身物理的 、化学的或生物的净化，使有害性降低 或解除。而重金属具有富集性，不能被


GSO2——SO2产生量
GSO2=2BSη
B ——消耗的燃料量 S——燃料中全硫含量的百分比 η——全硫中可燃硫占的百分比（煤炭一般为60%-90%，石油天然气可视为1）

b.三氧化硫的形成


O2 SO2+O
2O SO3
污染物的形成与控制——硫氧化物（控制措施）

a.烟气脱硫
方法
Formation and Control of Pollutants——Sulfur oxides（ Control Measures ）
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我国目前的现状与解决思路
China's current status quo and Solutions
污染物的形成与控制——控制方法
Formation and Control of Pollutants——Method
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气态污染物控制的方法和设备主要有两大类:
Content
正常条件下，空气过剩系数高于1.1，可燃硫化物虽然形成一些中间产物，但最 后生成SO2，由于O2的过量，约有0.5%-5%的SO2进一步氧化成SO3。
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a.二氧化硫的形成
燃料中的可燃硫完全燃烧时，其原则反应式如下

S+ O2

SO2

产生的SO2的量计算为
污染物的排放及危害——粉尘与气溶胶
Emissions and hazardous pollutants——Dust and aerosols
Background
粉尘对五官、皮肤的刺激作用引发炎症
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对人体的危害
有毒粉尘（铅、珅、汞等）引起中毒 各类粉尘进入肺部引起尘肺病 粉尘降低产品质量
Background
化石燃料燃烧除了排放大量烟尘颗粒及上述污染物之外，还有相当浓度的有机 污染物，如多环芳烃（PAHs），苯系物、脂环烃及直链烃、二噁英类物质。 有机污染物种类多，毒性复杂。一些多环芳烃有强烈的致癌、致畸特性。此外
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，有机化合物进入大气后，有些烃类参与大气光化学烟雾的形成过程，有些作为