2_燃烧与大气污染讲解
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燃料的分子结构是影响积炭的主导因素 1. 积炭的生成与火焰的结构有关 2. 提高氧气量可以防止积炭生成 3. 压力越低则积炭的生成趋势越小
3
五、燃烧过程中颗粒物的形成
1.碳粒子的生成 ➢火焰的结构
– Premixed flame: gas fuel and air are mixed before combustion（bursen burner meeker burner)
9
五、燃烧过程中颗粒物的形成
2. 燃煤烟尘的形成 ➢燃烧碳层中成分和温度分析
五、燃烧过程中颗粒物的形成
2. 燃煤烟尘的形成 ➢黑烟形成的化学过程
11
五、燃烧过程中颗粒物的形成
2. 燃煤烟尘的形成 ➢高灰分燃料的扩散燃烧
12
五、燃烧过程中颗粒物的形成
2. 燃煤烟尘的形成 ➢灰分中含有Hg、As、Se、Pb、Cu、Zn等污
N2 O2 2NO 1
第二章 燃烧与大气污染
本章主要内容
一、燃料性质 二、燃烧过程 三、燃烧过程计算 四、燃烧过程硫氧化物的形成 五、燃烧过程中颗粒污染物的形成 六、氮氧化物的形成 七、燃烧过程中其他污染物的形成
2
五、燃烧过程中颗粒物的形成
1.碳粒子的生成
➢ 积炭的生成
1.核化过程
气相脱氢反应并产生凝聚相固体碳
2. 核表面上发生非均质反应 3.较为缓慢的凝团和凝聚过程
25
氮氧化物的形成
• NOx的形成机理
瞬时NOx
低温火焰下由
于含碳自由基
的存在生成的 燃烧过程产生的
NOx
NOx
热力型NOx 高温下N2与 O2反应生成 的NOx
燃料中的固定氮生成的NOx 燃料型NOx
26
六、氮氧化物的形成 1. 热力型NOx4的. N形O成x的形成
产生NO和NO2的两个重要反应
—煤质
16
五、燃烧过程中颗粒物的形成
2. 燃煤烟尘的形成 ➢燃煤颗粒大小对飞灰含量的影响
17
五、燃烧过程中颗粒物的形成
2. 燃煤烟尘的形成 ➢影响烟煤烟气中飞灰排放特征的因素
——燃烧方式
(a) Pulverized coal burner
(b) Cyclone burner
18
五、燃烧过程中颗粒物的形成
, the equivalence ratio, is defined as the fuel/air ratio normalized with respect to the stoichiometric fuel/air ratio.
4
五、燃烧过程中颗粒物的形成
1.碳粒子的生成 ➢火焰的结构（续）
3. 可能的突破点—科学层面
• 指导改变燃料特性和燃烧条件控制可吸入 颗粒物的形成
• 提出颗粒物脱除的新构思与新设想 • 强化颗粒物自脱除作用提出与其它污染物
共同脱除的新概念 • 最终形成具有自主知识产权的控制燃烧源
可吸入颗粒物技术基础
24wenku.baidu.com
本章主要内容
一、燃料性质 二、燃烧过程 三、燃烧过程计算 四、燃烧过程硫氧化物的形成 五、燃烧过程中颗粒污染物的形成 六、氮氧化物的形成 七、燃烧过程中其他污染物的形成
染元素
13
五、燃烧过程中颗粒物的形成
2. 燃煤烟尘的形成 ➢飞灰的形成过程
14
五、燃烧过程中颗粒物的形成
2. 燃煤烟尘的形成 ➢影响烟煤烟气中飞灰排放特征的因素
煤质
锅炉结构
燃烧方式
影响因素
锅炉运 行负荷
炉排和 烟气流速
炉膛的
热负荷
15
五、燃烧过程中颗粒物的形成
2. 燃煤烟尘的形成 ➢影响烟煤烟气中飞灰排放特征的因素
8
五、燃烧过程中颗粒物的形成
2. 燃煤烟尘的形成
➢煤粉燃烧过程
✓ 理论上碳与氧的摩尔比近1.0时最易形成黑烟
Cm H n
O2
2CO
2 n
H2
(m
2
)Cs
✓ 在预混火焰中C/O大约为0.5时最易形成黑烟
✓ 出现黑烟的燃料顺序为：无烟煤
焦炭 褐
煤 低挥发分烟煤 高灰发分烟煤
✓ 碳粒子燃尽的时间与粒子的初始直径、表面温度、 氧气浓度等有关
21
五、燃烧过程中颗粒物的形成
2. 燃煤烟尘的形成 ➢影响烟煤烟气中飞灰排放特征的因素——
热负荷
22
有机 部分 产生
通过改进 燃烧控制可 吸入颗粒物 源的形成
熔融 灰的 分离
烟气中使之 吸附和凝结
利用声学及 其他的原理 使得颗粒团 聚
蒸汽态细 粒子
利用热解析
作用分离挥
发性和非挥
发性的气溶
胶
23
五、燃烧过程中颗粒物的形成
2. 燃煤烟尘的形成 ➢影响烟煤烟气中飞灰排放特征的因素
——燃烧方式
(c) Spreader stoker
(d) Fluidized-bed combustor 19
五、燃烧过程中颗粒物的形成
2. 燃煤烟尘的形成 ➢几种燃烧方式的烟尘百分比
20
五、燃烧过程中颗粒物的形成
2. 燃煤烟尘的形成 ➢几种燃烧方式的烟尘颗粒状况
Laminar
Transition Developed Turbulent
Height
Jet velocity
5
五、燃烧过程中颗粒物的形成
1.碳粒子(soot)的生成 ➢乙炔火焰中生碳反应过程
6
五、燃烧过程中颗粒物的形成
1.碳粒子的生成 ➢石油焦和煤胞的生成
✓ 燃料油滴在被充分氧化之前与炽热壁面接触发生液 相裂化和高温分解出现结焦
– diffusion flame: fuel and air separately enter the combustion zone and mix before the reaction (in most practical system)different (0-) over sites.
– Laminar flame: Re<2200 dominated by molecular diffusion and conduction
– turbulent flame : Re>2200 significant turbulence but molecular diffusion still in play
✓ 多组分重残油的燃烧后期会生成煤胞难以燃烧。 ✓焦粒生成反应的顺序：烷烃 烯烃 带支链芳
烃 凝聚环系 沥青 半园体沥青 沥青焦 焦炭
7
五、燃烧过程中颗粒物的形成
2. 燃煤烟尘的形成 ➢烟尘
• 固体燃料燃烧产生的颗粒物包括：
✓ 黑烟：未燃尽的碳粒 ✓ 飞灰：不可燃矿物质微粒
• 煤粉燃烧过程
碳表面的燃烧产物为CO 它扩散离开表面并与O2反应
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五、燃烧过程中颗粒物的形成
1.碳粒子的生成 ➢火焰的结构
– Premixed flame: gas fuel and air are mixed before combustion（bursen burner meeker burner)
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五、燃烧过程中颗粒物的形成
2. 燃煤烟尘的形成 ➢燃烧碳层中成分和温度分析
五、燃烧过程中颗粒物的形成
2. 燃煤烟尘的形成 ➢黑烟形成的化学过程
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五、燃烧过程中颗粒物的形成
2. 燃煤烟尘的形成 ➢高灰分燃料的扩散燃烧
12
五、燃烧过程中颗粒物的形成
2. 燃煤烟尘的形成 ➢灰分中含有Hg、As、Se、Pb、Cu、Zn等污
N2 O2 2NO 1
第二章 燃烧与大气污染
本章主要内容
一、燃料性质 二、燃烧过程 三、燃烧过程计算 四、燃烧过程硫氧化物的形成 五、燃烧过程中颗粒污染物的形成 六、氮氧化物的形成 七、燃烧过程中其他污染物的形成
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五、燃烧过程中颗粒物的形成
1.碳粒子的生成
➢ 积炭的生成
1.核化过程
气相脱氢反应并产生凝聚相固体碳
2. 核表面上发生非均质反应 3.较为缓慢的凝团和凝聚过程
25
氮氧化物的形成
• NOx的形成机理
瞬时NOx
低温火焰下由
于含碳自由基
的存在生成的 燃烧过程产生的
NOx
NOx
热力型NOx 高温下N2与 O2反应生成 的NOx
燃料中的固定氮生成的NOx 燃料型NOx
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六、氮氧化物的形成 1. 热力型NOx4的. N形O成x的形成
产生NO和NO2的两个重要反应
—煤质
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五、燃烧过程中颗粒物的形成
2. 燃煤烟尘的形成 ➢燃煤颗粒大小对飞灰含量的影响
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五、燃烧过程中颗粒物的形成
2. 燃煤烟尘的形成 ➢影响烟煤烟气中飞灰排放特征的因素
——燃烧方式
(a) Pulverized coal burner
(b) Cyclone burner
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五、燃烧过程中颗粒物的形成
, the equivalence ratio, is defined as the fuel/air ratio normalized with respect to the stoichiometric fuel/air ratio.
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五、燃烧过程中颗粒物的形成
1.碳粒子的生成 ➢火焰的结构（续）
3. 可能的突破点—科学层面
• 指导改变燃料特性和燃烧条件控制可吸入 颗粒物的形成
• 提出颗粒物脱除的新构思与新设想 • 强化颗粒物自脱除作用提出与其它污染物
共同脱除的新概念 • 最终形成具有自主知识产权的控制燃烧源
可吸入颗粒物技术基础
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本章主要内容
一、燃料性质 二、燃烧过程 三、燃烧过程计算 四、燃烧过程硫氧化物的形成 五、燃烧过程中颗粒污染物的形成 六、氮氧化物的形成 七、燃烧过程中其他污染物的形成
染元素
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五、燃烧过程中颗粒物的形成
2. 燃煤烟尘的形成 ➢飞灰的形成过程
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五、燃烧过程中颗粒物的形成
2. 燃煤烟尘的形成 ➢影响烟煤烟气中飞灰排放特征的因素
煤质
锅炉结构
燃烧方式
影响因素
锅炉运 行负荷
炉排和 烟气流速
炉膛的
热负荷
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五、燃烧过程中颗粒物的形成
2. 燃煤烟尘的形成 ➢影响烟煤烟气中飞灰排放特征的因素
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五、燃烧过程中颗粒物的形成
2. 燃煤烟尘的形成
➢煤粉燃烧过程
✓ 理论上碳与氧的摩尔比近1.0时最易形成黑烟
Cm H n
O2
2CO
2 n
H2
(m
2
)Cs
✓ 在预混火焰中C/O大约为0.5时最易形成黑烟
✓ 出现黑烟的燃料顺序为：无烟煤
焦炭 褐
煤 低挥发分烟煤 高灰发分烟煤
✓ 碳粒子燃尽的时间与粒子的初始直径、表面温度、 氧气浓度等有关
21
五、燃烧过程中颗粒物的形成
2. 燃煤烟尘的形成 ➢影响烟煤烟气中飞灰排放特征的因素——
热负荷
22
有机 部分 产生
通过改进 燃烧控制可 吸入颗粒物 源的形成
熔融 灰的 分离
烟气中使之 吸附和凝结
利用声学及 其他的原理 使得颗粒团 聚
蒸汽态细 粒子
利用热解析
作用分离挥
发性和非挥
发性的气溶
胶
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五、燃烧过程中颗粒物的形成
2. 燃煤烟尘的形成 ➢影响烟煤烟气中飞灰排放特征的因素
——燃烧方式
(c) Spreader stoker
(d) Fluidized-bed combustor 19
五、燃烧过程中颗粒物的形成
2. 燃煤烟尘的形成 ➢几种燃烧方式的烟尘百分比
20
五、燃烧过程中颗粒物的形成
2. 燃煤烟尘的形成 ➢几种燃烧方式的烟尘颗粒状况
Laminar
Transition Developed Turbulent
Height
Jet velocity
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五、燃烧过程中颗粒物的形成
1.碳粒子(soot)的生成 ➢乙炔火焰中生碳反应过程
6
五、燃烧过程中颗粒物的形成
1.碳粒子的生成 ➢石油焦和煤胞的生成
✓ 燃料油滴在被充分氧化之前与炽热壁面接触发生液 相裂化和高温分解出现结焦
– diffusion flame: fuel and air separately enter the combustion zone and mix before the reaction (in most practical system)different (0-) over sites.
– Laminar flame: Re<2200 dominated by molecular diffusion and conduction
– turbulent flame : Re>2200 significant turbulence but molecular diffusion still in play
✓ 多组分重残油的燃烧后期会生成煤胞难以燃烧。 ✓焦粒生成反应的顺序：烷烃 烯烃 带支链芳
烃 凝聚环系 沥青 半园体沥青 沥青焦 焦炭
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五、燃烧过程中颗粒物的形成
2. 燃煤烟尘的形成 ➢烟尘
• 固体燃料燃烧产生的颗粒物包括：
✓ 黑烟：未燃尽的碳粒 ✓ 飞灰：不可燃矿物质微粒
• 煤粉燃烧过程
碳表面的燃烧产物为CO 它扩散离开表面并与O2反应