燃烧理论与污染控制

燃烧理论与污染控制

目录

1.绪论 (3)

的生成机理 (11)

3.低NO X燃烧技术 (35)

4.新型低NO X燃烧技术 (61)

5.烟气脱硝 (67)

的生成与控制 (70)

第一章：绪论

＆燃烧对大气的污染，污染物的组成及其危害

污染物按状态分类

污染物一次污染物二次污染物

固态尘悬浮（气体介质中）固体粒子

d=1～20 µm

无

烟气溶胶（含微粒）

d=～1 µm

无

雾液体微粒的悬浮体，酸雾

液滴悬浮物

无

气

态

硫化物SO2，H2S SO3，H2SO4，M2SO4

2

氮化合物（NO,NO）NO，NH3NO2，HNO3，MNO3

碳氢化合物HC醛，酮，过氧乙酰基，

硝酸酯（PAN）碳氧化合物CO，CO2无

卤素化合物HF，HCl无

一次污染物：污染源直接排入大气。

二次污染物：污染物与大气中成分，污染物之间化学反应，光化学反应生成的污染物。

烟雾和粉尘

1.烟雾

本质：一种含有固体颗粒和液体微滴的气溶胶。

固体颗粒：烟黑，粉粒等。

液体微滴：水滴，硫酸微滴等。

主要成分为烟黑：C 、H 、O 、N 、S 组成的复杂化合物。

产生机理：

（1）煤形成烟黑：不完全燃烧，高温下热解→产生多环化合物→烟黑

成分：苝、芘、苊(C 12H 10)、蒽(C 14H 10)、菲全是至癌物质。引起鼻炎、支气管 炎、肺癌。（d<5µm 的颗粒等被肺部吸收）

生成烟黑的煤种顺序：无烟煤→焦碳→褐煤→低挥发分的烟煤→高挥发分的烟煤

（2）石油，天然气形成烟黑：

机理：石油，泾类不断脱氢缩合，脱氢之后碳含量升高，形成烟黑物质。天然气 形成烟黑过程类似石油

生成烟黑的顺序为：煤焦油→重油→中油→轻油

（3）工业上黑烟的分类

⎩⎨⎧：如烟黑，硫酸烟雾等烟气：颗粒小于煤粉等：如飞灰，金属粉末，烟尘：颗粒大于um b um a 1.1.

2.粉尘

（1）⎩⎨⎧：不易沉降

＜飘尘：：粉煤，大部分飞灰等＞降尘：烟尘中飞灰um d um d 1010 （含有细灰尘，也有碱金属，重金属等化合物，飘尘中富含有重金属元素）

（2）粉尘的危害：

a.吸入→引起肺病→死亡

b.大气中SO 2，遇到含有重金属飘尘催化，氧化成SO 3→硫酸烟雾

c.飘尘吸附大气中NO 2及致痤物质→污染环境

d.粉尘还会吸附太阳中的紫外线物质，散射吸收阳光，不利于人与动物的生长。

二氧化硫

1.各种燃料含硫的情况

煤中：~10％ 石油：~2％（个别达到3％）（重油含硫比原油多）

燃料中的硫燃烧后：绝大部分→SO 2（烟气中） 少部分（5~10％）→硫酸盐

的形成二次污染物

（1）温带城市上空：122

32,Fe Mn SO O SO +−−−−→(条件：充足的O2，一定的水分，依靠金属微粒的触媒作用)，4223SO H O H SO →+(硫酸酸雾)

（2）亚热带，热带的酸雾形成，有部分是由光化学作用形成的：

)

(''''33244

222

2臭氧O SO O SO SO O SO SO h SO +−→−+−→−+−−→−ν

（3）SO 2的危害:SO 2→刺激黏膜→引起呼吸道疾病，

硫酸酸雾→毒性增大10倍以上→土地酸度增加→影响环境

一氧化碳和二氧化碳

1形成

燃烧过程形成，混合不良或空气供应不足→CO 增多，炉温较低→CO 增多。

2危害

（1）CO 与红血球中的血红蛋白争夺氧气→引起缺氧→气喘，头痛，恶心，虚脱。

（2）CO 2含量多→人头痛，呼吸急促，同时会导致温室效应→全球变暖→干旱，沙漠化，生态等影响

氮氧化物NO X

1.形成

NO X （主要是NO 和NO 2，其次是N 2O ，N 2O 3，N 2O 4，N 2O 5）：燃烧过程中形成（大部分）。

大气中的各种氮氧化物形成的一个循环系统如下：

O NO h NO O N NO NO NO C O NO +−−→−−→−+−−−−→−︒+ν23

222

226502＜

(反应快慢与NO 的含量有关，NO 含量少，在空气中可稳定很长的一段时间）

的危害

（1）NO 浓度越大，毒性越强，NO 2的毒性是NO 的4~5倍，它与血中血色素结合，引起缺氧，刺激黏膜，最后导致肺病

（2）形成的光化学烟雾

223322)(O NO NO O O O O O NO h NO +−→−+−→−++−−→−强氧化剂ν

但如果有碳氢化合物时，它与原子O 生成有机过氧化合物，（RO2）过氧烷基。 RO NO NO RO +−→−+22

故O 3浓度增加，它发生如下反应：

22322322322

332O CO O CO O NO O NO O H SO O S H O SO O SO +−→−++−→−++−→−++−→−+

O 3还可将丁烯氧化成丙烯醛，甲醛。

以上反应生成一系列有毒的光化学氧化物。这种以O 3和H 2SO 4为主的光化学烟雾，对眼睛，呼吸道有强刺激性。

（3）NO 破坏平流层（同温层）中的臭氧层→失去对紫外线辐射的屏蔽作用 臭氧层形成一个平衡循环的关系：

)2(..........)1(..........322O O O O O h O −→−++−

−→−ν

其中（2）式中O 3吸收紫外线后会分解成O 2。但NO 会通过一下反应破坏臭氧层：