燃烧学第八章燃烧污染物的生成和控制

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1、燃烧学第8章燃烧污染物的生成和控制8.1大气污染物大气污染物质大气的污染物主要有：粉尘SOxF和HFNOxCOH2SCO2典型案例最严重的一次毒雾(光化学烟雾)事件是发生在1952年12月5日早晨，伦敦上空受高气压的影响，地面处于无风状态，浓雾笼罩整个城市：由于在50—150m高空出现逆温层，使得大量烟尘和二氧化硫等污染物被封闭在逆温层下，污染物不能得到扩散，造成了迅速地积累．烟尘浓度高达4.5mg/m3，二氧化硫浓度高达3.8mg/m3，均超过平时的5倍以上。这次污染事件造成4000多人死亡，有更多市民患

2、病。粉尘降尘和飘尘直径>10微米，容易沉降——降尘；直径<10微米，不宜沉降，易进入人体——飘尘；小于5微米的飘尘将进入肺泡，并进入血液循环系统，导致癌症。城市中癌症发病率高于农村1~3倍。SOx一种无色有臭味的窒息性气体。单独存在时刺激粘膜，引起呼吸道疾病，更多与飘尘结合在一起，进入人体肺部，引起各种恶性疾病。在湿度较大的空气中，可形成硫酸烟雾，毒性比本身达10倍。SO2为8ppm时，人体感到难受；硫酸烟雾浓度不到0.8ppm时，人就忍受不住。英国：每年由于Sox腐蚀造成的损失~8亿美元之多。NOx构成：

3、硝酸亚硝酸NO、NO2、N2O、N2O3、N2O4N2O5~NOxNOx危害溶于水，形成硝酸雨，危害作物；与动物血液中的血红蛋白结合，造成血液缺氧，引起中枢神经系统麻痹。与血红蛋白的亲和能力为CO的数百~1000倍。最低致死量~100ppm经紫外线照射，与汽车尾气中的碳氢化合物结合，生成一种浅蓝色光化学烟雾，具有强烈刺激性，可致癌。CO无色无味，比O2与血红蛋白的亲和力高300倍，最低致癌浓度2000ppm。燃气灶具规定烟气中一氧化碳含量(a＝1)要低于500ppm。F和HF无色有臭味剧毒气体，毒性比SO2

4、大20倍，空气中浓度达8ppm时对人即有伤害。H2S无色有臭味；浓度达1.5mg/m3时可分辨出；浓度为上述200倍时，可致神经麻痹。CO2温室气体；8.2NOx的生成机理和控制NOx生成机理锅炉燃烧过程中，生成的NOx几乎全部是NO和NO2，称其为NOx。NOx包括以下三种：热力型快速型燃料型NOx生成机理热力型空气中N2高温下氧化生成快速型碳氢化合物浓度过高时燃烧产生燃料型燃料中的N元素燃烧生成NO2的光化学效应在空气中的含量始终处在变动之中，既有日变化，又有季节变化。在一天中，含量早上最高，傍晚次高，

5、午后最低；在一年中，冬季高，夏季低。氮氧化物的变动主要由于光化学作用，与阳光强弱密切相关。温度型NOx温度型NOx生成机理和控制原理锅炉实际排放浓度——数百至1000ppm按理论燃烧温度下的平衡浓度计——几千ppm按排烟温度下的平衡浓度计——不足1ppm锅炉NOx生成量和中间过程有关，需用化学动力学理论揭示捷里道维奇机理捷里道维奇机理推导原子N的浓度甚低，较NO浓度低105~108倍假定：短时间内原子N的生成速度和消失速度达到平衡。捷里道维奇机理推导整理后得到：[NO]<<[O2]；k2~k-1；k-1[N

6、O]<

7、NO生成速度和N生成速度相等，决定NO生成速度的因素是N的生成速度。温度对温度型NOx的影响当燃烧温度低于1500℃时，温度型N0生成量极少。当温度高于1500℃时，随温度升高，反应速度根据阿累尼乌斯定律，按指数规律迅速增加。实验表明，温度在500℃附近变化时，温度每增大100℃，反应速度将增大6—7倍。当温度为2000℃时，生成极为迅速。温度的影响具有决定性的作用。过量空气系数对NO生成的影响NO的生成量在燃料过多时，随氧气浓度增大而成比例增大，在当量比略少于1时，生成量下降。燃烧温度在当量比等于1附近出

8、现最大值，相应的NO的生成速度也达到最大。在过量空气系数远离1时，生成速度将急剧降低。温度、氧气浓度对NO的生成速度和生成量的这种影响是非常重要的。控制温度型NOx生成量方法降低燃烧温度水平；降低氧气浓度；使燃烧过程在远离化学当量比条件下进行；缩短燃料在高温区停留时间。快速型NOx快速型NOx生成机理Fenimore根据碳氢燃料预泥火焰的轴向NO分布的实验结果，认为在反应区附近会快速生成NO，于是起名为“快速”N