大气污染控制工程第二章 (3).ppt

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1、第四节燃烧过程硫氧化物的形成燃料中硫氧化物的形成过程：燃料硫氧化生成SO2SO2氧化生成SO3SO3和水反应生成硫酸1.燃料硫氧化到SO2硫化氢的氧化萨克简(Sachzan)等人的研究认为，H2S的氧化过程分直接氧化、生成OH和生成水三个阶段。H2SO2+H2O+SO23/2H2S的氧化过程CS2和COS的氧化CS2易燃,COS的可燃性较差，是CS2燃烧形成的中间体。氧化产生SO2的途径如下。CS2O2+SO2元素硫的氧化燃料中的硫通常呈原子态或二聚硫S2。低温下纯硫蒸发时，这些蒸气分子是聚合的，其分子式为S8。S8O2+SO2有机硫化物的氧化燃料中的有

2、机硫通常以硫醇、硫化物或二硫化物的形式存在，它们燃烧的主要产物基本上是二氧化硫。RCH2SSCH2RO2+SO2R+有机硫化物的氧化步骤初始步骤：接着发生基的分解：然后通过氢的取代生成硫醇：硫醇的氧化反应：最后生成烃基和SO22.SO2和SO3之间的转化a.O2氧化SO2生成SO3b.金属催化生成SO3SO3的生成反应a.O2氧化SO2生成SO3SO3的消耗反应b.金属催化生成SO33.SO3向H2SO4的转化燃料燃烧后烟气中含有部分水蒸气，这些水分和生成的SO3化合生成H2SO4蒸汽。SO3H2O+H2SO4a.转化率SO3向H2SO4转化的份额x可定

3、义为：转化率x与温度有很大关系。X=100PH2SO4/H2SO4PPSO3(+)%转化率x与温度的关系b.酸露点硫酸蒸汽的存在使烟气的露点（通常称酸雾点）显著升高。酸露点的提高极易引起燃烧室和排气设备的腐蚀。图1设备的腐蚀思考题如何降低烟气中SO3的浓度？例题：甲烷在空气过剩20％的条件下燃烧，已知空气的湿度为0.0116molH2O/mol干空气，估算所产生烟气的露点。第一步：确定烟气成分假设1mol甲烷燃烧，所需空气量为：1.2×2×4.78＝11.47mol干空气其中水蒸气量为：2＋11.7×0.0116＝2.13mol产生的烟气量为：1+2＋2

4、×3.78＋11.47×0.0116＋0.2×2×4.78＝12.6mol第二步：计算烟气中水蒸气所占的百分比第三步：确定酸露点假定烟气的压力为1atm，即101.325KPa，那么水蒸气的分压为：101.325×0.169＝17.12KPa。由书的附录可知，该分压约等于温度为57℃时的饱和水蒸气压力，因此甲烷燃烧所产生烟气的露点约为57℃。2.1316.95％12.6×100％＝第五节燃烧过程中颗粒污染物的形成积炭石油焦和煤胞1.炭粒子的生成碳粒子是燃烧过程中生成一些主要成分为碳的粒子。积碳积碳是气相反应产生的碳粒子。火焰中形成的积炭至少含有1％(重量

5、)的氢，近似地相当于一个经验分子式C8H。图1积炭图2积炭的形成过程积炭生成影响因素a.燃料的分子结构b.燃烧条件c.燃烧产物和添加剂石油焦和煤胞图3石油焦煤胞是重油燃料液滴燃烧后期生成的一种焦粒，难以继续燃烧。煤胞为微小空心的球形粒子，其大小与油滴的直径成正比，一般为10～300。图4煤胞煤胞黑烟煤粉燃烧时，碳粒表面温度和氧含量相对较低。如果燃烧不够理想，煤粉在高温下发生热解作用，产生多环化合物，这样就会冒黑烟。图5黑烟2.燃煤烟尘的形成黑烟的形成过程图6飞灰烟形成化学过程飞灰影响燃煤烟气中飞灰排放特征的因素1.煤质2.空气流速3.炉排热负荷4.炉膛热

6、负荷5.锅炉运行负荷6.燃烧方式第六节燃烧过程中氮氧化物的形成2.热力型NOx1.燃料型NOx3.瞬时型NOx燃烧过程中生成氮氧化物的种类图7氮氧化物和温度之间的关系燃料型NOx的生成图8燃料型氮氧化物的生成热力型NOx的生成热力型NOx是高温下大气中氮气与氧气反应的产物。图8热力型NOx的形成瞬时型NOx的生成瞬时NOx是低温火焰中含碳自由基与氮气分子反应，并被最终氧化的产物。低温火焰中形成的NO多数为瞬时型NO。思考题：NOx含量和空然比的关系？第七节燃烧过程中其他污染物的形成1.有机污染物的形成有机污染物的形成过程燃烧过程中碳氢化合物通过链式反应进

7、行热分解，在简单燃烧的火焰后区形成复杂的碳氢化合物。形成步骤：a.氧化脱氢形成乙烯和乙炔；b.延长乙炔的链形成各种不饱和基；c.不饱和基进一步脱氢形成聚乙炔；d.不饱和基通过环化反应形成C6~C2型芳香族化合物；e.C6~C2基逐步合成为多环有机物；小结：1.烟气中的HC是燃料不完全燃烧的产物2.烯烃、芳香烃含量的燃料容易产生较高浓度碳氢化合物3.富燃条件、混合不充分、停留时间不当能产生大量有机污染物2.一氧化碳的形成在碳氢化合物燃烧过程中，形成CO的最基本反应途径如下：RHRRCHORCOCO准综合模式为：小结：1.CO是不完全燃烧产物2.控制CO排放

8、的关键是将CO完全氧化成CO23.控制CO排放的措施是提供足够的氧和停留时间3.