大气污染控制工程课件02-2燃烧与大气污染.ppt

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1、1 1第2章燃烧与大气污染(2)n n教学内容n n1燃料的性质n n2燃料燃烧过程n n3烟气体积及污染物排放计算n n4燃烧过程中硫氧化物的形成n n5燃烧过程中颗粒物的形成n n6燃烧过程中其他污染物的形成2 23 烟气体积及污染物排放量计算n n一烟气体积计算一烟气体积计算n n.理论烟气体积理论烟气体积n n在在理理论论空空气气量量下下，燃燃料料完完全全燃燃烧烧所所生生成成的的烟烟气气体体积积称称为为理理论论烟烟气气体体积积。以以V Vfgfg0 0表表示示，烟烟气气成成分分主主要要是是COCO2 2、SOSO2 2、N N2 2和水蒸气。和水蒸气。n n干烟气：除水蒸气以外的成分称

2、为干烟气；干烟气：除水蒸气以外的成分称为干烟气；n n湿烟气：包括水蒸气在内的烟气。湿烟气：包括水蒸气在内的烟气。n nVfg0=V干烟气+V水蒸气n nV理论水蒸气=V燃料中氢燃烧后的水蒸气+V燃料中所含的水蒸气n n +V由供给理论空气量带入的由供给理论空气量带入的水蒸气水蒸气3 3n n2.2.烟气体积和密度的校正烟气体积和密度的校正烟气体积和密度的校正烟气体积和密度的校正n n燃燃烧烧产产生生的的烟烟气气其其T T、P P总总高高于于标标态态（273K273K、1atm1atm）故故需需换换算算成标态。成标态。n n大多数烟气可视为理气，故可应用理气方程。大多数烟气可视为理气，故可应用

3、理气方程。n n设观测状态下（设观测状态下（T Ts s、P Ps s下）：烟气的体积为下）：烟气的体积为V Vs s，密度为，密度为s s。n n标态下（标态下（T Tn n、P Pn n下）：下）：烟气的体积为烟气的体积为V Vn n，密度为，密度为n n。n n标态下体积为：标态下体积为：n n标态下密度为：标态下密度为：n n应应指指出出，美美国国、日日本本和和国国际际全全球球监监测测系系统统网网的的标标准准态态是是298K298K、1atm1atm在作数据比较时应注意在作数据比较时应注意。4 4n n3.3.过剩空气较正过剩空气较正n n因因为为实实际际燃燃烧烧过过程程是是有有过过剩

4、剩空空气气的的，所所以以燃燃烧烧过过程程中中的的实实际际烟烟气气体体积积应应为为理理论论烟烟气气体体积积与与过过剩空气量之和。剩空气量之和。n n用用奥奥氏氏烟烟气气分分析析仪仪测测定定烟烟气气中中的的COCO2 2、O O2 2和和COCO的的含含量量，可可以以确确定定燃燃烧烧设设备备在在运运行行中中烟烟气气成成分分和空气过剩系数。和空气过剩系数。n n空气过剩系数为空气过剩系数为 =n n a-a-过剩空气中过剩空气中O O2 2的过剩数的过剩数n n设设燃燃烧烧是是完完全全燃燃烧烧，过过剩剩空空气气中中的的氧氧只只以以O O2 2形形式存在，燃烧产物用下标式存在，燃烧产物用下标P P表示

5、，表示，5 5n n假设空气只有假设空气只有O O2 2、N N2,2,分别为分别为21%21%、79%79%，则空气中总氧量为，则空气中总氧量为n n 理论需氧量：理论需氧量：0.266N0.266N2P2P-O-O2P2Pn n 所以（燃烧完全时）所以（燃烧完全时）若若燃燃烧烧不不完完全全会会产产生生COCO，须须校校正正。即即从从测测得得的的过过剩剩氧氧中中减减去去COCO氧化为氧化为COCO2 2所需的所需的O O2 2n n n n 此时此时n n各组分的量均为奥氏分析仪所测得的百分数。各组分的量均为奥氏分析仪所测得的百分数。若燃烧是完全的，过剩空气中的O仅能够以的O2形式存在，假定

6、燃烧产物以下标p表示：实际烟气体积实际烟气体积实际烟气体积实际烟气体积 VVfgfg0 0 V Vfgfg=V=Vfgfg0 0 +(+(-1)V-1)Va a6 6二.污染物排放量计算n n方法：方法：方法：方法：根据实测的污染物浓度和排烟量根据实测的污染物浓度和排烟量根据实测的污染物浓度和排烟量根据实测的污染物浓度和排烟量根据燃烧设备的排污系数、燃料组成和燃烧状况预测烟根据燃烧设备的排污系数、燃料组成和燃烧状况预测烟根据燃烧设备的排污系数、燃料组成和燃烧状况预测烟根据燃烧设备的排污系数、燃料组成和燃烧状况预测烟气量和污染物浓度气量和污染物浓度气量和污染物浓度气量和污染物浓度排放因子（排放因

7、子（排放因子（排放因子（Emission FactorEmission Factor）7 7二二.污染物排放量计算污染物排放量计算n n排放因子举例（烟煤、次烟煤排放因子举例（烟煤、次烟煤排放因子举例（烟煤、次烟煤排放因子举例（烟煤、次烟煤SOxSOx、NOxNOx、COCO）8 8二二.污染物排放量计算污染物排放量计算n n排放因子举例（烟煤、次烟煤排放因子举例（烟煤、次烟煤排放因子举例（烟煤、次烟煤排放因子举例（烟煤、次烟煤 PMPM）9 9二二.污染物排放量计算污染物排放量计算n n排放因子举例（机动车）排放因子举例（机动车）排放因子举例（机动车）排放因子举例（机动车）EFEF车型车型车

8、型车型 污染物污染物污染物污染物1010二污染物排放量的计算n n例例2-4 对例2-3给定的重油，若燃料中硫转化为SOX（其中SO2占97%），试计算空气过剩系数a=1.20时烟气中SO2及SO3的浓度，以ppm表示，并计算此时烟气中CO2的含量，以体积百分比表示。1111二污染物排放量的计算n n解解解解：由例由例1 1可知，理论空气量条件下烟气组成（可知，理论空气量条件下烟气组成（molmol）为：）为：n nCOCO2 2：73.58 H73.58 H2 2O O：47.5+0.027847.5+0.0278n nSOSOX X：0.5 N0.5 NX X：n n理论烟气量：理论烟气量

9、：理论烟气量：理论烟气量：73.58+0.5+(47.5+0.0278)+(73.58+0.5+(47.5+0.0278)+()=489.45)=489.45mol/kgmol/kg重油重油n n即即 489.45=10.96 489.45=10.96mm3 3/kg/kg重油重油n n空气过剩系数空气过剩系数a=1.2a=1.2时，实际烟气量为：时，实际烟气量为：n n 其其中中10.4310.43为为理理论论空空气气量量，即即1 1KgKg重重油油完完全全燃燃烧烧所所需需理理论论空气量。空气量。1212二污染物排放量的计算n n烟气中烟气中SOSO2 2的体积为的体积为 n n烟气中烟气中

10、SOSO3 3的体积为的体积为 n n所以，烟气中所以，烟气中SOSO2 2、SOSO3 3的浓度分别为：的浓度分别为：n n 1313二污染物排放量的计算n n当当=1.2=1.2时，干烟气量为：时，干烟气量为：CO2体积为：l所以干烟气中CO2的含量（以体积计）为：1414二污染物排放量的计算n n例例2-5：已已知知某某电电厂厂烟烟气气温温度度为为473473K K，压压力力为为96.9396.93Kpa,Kpa,湿湿 烟烟 气气 量量 Q=10400mQ=10400m3 3/min/min，含含 水水 汽汽6.25%6.25%（体体积积），奥奥萨萨特特仪仪分分析析结结果果是是：COCO

11、2 2占占10.7%10.7%，O O2 2占占8.2%8.2%，不不含含COCO，污污染染物物排排放放的的质质量量流量为流量为22.722.7Kg/minKg/min。n n（1 1）污染物排放的质量速率（以污染物排放的质量速率（以t/dt/d表示）表示）n n（2 2）污染物在烟气中浓度污染物在烟气中浓度n n（3 3）烟气中空气过剩系数烟气中空气过剩系数n n（4 4）校校正正至至空空气气过过剩剩系系数数=1.8=1.8时时污污染染物物在在烟烟气气中的浓度。中的浓度。1515n n解：解：解：解：（1 1）污染物排放的质量流量为：）污染物排放的质量流量为：n n n n n n （2 2

12、）测定条件下的干空气量为：）测定条件下的干空气量为：n n n n 测定状态下干烟气中污染物的浓度：测定状态下干烟气中污染物的浓度：n n n n n n 标态下的浓度：标态下的浓度：n n 1616n n（3）空气过剩系数：n n（4）校正至=1.8条件下的浓度：17174 燃烧过程中硫氧化物的形成 一一、燃料中硫的氧化机理、燃料中硫的氧化机理1.燃料中硫的氧化燃料中硫的氧化 有机硫的分解温度较低有机硫的分解温度较低无机硫的分解速度较慢无机硫的分解速度较慢无机硫的分解速度较慢无机硫的分解速度较慢含硫燃料燃烧的特征是火焰呈蓝色，由于反应：含硫燃料燃烧的特征是火焰呈蓝色，由于反应：含硫燃料燃烧的

13、特征是火焰呈蓝色，由于反应：含硫燃料燃烧的特征是火焰呈蓝色，由于反应：在所有的情况下，它都作为一种重要的反应中间体在所有的情况下，它都作为一种重要的反应中间体在所有的情况下，它都作为一种重要的反应中间体在所有的情况下，它都作为一种重要的反应中间体18182.H2S的氧化的氧化19193.CS3.CS2 2和和和和COSCOS的氧化的氧化的氧化的氧化20204.元素元素S的氧化的氧化21215.有机硫化物的氧化有机硫化物的氧化 2222二.SO2和SO3之间的转化 n n反应方程式反应方程式反应方程式反应方程式n nSOSO2 2+O+M +O+M SO SO3 3+M +M （1 1）n nS

14、OSO3 3+O +O SO SO2 2+O+O2 2 （2 2）n nSOSO3 3+H +H SO SO2 2+OH +OH （3 3）n nSOSO3 3+M +M SO SO2 2+O+M +O+M （4 4）n n在炽热反应区在炽热反应区在炽热反应区在炽热反应区 ，OO 浓度很高，反应浓度很高，反应浓度很高，反应浓度很高，反应（1 1）和和和和（2 2）起支配作用起支配作用起支配作用起支配作用 2323二.SO2和SO3之间的转化n nSOSO3 3生成速率生成速率生成速率生成速率 n n当当当当dSOdSOdSOdSO3 3 3 3/d d d dt t t t=0 =0 =0 =

15、0 时，时，时，时，SOSOSOSO3 3 3 3浓度达到最大浓度达到最大浓度达到最大浓度达到最大 n n在富燃料条件下，在富燃料条件下，在富燃料条件下，在富燃料条件下，OOOO浓度低得多，浓度低得多，浓度低得多，浓度低得多，SOSOSOSO3 3 3 3的去除反应主要为反应的去除反应主要为反应的去除反应主要为反应的去除反应主要为反应（3 3 3 3），），），），SOSOSOSO3 3 3 3的最大浓度：的最大浓度：的最大浓度：的最大浓度：2424二.SO2和SO3之间的转化n n燃烧后烟气中的水蒸气可能与燃烧后烟气中的水蒸气可能与燃烧后烟气中的水蒸气可能与燃烧后烟气中的水蒸气可能与SOSO

16、3 3结合生成结合生成结合生成结合生成HH2 2SOSO4 4，转化率，转化率，转化率，转化率:n n转化转化转化转化率与温度密切相关率与温度密切相关率与温度密切相关率与温度密切相关n nH H2 2SOSO4 4浓度越高，酸露点越高浓度越高，酸露点越高浓度越高，酸露点越高浓度越高，酸露点越高n n烟气露点升高极易引起管道和空气净化设施的腐烟气露点升高极易引起管道和空气净化设施的腐烟气露点升高极易引起管道和空气净化设施的腐烟气露点升高极易引起管道和空气净化设施的腐蚀蚀蚀蚀2525二.SO2和SO3之间的转化SO3的转化率的转化率/%26265燃烧过程中颗粒物的形成一一、碳粒子、碳粒子的生成的生

17、成1.1.核化过程：气相脱氢反应并产生凝聚相固体碳核化过程：气相脱氢反应并产生凝聚相固体碳核化过程：气相脱氢反应并产生凝聚相固体碳核化过程：气相脱氢反应并产生凝聚相固体碳2.2.核表面上发生非均质反应核表面上发生非均质反应核表面上发生非均质反应核表面上发生非均质反应3.3.较为缓慢的聚团和凝聚过程较为缓慢的聚团和凝聚过程较为缓慢的聚团和凝聚过程较为缓慢的聚团和凝聚过程n n燃料的分子结构是影响积炭的主导因素燃料的分子结构是影响积炭的主导因素燃料的分子结构是影响积炭的主导因素燃料的分子结构是影响积炭的主导因素n n积炭的生成与火焰的结构有关积炭的生成与火焰的结构有关积炭的生成与火焰的结构有关积炭

18、的生成与火焰的结构有关n n提高氧气量可以防止积炭生成提高氧气量可以防止积炭生成提高氧气量可以防止积炭生成提高氧气量可以防止积炭生成n n压力越低则积炭的生成趋势越小压力越低则积炭的生成趋势越小压力越低则积炭的生成趋势越小压力越低则积炭的生成趋势越小2727一.碳粒子的生成n n火焰的结构火焰的结构火焰的结构火焰的结构n n预混火焰：气体燃料和空气在燃烧前充分混合（预混火焰：气体燃料和空气在燃烧前充分混合（bursenbursen burner,meeker burnerburner,meeker burner）n n扩散火焰：燃料和空气分别进入燃烧区，混合然后发扩散火焰：燃料和空气分别进入燃

19、烧区，混合然后发生反应（实际中应用最多），不同的区域有不同的生反应（实际中应用最多），不同的区域有不同的 (0(0)值值2828一一.碳粒子的生成碳粒子的生成n n火焰的结构（续）火焰的结构（续）火焰的结构（续）火焰的结构（续）n n层流火焰：层流火焰：Re2200Re2200Re2200，强烈的湍流作用，但分子扩散仍，强烈的湍流作用，但分子扩散仍然起作用然起作用Laminartransitiondeveloped turbulentheightJet velocity2929一一.碳粒子的生成碳粒子的生成n n乙炔火焰中生碳反应过程乙炔火焰中生碳反应过程乙炔火焰中生碳反应过程乙炔火焰中生碳反

20、应过程3030一一.碳粒子的生成碳粒子的生成n n石油焦和煤胞的生成石油焦和煤胞的生成石油焦和煤胞的生成石油焦和煤胞的生成燃料油雾滴在被充分氧化之前，与炽热壁面接触，发生液相燃料油雾滴在被充分氧化之前，与炽热壁面接触，发生液相燃料油雾滴在被充分氧化之前，与炽热壁面接触，发生液相燃料油雾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，出现结焦裂化和高温分解，出现结焦裂化和高温分解，出现结焦裂化和高温分解，出现结焦多组分重残油的燃烧后期会生成煤胞，难以燃烧。多组分重残油的燃烧后期会生成煤胞，难以燃烧。多组分重残油的燃烧后期会生成煤胞，难以燃烧。多组分重残油的燃烧后期会生成煤胞，难以燃烧

21、。焦粒生成反应的顺序：烷烃焦粒生成反应的顺序：烷烃焦粒生成反应的顺序：烷烃焦粒生成反应的顺序：烷烃 烯烃烯烃烯烃烯烃 带支链芳烃带支链芳烃带支链芳烃带支链芳烃 凝聚环系凝聚环系凝聚环系凝聚环系 沥青沥青沥青沥青 半园体沥青半园体沥青半园体沥青半园体沥青 沥青焦沥青焦沥青焦沥青焦 焦炭焦炭焦炭焦炭 3131二二.燃煤烟尘的形成燃煤烟尘的形成n n烟尘烟尘烟尘烟尘：固体燃料燃烧产生的颗粒物，包括：固体燃料燃烧产生的颗粒物，包括：固体燃料燃烧产生的颗粒物，包括：固体燃料燃烧产生的颗粒物，包括：黑烟：未燃尽的碳粒黑烟：未燃尽的碳粒黑烟：未燃尽的碳粒黑烟：未燃尽的碳粒飞灰：不可燃矿物质微粒飞灰：不可燃矿

22、物质微粒飞灰：不可燃矿物质微粒飞灰：不可燃矿物质微粒n n煤粉燃烧过程煤粉燃烧过程煤粉燃烧过程煤粉燃烧过程n n碳表面的燃烧产物为碳表面的燃烧产物为碳表面的燃烧产物为碳表面的燃烧产物为COCO，它扩散离开表面并与，它扩散离开表面并与，它扩散离开表面并与，它扩散离开表面并与OO2 2反应反应反应反应灰灰层层碳层碳层外扩散外扩散3232二二.燃煤烟尘的形成燃煤烟尘的形成n n煤粉燃烧过程煤粉燃烧过程煤粉燃烧过程煤粉燃烧过程理论上碳与氧的摩尔比近理论上碳与氧的摩尔比近理论上碳与氧的摩尔比近理论上碳与氧的摩尔比近1.01.0时最易形成黑烟时最易形成黑烟时最易形成黑烟时最易形成黑烟在预混火焰中，在预混火

23、焰中，在预混火焰中，在预混火焰中，C/OC/O大约为大约为大约为大约为0.50.5时最易形成黑烟时最易形成黑烟时最易形成黑烟时最易形成黑烟易燃烧又少出现黑烟的燃料顺序为：无烟煤易燃烧又少出现黑烟的燃料顺序为：无烟煤易燃烧又少出现黑烟的燃料顺序为：无烟煤易燃烧又少出现黑烟的燃料顺序为：无烟煤 焦炭焦炭焦炭焦炭 褐煤褐煤褐煤褐煤 低低低低挥发分烟煤挥发分烟煤挥发分烟煤挥发分烟煤 高灰发分烟煤高灰发分烟煤高灰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、氧气浓度等碳粒子燃尽的

24、时间与粒子的初始直径、表面温度、氧气浓度等有关有关有关有关3333二二.燃煤烟尘的形成燃煤烟尘的形成n n燃烧碳层中成分和温度分布燃烧碳层中成分和温度分布燃烧碳层中成分和温度分布燃烧碳层中成分和温度分布3434二二.燃煤烟尘的形成燃煤烟尘的形成n n黑烟形成的化学过程黑烟形成的化学过程黑烟形成的化学过程黑烟形成的化学过程3535二二.燃煤烟尘的形成燃煤烟尘的形成n n高灰分燃料的扩散燃烧高灰分燃料的扩散燃烧高灰分燃料的扩散燃烧高灰分燃料的扩散燃烧3636二二.燃煤烟尘的形成燃煤烟尘的形成n n飞灰的形成过程飞灰的形成过程飞灰的形成过程飞灰的形成过程3737二二.燃煤烟尘的形成燃煤烟尘的形成n

25、n影响燃煤烟气中飞灰排放特征的因素影响燃煤烟气中飞灰排放特征的因素影响燃煤烟气中飞灰排放特征的因素影响燃煤烟气中飞灰排放特征的因素煤质煤质煤质煤质燃烧方式燃烧方式燃烧方式燃烧方式烟气流速烟气流速烟气流速烟气流速炉排和炉膛的热负荷炉排和炉膛的热负荷炉排和炉膛的热负荷炉排和炉膛的热负荷锅炉运行负荷锅炉运行负荷锅炉运行负荷锅炉运行负荷锅炉结构锅炉结构锅炉结构锅炉结构3838二二.燃煤烟尘的形成燃煤烟尘的形成n n影响燃煤烟气中飞灰排放特征的因素影响燃煤烟气中飞灰排放特征的因素影响燃煤烟气中飞灰排放特征的因素影响燃煤烟气中飞灰排放特征的因素煤质煤质煤质煤质3939二二.燃煤烟尘的形成燃煤烟尘的形成n

26、n燃煤颗粒大小对飞灰含量的影响燃煤颗粒大小对飞灰含量的影响燃煤颗粒大小对飞灰含量的影响燃煤颗粒大小对飞灰含量的影响4040二二.燃煤烟尘的形成燃煤烟尘的形成n n影响烟煤烟气中飞灰排放特征的因素影响烟煤烟气中飞灰排放特征的因素影响烟煤烟气中飞灰排放特征的因素影响烟煤烟气中飞灰排放特征的因素燃烧方式燃烧方式燃烧方式燃烧方式4141二二.燃煤烟尘的形成燃煤烟尘的形成n n几种燃烧方式的烟尘百分比几种燃烧方式的烟尘百分比几种燃烧方式的烟尘百分比几种燃烧方式的烟尘百分比4242二二.燃煤烟尘的形成燃煤烟尘的形成n n几种燃烧方式的烟尘颗粒概况几种燃烧方式的烟尘颗粒概况几种燃烧方式的烟尘颗粒概况几种燃烧

27、方式的烟尘颗粒概况4343二二.燃煤烟尘的形成燃煤烟尘的形成n n几种燃烧方式的烟尘颗粒概况几种燃烧方式的烟尘颗粒概况几种燃烧方式的烟尘颗粒概况几种燃烧方式的烟尘颗粒概况4444火电厂大气污染物排放标准火电厂大气污染物排放标准分类烟尘最高允许排放浓度（mg/m3）在县及县以上城镇规划区内的火电厂锅炉200在县规划区以外地区的火电厂锅炉500第I时段的在县及县以上城镇规划区内、1997年1月1日后还有10年及以上剩余寿命的火电厂锅炉600第第时段的火电厂锅炉最高允许烟尘排放浓度时段的火电厂锅炉最高允许烟尘排放浓度4545火电厂大气污染物排放标准火电厂大气污染物排放标准第第时段火电厂各烟囱时段火电

28、厂各烟囱SOSO2 2最高允许排放浓度最高允许排放浓度燃料收到基硫分（）1.01.0最高允许排放浓度（mg/m3）21001200锅炉额定蒸发量煤粉锅炉液态排渣固态排渣1000t/h1000650第第时段的火电厂锅炉氮氧化物最高允许排放浓度（时段的火电厂锅炉氮氧化物最高允许排放浓度（mg/mmg/m3 3）4646二二.燃煤烟尘的形成燃煤烟尘的形成n n影响燃煤烟气中飞灰排放特征的因素影响燃煤烟气中飞灰排放特征的因素影响燃煤烟气中飞灰排放特征的因素影响燃煤烟气中飞灰排放特征的因素运行负荷运行负荷运行负荷运行负荷47476燃烧过程中其他污染物的形成一一一一.有机污染物的形成有机污染物的形成有机污

29、染物的形成有机污染物的形成n n形成历程形成历程形成历程形成历程1.1.链烃分子氧化脱氢形成乙烯和乙炔链烃分子氧化脱氢形成乙烯和乙炔链烃分子氧化脱氢形成乙烯和乙炔链烃分子氧化脱氢形成乙烯和乙炔2.2.延长乙炔的链形成各种不饱和基延长乙炔的链形成各种不饱和基延长乙炔的链形成各种不饱和基延长乙炔的链形成各种不饱和基3.3.不饱和基进一步脱氢形成聚乙炔不饱和基进一步脱氢形成聚乙炔不饱和基进一步脱氢形成聚乙炔不饱和基进一步脱氢形成聚乙炔4.4.不饱和基通过环化反应形成不饱和基通过环化反应形成不饱和基通过环化反应形成不饱和基通过环化反应形成C C6 6C C2 2型芳香族化合型芳香族化合型芳香族化合型芳

30、香族化合物物物物5.5.C C6 6C C2 2基逐步合成为多环有机物基逐步合成为多环有机物基逐步合成为多环有机物基逐步合成为多环有机物4848一一.有机污染物的形成有机污染物的形成比较活泼的碳氢化合物可能是产生光化学烟雾的直接比较活泼的碳氢化合物可能是产生光化学烟雾的直接比较活泼的碳氢化合物可能是产生光化学烟雾的直接比较活泼的碳氢化合物可能是产生光化学烟雾的直接原因原因原因原因碳氢化合物的产生量与燃料组成密切相关碳氢化合物的产生量与燃料组成密切相关碳氢化合物的产生量与燃料组成密切相关碳氢化合物的产生量与燃料组成密切相关燃料中高分子碳氢化合物浓度与燃料中高分子碳氢化合物浓度与燃料中高分子碳氢化

31、合物浓度与燃料中高分子碳氢化合物浓度与POMPOMPOMPOM排放水平具有相关排放水平具有相关排放水平具有相关排放水平具有相关性性性性燃料与空气的充分混合可降低有机物的含量，但不利燃料与空气的充分混合可降低有机物的含量，但不利燃料与空气的充分混合可降低有机物的含量，但不利燃料与空气的充分混合可降低有机物的含量，但不利于于于于NONOx x的控制的控制的控制的控制同时减少同时减少同时减少同时减少CHCH和和和和NONOx x的排放需要仔细控制混合的型式、的排放需要仔细控制混合的型式、的排放需要仔细控制混合的型式、的排放需要仔细控制混合的型式、温度水平和整个系统的停留时间温度水平和整个系统的停留时

32、间温度水平和整个系统的停留时间温度水平和整个系统的停留时间4949二二.CO.CO的形成的形成n nCOCO是所有大气污染物中量最大、分布最广的一种是所有大气污染物中量最大、分布最广的一种是所有大气污染物中量最大、分布最广的一种是所有大气污染物中量最大、分布最广的一种n nCOCO的全球排放量为的全球排放量为的全球排放量为的全球排放量为20010200106 6t/at/an n燃料中的碳都先形成燃料中的碳都先形成燃料中的碳都先形成燃料中的碳都先形成COCO，然后进一步氧化，然后进一步氧化，然后进一步氧化，然后进一步氧化n n在火焰温度下有足够的氧并且停留时间足够长，可以降低在火焰温度下有足够

33、的氧并且停留时间足够长，可以降低在火焰温度下有足够的氧并且停留时间足够长，可以降低在火焰温度下有足够的氧并且停留时间足够长，可以降低COCO含含含含量。量。量。量。n nCOCO的形成和破坏都由动力学控制，反应路线：的形成和破坏都由动力学控制，反应路线：的形成和破坏都由动力学控制，反应路线：的形成和破坏都由动力学控制，反应路线：RH R RCHO RCO CORH R RCHO RCO CO50502.CO2.CO的形成的形成5151三三.Hg.Hg的形成与排放的形成与排放n nHgHg对人的肾和神经系统有危害对人的肾和神经系统有危害对人的肾和神经系统有危害对人的肾和神经系统有危害n n煤碳燃

34、烧是煤碳燃烧是煤碳燃烧是煤碳燃烧是HgHg的一大来源的一大来源的一大来源的一大来源n n煤中煤中煤中煤中HgHg的析出率与燃烧条件有关的析出率与燃烧条件有关的析出率与燃烧条件有关的析出率与燃烧条件有关n n燃烧温度燃烧温度燃烧温度燃烧温度900900o oC C时，析出率时，析出率时，析出率时，析出率9090n n还原性气氛的析出率低于氧化性气氛还原性气氛的析出率低于氧化性气氛还原性气氛的析出率低于氧化性气氛还原性气氛的析出率低于氧化性气氛n nHgHg排放控制是燃煤污染控制的新课题之一排放控制是燃煤污染控制的新课题之一排放控制是燃煤污染控制的新课题之一排放控制是燃煤污染控制的新课题之一525

35、2四四.NONOx x的形成的形成n nNONOx x的形成机理的形成机理的形成机理的形成机理n n燃料型燃料型燃料型燃料型NONOx x：燃料中的固定氮生成的：燃料中的固定氮生成的：燃料中的固定氮生成的：燃料中的固定氮生成的NONOx xn n热力型热力型热力型热力型NONOx x：高温下高温下高温下高温下N N2 2与与与与OO2 2反应生成的反应生成的反应生成的反应生成的NONOx xn n瞬时瞬时瞬时瞬时NONOx x：低温火焰下由于含碳自由基的存在生成的：低温火焰下由于含碳自由基的存在生成的：低温火焰下由于含碳自由基的存在生成的：低温火焰下由于含碳自由基的存在生成的NONOx x53

36、53四四.NONOx x的形成的形成5454四四.NONOx x的形成的形成5555五五.二恶英的形成机理二恶英的形成机理二恶英二恶英(Dioxin)是一种无色无味的脂溶性物质，二恶英实际上是一个简称，它指的并不是一种单一物质，而是结构和性质都很相似的包含众多同类物或异构体的两大类有机化合物，全称分别叫多氯二苯并-对-二恶英（简称PCDDs）和多氯二苯并呋喃（简称PCDFs），我国的环境标准中把它们统称为二恶英类。多氯二苯并-对-二恶英（PCDDs）由2个氧原子联结2个被氯原子取代的苯环；为多氯二苯并呋喃（PCDFs）由1个氧原子联结2个被氯原子取代的苯环。每个苯环上都可以取代14个氯原子，从

37、而形成众多的异构体，其中PCDDs有75种异构体，PCDFs有135种异构体。5656五.二恶英的形成机理n n二恶英包括二恶英包括210210种化合物，这类物质非常稳定，熔点较高，种化合物，这类物质非常稳定，熔点较高，极难溶于水，可以溶于大部分有机溶剂，是无色无味的脂极难溶于水，可以溶于大部分有机溶剂，是无色无味的脂溶性物质，所以非常容易在生物体内积累。自然界的微生溶性物质，所以非常容易在生物体内积累。自然界的微生物和水解作用对二恶英的分子结构影响较小，因此，环境物和水解作用对二恶英的分子结构影响较小，因此，环境中的二恶英很难自然降解消除。它包括中的二恶英很难自然降解消除。它包括210210

38、种种化合物化合物。它。它的毒性十分大，是的毒性十分大，是氰化物氰化物的的130130倍、倍、砒霜砒霜的的900900倍，有倍，有“世世纪之毒纪之毒”之称。国际癌症研究中心已将其列为人类一级之称。国际癌症研究中心已将其列为人类一级致致癌物癌物。环保专家称，。环保专家称，“二恶英二恶英”，常以微小的颗粒存在于，常以微小的颗粒存在于大气大气、土壤土壤和水中，主要的污染源是化工冶金工业、和水中，主要的污染源是化工冶金工业、垃圾垃圾焚烧、造纸以及生产杀虫剂等产业。日常生活所用的胶袋，焚烧、造纸以及生产杀虫剂等产业。日常生活所用的胶袋，PVCPVC（聚氯乙烯聚氯乙烯）软胶等物都含有）软胶等物都含有氯氯，燃

39、烧这些物品时便，燃烧这些物品时便会释放出二恶英，悬浮于空气中。会释放出二恶英，悬浮于空气中。5757五.二恶英的形成机理n n二恶英的发生源主要有两个，一是在制造包括农药在内的化学物质，二恶英的发生源主要有两个，一是在制造包括农药在内的化学物质，尤其是氯系化学物质尤其是氯系化学物质,象杀虫剂、除草剂、木材防腐剂、落叶剂（美军象杀虫剂、除草剂、木材防腐剂、落叶剂（美军用于越战）、多氯联苯等产品的过程中派生；用于越战）、多氯联苯等产品的过程中派生；二是来自对垃圾的焚烧。焚烧温度低于二是来自对垃圾的焚烧。焚烧温度低于800800，塑料塑料之类的含氯垃圾之类的含氯垃圾不完全燃烧，极易生成二恶英。二恶英

40、随烟雾扩散到大气中，通过呼不完全燃烧，极易生成二恶英。二恶英随烟雾扩散到大气中，通过呼吸进入人体的是极小部分，更多的则是通过食品被人体吸收。以鱼类吸进入人体的是极小部分，更多的则是通过食品被人体吸收。以鱼类为例，二恶英粒子随雨落到江湖河海。被水中的浮游生物吞食，浮游为例，二恶英粒子随雨落到江湖河海。被水中的浮游生物吞食，浮游生物被小鱼吃掉，小鱼又被大鱼吃掉，二恶英在食物链全程中慢慢积生物被小鱼吃掉，小鱼又被大鱼吃掉，二恶英在食物链全程中慢慢积淀浓缩，等聚在大鱼体内的浓度已是水中的淀浓缩，等聚在大鱼体内的浓度已是水中的30003000多倍了，而处于食物多倍了，而处于食物链顶峰上的人类体内将会聚集

41、更多的二恶英。可怕的是一旦摄入二恶链顶峰上的人类体内将会聚集更多的二恶英。可怕的是一旦摄入二恶英就很难排出体外，积累到一定程度，它就引起一系列严重疾病。英就很难排出体外，积累到一定程度，它就引起一系列严重疾病。二恶英属于氯代环三芳烃类化合物，在人体中不能降解不能排出二恶英属于氯代环三芳烃类化合物，在人体中不能降解不能排出,对人对人体健康有很大威胁的环境污染物。它有强烈的致癌性，而且能造成畸体健康有很大威胁的环境污染物。它有强烈的致癌性，而且能造成畸形，对人体的免疫功能和生殖功能造成损伤。形，对人体的免疫功能和生殖功能造成损伤。并无相关病症，只能说大面积出现畸形、并无相关病症，只能说大面积出现畸

42、形、癌症癌症等病症的地方会被怀疑等病症的地方会被怀疑二恶英的灾区。二恶英的灾区。5858五五.二恶英的形成机理二恶英的形成机理5959五五.二恶英的形成机理二恶英的形成机理6060五五.二恶英的形成机理二恶英的形成机理6161颗粒物的影响颗粒物的影响CDD/CDF Emitted/Refuse Fed(mol/t)Uncontrolled Ash/Refuse Fed(kg/t)Data after Barton et al,19906262本章小结本章小结n n1.1.要求了解燃料的种类、组成要求了解燃料的种类、组成n n2.2.理解燃烧的基本原理和相关污染物形成机理理解燃烧的基本原理和相关污染物形成机理n n3.3.掌握影响燃烧的掌握影响燃烧的”三三”T T条件条件n n4.4.学会计算烟气体积及污染物排放量计算学会计算烟气体积及污染物排放量计算n n5.5.燃烧过程硫氧化物的形成与控制燃烧过程硫氧化物的形成与控制n n6.6.燃烧过程氮氧化物的形成与控制燃烧过程氮氧化物的形成与控制n n7.7.燃烧过程中颗粒污染物的形成燃烧过程中颗粒污染物的形成n n8.8.燃烧过程中其他污染物的形成燃烧过程中其他污染物的形成n n n n 作业题作业题P61-62P61-62n n 2.5.9 2.5.9n n 6363深信黄山天下奇深信黄山天下奇 郭沫若郭沫若再见