第02章-燃烧与大气污染-大气污染控制工程课件

第二章燃烧与大气污染(1)1.燃料的性质2.燃料的燃烧过程3.烟气体积计算4.燃烧过程中硫氧化物的形成5.颗粒污染物的形成6.其他污染物的形成第二章燃烧与大气污染(1)1.燃料的性质1第一节燃料的性质1.

燃料的分类按获得方法分

按物态分

天然燃料人工燃料固体燃料木柴、煤、油页岩

木炭、焦炭、煤粉等

液体燃料

石油

汽油、煤油、柴油、重油

气体燃料

天然气

高炉煤气、发生炉煤气、焦炉煤气

第一节燃料的性质1.

燃料的分类按获得方22.

燃料的化学组成典型气体、液体和固体燃料的化学组成成分2.燃料的化学组成典型气体、液体和固体燃料的化学组成成分32.

燃料的化学组成典型气体、液体和固体燃料的化学组成成分（续）2.燃料的化学组成典型气体、液体和固体燃料的化学组成成分（43.

燃料组成对燃烧的影响碳：可燃元素。1kg纯碳完全燃烧时，放出32860kJ的热量。当不完全燃烧生成CO时，放出9268kJ的热量。纯碳起燃温度很高，燃烧缓慢，火焰也短。煤中的碳不是单质状态存在，而是与氢、氮、硫等组成有机化合物。煤形成的地质年代越长，其挥发性成分含量越少，而含碳量则相对增加。例如，无烟煤含碳量约90%~98%，一般煤的含碳量约50%~95%。氢：是燃料中发热量最高的元素。固体燃料中氢的含量为2%~10%，以碳氢化合物的形式存在，1kg氢完全燃烧时能放出120500kJ的热量。3.燃料组成对燃烧的影响碳：可燃元素。1kg纯碳完全燃烧53.

燃料组成对燃烧的影响氧：氧在燃料中与碳和氢生成化合物，降低了燃料的发热量氮：燃料中含氮量很少，一般为0.5%~1.5%硫：以三种形态存在：有机硫、硫化铁硫和硫酸盐硫。前两种能放出热量，称之为挥发硫。硫燃烧生成产物为SO2和SO3，其中SO2占95%以上。3.燃料组成对燃烧的影响64.煤的分类和组成

煤的基本分类褐煤最低品味的煤，形成年代最短，热值较低烟煤形成年代较褐煤长，碳含量75%~90％。成焦性较强，适宜工业一般应用无烟煤煤化时间最长，含碳量最高（高于93％），成焦性差，燃点高，发热量大4.煤的分类和组成煤的基本分类74.煤的分类和组成

煤的详细分类4.煤的分类和组成煤的详细分类84.煤的分类和组成

煤的成分分析工业分析（proximateanalysis）

测定煤中水分、挥发分、灰分和固定碳，估测硫含量和热值，是评价工业用煤的主要指标。元素分析（ultimateanalysis）

用化学分析的方法测定去掉外部水分的煤中主要组分碳、氢、氮、硫和氧的含量。4.煤的分类和组成煤的成分分析94.煤的分类和组成煤的工业分析水分：水分的存在使燃料中可燃成分相对地减少。煤中水分由表面水分（外部水分）和吸附水分（内部水分）组成。一定重量13mm以下粒度的煤样，在干燥箱内318～323K温度下干燥8h，取出冷却，称重

外部水分将失去外部水分的煤样保持在375～380K下，约2h后，称重

内部水分挥发分：与空气隔绝的条件下加热分解出的可燃气体物质失去水分的试样密封在坩埚内，放在1200K的马弗炉中加热7min，放入干燥箱中冷却至常温再称重4.煤的分类和组成煤的工业分析104.煤的分类和组成煤的工业分析（续）灰分是燃料中不可燃矿物质，为燃料中有害成分固定碳是主要可燃物质失去水分和挥发分后的剩余部分（焦炭）放在80020C的环境中灼烧到重量不再变化时，取出冷却。焦炭所失去的重量为固定碳4.煤的分类和组成煤的工业分析（续）114.煤的分类和组成煤中灰分的组成：我国煤炭的平均灰分含量为25％灰分的存在降低了煤的热值，也增加了烟尘污染和出渣量4.煤的分类和组成煤中灰分的组成：124.煤的分类和组成煤的元素分析碳和氢：通过燃烧后分析尾气中CO2和H2O的生成量测定氮：在催化剂作用下使煤中的氮转化为氨，碱液吸收，酸滴定硫：与氧化镁和无水硫酸钠混合物反应，SSO42-，滴定，测定硫酸钡沉淀4.煤的分类和组成煤的元素分析134.煤的分类和组成煤中硫的形态4.煤的分类和组成煤中硫的形态144.煤的分类和组成煤的成分的表示方法

要确切说明煤的特性，必须同时指明百分比的基准，常用的基准有以下四种：收到基：锅炉炉前使用的燃料，包括全部灰分和水分

空气干燥基：以去掉外部水分的燃料作为100%的成分，即在实验室内进行燃料分析时的试样成分

4.煤的分类和组成煤的成分的表示方法154.煤的分类和组成干燥基：以去掉全部水分的燃料作为100%的成分，干燥基更能反映出灰分的多少干燥无灰基：以去掉水分和灰分的燃料作为100%的成分4.煤的分类和组成164.煤的分类和组成煤的成分的表示方法及其组成的相互关系

4.煤的分类和组成煤的成分的表示方法及其组成的相互关系174.煤的分类和组成我国部分煤种的分析结果

4.煤的分类和组成我国部分煤种的分析结果184.煤的分类和组成我国部分煤种的分析结果(续）

4.煤的分类和组成我国部分煤种的分析结果(续）195.其他燃料

石油液体燃料的主要来源链烷烃、环烷烃和芳香烃等多种化合物组成的混合物主要含C和H，还有少量S、N和OH含量增加时，比重减少，发热量增加天然气典型的气体燃料一般组成为甲烷85％、乙烷10％、丙烷3％5.其他燃料石油205.其他燃料

非常规燃料城市固体废弃物商业和工业固体废弃物农产物和农村废物水生植物和水生废物污泥处理厂废物可燃性工业和采矿废物天然存在的含碳和含碳氢的资源合成燃料

非常规燃料通常需要专门技术转化为易于利用的形式城市固体废物用作燃料必须考虑其大气污染问题5.其他燃料非常规燃料216.燃料组成的表示方法:CxHySzOwNv

Sample:C:77.2%,H:5.2%,N:1.2%,S:2.6%,O:5.9%andash:7.9%byweight.Determinethenormalizedmolarcomposition.ElementWt%mol/100gmol/mol(碳)C77.212=6.436.43=1.00H5.201=5.206.43=0.808N1.2014=0.08576.43=0.013S2.6032=0.08126.43=0.013O5.9016=0.3696.43=0.057ash7.96.43=1.23g/molCThenormalizedmolarcomposition:CH0.808N0.013S0.013O0.057

6.燃料组成的表示方法:CxHySzOwNvSampl22燃料的最重要的两个属性热值决定燃料的消耗量单位燃料完全燃烧时产生的热量杂质污染物产生的来源决定污染物，包括灰分、挥发分的主要组分燃料的最重要的两个属性热值23第二节燃料燃烧过程

1.影响燃烧过程的主要因素燃烧过程及燃烧产物

完全燃烧：CO2、H2O不完全燃烧：CO2、H2O&CO、黑烟及其他部分氧化产物如果燃料中含有S和N，则会生成SO2和NO空气中的部分N可能被氧化成NO－热力型NOx第二节燃料燃烧过程1.影响燃烧过程的主要因素241.影响燃烧过程的主要因素燃料完全燃烧的条件（3T）空气条件：提供充足的空气；但是空气量过大，会降低炉温，增加热损失温度条件（Temperature）：达到燃料的着火温度时间条件（Time）：燃料在高温区停留时间应超过燃料燃烧所需时间燃料与空气的混合条件（Turbulence）：燃料与氧充分混合1.影响燃烧过程的主要因素燃料完全燃烧的条件（3T）251.影响燃烧过程的主要因素典型燃料的着火温度1.影响燃烧过程的主要因素典型燃料的着火温度261.影响燃烧过程的主要因素燃烧火焰温度与燃料混合比的关系（以CH4为例）1.影响燃烧过程的主要因素燃烧火焰温度与燃料混合比的关系（以271.影响燃烧过程的主要因素典型锅炉热损失与过剩空气量的关系1.影响燃烧过程的主要因素典型锅炉热损失与过剩空气量的关系281.影响燃烧过程的主要因素燃气比和混合程度对燃烧产物的影响1.影响燃烧过程的主要因素燃气比和混合程度对燃烧产物的影响292.燃料燃烧的理论空气量单位燃料按燃烧反应方程式完全燃烧所需要的空气量单位燃料：气体燃料一般用1m3（标态）固体和液体燃料一般用1kg是燃料完全燃料所需要的最小空气量

2.燃料燃烧的理论空气量单位燃料按燃烧反应方程式完全燃烧所需302.燃料燃烧的理论空气量建立燃烧方程式的假定：空气组成

20.9%O2和79.1%N2，两者体积比为：N2/O2=3.78燃料中固定氧可用于燃烧燃料中硫主要被氧化为SO2不考虑NOX的生成燃料中的N在燃烧时转化为N2燃料的化学式为CxHySzOw只需计算单位量燃料中的C、H、S完全燃烧的需氧量之和，再减去燃料中带入的氧2.燃料燃烧的理论空气量建立燃烧方程式的假定：312.燃料燃烧的理论空气量燃烧方程式：燃料重量=12x+1.008y+32z+16w理论空气量：煤4~7m3/kg，液体燃料10~11m3/kg

2.燃料燃烧的理论空气量燃烧方程式：322.燃料燃烧的理论空气量例题：2.燃料燃烧的理论空气量例题：332.燃料燃烧的理论空气量空气过剩系数实际空气量与理论空气量之比。以表示，通常>1部分炉型的空气过剩系数2.燃料燃烧的理论空气量空气过剩系数342.燃料燃烧的理论空气量空燃比单位质量燃料燃烧所需要的空气质量

例如：汽油（～C8H18）的完全燃烧：汽油的质量：128+1.00818=114.14空气的质量：3212.5+283.7812.5=1723空燃比AF=15.112.燃料燃烧的理论空气量空燃比353.燃烧过程中产生的污染物燃烧可能释放的污染物：CO2、CO、SOx、NOx、CH、烟、飞灰、金属及其氧化物等温度对燃烧产物的绝对量和相对量都有影响燃料种类和燃烧方式对燃烧产物也有影响3.燃烧过程中产生的污染物燃烧可能释放的污染物：363.燃烧过程中产生的污染物燃烧产物与温度的关系：3.燃烧过程中产生的污染物燃烧产物与温度的关系：373.燃烧过程中产生的污染物燃料种类对燃烧产物的影响（以1000MW电站为例）：3.燃烧过程中产生的污染物燃料种类对燃烧产物的影响（以100383.燃烧过程中产生的污染物典型固态燃料的燃烧产物：3.燃烧过程中产生的污染物典型固态燃料的燃烧产物：393.燃烧过程中产生的污染物典型液态燃料的燃烧产物：3.燃烧过程中产生的污染物典型液态燃料的燃烧产物：403.燃烧过程中产生的污染物典型气态燃料的燃烧产物：3.燃烧过程中产生的污染物典型气态燃料的燃烧产物：414.热化学关系式发热量：单位燃料完全燃烧时，所放出的热量，即在反应物开始状态和反应产物终了状态相同下的热量变化（kJ/kgorkcal/kg，kJ/m3orkcal/m3）高位发热量：包括燃烧生成物中水蒸气的汽化潜热低位发热量：燃烧产物中的水蒸气仍以气态存在时，完全燃烧过程所释放的热量4.热化学关系式发热量：424.热化学关系式燃烧设备的热损失排烟热损失不完全燃烧热损失散热损失在充分混合的条件下，热损失在理论空气量条件下最低不充分混合时，热损失最小值出现在空气过剩一侧4.热化学关系式燃烧设备的热损失434.热化学关系式燃烧热损失与空燃比的关系4.热化学关系式燃烧热损失与空燃比的关系44第三节烟气体积及污染物排放量计算1.烟气体积计算理论烟气体积：在理论空气量下，燃料完全燃烧所生成的烟气体积，以Vfg0表示。烟气主要成分是CO2、SO2、N2和H2O。干烟气：除水蒸气以外的成分称为干烟气。湿烟气：包括水蒸气在内的烟气Vfg0=V干烟气+V水蒸气V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+V由供给理论空气量带入的水蒸气第三节烟气体积及污染物排放量计算1.烟气体积计算45燃烧产生的烟气其T、P总高于标态（273K、1atm）故需换算成标态。大多数烟气可视为理想气体，故可应用理想气体状态方程。PV=nRTn,气体的物质的量;R,常数，8.31。设观测状态下（Ts、Ps下）：烟气的体积为Vs，密度为ρs。标态下（Tn、Pn下）：烟气的体积为Vn，密度为ρn。1.烟气体积计算燃烧产生的烟气其T、P总高于标态（273K、1atm）故需换46烟气体积和密度的校正转化为标态下（273K、1atm）的体积和密度注意：美、日和全球监测系统网的标态为298K、1atm，在作数据比较或校对时要注意。1.烟气体积计算烟气体积和密度的校正1.烟气体积计算471.烟气体积计算过剩空气校正因为实际燃烧过程是有过剩空气的，所以燃烧过程中的实际烟气体积应为理论烟气体积与过剩空气量之和，即Vfg=Vfg0+过剩空气量用奥氏烟气分析仪测定烟气中的CO2、O2和CO的含量，可以确定燃烧设备在运行中烟气成分和空气过剩系数。1.烟气体积计算过剩空气校正481.烟气体积计算以碳在空气中的完全燃烧为例C+O2+3.78N2→CO2+3.78N2若空气过量，则C+(1+a)O2+(1+a)3.78N2→CO2+aO2+(1+a)3.78N2空气过剩系数为α=a，过剩空气中O2的过剩摩尔数1.烟气体积计算以碳在空气中的完全燃烧为例49若燃烧是完全的，过剩空气中的氧仅能以O2的形式存在，假定燃烧产物以下标p表示：其中，O2P=aO2，表示过剩氧量；N2P，实际空气量中所含的总氮量。假设空气只有O2、N2,分别为20.9%、79.1%，则空气中总氧量为(21/79)N2P=0.264N2P理论需氧量为0.264N2P–O2P故燃烧完全时，

1.烟气体积计算若燃烧是完全的，过剩空气中的氧仅能以O2的形式存在，假定燃烧50若燃烧不完全，会产生CO，须校正。即从测得的过剩氧中减去CO氧化为CO2所需的O2，此时

各组分的量均为奥氏分析仪所测得的百分数。实际烟气体积Vfg0

Vfg=Vfg0+(α-1)Va1.烟气体积计算若燃烧不完全，会产生CO，须校正。即从测得的过剩氧中减去CO512.污染物排放量计算方法：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气量和污染物浓度排放因子（EmissionFactor）2.污染物排放量计算方法：522.污染物排放量计算排放因子举例（烟煤、次烟煤－SOx、NOx、CO）2.污染物排放量计算排放因子举例（烟煤、次烟煤－SOx、NO532.污染物排放量计算排放因子举例（烟煤、次烟煤－PM）2.污染物排放量计算排放因子举例（烟煤、次烟煤－PM）542.污染物排放量计算排放因子举例（机动车）EF车型污染物2.污染物排放量计算排放因子举例（机动车）EF车型污染552．污染物排放量的计算

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，并计算此时干烟气中CO2的含量，以体积百分比表示。

实际烟气量，SO2及SO3的体积干烟气量，CO2的体积2．污染物排放量的计算例2-4对例2-3给定562．污染物排放量的计算解：由例1可知，理论空气量条件下烟气组成（mol）为：CO2：73.58H2O：47.5+0.0278SOX：0.5NX：理论烟气量：73.58+0.5+(47.5+0.0278)+()=491.4mol/kg重油即491.4=11.01m3/kg重油空气过剩系数α=1.2时，实际烟气量为：11.01+10.47*0.2=13.10mN3/kg重油其中10.47为理论空气量，即1Kg重油完全燃烧所需理论空气量。2．污染物排放量的计算解：由例1可知，理论空气量条件下烟气组572．污染物排放量的计算烟气中SO2的体积为烟气中SO3的体积为所以，烟气中SO2、、SO3的浓度分别为：

2．污染物排放量的计算烟气中SO2的体积为582．污染物排放量的计算当α=1.2时，干烟气量为：CO2体积为：

所以干烟气中CO2的含量（以体积计）为：

2．污染物排放量的计算当α=1.2时，干烟气量为：CO2体积592．污染物排放量的计算

例2-5已知某电厂烟气温度为473K，压力为96.93Kpa，湿烟气量Q=10400m3/min，含水汽6.25%（体积），奥萨特仪分析结果是：CO2占10.7%，O2占8.2%，不含CO，污染物排放的质量流量为22.7Kg/min。（1）

污染物排放的质量速率（以t/d表示）（2）

污染物在烟气中浓度（3）

烟气中空气过剩系数（4）校正至空气过剩系数α=1.8时污染物在烟气中的浓度。2．污染物排放量的计算例2-5已知某电厂烟气温度60解：（1）污染物排放的质量流量为：

（2）测定条件下的干空气量为：

测定状态下干烟气中污染物的浓度：

标态下的浓度：

解：（1）污染物排放的质量流量为：61（3）空气过剩系数：（4）校正至α=1.8条件下的浓度：（3）空气过剩系数：622.污染物排放量计算例题：2.污染物排放量计算例题：632.污染物排放量计算例题（续）：2.污染物排放量计算例题（续）：64第二章燃烧与大气污染(2)1.燃料的性质2.燃料的燃烧过程3.烟气体积计算4.燃烧过程中硫氧化物的形成5.颗粒污染物的形成6.其他污染物的形成第二章燃烧与大气污染(2)65第四节燃烧过程中硫氧化物的形成

1.硫的氧化机理

有机硫的分解温度较低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：在所有的情况下，它都作为一种重要的反应中间体第四节燃烧过程中硫氧化物的形成1.硫的氧化机理661.硫的氧化机理H2S的氧化1.硫的氧化机理H2S的氧化671.硫的氧化机理CS2和COS的氧化1.硫的氧化机理CS2和COS的氧化681.硫的氧化机理元素S的氧化1.硫的氧化机理元素S的氧化691.硫的氧化机理有机硫化物的氧化

1.硫的氧化机理有机硫化物的氧化702.SO2和SO3之间的转化

反应方程式SO2+O+MSO3+M（1）SO3+OSO2+O2（2）SO3+HSO2+OH（3）SO3+MSO2+O+M（4）

在炽热反应区，[O]浓度很高，反应（1）和（2）起支配作用

2.SO2和SO3之间的转化712.SO2和SO3之间的转化SO3生成速率

当d[SO3]/dt=0时，SO3浓度达到最大在富燃料条件下，[O]浓度低得多，SO3的去除反应主要为反应（3），SO3的最大浓度：2.SO2和SO3之间的转化SO3生成速率722.SO2和SO3之间的转化燃烧后烟气中的水蒸气可能与SO3结合生成H2SO4蒸气，SO3+H2O↔H2SO4转化率:转化率与温度密切相关H2SO4浓度越高，酸露点越高烟气露点升高极易引起管道和空气净化设施的腐蚀2.SO2和SO3之间的转化燃烧后烟气中的水蒸气可能与SO732.SO2和SO3之间的转化SO3的转化率/%2.SO2和SO3之间的转化SO3的转化率/%74SO2排放因子举例-fromAP-42SO2排放因子举例-fromAP-4275第五节燃烧过程中颗粒物的形成1.碳粒子的生成积炭的生成核化过程：气相脱氢反应并产生凝聚相固体碳核表面上发生非均质反应较为缓慢的聚团和凝聚过程燃料的分子结构是影响积炭的主导因素积炭的生成与火焰的结构有关提高氧气量可以防止积炭生成压力越低则积炭的生成趋势越小第五节燃烧过程中颗粒物的形成1.碳粒子的生成761.碳粒子的生成火焰的结构预混火焰：气体燃料和空气在燃烧前充分混合（bursenburner,meekerburner）扩散火焰：燃料和空气分别进入燃烧区，混合然后发生反应（实际中应用最多），不同的区域有不同的(0～)值1.碳粒子的生成火焰的结构771.碳粒子的生成火焰的结构（续）层流火焰：Re<2200，分子扩散和传导是控制过程湍流火焰：Re>2200，强烈的湍流作用，但分子扩散仍然起作用Laminar transition developedturbulent heightJetvelocity1.碳粒子的生成火焰的结构（续）Laminar trans781.碳粒子的生成乙炔火焰中生碳反应过程1.碳粒子的生成乙炔火焰中生碳反应过程791.碳粒子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。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

1.碳粒子的生成石油焦和煤胞的生成802.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反应灰层碳层外扩散2.燃煤烟尘的形成烟尘：固体燃料燃烧产生的颗粒物，包括：灰812.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时最易形成黑烟在预混火焰中，C/O大约为0.5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2.燃煤烟尘的形成煤粉燃烧过程822.燃煤烟尘的形成燃烧碳层中成分和温度分布2.燃煤烟尘的形成燃烧碳层中成分和温度分布832.燃煤烟尘的形成黑烟形成的化学过程2.燃煤烟尘的形成黑烟形成的化学过程842.燃煤烟尘的形成高灰分燃料的扩散燃烧2.燃煤烟尘的形成高灰分燃料的扩散燃烧852.燃煤烟尘的形成灰分中含有Hg、As、Se、Pb、Cu、Zn等污染元素2.燃煤烟尘的形成灰分中含有Hg、As、Se、Pb、Cu、862.燃煤烟尘的形成飞灰的形成过程2.燃煤烟尘的形成飞灰的形成过程872.燃煤烟尘的形成影响燃煤烟气中飞灰排放特征的因素煤质燃烧方式烟气流速炉排和炉膛的热负荷锅炉运行负荷锅炉结构2.燃煤烟尘的形成影响燃煤烟气中飞灰排放特征的因素882.燃煤烟尘的形成影响燃煤烟气中飞灰排放特征的因素——煤质2.燃煤烟尘的形成影响燃煤烟气中飞灰排放特征的因素——煤质892.燃煤烟尘的形成燃煤颗粒大小对飞灰含量的影响2.燃煤烟尘的形成燃煤颗粒大小对飞灰含量的影响902.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912.燃煤烟尘的形成几种燃烧方式的烟尘百分比2.燃煤烟尘的形成几种燃烧方式的烟尘百分比922.燃煤烟尘的形成几种燃烧方式的烟尘颗粒概况2.燃煤烟尘的形成几种燃烧方式的烟尘颗粒概况932.燃煤烟尘的形成影响燃煤烟气中飞灰排放特征的因素——运行负荷2.燃煤烟尘的形成影响燃煤烟气中飞灰排放特征的因素——运行94第六节燃烧过程中其他污染物的形成1.有机污染物的形成形成历程链烃分子氧化脱氢形成乙烯和乙炔延长乙炔的链形成各种不饱和基不饱和基进一步脱氢形成聚乙炔不饱和基通过环化反应形成C6－C2型芳香族化合物C6－C2基逐步合成为多环有机物第六节燃烧过程中其他污染物的形成1.有机污染物的形成951.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原因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POM排放水平具有相关性燃料与空气的充分混合可降低有机物的含量，但不利于NOx的控制同时减少CH和NOx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1.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962.CO的形成CO是所有大气污染物中量最大、分布最广的一种CO的全球排放量为200×106t/a燃料中的碳都先形成CO，然后进一步氧化在火焰温度下有足够的氧并且停留时间足够长，可以降低CO含量。CO的形成和破坏都由动力学控制，反应路线：RHRRCHORCOCO2.CO的形成CO是所有大气污染物中量最大、分布最广的一种972.CO的形成2.CO的形成983.Hg的形成与排放Hg对人的肾和神经系统有危害煤碳燃烧是Hg的一大来源煤中Hg的析出率与燃烧条件有关燃烧温度>900oC时，析出率>90％还原性气氛的析出率低于氧化性气氛Hg排放控制是燃煤污染控制的新课题之一3.Hg的形成与排放994.NOx的形成NOx的形成机理燃料型NOx：燃料中的固定氮生成的NOx热力型NOx：高温下N2与O2反应生成的NOx瞬时NOx：低温火焰下由于含碳自由基的存在生成的NOx4.NOx的形成NOx的形成机理1004.NOx的形成4.NOx的形成1014.NOx的形成4.NOx的形成1025.二恶英的形成机理5.二恶英的形成机理1035.二恶英的形成机理5.二恶英的形成机理1045.二恶英的形成机理5.二恶英的形成机理1055.二恶英的形成机理5.二恶英的形成机理106燃烧条件的影响PCDD/PCDF,ng/Sm3燃烧条件的影响PCDD/PCDF,ng/Sm3107颗粒物的影响CDD/CDFEmitted/RefuseFed(μmol/t)UncontrolledAsh/RefuseFed(kg/t)DataafterBartonetal,1990颗粒物的影响CDD/CDFEmitted/RefuseF108思考题1、已知某种无烟煤（产自山西阳泉）的收到基水分含量为5.0%，干燥基灰分含量26%，干燥无灰基元素分析结果如下：C，91.7%；H，3.8%；O，2.2%；N，1.3%；S,1.0%.试求该种煤中的收到基组成和干燥基组成。思考题1、已知某种无烟煤（产自山西阳泉）的收到基水分109解：题中所给的无烟煤的收到基水分含量为5.0%，则灰分和干燥无灰基之和占收到基的100%-5%=95%。其中灰分占收到基的95%×26%=24.7%；干燥无灰基占收到基的95%-24.75%=70.3%，占干燥基的100%-26%=74%。解：题中所给的无烟煤的收到基水分含量为5.0%，则灰分和干燥110收到基的组成为:水分：5%灰分：24.7%C:91.7%×70.3%=64.47%H:3.8%×70.3%=2.67%O:2.2%×70.3%=1.55%N:1.3%×70.3%=0.91%S:1.0%×70.3%=0.70%干燥无灰基的组成为：灰分：26%C:91.7%×74%=67.86%H:3.8%×74%=2.81%O:2.2%×74%=1.63%N:1.3%×74%=0.96%S:1.0%×74%=0.74%收到基的组成为:干燥无灰基的组成为：1112、已知某烟煤的组成为：Cdaf，84.54%；Odaf，8.04%；Hdaf，4.84%；Ndaf，1.26%；Sdaf，1.32%；Ad，21.32%；War，3.06%。试计算燃烧1kg该种煤时所需的理论空气量和产生的理论烟气量（假定空气中不含水分）。2、已知某烟煤的组成为：Cdaf，84.54%；Odaf，8112解：(1)首先计算收到基的组成War:3.06%Car:

(1-3.06)×(1-21.32%)×84.54%=76.27%×84.54%=64.48%Oar:76.27%×8.04%=6.13%Har:76.27%×4.84%=3.69%Nar:76.27%×1.26%=0.96%Sar:76.27%×1.32%=1.01%解：(1)首先计算收到基的组成113(2)计算理论空气量，以1kg烟煤为基准，列出每种元素的摩尔数、燃烧所需的理论需氧量和产生的理论烟气量。

组分质量/g摩尔数/mol需氧量/mol产生的烟气量/molC644.853.7353.7353.73(CO2)H36.936.99.22518.45(H2O)O61.33.83-1.9160N9.60.68600.343(N2)S10.10.3160.3160.316(SO2)H2O30.61.71.7(H2O)

(2)计算理论空气量，以1kg烟煤为基准，列出每种元素的摩尔114燃烧1kg烟煤所需的理论氧气量为：53.73+9.225-1.916+0.316=61.355mol空气中氮的体积分数为氧气的3.78倍，所以理论空气量为：61.355×（1+3.78）=293.28mol转化为标态下的体积Va=293.28×0.0224m3N=6.569m3N燃烧1kg烟煤所需的理论氧气量为：115(3)计算理论烟气量：根据上表和理论空气量的计算，燃烧1kg烟煤产生的烟气量为:(53.73+18.45+0.343+0.316+1.7)nol+61.355×3.78mol=306.46mol转化为标态下的体积：Vf=306.46×0.0224m3N=6.865m3N(3)计算理论烟气量：根据上表和理论空气量的计算，燃烧1kg116本章小结1.要求了解燃料的种类、组成2.理解燃烧的基本原理和相关污染物形成机理3.

掌握影响燃烧的”三”T条件4.学会计算烟气体积及污染物排放量计算5.燃烧过程硫氧化物的形成与控制6.燃烧过程氮氧化物的形成与控制7.燃烧过程中颗粒污染物的形成8.燃烧过程中其他污染物的形成

作业题P61-621.2.4.6.8

本章小结1.要求了解燃料的种类、组成117第二章燃烧与大气污染(1)1.燃料的性质2.燃料的燃烧过程3.烟气体积计算4.燃烧过程中硫氧化物的形成5.颗粒污染物的形成6.其他污染物的形成第二章燃烧与大气污染(1)1.燃料的性质118第一节燃料的性质1.

燃料的分类按获得方法分

按物态分

天然燃料人工燃料固体燃料木柴、煤、油页岩

木炭、焦炭、煤粉等

液体燃料

石油

汽油、煤油、柴油、重油

气体燃料

天然气

高炉煤气、发生炉煤气、焦炉煤气

第一节燃料的性质1.

燃料的分类按获得方1192.

燃料的化学组成典型气体、液体和固体燃料的化学组成成分2.燃料的化学组成典型气体、液体和固体燃料的化学组成成分1202.

燃料的化学组成典型气体、液体和固体燃料的化学组成成分（续）2.燃料的化学组成典型气体、液体和固体燃料的化学组成成分（1213.

燃料组成对燃烧的影响碳：可燃元素。1kg纯碳完全燃烧时，放出32860kJ的热量。当不完全燃烧生成CO时，放出9268kJ的热量。纯碳起燃温度很高，燃烧缓慢，火焰也短。煤中的碳不是单质状态存在，而是与氢、氮、硫等组成有机化合物。煤形成的地质年代越长，其挥发性成分含量越少，而含碳量则相对增加。例如，无烟煤含碳量约90%~98%，一般煤的含碳量约50%~95%。氢：是燃料中发热量最高的元素。固体燃料中氢的含量为2%~10%，以碳氢化合物的形式存在，1kg氢完全燃烧时能放出120500kJ的热量。3.燃料组成对燃烧的影响碳：可燃元素。1kg纯碳完全燃烧1223.

燃料组成对燃烧的影响氧：氧在燃料中与碳和氢生成化合物，降低了燃料的发热量氮：燃料中含氮量很少，一般为0.5%~1.5%硫：以三种形态存在：有机硫、硫化铁硫和硫酸盐硫。前两种能放出热量，称之为挥发硫。硫燃烧生成产物为SO2和SO3，其中SO2占95%以上。3.燃料组成对燃烧的影响1234.煤的分类和组成

煤的基本分类褐煤最低品味的煤，形成年代最短，热值较低烟煤形成年代较褐煤长，碳含量75%~90％。成焦性较强，适宜工业一般应用无烟煤煤化时间最长，含碳量最高（高于93％），成焦性差，燃点高，发热量大4.煤的分类和组成煤的基本分类1244.煤的分类和组成

煤的详细分类4.煤的分类和组成煤的详细分类1254.煤的分类和组成

煤的成分分析工业分析（proximateanalysis）

测定煤中水分、挥发分、灰分和固定碳，估测硫含量和热值，是评价工业用煤的主要指标。元素分析（ultimateanalysis）

用化学分析的方法测定去掉外部水分的煤中主要组分碳、氢、氮、硫和氧的含量。4.煤的分类和组成煤的成分分析1264.煤的分类和组成煤的工业分析水分：水分的存在使燃料中可燃成分相对地减少。煤中水分由表面水分（外部水分）和吸附水分（内部水分）组成。一定重量13mm以下粒度的煤样，在干燥箱内318～323K温度下干燥8h，取出冷却，称重

外部水分将失去外部水分的煤样保持在375～380K下，约2h后，称重

内部水分挥发分：与空气隔绝的条件下加热分解出的可燃气体物质失去水分的试样密封在坩埚内，放在1200K的马弗炉中加热7min，放入干燥箱中冷却至常温再称重4.煤的分类和组成煤的工业分析1274.煤的分类和组成煤的工业分析（续）灰分是燃料中不可燃矿物质，为燃料中有害成分固定碳是主要可燃物质失去水分和挥发分后的剩余部分（焦炭）放在80020C的环境中灼烧到重量不再变化时，取出冷却。焦炭所失去的重量为固定碳4.煤的分类和组成煤的工业分析（续）1284.煤的分类和组成煤中灰分的组成：我国煤炭的平均灰分含量为25％灰分的存在降低了煤的热值，也增加了烟尘污染和出渣量4.煤的分类和组成煤中灰分的组成：1294.煤的分类和组成煤的元素分析碳和氢：通过燃烧后分析尾气中CO2和H2O的生成量测定氮：在催化剂作用下使煤中的氮转化为氨，碱液吸收，酸滴定硫：与氧化镁和无水硫酸钠混合物反应，SSO42-，滴定，测定硫酸钡沉淀4.煤的分类和组成煤的元素分析1304.煤的分类和组成煤中硫的形态4.煤的分类和组成煤中硫的形态1314.煤的分类和组成煤的成分的表示方法

要确切说明煤的特性，必须同时指明百分比的基准，常用的基准有以下四种：收到基：锅炉炉前使用的燃料，包括全部灰分和水分

空气干燥基：以去掉外部水分的燃料作为100%的成分，即在实验室内进行燃料分析时的试样成分

4.煤的分类和组成煤的成分的表示方法1324.煤的分类和组成干燥基：以去掉全部水分的燃料作为100%的成分，干燥基更能反映出灰分的多少干燥无灰基：以去掉水分和灰分的燃料作为100%的成分4.煤的分类和组成1334.煤的分类和组成煤的成分的表示方法及其组成的相互关系

4.煤的分类和组成煤的成分的表示方法及其组成的相互关系1344.煤的分类和组成我国部分煤种的分析结果

4.煤的分类和组成我国部分煤种的分析结果1354.煤的分类和组成我国部分煤种的分析结果(续）

4.煤的分类和组成我国部分煤种的分析结果(续）1365.其他燃料

石油液体燃料的主要来源链烷烃、环烷烃和芳香烃等多种化合物组成的混合物主要含C和H，还有少量S、N和OH含量增加时，比重减少，发热量增加天然气典型的气体燃料一般组成为甲烷85％、乙烷10％、丙烷3％5.其他燃料石油1375.其他燃料

非常规燃料城市固体废弃物商业和工业固体废弃物农产物和农村废物水生植物和水生废物污泥处理厂废物可燃性工业和采矿废物天然存在的含碳和含碳氢的资源合成燃料

非常规燃料通常需要专门技术转化为易于利用的形式城市固体废物用作燃料必须考虑其大气污染问题5.其他燃料非常规燃料1386.燃料组成的表示方法:CxHySzOwNv

Sample:C:77.2%,H:5.2%,N:1.2%,S:2.6%,O:5.9%andash:7.9%byweight.Determinethenormalizedmolarcomposition.ElementWt%mol/100gmol/mol(碳)C77.212=6.436.43=1.00H5.201=5.206.43=0.808N1.2014=0.08576.43=0.013S2.6032=0.08126.43=0.013O5.9016=0.3696.43=0.057ash7.96.43=1.23g/molCThenormalizedmolarcomposition:CH0.808N0.013S0.013O0.057

6.燃料组成的表示方法:CxHySzOwNvSampl139燃料的最重要的两个属性热值决定燃料的消耗量单位燃料完全燃烧时产生的热量杂质污染物产生的来源决定污染物，包括灰分、挥发分的主要组分燃料的最重要的两个属性热值140第二节燃料燃烧过程

1.影响燃烧过程的主要因素燃烧过程及燃烧产物

完全燃烧：CO2、H2O不完全燃烧：CO2、H2O&CO、黑烟及其他部分氧化产物如果燃料中含有S和N，则会生成SO2和NO空气中的部分N可能被氧化成NO－热力型NOx第二节燃料燃烧过程1.影响燃烧过程的主要因素1411.影响燃烧过程的主要因素燃料完全燃烧的条件（3T）空气条件：提供充足的空气；但是空气量过大，会降低炉温，增加热损失温度条件（Temperature）：达到燃料的着火温度时间条件（Time）：燃料在高温区停留时间应超过燃料燃烧所需时间燃料与空气的混合条件（Turbulence）：燃料与氧充分混合1.影响燃烧过程的主要因素燃料完全燃烧的条件（3T）1421.影响燃烧过程的主要因素典型燃料的着火温度1.影响燃烧过程的主要因素典型燃料的着火温度1431.影响燃烧过程的主要因素燃烧火焰温度与燃料混合比的关系（以CH4为例）1.影响燃烧过程的主要因素燃烧火焰温度与燃料混合比的关系（以1441.影响燃烧过程的主要因素典型锅炉热损失与过剩空气量的关系1.影响燃烧过程的主要因素典型锅炉热损失与过剩空气量的关系1451.影响燃烧过程的主要因素燃气比和混合程度对燃烧产物的影响1.影响燃烧过程的主要因素燃气比和混合程度对燃烧产物的影响1462.燃料燃烧的理论空气量单位燃料按燃烧反应方程式完全燃烧所需要的空气量单位燃料：气体燃料一般用1m3（标态）固体和液体燃料一般用1kg是燃料完全燃料所需要的最小空气量

2.燃料燃烧的理论空气量单位燃料按燃烧反应方程式完全燃烧所需1472.燃料燃烧的理论空气量建立燃烧方程式的假定：空气组成

20.9%O2和79.1%N2，两者体积比为：N2/O2=3.78燃料中固定氧可用于燃烧燃料中硫主要被氧化为SO2不考虑NOX的生成燃料中的N在燃烧时转化为N2燃料的化学式为CxHySzOw只需计算单位量燃料中的C、H、S完全燃烧的需氧量之和，再减去燃料中带入的氧2.燃料燃烧的理论空气量建立燃烧方程式的假定：1482.燃料燃烧的理论空气量燃烧方程式：燃料重量=12x+1.008y+32z+16w理论空气量：煤4~7m3/kg，液体燃料10~11m3/kg

2.燃料燃烧的理论空气量燃烧方程式：1492.燃料燃烧的理论空气量例题：2.燃料燃烧的理论空气量例题：1502.燃料燃烧的理论空气量空气过剩系数实际空气量与理论空气量之比。以表示，通常>1部分炉型的空气过剩系数2.燃料燃烧的理论空气量空气过剩系数1512.燃料燃烧的理论空气量空燃比单位质量燃料燃烧所需要的空气质量

例如：汽油（～C8H18）的完全燃烧：汽油的质量：128+1.00818=114.14空气的质量：3212.5+283.7812.5=1723空燃比AF=15.112.燃料燃烧的理论空气量空燃比1523.燃烧过程中产生的污染物燃烧可能释放的污染物：CO2、CO、SOx、NOx、CH、烟、飞灰、金属及其氧化物等温度对燃烧产物的绝对量和相对量都有影响燃料种类和燃烧方式对燃烧产物也有影响3.燃烧过程中产生的污染物燃烧可能释放的污染物：1533.燃烧过程中产生的污染物燃烧产物与温度的关系：3.燃烧过程中产生的污染物燃烧产物与温度的关系：1543.燃烧过程中产生的污染物燃料种类对燃烧产物的影响（以1000MW电站为例）：3.燃烧过程中产生的污染物燃料种类对燃烧产物的影响（以1001553.燃烧过程中产生的污染物典型固态燃料的燃烧产物：3.燃烧过程中产生的污染物典型固态燃料的燃烧产物：1563.燃烧过程中产生的污染物典型液态燃料的燃烧产物：3.燃烧过程中产生的污染物典型液态燃料的燃烧产物：1573.燃烧过程中产生的污染物典型气态燃料的燃烧产物：3.燃烧过程中产生的污染物典型气态燃料的燃烧产物：1584.热化学关系式发热量：单位燃料完全燃烧时，所放出的热量，即在反应物开始状态和反应产物终了状态相同下的热量变化（kJ/kgorkcal/kg，kJ/m3orkcal/m3）高位发热量：包括燃烧生成物中水蒸气的汽化潜热低位发热量：燃烧产物中的水蒸气仍以气态存在时，完全燃烧过程所释放的热量4.热化学关系式发热量：1594.热化学关系式燃烧设备的热损失排烟热损失不完全燃烧热损失散热损失在充分混合的条件下，热损失在理论空气量条件下最低不充分混合时，热损失最小值出现在空气过剩一侧4.热化学关系式燃烧设备的热损失1604.热化学关系式燃烧热损失与空燃比的关系4.热化学关系式燃烧热损失与空燃比的关系161第三节烟气体积及污染物排放量计算1.烟气体积计算理论烟气体积：在理论空气量下，燃料完全燃烧所生成的烟气体积，以Vfg0表示。烟气主要成分是CO2、SO2、N2和H2O。干烟气：除水蒸气以外的成分称为干烟气。湿烟气：包括水蒸气在内的烟气Vfg0=V干烟气+V水蒸气V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+V由供给理论空气量带入的水蒸气第三节烟气体积及污染物排放量计算1.烟气体积计算162燃烧产生的烟气其T、P总高于标态（273K、1atm）故需换算成标态。大多数烟气可视为理想气体，故可应用理想气体状态方程。PV=nRTn,气体的物质的量;R,常数，8.31。设观测状态下（Ts、Ps下）：烟气的体积为Vs，密度为ρs。标态下（Tn、Pn下）：烟气的体积为Vn，密度为ρn。1.烟气体积计算燃烧产生的烟气其T、P总高于标态（273K、1atm）故需换163烟气体积和密度的校正转化为标态下（273K、1atm）的体积和密度注意：美、日和全球监测系统网的标态为298K、1atm，在作数据比较或校对时要注意。1.烟气体积计算烟气体积和密度的校正1.烟气体积计算1641.烟气体积计算过剩空气校正因为实际燃烧过程是有过剩空气的，所以燃烧过程中的实际烟气体积应为理论烟气体积与过剩空气量之和，即Vfg=Vfg0+过剩空气量用奥氏烟气分析仪测定烟气中的CO2、O2和CO的含量，可以确定燃烧设备在运行中烟气成分和空气过剩系数。1.烟气体积计算过剩空气校正1651.烟气体积计算以碳在空气中的完全燃烧为例C+O2+3.78N2→CO2+3.78N2若空气过量，则C+(1+a)O2+(1+a)3.78N2→CO2+aO2+(1+a)3.78N2空气过剩系数为α=a，过剩空气中O2的过剩摩尔数1.烟气体积计算以碳在空气中的完全燃烧为例166若燃烧是完全的，过剩空气中的氧仅能以O2的形式存在，假定燃烧产物以下标p表示：其中，O2P=aO2，表示过剩氧量；N2P，实际空气量中所含的总氮量。假设空气只有O2、N2,分别为20.9%、79.1%，则空气中总氧量为(21/79)N2P=0.264N2P理论需氧量为0.264N2P–O2P故燃烧完全时，

1.烟气体积计算若燃烧是完全的，过剩空气中的氧仅能以O2的形式存在，假定燃烧167若燃烧不完全，会产生CO，须校正。即从测得的过剩氧中减去CO氧化为CO2所需的O2，此时

各组分的量均为奥氏分析仪所测得的百分数。实际烟气体积Vfg0

Vfg=Vfg0+(α-1)Va1.烟气体积计算若燃烧不完全，会产生CO，须校正。即从测得的过剩氧中减去CO1682.污染物排放量计算方法：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气量和污染物浓度排放因子（EmissionFactor）2.污染物排放量计算方法：1692.污染物排放量计算排放因子举例（烟煤、次烟煤－SOx、NOx、CO）2.污染物排放量计算排放因子举例（烟煤、次烟煤－SOx、NO1702.污染物排放量计算排放因子举例（烟煤、次烟煤－PM）2.污染物排放量计算排放因子举例（烟煤、次烟煤－PM）1712.污染物排放量计算排放因子举例（机动车）EF车型污染物2.污染物排放量计算排放因子举例（机动车）EF车型污染1722．污染物排放量的计算

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，并计算此时干烟气中CO2的含量，以体积百分比表示。

实际烟气量，SO2及SO3的体积干烟气量，CO2的体积2．污染物排放量的计算例2-4对例2-3给定1732．污染物排放量的计算解：由例1可知，理论空气量条件下烟气组成（mol）为：CO2：73.58H2O：47.5+0.0278SOX：0.5NX：理论烟气量：73.58+0.5+(47.5+0.0278)+()=491.4mol/kg重油即491.4=11.01m3/kg重油空气过剩系数α=1.2时，实际烟气量为：11.01+10.47*0.2=13.10mN3/kg重油其中10.47为理论空气量，即1Kg重油完全燃烧所需理论空气量。2．污染物排放量的计算解：由例1可知，理论空气量条件下烟气组1742．污染物排放量的计算烟气中SO2的体积为烟气中SO3的体积为所以，烟气中SO2、、SO3的浓度分别为：

2．污染物排放量的计算烟气中SO2的体积为1752．污染物排放量的计算当α=1.2时，干烟气量为：CO2体积为：

所以干烟气中CO2的含量（以体积计）为：

2．污染物排放量的计算当α=1.2时，干烟气量为：CO2体积1762．污染物排放量的计算

例2-5已知某电厂烟气温度为473K，压力为96.93Kpa，湿烟气量Q=10400m3/min，含水汽6.25%（体积），奥萨特仪分析结果是：CO2占10.7%，O2占8.2%，不含CO，污染物排放的质量流量为22.7Kg/min。（1）

污染物排放的质量速率（以t/d表示）（2）

污染物在烟气中浓度（3）

烟气中空气过剩系数（4）校正至空气过剩系数α=1.8时污染物在烟气中的浓度。2．污染物排放量的计算例2-5已知某电厂烟气温度177解：（1）污染物排放的质量流量为：

（2）测定条件下的干空气量为：

测定状态下干烟气中污染物的浓度：

标态下的浓度：

解：（1）污染物排放的质量流量为：178（3）空气过剩系数：（4）校正至α=1.8条件下的浓度：（3）空气过剩系数：1792.污染物排放量计算例题：2.污染物排放量计算例题：1802.污染物排放量计算例题（续）：2.污染物排放量计算例题（续）：181第二章燃烧与大气污染(2)1.燃料的性质2.燃料的燃烧过程3.烟气体积计算4.燃烧过程中硫氧化物的形成5.颗粒污染物的形成6.其他污染物的形成第二章燃烧与大气污染(2)182第四节燃烧过程中硫氧化物的形成

1.硫的氧化机理

有机硫的分解温度较低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：在所有的情况下，它都作为一种重要的反应中间体第四节燃烧过程中硫氧化物的形成1.硫的氧化机理1831.硫的氧化机理H2S的氧化1.硫的氧化机理H2S的氧化1841.硫的氧化机理CS2和COS的氧化1.硫的氧化机理CS2和COS的氧化1851.硫的氧化机理元素S的氧化1.硫的氧化机理元素S的氧化1861.硫的氧化机理有机硫化物的氧化

1.硫的氧化机理有机硫化物的氧化1872.SO2和SO3之间的转化

反应方程式SO2+O+MSO3+M（1）SO3+OSO2+O2（2）SO3+HSO2+OH（3）SO3+MSO2+O+M（4）

在炽热反应区，[O]浓度很高，反应（1）和（2）起支配作用

2.SO2和SO3之间的转化1882.SO2和SO3之间的转化SO3生成速率

当d[SO3]/dt=0时，SO3浓度达到最大在富燃料条件下，[O]浓度低得多，SO3的去除反应主要为反应（3），SO3的最大浓度：2.SO2和SO3之间的转化SO3生成速率1892.SO2和SO3之间的转化燃烧后烟气中的水蒸气可能与SO3结合生成H2SO4蒸气，SO3+H2O↔H2SO4转化率:转化率与温度密切相关H2SO4浓度越高，酸露点越高烟气露点升高极易引起管道和空气净化设施的腐蚀2.SO2和SO3之间的转化燃烧后烟气中的水蒸气可能与SO1902.SO2和SO3之间的转化SO3的转化率/%2.SO2和SO3之间的转化SO3的转化率/%191SO2排放因子举例-fromAP-42SO2排放因子举例-fromAP-42192第五节燃烧过程中颗粒物的形成1.碳粒子的生成积炭的生成核化过程：气相脱氢反应并产生凝聚相固体碳核表面上发生非均质反应较为缓慢的聚团和凝聚过程燃料的分子结构是影响积炭的主导因素积炭的生成与火焰的结构有关提高氧气量可以防止积炭生成压力越低则积炭的生成趋势越小第五节燃烧过程中颗粒物的形成1.碳粒子的生成1931.碳粒子的生成火焰的结构预混火焰：气体燃料和空气在燃烧前充分混合（bursenburner,meekerburner）扩散火焰：燃料和空气分别进入燃烧区，混合然后发生反应（实际中应用最多），不同的区域有不同的(0～)值1.碳粒子的生成火焰的结构1941.碳粒子的生成火焰的结构（续）层流火焰：Re<2200，分子扩散和传导是控制过程湍流火焰：Re>2200，强烈的湍流作用，但分子扩散仍然起作用Laminar transition developedturbulent heightJetvelocity1.碳粒子的生成火焰的结构（续）Laminar trans1951.碳粒子的生成乙炔火焰中生碳反应过程1.碳粒子的生成乙炔火焰中生碳反应过程1961.碳粒子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。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

1.碳粒子的生成石油焦和煤胞的生成1972.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反应灰层碳层外扩散2.燃煤烟尘的形成烟尘：固体燃料燃烧产生的颗粒物，包括：灰1982.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时最易形成黑烟在预混火焰中，C/O大约为0.5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2.燃煤烟尘的形成煤粉燃烧过程1992.燃煤烟尘的形成燃烧碳层中成分和温度分布2.燃煤烟尘的形成燃烧碳层中成分和温度分布2002.燃煤烟尘的形成黑烟形成的化学过程2.燃煤烟尘的形成黑烟形成的化学过程2012.燃煤烟尘的形成高灰分燃料的扩散燃烧2.燃煤烟尘的形成高灰分燃料的扩散燃烧2022.燃煤烟尘的形成灰分中含有Hg、As、Se、Pb、Cu、Zn等污染元素2.燃煤烟尘的形成灰分中含有Hg、As、Se、Pb、Cu、2032.燃煤烟尘的形成飞灰的形成过程2.燃煤烟尘的形成飞灰的形成过程2042.燃煤烟尘的形成影响燃煤烟气中飞灰排放特征的因素煤质燃烧方式烟气流速炉排和炉膛的热负荷锅炉运行负荷锅炉结构2.燃煤烟尘的形成影响燃煤烟气中飞灰排放特征的因素2052.燃煤烟尘的形成影响燃煤烟气中飞灰排放特征的因素——煤质2.燃煤烟尘的形成影响燃煤烟气中飞灰排放特征的因素——煤质2062.燃煤烟尘的形成燃煤颗粒大小对飞灰含量的影响2.燃煤烟尘的形成燃煤颗粒大小对飞灰含量的影响2072.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2082.燃煤烟尘的形成几种燃烧方式的烟尘百分比2.燃煤烟尘的形成几种燃烧方式的烟尘百分比2092.燃煤烟尘的形成几种燃烧方式的烟尘颗粒概况2.燃煤烟尘的形成几种燃烧方式的烟尘颗粒概况2102.燃煤烟尘的形成影响燃煤烟气中飞灰排放特征的因素——运行负荷2.燃煤烟尘的形成影响燃煤烟气中飞灰排放特征的因素——运行211第六节燃烧过程中其他污染物的形成1.有机污染物的形成形成历程链烃分子氧化脱氢形成乙烯和乙炔延长乙炔的链形成各种不饱和基不饱和基进一步脱氢形成聚乙炔不饱和基通过环化反应形成C6－C2型芳香族化合物C6－C2基逐步合成为多环有机物第六节燃烧过程中其他污染物的形成1.有机污染物的形成2121.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原因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POM排放水平具有相关性燃料与空气的充分混合可降低有机物的含量，但不利于NOx的控制同时减少CH和NOx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1.有机污染物的形成比较活泼的碳氢化