1第2章燃燒與大氣污染教學(xué)內(nèi)容§1燃料的性質(zhì)

§2燃料燃燒過程

§3煙氣體積及污染物排放計算

§4燃燒過程中硫氧化物的形成

§5燃燒過程中顆粒物的形成

§6燃燒過程中其他污染物的形成

2§2燃燒與大氣污染(1)1.教學(xué)要求了解常見民用及工業(yè)燃料的組成和性質(zhì)；

掌握氣態(tài)、液態(tài)和固態(tài)燃料的燃燒過程，學(xué)會分析影響燃燒過程的因素；

學(xué)會計算燃燒過程產(chǎn)生的煙氣量和污染物濃度；

掌握顆粒物、硫氧化物和氮氧化物的產(chǎn)生機理，理解通過改變?nèi)紵龡l件減少污染物生成的途徑2、教學(xué)重點重點理解燃燒的基本原理和相關(guān)污染物形成機理，重點掌握燃燒過程污染物排放計算。3、教學(xué)難點

燃燒過程污染物排放計算。建議學(xué)時數(shù)：4學(xué)時3

焚燒秸稈

45300MW、600MW"W"形火焰燃低揮發(fā)份無煙煤鍋爐6

600MW亞臨界自然循環(huán)前后墻對沖燃燒中間再熱鍋爐

600MW亞臨界自然循環(huán)前后墻對沖燃燒中間再熱鍋爐

7300MW、600MW“W”形火焰燃低揮發(fā)份無煙煤鍋爐

該鍋爐的主要技術(shù)特點：分級送風(fēng)的雙拱爐膛；旋風(fēng)分離式煤粉濃縮型燃燒器；雙進雙出球磨機正壓直吹式燃燒系統(tǒng)。

8600MW及以上超臨界本生直流機組鍋爐

9

600MW亞臨界自然循環(huán)前后墻對沖燃燒中間再熱鍋爐

600MW亞臨界自然循環(huán)前后墻對沖燃燒中間再熱鍋爐

1011§1燃料的性質(zhì)燃料的分類

按獲得方法分

按物態(tài)分

天然燃料人工燃料固體燃料木柴、煤、油頁巖

木炭、焦炭、煤粉等

液體燃料

石油

汽油、煤油、柴油、重油

氣體燃料

天然氣

高爐煤氣、發(fā)生爐煤氣、焦?fàn)t煤氣

燃料的定義：指燃燒過程中能放出熱量，且經(jīng)濟上可行的物質(zhì)12§1燃料的性質(zhì)一、煤煤定義：是一種復(fù)雜的物質(zhì)聚集體。主要可燃成分是C、H及少量O2、N2、S等一起構(gòu)成的有機聚合物。

性質(zhì)：煤中有機成分和無機成分的含量因種類、產(chǎn)地不同而異。131415§1燃料的性質(zhì)1.煤的分類：按基于沉積年代的分類法分為褐煤、煙煤、無煙煤。（1）褐煤：是由泥煤形成的初始煤化物，是煤中等級最低的一類，形成年代最短。呈黑色、褐色、泥土色，象木材結(jié)構(gòu)。特點：①揮發(fā)分較高，析出溫度低；②燃燒熱值低，不能制炭。干燥后：C含量60—75%，O2含量20—25%。16§1燃料的性質(zhì)（2）煙煤：形成歷史較褐煤長。黑色，外形有可見條紋。揮發(fā)分20—45%，C75—90%。成焦性較強，氧含量低，水分及灰分含量不高，適宜工業(yè)使用。（3）無煙煤：碳含量最高，煤化時間最長的煤，具有明顯的黑色光澤，機械強度高。

C含量>93%,無機物量<10%,著火難，不易自燃，成焦性差。172.

燃料組成對燃燒的影響碳：可燃元素。1kg純碳完全燃燒時，放出7850kcal的熱量。當(dāng)不完全燃燒生成CO時，放出2214kcal的熱量。純碳起燃溫度很高，燃燒緩慢，火焰也短。煤中的碳不是單質(zhì)狀態(tài)存在，而是與氫、氮、硫等組成有機化合物。煤形成的地質(zhì)年代越長，其揮發(fā)性成分含量越少，而含碳量則相對增加。例如，無煙煤含碳量約90-98%，一般煤的含碳量約50-95%。氫：是燃料中發(fā)熱量最高的元素。固體燃料中氫的含量為2-10%，以碳氫化合物的形式存在，1kg氫完全燃燒時能放出28780kcal的熱量。

182.

燃料組成對燃燒的影響氧：氧在燃料中與碳和氫生成化合物，降低了燃料的發(fā)熱量氮：燃料中含氮量很少，一般為0.5-1.5%硫：以三種形態(tài)存在：有機硫、硫化鐵硫和硫酸鹽硫。前兩種能放出熱量，稱之為揮發(fā)硫。硫燃燒生成產(chǎn)物為SO2和SO3，其中SO2占95%以上。192.

燃料組成對燃燒的影響水分：水分的存在使燃料中可燃成分相對地減少。煤中水分由表面水分（外部水分）和吸附水分（內(nèi)部水分）組成。外部水分可以靠自然干燥方法除去。內(nèi)部水分要放在干燥箱中加熱到102-105

C，保持2h后才能除掉?；曳郑菏侨剂现胁豢扇嫉V物質(zhì)，為燃料中有害成分。20

3.煤的成分分析

工業(yè)分析（

proximateanalysis）

測定煤中水分、揮發(fā)分、灰分和固定碳。估測硫含量和熱量，是評價工業(yè)用煤的主要指標(biāo)。

√元素分析（ultimateanalysis）

用化學(xué)分析的方法測定去掉外部水分的煤中主要組分碳、氫、氮、硫和氧的含量。21（1）煤的工業(yè)分析

水分：一定重量13mm以下粒度的煤樣，在干燥箱內(nèi)318-323K溫度下干燥8小時，取出冷卻，稱重

外部水分將失去外部水分的煤樣保持在375-380K下，約2h后，稱重

內(nèi)部水分外部水分＋內(nèi)部水分=煤所含的全水分。煤所含水分使熱值降低，影響燃燒穩(wěn)定，一般控制煤中水分在10%～13%。揮發(fā)分：失去水分的試樣密封在坩堝內(nèi)，放在1200K的馬弗爐中加熱7分鐘，放入干燥箱中冷卻至常溫再稱重

。22（1）煤的工業(yè)分析√固定碳從煤中扣除水分、灰分以及揮發(fā)分后剩余的部分為固定碳，是煤的主要可燃物質(zhì)。失去水分和揮發(fā)分后的剩余部分（焦炭）放在800

20

C的環(huán)境中灼燒到重量不在變化時，取出冷卻。焦炭所失去的重量為固定碳?！袒曳郑夯曳质敲褐胁豢扇嫉V物物質(zhì)的總稱。高灰分、低熔點的煤極易結(jié)渣，從爾影響熱效率。23（1）煤的工業(yè)分析煤中灰分的組成：我國煤炭的平均灰分含量為25％灰分的存在降低了煤的熱值，也增加了煙塵污染和出渣量24

（2）煤的元素分析

碳和氫：通過燃燒后分析尾氣中CO2和H2O的生成量測定氮：在催化劑作用下使煤中的氮轉(zhuǎn)化為氨，堿液吸收，滴定硫：與氧化鎂和無水硫酸鈉混合物反應(yīng)，SSO42-，滴定25

（3）煤中硫的形態(tài)

26

（3）煤中硫的形態(tài)a.硫化鐵硫：是主要的含硫成分，常見形態(tài)是黃鐵礦硫。黃鐵礦：硬度6—6.5,比重4.7—5.2本無磁性，但在強磁場感應(yīng)下能轉(zhuǎn)變?yōu)轫槾判晕铮瘴⒉芰^強，據(jù)此，可把其從煤中脫除。b.硫酸鹽硫:

硫酸鹽硫在燃燒時不參加燃燒，留在灰渣里，是灰分的一部分，其它形態(tài)的硫能燃燒放出熱量。通常所說的SOx污染物只包括有機硫、硫化物，不包括MeSO4。c.有機硫：以各種官能團形式存在。如噻吩、芳香基硫化物、硫醇等。不易用重力分選的方法除去，需采用化學(xué)方法脫硫。27（4）煤的成分的表示方法要確切說明煤的特性，必須同時指明百分比的基準，常用的基準有以下四種：√收到基：鍋爐爐前使用的燃料，包括全部灰分和水分

空氣干燥基：以去掉外部水分的燃料作為100%的成分，即在實驗室內(nèi)進行燃料分析時的試樣成分

28（4）煤的成分的表示方法干燥基：以去掉全部水分的燃料作為100%的成分，干燥基更能反映出灰分的多少干燥無灰基：以去掉水分和灰分的燃料作為100%的成分29（4）煤的成分的表示方法煤的成分的表示方法及其組成的相互關(guān)系

30（4）煤的成分的表示方法我國部分煤種的分析結(jié)果

31（4）煤的成分的表示方法我國部分煤種的分析結(jié)果(續(xù)）

32

二、石油

液體燃料的主要來源鏈烷烴、環(huán)烷烴和芳香烴等多種化合物組成的混合物主要含碳和氫，還有少量硫、氮和氧氫含量增加時，比重減少，發(fā)熱量增加天然氣典型的氣體燃料一般組成為甲烷85％、乙烷10％、丙烷3％33

二、石油石油是液體燃料的主要來源。原油是天然存在的易流動液體。比重0.78—1.00

主要含C、H2、少量的S、N2、O2，此外，含有微量金屬（釩、鎳）、砷、鉛、氯等，10ppm左右。原油中的硫大部分以有機硫形式存在，形成非碳氫化合物的巨大分子團，其含硫量變化范圍較大，一般為0.1—7%。原油通過蒸餾、裂化和重整過程生產(chǎn)出各種產(chǎn)品。原油中的S約有80—90%留于重餾分中。硫以復(fù)雜的環(huán)狀結(jié)構(gòu)存在，而需去除的僅是硫原子，故不能用物理方法分離硫化物。采用高壓下的催化加氫破壞C—S—C鍵形成H2S氣體，可達目的，但費用很高。34

三、天然氣典型的氣體燃料一般組成為CH485%,乙烷10%，丙烷3%，此外還有H2O、CO2、N2、He、H2S等。天然氣中的H2S具有腐蝕性，它的燃燒產(chǎn)物為硫的氧化物，因此許多國家規(guī)定了天然氣中總硫和H2S含量的最大允許子值。35四、燃料組成的表示方法: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/molC77.2

12=6.43

6.43=1.00H5.20

1=5.20

6.43=0.808N1.20

14=0.0857

6.43=0.013S2.60

32=0.0812

6.43=0.013O5.90

16=0.369

6.43=0.057ash7.9

6.43=1.23g/molCThenormalizedmolarcomposition:CH0.808N0.013S0.013O0.057

36

五、燃料的最重要的兩個屬性熱值決定燃料的消耗量雜質(zhì)污染物產(chǎn)生的來源37

六、其他燃料

非常規(guī)燃料城市固體廢棄物商業(yè)和工業(yè)固體廢棄物農(nóng)產(chǎn)物和農(nóng)村廢物水生植物和水生廢物污泥處理廠廢物可燃性工業(yè)和采礦廢物天然存在的含碳和含碳氫的資源合成燃料

非常規(guī)燃料通常需要專門技術(shù)轉(zhuǎn)化為易于利用的形式城市固體廢物用作燃料必須考慮其大氣污染問題38§2燃料燃燒過程

一.影響燃燒過程的主要因素1.燃燒過程及燃燒產(chǎn)物

完全燃燒：CO2、H2O不完全燃燒：CO2、H2O&CO、黑煙及其他部分氧化產(chǎn)物如果燃料中含有S和N，則會生成SO2和NO空氣中的部分N可能被氧化成NO－熱力型NOx39

一.影響燃燒過程的主要因素2.燃料完全燃燒的條件（3T）空氣條件：提供充足的空氣；但是空氣量過大，會降低爐溫，增加熱損失溫度條件（Temperature）：達到燃料的著火溫度時間條件（Time）：燃料在高溫區(qū)停留時間應(yīng)超過燃料燃燒所需時間燃料與空氣的混合條件（Turbulence）：燃料與氧充分混合40

一.影響燃燒過程的主要因素典型燃料的著火溫度41

一.影響燃燒過程的主要因素燃燒火焰溫度與燃料混合比的關(guān)系（以CH4為例）42

一.影響燃燒過程的主要因素典型鍋爐熱損失與過?？諝饬康年P(guān)系43

一.影響燃燒過程的主要因素燃氣比和混合程度對燃燒產(chǎn)物的影響44

二.燃料燃燒的理論空氣量1.理論空氣量建立燃燒方程式的假定：空氣組成

20.9%O2和79.1%N2，兩者體積比為：N2/O2=3.78燃料中固定氧可用于燃燒燃料中硫主要被氧化為SO2不考慮NOX的生成燃料中的N在燃燒時轉(zhuǎn)化為N2燃料的化學(xué)方程式為CxHySzOw45

二.燃料燃燒的理論空氣量燃燒方程式：燃料重量

=12x+1.008y+32z+16w煤

4-7m3/kg，液體燃料10-11m3/kg

46二.燃料燃燒的理論空氣量理論空氣量:47二.燃料燃燒的理論空氣量3.6~6.0褐煤一般煤的理論空氣量7.5~8.5無煙煤

9~10煙煤液體燃料（燃料油）的煤爐：4.5~5.5煤氣液化氣：2.97

高爐：~0.7

干:8.84~9.01

天然氣濕：11.4~12.148

二.燃料燃燒的理論空氣量例題：49二.燃料燃燒的理論空氣量2.空氣過剩系數(shù)實際空氣量與理論空氣量之比。以

表示，

通常>1部分爐型的空氣過剩系數(shù)50

二.燃料燃燒的理論空氣量3．空燃比（AF）定義：單位質(zhì)量燃料燃燒所需的空氣質(zhì)量，它可由燃燒方程直接求得。例如，甲烷在理想空氣量下的完全燃燒：CH4＋2O2＋7.56N2→CO2＋7.56N2空燃比：AF=2×32＋7.56×28/1×16=17.2汽油（～C8H18）的理論空燃比為15純碳的理論空燃比約為11.551

二.燃料燃燒的理論空氣量例：某燃燒裝置采用重油作燃料，重油成分分析結(jié)果如下（按質(zhì)量）C：88.3%，H：9.5%,S：1.6%，灰分：0.10%。試確定燃燒1kg重油所需的理論空氣量。解：以1kg重油燃燒為基礎(chǔ)，則：52

重量（g）摩爾數(shù)（mol）需氧量（mol）C88373．5873．58H9547．523．75S160．50．5H2O0．50．02780二.燃料燃燒的理論空氣量53理論需氧量為：73.58+23.75+0.5=97.83mol/kg重油假定空氣中N2與O2的摩爾比為3.76(體積比)

則，理論空氣量為：

mol/kg重油即Nm3/kg重油二.燃料燃燒的理論空氣量54三.燃燒過程中產(chǎn)生的污染物燃燒可能釋放的污染物：CO2、CO、SOx、NOx、CH、煙、飛灰、金屬及其氧化物等溫度對燃燒產(chǎn)物的絕對量和相對量都有影響燃料種類和燃燒方式對燃燒產(chǎn)物也有影響55

三.燃燒過程中產(chǎn)生的污染物燃燒產(chǎn)物與溫度的關(guān)系：56

三.燃燒過程中產(chǎn)生的污染物燃料種類對燃燒產(chǎn)物的影響（以1000MW電站為例）：57

三.燃燒過程中產(chǎn)生的污染物典型固態(tài)燃料的燃燒產(chǎn)物：58

三.燃燒過程中產(chǎn)生的污染物典型液態(tài)燃料的燃燒產(chǎn)物：59

三.燃燒過程中產(chǎn)生的污染物典型氣態(tài)燃料的燃燒產(chǎn)物：60

四.熱化學(xué)關(guān)系式1.發(fā)熱量：單位燃料完全燃燒時，所放出的熱量，即在反應(yīng)物開始狀態(tài)和反應(yīng)產(chǎn)物終了狀態(tài)相同下的熱量變化（kJ/kgorkcal/kg）高位發(fā)熱量：包括燃料生成物中水蒸氣的汽化潛熱低位發(fā)熱量：燃燒產(chǎn)物中的水蒸氣仍以氣態(tài)存在時，完全燃燒過程所釋放的熱量61

四.熱化學(xué)關(guān)系式2.燃燒設(shè)備的熱損失排煙熱損失不完全燃燒熱損失散熱損失在充分混合的條件下，熱損失在理論空氣量條件下最低不充分混合時，熱損失最小值出現(xiàn)在空氣過剩一側(cè)。62

四.熱化學(xué)關(guān)系式3.燃燒熱損失與空燃比的關(guān)系63第2章燃燒與大氣污染(2)

教學(xué)內(nèi)容§1燃料的性質(zhì)

§2燃料燃燒過程

§3煙氣體積及污染物排放計算

§4燃燒過程中硫氧化物的形成

§5燃燒過程中顆粒物的形成

§6燃燒過程中其他污染物的形成

64§3煙氣體積及污染物排放量計算一．煙氣體積計算１.理論煙氣體積在理論空氣量下，燃料完全燃燒所生成的煙氣體積稱為理論煙氣體積。以Vfg0表示，煙氣成分主要是CO2、SO2、N2和水蒸氣。干煙氣：除水蒸氣以外的成分稱為干煙氣；濕煙氣：包括水蒸氣在內(nèi)的煙氣。Vfg0=V干煙氣+V水蒸氣V理論水蒸氣=V燃料中氫燃燒后的水蒸氣+V燃料中所含的水蒸氣

+V由供給理論空氣量帶入的水蒸氣652.煙氣體積和密度的校正

燃燒產(chǎn)生的煙氣其T、P總高于標(biāo)態(tài)（273K、1atm）故需換算成標(biāo)態(tài)。大多數(shù)煙氣可視為理氣，故可應(yīng)用理氣方程。設(shè)觀測狀態(tài)下（Ts、Ps下）：煙氣的體積為Vs，密度為ρs。標(biāo)態(tài)下（Tn、Pn下）：煙氣的體積為Vn，密度為ρn。標(biāo)態(tài)下體積為：標(biāo)態(tài)下密度為：應(yīng)指出，美國、日本和國際全球監(jiān)測系統(tǒng)網(wǎng)的標(biāo)準態(tài)是298K、1atm在作數(shù)據(jù)比較時應(yīng)注意。663.過?？諝廨^正因為實際燃燒過程是有過?？諝獾模匀紵^程中的實際煙氣體積應(yīng)為理論煙氣體積與過?？諝饬恐?。用奧氏煙氣分析儀測定煙氣中的CO2、O2和CO的含量，可以確定燃燒設(shè)備在運行中煙氣成分和空氣過剩系數(shù)?？諝膺^剩系數(shù)為α=a-----過?？諝庵蠴2的過剩數(shù)設(shè)燃燒是完全燃燒，過?？諝庵械难踔灰設(shè)2形式存在，燃燒產(chǎn)物用下標(biāo)P表示，67假設(shè)空氣只有O2、N2,分別為21%、79%，則空氣中總氧量為理論需氧量：0.266N2P-O2P

所以（燃燒完全時）

若燃燒不完全會產(chǎn)生CO，須校正。即從測得的過剩氧中減去CO氧化為CO2所需的O2

此時各組分的量均為奧氏分析儀所測得的百分數(shù)。若燃燒是完全的，過剩空氣中的O僅能夠以的o2形式存在，假定燃燒產(chǎn)物以下標(biāo)p表示：實際煙氣體積Vfg0

Vfg=Vfg0+(α-1)Va68二.污染物排放量計算方法：根據(jù)實測的污染物濃度和排煙量根據(jù)燃燒設(shè)備的排污系數(shù)、燃料組成和燃燒狀況預(yù)測煙氣量和污染物濃度排放因子（EmissionFactor）69二.污染物排放量計算排放因子舉例（煙煤、次煙煤－SOx、NOx、CO）70二.污染物排放量計算排放因子舉例（煙煤、次煙煤－PM）71二.污染物排放量計算排放因子舉例（機動車）EF車型

污染物72二．污染物排放量的計算例2-4

對例2--3給定的重油，若燃料中硫轉(zhuǎn)化為SOX（其中SO2占97%），試計算空氣過剩系數(shù)a=1.20時煙氣中SO2及SO3的濃度，以ppm表示，并計算此時煙氣中CO2的含量，以體積百分比表示。73二．污染物排放量的計算解：由例1可知，理論空氣量條件下煙氣組成（mol）為：CO2：73.58H2O：47.5+0.0278SOX：0.5NX：理論煙氣量：73.58+0.5+(47.5+0.0278)+()=489.45mol/kg重油即489.45=10.96m3/kg重油空氣過剩系數(shù)a=1.2時，實際煙氣量為：其中10.43為理論空氣量，即1Kg重油完全燃燒所需理論空氣量。74二．污染物排放量的計算煙氣中SO2的體積為煙氣中SO3的體積為所以，煙氣中SO2、、SO3的濃度分別為：

75二．污染物排放量的計算當(dāng)α=1.2時，干煙氣量為：CO2體積為：所以干煙氣中CO2的含量（以體積計）為：

76二．污染物排放量的計算例2-5：已知某電廠煙氣溫度為473K，壓力為96.93Kpa,濕煙氣量Q=10400m3/min，含水汽6.25%（體積），奧薩特儀分析結(jié)果是：CO2占10.7%，O2占8.2%，不含CO，污染物排放的質(zhì)量流量為22.7Kg/min。（1）

污染物排放的質(zhì)量速率（以t/d表示）（2）

污染物在煙氣中濃度（3）

煙氣中空氣過剩系數(shù)（4）校正至空氣過剩系數(shù)α=1.8時污染物在煙氣中的濃度。77解：（1）污染物排放的質(zhì)量流量為：

（2）測定條件下的干空氣量為：

測定狀態(tài)下干煙氣中污染物的濃度：

標(biāo)態(tài)下的濃度：

78（3）空氣過剩系數(shù)：（4）校正至α=1.8條件下的濃度：79§4

燃燒過程中硫氧化物的形成

一、燃料中硫的氧化機理1.燃料中硫的氧化

√有機硫的分解溫度較低無機硫的分解速度較慢含硫燃料燃燒的特征是火焰呈藍色，由于反應(yīng)：在所有的情況下，它都作為一種重要的反應(yīng)中間體802.H2S的氧化813.CS2和COS的氧化824.元素S的氧化835.有機硫化物的氧化

84二.SO2和SO3之間的轉(zhuǎn)化

反應(yīng)方程式SO2+O+M

SO3+M（1）SO3+O

SO2+O2

（2）SO3+H

SO2+OH（3）SO3+M

SO2+O+M（4）

在熾熱反應(yīng)區(qū)

，[O]

濃度很高，反應(yīng)（1）和（2）起支配作用

85二.SO2和SO3之間的轉(zhuǎn)化SO3生成速率

當(dāng)d[SO3]/dt=0時，SO3濃度達到最大在富燃料條件下，[O]濃度低得多，SO3的去除反應(yīng)主要為反應(yīng)（3），SO3的最大濃度：86二.SO2和SO3之間的轉(zhuǎn)化燃燒后煙氣中的水蒸氣可能與SO3結(jié)合生成H2SO4，轉(zhuǎn)化率:轉(zhuǎn)化率與溫度密切相關(guān)H2SO4濃度越高，酸露點越高煙氣露點升高極易引起管道和空氣凈化設(shè)施的腐蝕87二.SO2和SO3之間的轉(zhuǎn)化SO3的轉(zhuǎn)化率/%88§5燃燒過程中顆粒物的形成一、碳粒子的生成核化過程：氣相脫氫反應(yīng)并產(chǎn)生凝聚相固體碳核表面上發(fā)生非均質(zhì)反應(yīng)較為緩慢的聚團和凝聚過程燃料的分子結(jié)構(gòu)是影響積炭的主導(dǎo)因素積炭的生成與火焰的結(jié)構(gòu)有關(guān)提高氧氣量可以防止積炭生成壓力越低則積炭的生成趨勢越小89一.碳粒子的生成火焰的結(jié)構(gòu)預(yù)混火焰：氣體燃料和空氣在燃燒前充分混合（bursenburner,meekerburner）擴散火焰：燃料和空氣分別進入燃燒區(qū)，混合然后發(fā)生反應(yīng)（實際中應(yīng)用最多），不同的區(qū)域有不同的

(0～

)值90一.碳粒子的生成火焰的結(jié)構(gòu)（續(xù)）層流火焰：Re<2200，分子擴散和傳導(dǎo)是控制過程湍流火焰：Re>2200，強烈的湍流作用，但分子擴散仍然起作用Laminar transition developedturbulent heightJetvelocity91一.碳粒子的生成乙炔火焰中生碳反應(yīng)過程92一.碳粒子的生成石油焦和煤胞的生成燃料油霧滴在被充分氧化之前，與熾熱壁面接觸，發(fā)生液相裂化和高溫分解，出現(xiàn)結(jié)焦多組分重殘油的燃燒后期會生成煤胞，難以燃燒。焦粒生成反應(yīng)的順序：烷烴烯烴帶支鏈芳烴凝聚環(huán)系瀝青半園體瀝青瀝青焦焦炭

93二.燃煤煙塵的形成煙塵：固體燃料燃燒產(chǎn)生的顆粒物，包括：黑煙：未燃盡的碳粒飛灰：不可燃礦物質(zhì)微粒煤粉燃燒過程碳表面的燃燒產(chǎn)物為CO，它擴散離開表面并與O2反應(yīng)灰層碳層外擴散94二.燃煤煙塵的形成煤粉燃燒過程理論上碳與氧的摩爾比近1.0時最易形成黑煙在預(yù)混火焰中，C/O大約為0.5時最易形成黑煙易燃燒又少出現(xiàn)黑煙的燃料順序為：無煙煤焦炭褐煤低揮發(fā)分煙煤高灰發(fā)分煙煤碳粒子燃盡的時間與粒子的初始直徑、表面溫度、氧氣濃度等有關(guān)95二.燃煤煙塵的形成燃燒碳層中成分和溫度分布96二.燃煤煙塵的形成黑煙形成的化學(xué)過程97二.燃煤煙塵的形成高灰分燃料的擴散燃燒98二.燃煤煙塵的形成飛灰的形成過程99二.燃煤煙塵的形成影響燃煤煙氣中飛灰排放特征的因素煤質(zhì)燃燒方式煙氣流速爐排和爐膛的熱負荷鍋爐運行負荷鍋爐結(jié)構(gòu)100二.燃煤煙塵的形成影響燃煤煙氣中飛灰排放特征的因素——煤質(zhì)101二.燃煤煙塵的形成燃煤顆粒大小對飛灰含量的影響102二.燃煤煙塵的形成影響煙煤煙氣中飛灰排放特征的因素——燃燒方式103二.燃煤煙塵的形成幾種燃燒方式的煙塵百分比104二.燃煤煙塵的形成幾種燃燒方式的煙塵顆粒概況105二.燃煤煙塵的形成幾種燃燒方式的煙塵顆粒概況106火電廠大氣污染物排放標(biāo)準分類煙塵最高允許排放濃度（mg/m3）在縣及縣以上城鎮(zhèn)規(guī)劃區(qū)內(nèi)的火電廠鍋爐200在縣規(guī)劃區(qū)以外地區(qū)的火電廠鍋爐500第I時段的在縣及縣以上城鎮(zhèn)規(guī)劃區(qū)內(nèi)、1997年1月1日后還有10年及以上剩余壽命的火電廠鍋爐600第Ⅲ時段的火電廠鍋爐最高允許煙塵排放濃度107火電廠大氣污染物排放標(biāo)準第Ⅲ時段火電廠各煙囪SO2最高允許排放濃度燃料收到基硫分（％）≤1.0>1.0最高允許排放濃度（mg/m3）21001200鍋爐額定蒸發(fā)量煤粉鍋爐

液態(tài)排渣固態(tài)排渣≥1000t/h1000650第Ⅲ時段的火電廠鍋爐氮氧化物最高允許排放濃度（mg/m3）108二.燃煤煙塵的形成影響燃煤煙氣中飛灰排放特征的因素——運行負荷109§6燃燒過程中其他污染物的形成一.有機污染物的形成形成歷程鏈烴分子氧化脫氫形成乙烯和乙炔延長乙炔的鏈形成各種不飽和基不飽和基進一步脫氫形成聚乙炔不飽和基通過環(huán)化反應(yīng)形成C6－C2型芳香族化合物C6－C2基逐步合成為多環(huán)有機物110一.有機污染物的形成比較活潑的碳氫化合物可能是產(chǎn)生光化學(xué)煙霧的直接原因碳氫化合物的產(chǎn)生量與燃料組成密切相關(guān)燃料中高分子碳氫化合物濃度與POM排放水平具有相關(guān)性燃料與空氣的充分混合可降低有機物的含量，但不利于NOx的控制同時減少CH和NOx的排放需要仔細控制混合的型式、溫度水平和整個系統(tǒng)的停留時間111二.CO的形成CO是所有大氣污染物中量最大、分布最廣的一種CO的全球排放量為200×106t/a燃料中的碳都先形成CO，然后進一步氧化在火焰溫度下有足夠的氧并且停留時間足夠長，可以降低CO含量。CO的形成和破壞都由動力學(xué)控制，反應(yīng)路線：

RHRRCHORCOCO1122.CO的形成113三.Hg的形成與排放Hg對人的腎和神經(jīng)系統(tǒng)有危害煤碳燃燒是Hg的一大來源煤中Hg的析出率與燃燒條件有關(guān)燃燒溫度>900oC時，析出率>90％還原性氣氛的析出率低于氧化性氣氛Hg排放控制是燃煤污染控制的新課題之一114四.NOx的形成NOx的形成機理燃料型NOx：燃料中的固定氮生成的NOx熱力型NOx：高溫下N2與O2反應(yīng)生成的NOx瞬時NOx：低溫火焰下由于含碳自由基的存在生成的NOx115四.NOx的形成116四.NOx的形成117五.二惡英的形成機理二惡英(Dioxin)是一種無色無味的脂溶性物質(zhì)，二惡英實際上是一個簡稱，它指的并不是一種單一物質(zhì)，而是結(jié)構(gòu)和性質(zhì)都很相似的包含眾多同類物或異構(gòu)體的兩大類有機化合物，全稱分別叫多氯二苯并-對-二惡英（簡稱PCDDs）和多氯二苯并呋喃（簡稱PCDFs），我國的環(huán)境標(biāo)準中把它們統(tǒng)稱為二惡英類。多氯二苯并-對-二惡英（PCDDs）由2個氧原子聯(lián)結(jié)2個被氯原子取代的苯環(huán)；為多氯二苯并呋喃（PCDFs）由1個氧原子聯(lián)結(jié)2個被氯原子取代的苯環(huán)。每個苯環(huán)上都可以取代1~4個氯原子，從而形成眾多的異構(gòu)體，其中PCDDs有75種異構(gòu)體，PCDFs有135種異構(gòu)體。

118五.二惡英的形成機理二惡英包括210種化合物，這類物質(zhì)非常穩(wěn)定，熔點較高，極難溶于水，可以溶于大部分有機溶劑，是無色無味的脂溶性物質(zhì)，所以非常容易在生物體內(nèi)積累。自然界的微生物和水解作用對二惡英的分子結(jié)構(gòu)影響較小，因此，環(huán)境中的二惡英很難自然降解消除。它包括210種化合物。它的毒性十分大，是氰化物的130倍、砒霜的900倍，有“世紀之毒”