第三章燃燒過程其它

污染物的形成

主要內(nèi)容3.1碳氧化物的生成機(jī)理和控制3.2有機(jī)污染物的生成與控制3.3氟化物3.4氯化物的生成機(jī)理3.5痕量重金屬元素的遷移轉(zhuǎn)化機(jī)理

3.1.1碳氧化物的生成機(jī)理CO，CO2

1)碳?xì)浠衔锶紵^程中碳氧化物的生成：

RH→R→RCHO→RCO→CO

CO形成過程中的主要反應(yīng)歸因于RCO原子團(tuán)的熱分解作用。CO生成過程：用一步反應(yīng)模型表示。 即碳?xì)浠衔锿醴肿臃磻?yīng)，生成CO和氫氣。

CO轉(zhuǎn)化為CO2的唯一主要機(jī)理

甲烷的燃燒反應(yīng)機(jī)理

2)固體含碳燃料燃燒過程中碳氧化物的生成

碳的燃燒化學(xué)反應(yīng)過程：1）一次反應(yīng)2）二次反應(yīng)

3）C及CO2與空氣中水蒸氣產(chǎn)生的附從反應(yīng)

碳的一次反應(yīng)目前存在以下三種學(xué)說：第一種說法即二氧化碳學(xué)說 在碳的氧化反應(yīng)中二氧化碳是初次反應(yīng)產(chǎn)物

第二種說法為一氧化碳學(xué)說

碳與氧反應(yīng)的初級反應(yīng)物為一氧化碳

第三種說法為CxOy學(xué)說 首先生成不穩(wěn)定的中間絡(luò)合物－碳氧化合物CxOy，然后絡(luò)合物分解。

3.1.2控制CO生成的燃燒技術(shù)

對于氣體碳?xì)淙剂?/p>

燃燒過程中控制CO生成的方法：在火焰溫度下，有充分的氧氣，停留時(shí)間足夠長，CO濃度在反應(yīng)之后會降至很低的程度。

3.2有機(jī)污染物的生成與控制

3.2.1燃燒生成物中的碳?xì)浠衔?/p>

含氧化合物碳?xì)浠衔锊缓趸衔镦湢钐細(xì)浠衔锃h(huán)狀碳?xì)浠衔镦溚闊NCnH2n+2烯烴CnH2n炔烴CnH2n-2乙醛C2H4OPAH3.2.2碳?xì)浠衔锏奈：?/p>

1)臭氧的前驅(qū)物(precursor)2)溫室效應(yīng)氣體3)產(chǎn)生煙塵時(shí)的前驅(qū)物或附產(chǎn)物:PAH

4)導(dǎo)致基因變異的物質(zhì)和致癌性物質(zhì)5)惡臭物質(zhì):甲醛（HCHO）

溫室效應(yīng)氣體及其效應(yīng)度

溫室效應(yīng)氣體

效應(yīng)度二氧化碳CO21甲烷氣體CH420一氧化二氮N2O100對流層臭氧O32000氯氟烴CFCs10000水蒸氣H2O23.2.3在燃燒過程中產(chǎn)生碳?xì)浠衔锏脑?/p>

碳?xì)浠衔锏陌l(fā)生原因不完全燃燒氧氣供給量不足絕對氧氣量不足(空氣比<1.0)存在局部性高濃度部分燃燒室泄漏未燃燃料燃燒供給設(shè)備泄漏燃料燃燒溫度不夠高絕對溫度低存在局部性低溫部分與低溫壁接觸滯留時(shí)間不夠長燃燒室容積過小發(fā)生短路點(diǎn)火延遲氣體混合不充分3.2.4多環(huán)芳香族碳?xì)浠衔?/p>

PAH分子中含有兩個或兩個以上的苯環(huán)煤中的多環(huán)芳烴主要為菲類、萘類以及雜環(huán)芳烴3.2.5多環(huán)芳烴的生成機(jī)理主要有兩種： 一種機(jī)理是由于植物燃燒產(chǎn)生大量的多環(huán)芳烴; 另一種機(jī)理是芳香烴含量高的物質(zhì)燃燒產(chǎn)生的多環(huán)芳烴。3.2.6碳?xì)浠衔锏囊种萍夹g(shù)

防止未燃燃料的泄漏－密閉化電子控制使用氧氣傳感器控制空燃比利用負(fù)荷控制氣體混合程度利用運(yùn)轉(zhuǎn)情況控制燃料或排放氣體的再循環(huán)量使用溫度傳感器控制溫度碳?xì)浠衔锏囊种萍夹g(shù)改善燃燒確保氧氣供給量控制空氣比確保燃燒溫度控制燃料防止通過燃燒室壁的消焰現(xiàn)象更換燃料確保滯留時(shí)間改善著火性能防止短路現(xiàn)象縮短火焰?zhèn)鞑ゾ嚯x改善燃燒室的形狀加強(qiáng)氣體混合改善燃燒室內(nèi)氣體的流動促進(jìn)燃料的霧化3.2.7二口惡口英

二惡英是指聚合氯代二苯并二惡英（簡稱PCDDs），它是由兩個苯環(huán)和兩個氧結(jié)合而成的含氯有機(jī)化合物。聚合氯代二苯并呋喃（簡稱PCDFs）具有和PCDDs類似的性質(zhì)，它是由兩個苯環(huán)和一個氧結(jié)合而成的含氯有機(jī)化合物。二惡英化學(xué)物質(zhì)很穩(wěn)定，在環(huán)境中能長時(shí)間存在。在低溫下很穩(wěn)定，溫度超過800℃容易分解；極易溶于脂肪，容易在人體內(nèi)積累。

PCDDsPCDFs

部分國家規(guī)定的二惡英日允許攝入量（TDI）

國家日允許攝入量（TDI）pg/kgday加拿大10美國EPA0.057/0.0066荷蘭1瑞典5丹麥5瑞士10德國10英國10日本厚生省/環(huán)境廳10/5二惡英的來源

1.自然界的很多自發(fā)過程；2.工業(yè)過程：歸納起來主要為4個方面燃燒過程：主要來源于城市生活垃圾焚燒和醫(yī)療廢物的焚燒過程金屬冶煉過程化學(xué)制造過程及光化學(xué)作用生化作用過程焚燒過程中二惡英的生成機(jī)理

1.固體廢棄物含有的痕量二惡英2.高溫合成：即高溫氣相生成二惡英

3.含氯前驅(qū)物生成的二惡英

4.“denovo”合成

具體哪一種機(jī)理起主導(dǎo)作用取決于爐型、工作狀態(tài)和燃燒條件。二惡英的控制技術(shù)

1.煙氣中PCDD/Fs的脫除

2.飛灰二惡英的處理

3.抑制PCDD/Fs在焚燒爐燃后段的生成4.燃燒過程中控制二惡英生成5.廢物組成和特性控制

廢棄物焚燒爐的構(gòu)造及管理要求

燃燒室冷卻裝置排氣處理裝置完全燃燒溫度保持在800℃以上停留時(shí)間保持在2秒采用助燃裝置煙氣冷卻在200℃以下冷卻高效率處理采用高效率除塵裝置3.3氟化物

氟主要來源于以下三個方面：巖石的風(fēng)化火山噴發(fā)人為氟污染:工業(yè)大氣氟污染、含氟廢水污染和含氟廢渣污染工業(yè)大氣氟污染:排煙工業(yè)的無機(jī)氟化物(磷礦石加工、冶煉、工業(yè)爐窯和煤的燃燒過程,以及陶瓷、玻璃、塑料、農(nóng)藥等工業(yè)；碳氟有機(jī)氟化物

煤燃燒與利用過程中氟化物對環(huán)境的污染途徑

3.4氯化物的生成機(jī)理

固體廢棄物由于含有聚氯乙烯、NaCl等無機(jī)氯化物，故在焚燒過程中排放出大量的HCl氣體氯在煤中存在的形式主要有三種：（1）無機(jī)氯化物（如NaCl、KCl和CaCl2等）；（2）有機(jī)氯化物；（3）以氯離子的形式存在于煤的水分中。煤中的氯在200～600℃主要以HCl的形式析出；在1465℃左右的高溫下，NaCl則會蒸發(fā)成氣體，參與化學(xué)反應(yīng)。3.5痕量重金屬元素的遷移轉(zhuǎn)化機(jī)理

煤中的元素根據(jù)含量可分為：主量元素（C，H，O，N和S）的含量通常大于1000ppm；次量元素（Si，Al，Ca，Mg，K，Na，F(xiàn)e，Mn，Ti，Cl和F）的含量在100ppm和1000ppm之間；其它含量小于100ppm，大部分是重金屬元素，稱為痕量元素。痕量元素對人體健康的影響

在人體中幾乎含有自然界存在的所有元素，按其含量的多少可以分為常量元素和微量元素。根據(jù)微量元素在機(jī)體內(nèi)生物學(xué)作用的不同，可分為必需元素、可能必需元素及非必需元素三類。目前較肯定的人體必需微量元素有碘、鐵、銅、硒、鋅、氟、鉻、錳、鉬和鈷等；某些元素即使在濃度比較低時(shí)也顯示出毒性，重要元素有：砷、鉛、鎘、汞等。

痕量重金屬元素的遷移、富集

痕量重金屬元素在煤燃燒過程中的行為可分為三類：第一類元素由于熔點(diǎn)高，燃燒時(shí)極不易揮發(fā)，主要滯留在灰渣中；第二類元素在煤粉火焰溫度下，會部分或全部地?fù)]發(fā)氣化，并隨著煙氣的冷卻在微粒和煙道壁面上凝結(jié)下來。它不易被除塵裝置所捕獲，最終常常以飛灰的形式排入大氣；第三類元素在燃燒過程中極易揮發(fā)，主要以氣態(tài)的形式排入大氣，并通過干濕沉降進(jìn)入地面，危害陸生生態(tài)系統(tǒng)。

富集因子富