燃烧学 第八章 燃烧污染物的生成和控制.pptVIP

燃 烧 学 第8章 燃烧污染物的生成和控制 8.1大气污染物 大气污染物质 大气的污染物主要有： 典型案例 最严重的一次毒雾(光化学烟雾)事件是发生在1952年12月5日早晨，伦敦上空受高气压的影响，地面处于无风状态，浓雾笼罩整个城市：由于在50—150m高空出现逆温层，使得大量烟尘和二氧化硫等污染物被封闭在逆温层下，污染物不能得到扩散，造成了迅速地积累．烟尘浓度高达4.5mg/m3，二氧化硫浓度高达3.8mg/m3，均超过平时的5倍以上。这次污染事件造成4000多人死亡，有更多市民患病。 粉尘 降尘和飘尘 直径10微米，容易沉降——降尘； 直径10微米，不宜沉降，易进入人体——飘尘； 小于5微米的飘尘将进入肺泡，并进入血液循环系统，导致癌症。城市中癌症发病率高于农村1~3倍。 SOx 一种无色有臭味的窒息性气体。单独存在时刺激粘膜，引起呼吸道疾病，更多与飘尘结合在一起，进入人体肺部，引起各种恶性疾病。 在湿度较大的空气中，可形成硫酸烟雾，毒性比本身达10倍。 SO2为8ppm时，人体感到难受； 硫酸烟雾浓度不到0.8ppm时，人就忍受不住。 英国：每年由于Sox腐蚀造成的损失~8亿美元之多。 NOx 构成： 硝酸 亚硝酸 NO、NO2、N2O、N2O3、N2O4 N2O5 NOx危害 溶于水，形成硝酸雨，危害作物； 与动物血液中的血红蛋白结合，造成血液缺氧，引起中枢神经系统麻痹。与血红蛋白的亲和能力为CO的数百~1000倍。 最低致死量~100ppm 经紫外线照射，与汽车尾气中的碳氢化合物结合，生成一种浅蓝色光化学烟雾，具有强烈刺激性，可致癌。 CO 无色无味，比O2与血红蛋白的亲和力高300倍，最低致癌浓度2000ppm。 燃气灶具规定烟气中一氧化碳含量(a＝1)要低于500ppm。 F和HF 无色有臭味剧毒气体，毒性比SO2大20倍，空气中浓度达8ppm时对人即有伤害。 H2S 无色有臭味； 浓度达1.5mg/m3时可分辨出； 浓度为上述200倍时，可致神经麻痹。 CO2 温室气体； 8.2 NOx的生成机理和控制 NOx生成机理 锅炉燃烧过程中，生成的NOx几乎全部是NO和NO2，称其为NOx。 NOx包括以下三种： NOx生成机理 NO2的光化学效应 在空气中的含量始终处在变动之中，既有日变化，又有季节变化。 在一天中，含量早上最高，傍晚次高，午后最低；在一年中，冬季高，夏季低。 氮氧化物的变动主要由于光化学作用，与阳光强弱密切相关。 温度型NOx 温度型NOx生成机理和控制原理 锅炉实际排放浓度——数百至1000ppm 按理论燃烧温度下的平衡浓度计——几千ppm 按排烟温度下的平衡浓度计——不足1ppm 捷里道维奇机理 捷里道维奇机理推导 捷里道维奇机理推导 整理后得到： 捷里道维奇机理推导 假设离解反应处于平衡状态： 捷里道维奇机理推导 根据实验结果整理得到： 扩大的捷里道维奇机理 对于O2浓度大，燃料少的预混火焰，计算结果和实验结果相当一致； 当燃料过浓时，还需要考虑下面的反应： 温度型NOx影响因素 当O、CO很快达到平衡后，还没有N、NO生成。和其他成分相比，NO生成的相当晚，是在燃烧过程结束，其他成分生成后，在“火焰的背面”生成。 NO生成的初期，NO生成速度和N生成速度相等，决定NO生成速度的因素是N的生成速度。 温度对温度型NOx的影响 当燃烧温度低于1500 ℃时，温度型N0生成量极少。 当温度高于1500 ℃ 时，随温度升高，反应速度根据阿累尼乌斯定律，按指数规律迅速增加。 实验表明，温度在 500℃附近变化时，温度每增大100 ℃，反应速度将增大6—7倍。 当温度为2000℃时，生成极为迅速。 温度的影响具有决定性的作用。 过量空气系数对NO生成的影响 NO的生成量在燃料过多时，随氧气浓度增大而成比例增大，在当量比略少于1时，生成量下降。 燃烧温度在当量比等于1附近出现最大值，相应的NO的生成速度也达到最大。在过量空气系数远离1时，生成速度将急剧降低。 温度、氧气浓度对NO的生成速度和生成量的这种影响是非常重要的。 控制温度型NOx生成量方法 降低燃烧温度水平； 降低氧气浓度； 使燃烧过程在远离化学当量比条件下进行； 缩短燃料在高温区停留时间。 快速型 NOx 快速型NOx生成机理 Fenimore根据碳氢燃料预泥火焰的轴向NO分布的实验结果，认为在反应区附近会快速生成NO，于是起名为“快速”NO。 他指出“快速”NO是先通过燃料产生CH原子团撞击N2分子，生成CN类化合物 快速型NO形成的主要反应途径 Miller等在1989年指出，“快速”NO的形成与以下三个因素有关： CH原子团的浓度及其形成过程； N2分子反应生成氮化物的速率； 氮化物间相互转化率。 “快速”NO形成的主要