大气污染第02章_燃烧与大气污染

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1、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四节燃烧过程中硫氧化物的形成一、燃烧中硫的氧化机理燃料中硫氧化物的形成可以分成燃料硫氧化到SO2，SO2氧化到SO3和SO3氧化生成硫酸三个步骤。燃料燃烧过程中，有机硫和无机硫首先分解出含硫化合H2S，CS2，COS，元素硫和含硫有机物。H2S的氧化包括直接氧化，生成OH和生成水三个阶段，第二个阶段决SO2的浓度；CS2，COS，元素硫通过链反应被氧化。含硫有机物通过分解、取代和氧化被转化为SO2。第四节燃烧过程中硫氧化物的形成有机硫的分解温度较低无

2、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1.硫的氧化机理H2S的氧化反应方程式H2S的直接氧化生成OH生成水[SO],[OH]max,[SO2]max二.SO2和SO3之间的转化反应方程式低浓度的SO3通过反应（1）产生于燃烧过程中。SO2+O+MSO3+M（1）SO3+OSO2+O2（2）SO3+HSO2+OH（3）SO3+MSO2+O+M（4）SO3主要在贫燃条件下产生，SO2约占硫氧化物的95%。受热面和金属氧化物的催化作用可以大大提高S03的浓度。2.SO2和SO3之间的转化SO3生成速率当d[SO3]/dt=0

3、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之间的转化燃烧后烟气中的水蒸气可能与SO3结合生成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SO3的转化率/%燃料中的硫在燃烧过程中与氧反应，主要产物是SO2和SO3，但SO3的浓度相当低，即使在贫燃料状态下，生成的SO3也只占SO2生成量的百分之几。在富燃料状态下，除SO2外，还有一些其它S的氧化物，如SO及其二聚物（SO）2，还有少量一氧化二硫S2O。这些产物化学反

4、应能力强，所以仅在各种氧化反应中以中间体形式出现。燃烧时,故一般主要生成SO2,计算时可忽略SO3。二、SOx的控制1、重油脱硫重油脱硫常用的方法：在钼、钴和镍等的金属氧化物催化剂作用下，通过高压加氢反应，加断碳与硫的化合键，以氢置换出碳，同时氢与硫作用形成H2S，从重油中分离出来。重油脱硫的困难:(1)要彻底加工燃料，破坏了原来的组织。（2）产生新的产物：固、液、气态物。2．燃料脱硫１）煤炭的固态加工国外要求用于发电、冶金、动力的煤质标准是：炼焦煤：硫分<1%，灰分6~8%；动力煤：硫分0.5~1%，灰分15~20%；故原煤必经分选以除去煤中的矿物质。目前选煤工艺普遍应用的是重力分选法（可

5、降低40~90%的S）,此法对有机硫含量较大或精炼还不能达到环保条例的要求。正在研究的新脱硫法有：浮选法、氧化脱硫法、化学浸出法、化学破碎法、细菌脱硫法、微波脱硫法、磁力脱硫及溶剂精炼等，工业上应用的很少。型煤固硫是控制SO2的一条经济有效途径。2）煤炭的转化煤炭的转化主要是气化、液化。即对煤进行脱硫或加氢改变其原有的碳氢比、使煤转变为清洁的二次燃料。A.煤的气化煤的气化技术发展很快：“第一代”干式排灰的鲁奈加压气化（已商业化）和科柏斯-托切克气化；“第二代”液态排渣气化、Hygas气化、Cogas气化等未商业化；“第三代”处于实验阶段的煤催化气化。煤气主要是H2、CO、CH4等，煤中硫的H

6、2S形式存在。生产出煤气中H2S含量几百到几千mg/m3。去除方法有干法、湿式法。B.煤的液化直接液化SRC-Ⅱ法间接液化鲁奈气化-弗托合成法煤的液化时耗水量很大，排水含高浓度COD，要求大规模水处理设施。3.煤燃烧二氧化硫的控制分为燃前脱硫、燃烧中脱硫、燃烧后脱硫和煤转化过程中脱硫，其中烟气脱硫被认为是最有效的脱硫方式。燃前脱硫:1）重介质选煤采用磁铁矿和水配置的悬浮液作为选煤的介质，利用不同浮力进行选煤，属于物理方法。1）淘汰选煤是各种密度、粒度和形状的物料在不断变化的流体中运动过程。属于物理选煤，主要利用煤中各种成分比例不同，而去处部分灰份和黄铁矿，不能去有机硫。3）浮选选煤是气、液固

7、三相界面的分选过程，包括水中矿物颗粒粘附在气泡，然后上浮到煤浆液体表面。因为煤的湿润性较好而矿物的湿润性较差。4）高梯度强磁分离煤脱硫技术煤中有机硫为逆磁性而大部分无机硫为顺磁性，利用磁性不同分离。5）微波辐射法煤中黄铁矿的硫最容易吸收微波，有机硫次之，煤基质基本不吸收微波。微波吸收后削弱化学键，采用浸取液洗涤煤中硫，可以去无机硫，也可以去有机硫，目前在实验室状态。6）化学处理法，如在煤中加入碱溶液，在一定反