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大气污染第02章 燃烧与大气污染2

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大气污染控制工程第二章1-2

大气污染控制工程第二章1-2

大气污染控制工程
第二章 燃烧与大气污染
（3）时间条件
时间条件即燃料在燃烧室中的停留时间。燃料 在高温区的停留时间应超过燃料燃烧所需要的时间。
（4）燃料与空气的混合程度
一般取决于空气的湍流度。若混合不充分， 部分燃料在富燃条件下燃烧，将产生较多未燃尽物 质。
大气污染控制工程
第二章 燃烧与大气污染
完全燃烧需要的条件
2.1.1 固体燃料的燃烧
煤的燃烧 在燃烧器中，煤主要以煤粉或块状固体形式燃 烧。 a.煤粉燃烧 煤粉的燃烧受到两种形式的控制：同相燃烧和 异相燃烧
大气污染控制工程
第二章 燃烧与大气污染
同相燃烧
燃料中挥发性组分首先被蒸 馏，与空气扩散混合，达到着火 点后迅速燃烧，称为同相燃烧。
异相燃烧
煤粉挥发后残留的固定 碳与空气反应，以固态燃 烧，称为异相燃烧。
图4 煤的同相燃烧
大气污染控制工程
第二章 燃烧与大气污染
b.煤块燃烧
煤块燃烧则是将块状固体置于炉栅上或随炉栅 移动而燃烧。右图是上部加煤的层燃炉结构示意图。
图6 煤块的燃烧
大气污染控制工程
第二章 燃烧与大气污染
2.1.2液体燃料和气体燃料的燃烧
a.液体燃料的燃烧
燃料油的燃烧过程包括： 燃料油的雾化、油雾粒子中可燃物的蒸发与扩散， 以及可燃物与空气的混合燃烧，燃烧状态受蒸发过程 控制。
大气污染控制工程
第二章 燃烧与大气污染
b.气体燃料的燃烧
燃烧过程包括气体燃料与空气的混合、可燃 气的加热与着火、燃烧反应三个阶段。燃烧状态 受空气的扩散和混合过程控制。
大气污染控制工程
第二章 燃烧与大气污染
小结：
1.煤的挥发分以气态燃烧，称为固相燃烧； 2.煤中的固定碳以固态燃烧，称为异相燃烧； 3.煤的燃烧速率取决于氧气向表面的扩散速率； 4.液体燃料以气态形式燃烧，燃烧过程受蒸发 过程控制 5.气体燃料最易燃烧，燃烧过程受空气的扩散 和混合控制

大气污染控制工程-讲稿_02燃烧与污染

大气污染控制工程-讲稿_02燃烧与污染

第2章燃烧与大气污染人类所造成的环境污染物很大一部分也是来自燃烧。

特别是空气污染，其污染源主要是各种燃烧设备。

每年用于防治空气污染的费用中95 %以上是消耗在燃烧装置上的。

由于燃烧而产生的著名污染事件有伦敦烟雾事件（在潮湿的空气中SO2和粉尘的综合作用结果）、洛山矶光化学烟雾事件邙日光下NO x和。

3等产生强烈刺激的二次污染物）等。

而频繁出现的酸雨事件更是令人头痛不已，并曾造成国际纠纷。

我国的酸雨情况更是不容乐观60年代对大气污染来源的统计结果:2.1燃料的性质常规燃料按其物理形态可以分固体燃料、液体燃料和气体燃料三大类。

2.1.1 固体燃料固体燃料包括煤、木材、焦炭等。

煤是一种重要的固体燃料，在我国的能源总消费中煤炭约占3/4以上，用于火力发电、工业锅炉和民用等领域。

1. 煤的分类煤的形成要经历一个很长的时间，分阶段的逐渐转化。

按沉积年代不同，煤被分为褐煤、烟煤和无烟煤三种。

（1）褐煤褐煤形成年代最短，褐煤中的水分和灰分含量都很高，干燥无灰的褐煤中碳含量为60 % ~ 75 %，挥发分为40 % ~ 50 % ;燃烧热值低，低位发热量11.7 ~ 15.5 MJ/kg。

（2）烟煤烟煤的形成历史较长，挥发分含量占19 % ~ 40 %，碳含量为75 % ~90 %，低位发热量15.5 ~ 18.4 MJ/kg。

（3）无烟煤无烟煤是含碳量最高、煤化时间最长的煤。

碳的含量一般高于93 %，无机物含量低于10 %，挥发分小于9 %，低位发热量> 20.9 MJ/kg 。

2. 煤的组成一一工业分析（1）水分：外部水分（45 ~ 50 C下失水）和内部水分（102 ~ 107 C下失水）；（2）灰分：不可燃矿物质总称，主要是铝、硅、铁、钙、镁等的氧化物。

我国煤炭平均灰分为25 % ；（3）挥发分：煤在隔绝空气的条件下加热（干馏）时所释放的气态可燃物；（4）固形碳：从煤中扣除水分、灰分和挥发分后剩下的部分。

第02章_燃烧与大气污染(2)

第02章_燃烧与大气污染(2)

汽车动力系统
Carbon Dioxide Water Vapor
Fuel + Oxygen
Energy动能、热能
汽车传动系统机械效率ηet 汽油车: 0.25~0.3 柴油车: 0.3~0.45
Ignition
汽车动力系统
因此，通过提高发动机的热效率或者其他减少汽车发 动机燃料消耗的方法(例如减少车辆自重)，对于减少 汽车污染物排放总量是很重要的。
1995 年 CO 1998 年 1995 年 NOx 1998 年
107.5 129.0 9.38 11.5
76.8 82.7 40.2 42.9
76.5 84.1 68.4 72.8
汽车污染分担率分为排放分担率和浓度分担率（或质量分担率）两类。排放分担率 定义为汽车排放某种污染物占该污染物总排放量的比例。浓度分担率则表示在一定 范围的空气污染浓度中，有多少比例是源自于汽车排放。
碳黑的特性：主要由碳元素组成，其表面往往 凝结或吸附有未燃烃。基本碳黑粒子中有 105～106个碳原子及数量约为碳原子十分 之一的氢原子，由103～104个晶粒组成， 每个晶粒有2～10层晶片，每层晶片约有 100左右个碳原子，它们构成30～40个六 角型点阵，有的碳原子旁还连着氢原子。
2. 燃煤粉尘的形成与控制

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：燃料中的HC在燃料温度较高区 域燃烧时所产生的烃与燃烧空气中的N2发 生反应，形成CN、HCN，继而氧化成NOx
4. NOx的形成

排烟再循环法

二段燃烧法
三 燃烧过程中颗粒污染物的形成与控制

第二章 燃烧与大气污染2

第二章 燃烧与大气污染2
有机污染物，常常指未燃尽的碳氢化合物，是燃料燃烧不完全的结果。
▪ 主要形成历程
➢ 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
▪ 其它
➢ 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
COS h CO S S O2 SO O
O COSCO SO
SO O2 SO2 O
与CS2相比，COS的可燃性较差。
▪ 元素硫的氧化
所有硫化物的火焰中都曾发 现元素硫，通常这种硫呈原子 态或二聚硫S2。低温下纯硫蒸 发时，这些蒸气分子是聚合的， 其分子式为S8。对373K左右的 纯硫氧化物的气相研究表明， 此种氧化反应具有链反应特征。
%
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。
➢ 在有些燃烧设备中，SO3可以通过催化反应形成
SO2在4300C－6200C条件下与V2O5接触，产生以下反应：
V2O5＋SO2——V2O4＋SO3
2SO2＋O2＋V2O4——2VOSO4
2VOSO4——V2O5＋SO3＋SO2
➢ 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
➢ 减少燃煤层气中未燃尽碳粒的主要途径应当是改善燃料和空气的混合， 保证足够高的燃烧温度，以及碳粒在高温区必要的停留时间。
➢ 燃烧碳层中成分和温度分布
▪ 影响燃煤烟气中飞灰排放特征的因素
➢ 燃煤尾气中飞灰的浓度和粒度与煤质、燃烧方式、烟气流速、炉排 和炉膛的热负荷、锅炉运行负荷以及锅炉结构等多种因素有关。

第2章燃烧与大气污染(2)

第2章燃烧与大气污染(2)
22 . 7 C = × 10 6 = 2328 . 2 mg / m 3 9750
标态下的浓度：
PN T 101 .33 473 = 2328 .2 × C N = C × = 4217 .0 mg / m 3 N P T 96 .93 273 N
13
（3）空气过剩系数：
20
二. SO2和SO3之间的转化
SO3生成速率
d [SO 3 ] = k1 [SO 2 ][O ][ M ] − k 2 [SO 3 ][O ] dt
当d[SO3] /dt = 0 时，SO3浓度达到最大
k 1 [S O 2 ][ M ] [S O 3 ]m ax = k2 在富燃料条件下，[O]浓度低得多 浓度低得多， 在富燃料条件下，[O]浓度低得多，SO3的去除反应主要为反应 的最大浓度： （3）， SO3的最大浓度：
18.61 27.67 42.88 44.92 3.25 3.46 11.24 12.07 123.45 106.4 202.45 293.1 7.63 7.68 18.96 59.57 3.57 5.55 9.57 18.6 5.03 5.38 53.5 0.21
7
二．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 对例2--3 硫转化为SO （其中SO 97%），试计 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SO 算空气过剩系数a=1.20时烟气中SO2及 SO3的浓度，以ppm表示，并计算此时烟 的浓度，以ppm表示，并计算此时烟 气中CO 气中CO2的含量，以体积百分比表示。
8
二．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： 由例1可知，理论空气量条件下烟气组成（mol）

第02章 燃烧与大气污染2

第02章 燃烧与大气污染2

Hg对人的肾和神经系统有危害 对人的肾和神经系统有危害 煤碳燃烧是Hg的一大来源 煤碳燃烧是 的一大来源 煤中Hg的析出率与燃烧条件有关 煤中 的析出率与燃烧条件有关 燃烧温度>900oC时，析出率 燃烧温度 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 排放控制是燃煤污染控制的新课题之一
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 碳表面的燃烧产物为 ，它扩散离开表面并与O2反应 灰 层 外扩散
碳层
2. 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 时最易形成黑烟 理论上碳与氧的摩尔比近
2 CmHn + αO2 → 2αCO + H2 + (m − 2α )Cs n
火电厂大气污染物排放标准
第Ⅲ时段火电厂各烟囱SO2最高允许排放浓度 时段火电厂各烟囱SO
燃料收到基硫分 （％） 最高允许排放浓 度（mg/m3） ≤1.0 2100 >1.0 1200
第Ⅲ时段的火电厂锅炉氮氧化物最高允许排放浓度（mg/m3） 时段的火电厂锅炉氮氧化物最高允许排放浓度（ 锅炉额定蒸发量 煤粉锅炉 液态排渣 ≥1000t/h 1000 固态排渣 650
Laminar transition developed turbulent
height Jet velocity
1. 碳粒子的生成
乙炔火焰中生碳反应过程
2. 燃煤烟尘的形成
烟尘：固体燃料燃烧产生的颗粒物，包括： 烟尘：固体燃料燃烧产生的颗粒物，包括：
黑烟： 黑烟：未燃尽的碳粒 飞灰： 飞灰：不可燃矿物质微粒
2. 燃煤烟尘的形成

大气污染控制 第二章 燃烧与大气污染


空气过剩系数↑、温度↑、反应时间↑ SO3↑ 因此不希望火焰中心温度过高，也不希望火焰拖得太长，以SO3浓
度过高。
⑵对流受热面上的积灰和氧化膜的催化作用。
积灰中含有：V2O5、氧化硅、氧化铝、氧化钠等都有一定催化作用。 加速二氧化硫的氧化。
3. 硫酸
SO3+H2O
H2SO4
200-400℃开始进行，110℃反应基本结束，形成硫酸蒸汽。
燃烧污染物：CO、SOx、NOx、烟、飞灰、金属及其氧化物、金属盐类、 醛、酮、和稠环炭氢化合物等。
我国的煤为燃料还可能有：汞、砷等微量重金属及氟、氯等卤素污染和 低水平的放射性污染。
四、热化学关系式
1. 发热量 单位燃料完全燃烧时所发生的热量变化(298k、1atm)。
kJ/m3(气)、kJ/kg（液、固） 高发热量qH、低发热量qL qL=qH-25(9wH+ww) 式中： wH、ww分别为燃料中氢和水的质量百分数。
含硫量％ 0.25-0.75 0.2-2.8 0.6-5.0 0.5-5.0
含氮量％
0.08-0.4 0.08-0.04 0.5-2.5
产生的污染物主要是：SO2、SO3、硫酸雾、酸性尘、酸雨等。
二、 燃烧过程含硫污染物的生成
1. 二氧化硫
a＜1时，有机硫分解，SO2、S、H2、SO。 a＞1时，全部氧化为SO2。 烟气中SO2的含量正比于原料中S含量。煤中的硫酸盐进入灰分中。
固体燃料燃烧产生的颗粒物通常称为烟尘，包括黑烟和飞灰两部分。 黑烟：主要是未燃尽的炭粒。 飞灰：主要是燃料所含的不可燃矿物质微粒。 1. 煤粉的燃烧过程
煤的热解很容易形成多环化合物，这样就会冒黑烟。 出现黑烟的燃料顺序为：
高挥发分烟煤、低挥发分烟煤、褐煤、焦碳、无烟煤 减少未燃尽碳粒的途径：改善燃料和空气的混合，保证足够高 的燃烧温度，以及碳粒在高温区必要的停留时间。 2. 影响燃煤烟气中飞灰排放特征的因素 烟煤尾气中飞灰的浓度和粒度与煤质、燃烧方式、烟气流速、 炉排、锅炉运行负荷以及锅炉结构等多种因素有关。

大气污染控制 第二章 燃烧与大气污染

2. 燃烧设备的热损失 燃料燃烧产生的热量仅只有一部分能够被有效利用：
（1）排烟热损失 6-12％ 烟温每升高12-15℃，排烟热损失增大1％。 工业锅炉排烟温度433-473K。 大、中型锅炉排烟温度383-473K。
排烟温度过低会造成受热面的弱性腐蚀。
（2）不完全燃烧热损失 包括：残余气体损失（烟道气中含CO、CH4、H2等）、灰渣损失、 飞灰损失、漏煤损失等。
二、燃料燃烧的理论空气量
1. 理论空气量
燃料完全燃烧所需要的空气量。
y
w
y
w
CxHySzOw ( xCO2
x y
H
4 2O
z 2
zSO2
)O2 3.76( 3.76(x y
x
z
4w)
z ) 2
N2Q
N
2
2 22.4
4.76( x
y
z
w)4
2
Va0
(12x
1.008y
4 32z
第二章 燃烧与大气污染
第一节 燃料的性质
燃料： 是指在燃烧过程中，能够放出热量，且在经济上可行的物质。 煤、石油、天然气等称为常规燃料。
气体燃料：燃绕迅速，其燃烧状态可基本上由空气和燃料的扩散或 混合所控制。
液体燃料：是以气态形式燃烧，它的燃烧速度受蒸发过程控制。 固体燃料：燃料中挥发分被蒸馏后以气态燃烧。固定碳以固态燃烧，
燃烧污染物：CO、SOx、NOx、烟、飞灰、金属及其氧化物、金属盐类、 醛、酮、和稠环炭氢化合物等。
我国的煤为燃料还可能有：汞、砷等微量重金属及氟、氯等卤素污染和 低水平的放射性污染。
四、热化学关系式
1. 发热量 单位燃料完全燃烧时所发生的热量变化(298k、1atm)。

《大气污染物控制工程》燃烧与大气污染

Cd + H d +Od + Nd + S d + Ad =100%
干燥无灰基：以去掉水分和灰分的燃料作为100%的成分
Cdaf + H daf + Odaf + N daf + S daf = 100%
三、煤的性质 3、煤的成分的表示方法
ar ad d daf
A Sly 灰分
C 固定碳
固体部分 （焦炭）
O + SO → SO2 + h
在所有的情况下，SO都作为一种重要的反应中间体
二、硫的氧化机理 有机硫化物的氧化
RCH2SSCH2R O2 RCH2S S CHR HO2 RCH2SS CHR RCH2S RCHS RCH2S RH RCH2SH R RSH O2 RS HO2 RS O2 R SO2
原油中还含有微量金属，如钒、镍、氯、砷、铅等。
氢含量增加时，比重减少，发热量增加
五、天然气的组成与性质
典型的气体燃料 一般组成为甲烷85％、
乙烷10％、丙烷3％ 单位热量产生的CO2最少，且无灰分，是最清洁的化石燃料 天然气中还含有H2O、CO2、N2、He、H2S等。
东华大学
第二章 燃烧与大气污染
磷黄铁矿(Fe1-xS)
无机硫
黄铜矿(CuFeS2)
石膏(CaSO4·2H2O)
煤
硫酸盐硫 绿矾(FeSO4 ·7H2O)
中
重晶石(BaSO4)
硫 的
硫醇或醚基化合物（R-SH)
形
硫醚(R-S-R)
态
有机硫
二硫醇羧(R-S-S-R)
噻吩类环硫化物
环醌化合物
元素硫

《大气污染控制工程》第二章 燃烧与大气污染(2)

第五节
燃烧过程中颗粒物的形成
1.碳粒子的生成(气态、液态燃料）
燃烧过程中生成一些主要成分为碳的粒子：气相反应生 成积炭，由液态烃燃料高温分解产生的那些粒子是结焦 或煤胞。

积炭的生成 1. 核化过程：气相脱氢反应并产生凝聚相固体碳 2. 核表面上发生非均质反应 3. 较为缓慢的凝团和凝聚过程
1. 碳粒子的生成
CO2 +C 2CO

实际上到达碳表面的 氧气很少，碳主要消 耗在使CO2还原成CO。

外扩散
灰 层
碳层

燃烧碳层中成分和温度分析
2. 燃煤烟尘的形成

煤粉燃烧过程

燃烧完全，余下灰分 燃烧不完全，煤易热解形成多环化合物，就冒黑烟
C m H n O2 2CO

石油焦和煤胞的生成

燃料油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(焦粒），难以燃 烧。
煤胞外形为微小空心的球形粒子，粒径10-300um

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
2. 燃煤烟尘的形成
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 煤的种类余质量影响黑烟形成。 易于燃烧且较少出现黑烟的燃料顺序为：
n H 2 ( m 2 )C s 2
无烟煤
焦炭
褐煤
低挥发分烟煤
高挥发分烟煤
2. 燃煤烟尘的形成

高灰分燃料的扩散燃烧
燃烧模型： 假设：灰层中的氧浓度分 布见图2-9 烟气 结论：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
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S O

3
m ax

k1 S O
2
M
k2
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：
S O 3 m ax
k1 S O
M O k3 H 2Biblioteka 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:





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。
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 反应条件下，脱去无机和有机硫，但该工艺成本 高，对煤质有一定影响，在工程上应用少。 （ 7）生物脱硫 利用微生物破坏煤中无机硫和有 机硫，可以达到经济、有效的脱硫，但目前的难 点是找到能破坏煤中硫而不影响碳结构的高效菌 种。国外准备进行半工业实验，国内目前处于起 步阶段。

煤质：灰分越高，含水量越少，则排尘浓度越高。 燃烧方式

烟气流速：自然引风锅炉，烟气流速越低，排尘浓度越低。对于
1. 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

煤胞是重油燃料液滴燃烧后期生成的一种焦粒，难以继续燃 烧。煤胞为微小空心的球形粒子，其大小与油滴的直径成正

1. 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
扩散火焰中，碳的生成按如下顺序： 芳香烃>炔烃>烯烃>烷烃 而在预混火焰中则是 萘>苯>醇>烃>烯>醛>炔
1. 碳粒子的生成

乙炔火焰中生碳反应过程



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H2S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。

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 a 2



达固硫目的。

烟气脱硫技术

目前主要有吸收法和吸附法，以吸收法应用最 为广泛，另外还有许多物理方法，如电子辐射 法、等离子法等正在积极发展中。吸收法中又 分为湿法和干法脱硫，其中湿法脱硫是商业应 用最为广泛的方法，如石灰（石）-石膏法， 海水脱硫、钠碱法、氨吸收法等，干法中有旋 转喷雾吸收法、烟气循环流化床脱硫等。
是否产生积碳主要取决于核化步骤和氧化这些中间体的反应速率是否 较快：


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
1. 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 （ bursen burner, meeker burner） 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


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
d S O 3 dt k 1 S O 2 O M k 2 S O 3 O

当d[SO3] /dt = 0 时，SO3浓度达到最大
x 1 0 0 PH
2S O 4
/( PS O PH
3
2S O 4
)
%

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 物化学反应能力强，所以仅在各种氧化反应中以中 间体形式出现。
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：
O SO SO 2 hv
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
O H 2S S O H SO O
2 2
H2S的直接氧化
SO
2
O
[SO] , [OH]max,[SO2] max
生成OH
O H 2S O H S H H
2
O OH H
2
H O
生成水
OH O
2
OH H
H 2O H
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）
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。
（

（
8）型煤固硫技术

将不同原料经过筛分按照一定比例配煤，粉碎后同经过 预处理的粘结剂和固硫剂混合，经过机械设备成型与干 燥，得到具有一定形状和成品的工业固硫型煤。固硫剂 按照化学形态分为钙系、钠系及其他。
固硫剂 钙系 金属氧化物 氢氧化物 盐类 氢氧化物 盐类 金属氧化物 分子式 CaO MgO Ca(OH)2 Mg(OH)2 CaCO3, MgCO3 NaOH KOH Na2CO3 K2CO3 MnO2 Fe2O3 SiO2 Al2O3
钠系 其他
LIFAC ：炉内喷钙增湿活化脱硫



在锅炉尾部烟道上安装活化反应器,将烟气增湿,延长滞 留时间,使剩余的吸收剂和ＳＯ2发生反应。 石灰石中的CaCO3含量应超过90％，石灰石的颗粒度应 是80％以上的颗粒尺寸小于40μ m。此时炉内脱硫反应 所能达到的脱硫效率为20～30％ 活化反应器的烟气进口温度一般在110～140℃，当将 活化反应器出口处烟温控制在比露点温度高5～10℃、 Ca/S＝2时，有可能使活化反应器的脱硫效率达到60％， 从而使总脱硫效率达到80％。

流化床燃烧脱硫
流化床燃烧脱硫具有炉内脱硝脱硫的优点，故普遍受到重 视。 原理：流化床燃烧是一低温燃烧过程。炉内存在局部还原 气氛，热型Nox基本上不产生，因而NOx的气成量减少。 流化床燃烧脱硫常用的脱硫剂是石灰石或白云石。石灰 石粉碎至与煤同样的粒度（dp2mm左右）与煤同时加入炉 内。在1073—1173K下燃烧： 受热 （CaO为多孔） 石灰石 CO C O SO 硫酸盐


3. 煤燃烧二氧化硫的控制