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1、第五节第五节 燃烧过程中颗粒物的形成燃烧过程中颗粒物的形成1.1.碳粒子的生成碳粒子的生成n积炭的生成积炭的生成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核表面上发生非均质反应3.较为缓慢的凝团和凝聚过程较为缓慢的凝团和凝聚过程n燃料的分子结构是影响积炭的主导因素燃料的分子结构是影响积炭的主导因素n积炭的生成与火焰的结构有关积炭的生成与火焰的结构有关n提高氧气量可以防止积炭生成提高氧气量可以防止积炭生成n压力越低则积炭的生成趋势越小压力越低则积炭的生成趋势越小1.碳碳粒子的生成粒子的生成n火焰的结构火焰的结构nPremixed
2、 flame:gas fuel and air are mixed before combustion（bursen burner,meeker burner)ndiffusion flame:fuel and air separately enter the combustion zone,and mix before the reaction(in most practical system),different (0-)over sites.1.碳碳粒子的生成粒子的生成n火焰的结构（续）火焰的结构（续）nLaminar flame:Re2200,significant turbulenc
3、e,but molecular diffusion still in playLaminartransitiondeveloped turbulentheightJet velocity1.碳碳粒子的生成粒子的生成n乙炔火焰中生碳反应过程乙炔火焰中生碳反应过程1.碳碳粒子的生成粒子的生成n石油焦和煤胞的生成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。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：烷烃焦粒生成反应的
4、顺序：烷烃 烯烃烯烃 带支链芳烃带支链芳烃 凝聚凝聚环系环系 沥青沥青 半园体沥青半园体沥青 沥青焦沥青焦 焦炭焦炭 2.燃煤烟尘的形成燃煤烟尘的形成n烟尘烟尘：固体燃料燃烧产生的颗粒物，包括：固体燃料燃烧产生的颗粒物，包括：黑烟：未燃尽的碳粒黑烟：未燃尽的碳粒飞灰：不可燃矿物质微粒飞灰：不可燃矿物质微粒n煤粉燃烧过程煤粉燃烧过程n碳表面的燃烧产物碳表面的燃烧产物为为CO，它扩散离开表面并与它扩散离开表面并与O2反应反应灰灰层层碳层碳层外扩散外扩散2.燃煤烟尘的形成燃煤烟尘的形成n煤粉燃烧过程煤粉燃烧过程理论上碳与氧的摩尔比近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在预混火焰中
5、，在预混火焰中，C/O大约为大约为0.5时最易形成黑烟时最易形成黑烟出现黑烟的燃料顺序为：无烟煤出现黑烟的燃料顺序为：无烟煤 焦炭焦炭 褐煤褐煤 低挥发分低挥发分烟煤烟煤 高灰发分烟煤高灰发分烟煤碳粒子燃尽的时间与粒子的初始直径、表面温度、氧气浓碳粒子燃尽的时间与粒子的初始直径、表面温度、氧气浓度等有关度等有关2.燃煤烟尘的形成燃煤烟尘的形成n燃烧碳层中成分和温度分析燃烧碳层中成分和温度分析2.燃煤烟尘的形成燃煤烟尘的形成n黑烟形成的化学过程黑烟形成的化学过程2.燃煤烟尘的形成燃煤烟尘的形成n高灰分燃料的扩散燃烧高灰分燃料的扩散燃烧2.燃煤烟尘的形成燃煤烟尘的形成n灰分中含有灰分中含有Hg、A
6、s、Se、Pb、Cu、Zn等等污染元素污染元素2.燃煤烟尘的形成燃煤烟尘的形成n飞灰的形成过程飞灰的形成过程2.燃煤烟尘的形成燃煤烟尘的形成n影响烟煤烟气中飞灰排放特征的因素影响烟煤烟气中飞灰排放特征的因素煤质煤质燃烧方式燃烧方式烟气流速烟气流速炉排和炉膛的热负荷炉排和炉膛的热负荷锅炉运行负荷锅炉运行负荷锅炉结构锅炉结构2.燃煤烟尘的形成燃煤烟尘的形成n影响烟煤烟气中飞灰排放特征的因素影响烟煤烟气中飞灰排放特征的因素煤质煤质2.燃煤烟尘的形成燃煤烟尘的形成n燃煤颗粒大小对飞灰含量的影响燃煤颗粒大小对飞灰含量的影响2.燃煤烟尘的形成燃煤烟尘的形成n影响烟煤烟气中飞灰排放特征的因素影响烟煤烟气中飞
7、灰排放特征的因素燃烧方式燃烧方式2.燃煤烟尘的形成燃煤烟尘的形成n几种燃烧方式的烟尘百分比几种燃烧方式的烟尘百分比2.燃煤烟尘的形成燃煤烟尘的形成n几种燃烧方式的烟尘颗粒概况几种燃烧方式的烟尘颗粒概况n火电厂大气污染物排放标准v本标准将火电厂按年限划分为以下三个时段：v时段1992年8月1日之前建成投产或初步设计已通过审查批准的新、扩、改建火电厂；v时段1992年8月1日起至1996年12月31日期间环境影响报告书通过审查批准的新、扩、改建火电厂，包括1992年8月1日之前环境影响报告书通过审查批准、初步设计待审查批准的新、扩、改建火电厂；v时段1997年1月1日起环境影响报告书待审查批准的新
8、、扩、改建火电厂大气污染物排放标准大气污染物排放标准火电厂大气污染物排放标准火电厂大气污染物排放标准分类烟尘最高允许排放浓度在县及县以上城镇规划区内的火电厂锅炉200在县规划区以外地区的火电厂锅炉500第 时段的在县及县以上城镇规划区内、1997年1月1日后还有10年及以上剩余寿命的火电厂锅炉600表表3 3 第第时段的火电厂锅炉最高允许烟尘排放浓度时段的火电厂锅炉最高允许烟尘排放浓度火电厂大气污染物排放标准火电厂大气污染物排放标准表表6 6 第第时段火电厂各烟囱时段火电厂各烟囱SOSO2 2最高允许排放浓度最高允许排放浓度燃料收到基硫分（）1.01.0最高允许排放浓度（mg/m3）21001200锅炉额定蒸发量（1）煤粉锅炉液态排渣固态排渣1000t/h1000650表表7 7 第第时段的火电厂锅炉氮氧化物最高允许排放浓度时段的火电厂锅炉氮氧化物最高允许排放浓度 （mg/mmg/m3 3）2.燃煤烟尘的形成燃煤烟尘的形成n影响烟煤烟气中飞灰排放特征的因素影响烟煤烟气中飞灰排放特征的因素热负荷热负荷