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大气污染控制技术:烟尘生成机理及应用

时间:2023-10-18 理论教育 版权反馈
【摘要】:[1](一)炭黑的生成机理燃料燃烧产生的炭黑一般认为有两种形态:气相析出型炭黑和残炭型炭黑。气相析出型炭黑是已蒸发的燃料气体在氧气不足时,其中的碳氢化合物发生热分解而形成的产物。(二)飞灰的生成机理飞灰是指由燃料燃烧产生而被烟气带走的灰分中较细的颗粒。各种燃煤锅炉排烟中的飞灰量见表6-1,飞灰的化学组成见表6-2。

大气污染控制技术:烟尘生成机理及应用

燃料燃烧产生的颗粒物有炭黑(黑烟)和飞灰,统称为烟尘。[1]

(一)炭黑的生成机理

燃料燃烧产生的炭黑一般认为有两种形态:气相析出型炭黑和残炭型炭黑。气相析出型炭黑是已蒸发的燃料气体在氧气不足时,其中的碳氢化合物发生热分解而形成的产物。不论气体燃料、液体燃料还是固体燃料,在燃烧过程中都会产生。例如,甲烷在没有氧气的条件下可按下列方式分解:

这些炭黑粒径很小,一般为0.02~0.05μm,数量很多,比表面积很大,尤其是对燃气锅炉的扩散燃烧非常不利。

残炭型炭黑是液体燃料燃烧时产生的。当燃料油滴被周围形成的火焰面加热,在喷出油蒸气的同时,发生聚缩反应和热分解反应,这时,油滴一面在激烈地发泡,一面又在进行固化,因而形成空心球状的炭黑。残炭型炭黑粒径较大,一般为10~300μm,空隙率很高,可以达到98%,比表面积可达110~175 m2/g。

油滴黏附在燃烧器、燃烧器旋口及燃烧室炉墙上,经炉内高温、气化而剩下来的物质称为积炭,也属于残炭型炭黑。由于油滴附着处的形状不同,积炭的形状不定,但其颗粒尺寸较大。

炭黑的化学组成主要是碳,但也有少量氢(0.5%~2.0%),并根据原来原料的特性,还含有一些硫和灰分。

总之,不论是气相析出型炭黑还是残炭型炭黑,主要是在高温、氧气不足时生成的,或者即使空气供给充足,但局部混合不好也会生成炭黑。但是,只要温度条件合适并有足够的时间与空气接触,则生成的炭黑是完全可以再次燃烧掉的。

(二)飞灰的生成机理(www.xing528.com)

飞灰是指由燃料燃烧产生而被烟气带走的灰分中较细的颗粒。飞灰主要来源于固体燃料的燃烧[2],在燃煤锅炉的排烟中,飞灰占燃料总灰分的比例因燃烧方式不同差别很大。各种燃煤锅炉排烟中的飞灰量见表6-1,飞灰的化学组成见表6-2。

表6-1 各种炉型排烟中的飞灰量

表6-2 飞灰的化学组成

飞灰和炭黑组成了燃煤锅炉产生的大量烟尘,烟尘的数量与燃料的成分、燃烧方式、操作制度和锅炉炉型有关,不同燃烧方式的烟气含尘浓度和烟尘粒径分布见表6-3。

表6-3 不同燃烧方式的烟气含尘浓度和烟尘粒径分布

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