煙氣凈化第2章 煙塵的生成機理和控制ppt課件

1、 第二章第二章 煙塵的生成機理和控制煙塵的生成機理和控制 主要內容主要內容 2.1 2.1 煙塵煙塵 2.2 2.2 煙塵的生成機理煙塵的生成機理 2.3 2.3 影響煙塵生成的要素影響煙塵生成的要素 2.4 2.4 煙塵的控制煙塵的控制 2.1 2.1 煙塵煙塵 煙煙(fume)(fume)：由冶金、熄滅等過程構成的固：由冶金、熄滅等過程構成的固體粒子的氣溶膠。它是由熔融物質揮發(fā)后體粒子的氣溶膠。它是由熔融物質揮發(fā)后生成的氣態(tài)物質的冷凝物，在生成過程中生成的氣態(tài)物質的冷凝物，在生成過程中總是伴有諸如氧化之類的化學反響?？偸前橛兄T如氧化之類的化學反響。 粉塵粉塵(dust)(dust)：指懸浮

2、于氣體介質中的小固：指懸浮于氣體介質中的小固體粒子，因重力作用能發(fā)生沉降，但在某體粒子，因重力作用能發(fā)生沉降，但在某一段時間內也能堅持懸浮形狀。一段時間內也能堅持懸浮形狀。 煙塵是指工業(yè)消費過程中與廢氣同時排出煙塵是指工業(yè)消費過程中與廢氣同時排出的煙和粉塵的總稱。的煙和粉塵的總稱。 根據(jù)煙塵顆粒的大小，將其分為飄塵、降根據(jù)煙塵顆粒的大小，將其分為飄塵、降塵、總懸浮微粒塵、總懸浮微粒(TSP)(TSP)。 煙塵的危害煙塵的危害 2.2煙塵的生成機理煙塵的生成機理 氣相析出型煙塵是氣體燃料、液體燃料在氣相析出型煙塵是氣體燃料、液體燃料在熄滅過程中放出的氣體可燃物和固體燃料熄滅過程中放出的氣體可燃物

3、和固體燃料的揮發(fā)份，在空氣缺乏的高溫條件下，熱的揮發(fā)份，在空氣缺乏的高溫條件下，熱分解而生成的固體煙塵，俗稱炭黑分解而生成的固體煙塵，俗稱炭黑. .剩余型煙塵包括油灰、雪片、積炭和粉塵剩余型煙塵包括油灰、雪片、積炭和粉塵另外還有一類是殘?zhí)啃蜔焿m另外還有一類是殘?zhí)啃蜔焿m 煙塵煙塵氣相析出型氣相析出型剩余型煙塵剩余型煙塵剩剩余余型型煙煙塵塵 油灰 油灰 油灰：液體燃料熄滅時剩余下來的固態(tài)煙塵油灰：液體燃料熄滅時剩余下來的固態(tài)煙塵 雪片：以煙塵為中心，在煙氣溫度接近露點雪片：以煙塵為中心，在煙氣溫度接近露點時，吸收煙氣中的硫酸時，吸收煙氣中的硫酸H2SO4H2SO4，長大成為雪，長大成為雪片狀煙塵片

4、狀煙塵 積炭 積炭 積炭：由于燃料附著在熄滅器、熄滅室內壁積炭：由于燃料附著在熄滅器、熄滅室內壁上，受爐內高溫氣化而剩下來的固態(tài)炭上，受爐內高溫氣化而剩下來的固態(tài)炭 粉塵：固體燃料熄滅過程中產生的飛灰粉塵：固體燃料熄滅過程中產生的飛灰 1氣體燃料熄滅的煙塵氣體燃料熄滅的煙塵 氣體燃料的分類氣體燃料的分類 高熱值高熱值, ,天然氣、油田氣等發(fā)熱值在天然氣、油田氣等發(fā)熱值在33500kJ/m333500kJ/m3以上以上 中熱值中熱值, ,城市煤氣熱值為城市煤氣熱值為125001250018800kJ/m3 18800kJ/m3 低熱值低熱值, ,工藝尾氣熱值在工藝尾氣熱值在75007500130

5、00 kJ/m313000 kJ/m3以下以下 在正常情況下，氣體燃料是最清潔的燃料在正常情況下，氣體燃料是最清潔的燃料. . 氣體燃料熄滅時產生的是氣相析出形煙塵氣體燃料熄滅時產生的是氣相析出形煙塵, ,主要主要成份為碳的粒子，在工業(yè)過程中能起到有利和有成份為碳的粒子，在工業(yè)過程中能起到有利和有害兩種作用害兩種作用. . 火焰的碳煙生成機理火焰的碳煙生成機理 熱解熱解 成核成核外表增長外表增長 凝并凝并 集結集結 氧化熄滅氧化熄滅 炭黑炭黑2.2.液體燃料熄滅的煙塵液體燃料熄滅的煙塵 石油石油, ,容易保送，熄滅時較干凈，單位體積容易保送，熄滅時較干凈，單位體積的能量高，又是一種有價值的光滑

6、劑和化的能量高，又是一種有價值的光滑劑和化工原料。工原料。汽油和柴油是兩種最重要的發(fā)動機燃料汽油和柴油是兩種最重要的發(fā)動機燃料 多數(shù)情況，液體燃料燒系統(tǒng)排放物不僅僅多數(shù)情況，液體燃料燒系統(tǒng)排放物不僅僅含有氣相過程生成的積炭，而且也含有由含有氣相過程生成的積炭，而且也含有由液態(tài)烴燃料本身生成的碳粒。液態(tài)烴燃料本身生成的碳粒。產生緣由：液滴不完全熄滅產生液態(tài)燃產生緣由：液滴不完全熄滅產生液態(tài)燃料霧化不好料霧化不好 ，未燃油滴溫度高時裂化導致，未燃油滴溫度高時裂化導致“結焦；溫度低時附著等結焦；溫度低時附著等3.3.固體燃料熄滅的煙塵固體燃料熄滅的煙塵 煤炭是最重要的固體燃料煤炭是最重要的固體燃料

7、煤的工業(yè)分析結果分為水分、灰分、揮煤的工業(yè)分析結果分為水分、灰分、揮發(fā)分和固定碳。發(fā)分和固定碳。 按照煤的炭化程度高低按照煤的炭化程度高低( (或揮發(fā)分小或揮發(fā)分小大大) )，依次可分為無煙煤、煙煤、褐煤，依次可分為無煙煤、煙煤、褐煤和泥煤等和泥煤等 煤熄滅產生的顆粒物通常稱為煙塵煤熄滅產生的顆粒物通常稱為煙塵 煙塵包括黑煙和飛灰兩部分煙塵包括黑煙和飛灰兩部分 黑煙主要是未燃盡的碳粒黑煙主要是未燃盡的碳粒 黑煙的產生：碳的外表熄滅速率決議黑煙的產生：碳的外表熄滅速率決議煤的熄滅性能煤的熄滅性能 CO2CO2十十 C 2CO C 2CO 假設熄滅條件非常理想，煤完全熄滅，假設熄滅條件非常理想，煤

8、完全熄滅，即完全熄滅即完全熄滅( (氧化氧化) )為為CO2CO2等氣體，余下等氣體，余下為灰分。為灰分。 假設熄滅不夠理想，煤不但熄滅不好，假設熄滅不夠理想，煤不但熄滅不好，而且在高溫下發(fā)生熱解作用。煤熱解而且在高溫下發(fā)生熱解作用。煤熱解極易構成多環(huán)化合物，即構成黑煙。極易構成多環(huán)化合物，即構成黑煙。飛灰主要是燃料所含的不可燃礦物質微粒，飛灰主要是燃料所含的不可燃礦物質微粒，是灰分的一部分是灰分的一部分鍋爐排煙中的粉塵特性隨鍋爐型式及煤種鍋爐排煙中的粉塵特性隨鍋爐型式及煤種的不同而變化。的不同而變化。飛灰的粒度分布與鍋爐型式、磨煤機型式、飛灰的粒度分布與鍋爐型式、磨煤機型式、煤種及熄滅工況有

9、關，其中影響最大的是煤種及熄滅工況有關，其中影響最大的是煤粉細度。煤粉細度。 煤中灰分的影響：煤中灰分的影響：構成灰殼；吸收熱量構成灰殼；吸收熱量, ,使熄滅溫度降低使熄滅溫度降低添加殘?zhí)啃蜔焿m；添加殘?zhí)啃蜔焿m；灰分本身也是塵灰分本身也是塵 2.3 影響煙塵生成的要素影響煙塵生成的要素 1.1.燃料種類的影響燃料種類的影響煙塵發(fā)生特性的表示方法煙塵發(fā)生特性的表示方法 煙點煙點(smoke point):(smoke point):不產生炭黑不產生炭黑的最大允許火焰長度的最大允許火焰長度 煙點的倒數(shù)煙點的倒數(shù): :表示煙塵特性表示煙塵特性, ,煙塵煙塵特性越大，就越容易產生炭黑而特性越大，就越容

10、易產生炭黑而冒黑煙。冒黑煙。 不同燃料種類，煙塵特性不一樣。不同燃料種類，煙塵特性不一樣。普通來說，燃用氣體燃料時煙塵較普通來說，燃用氣體燃料時煙塵較少，液體燃料較多，固體燃料最少，液體燃料較多，固體燃料最多。多。 碳氫化合物碳氫化合物CH4CH4在爐內高溫條件下分解出炭黑：在爐內高溫條件下分解出炭黑： CH4 C + 2H2 CH4 C + 2H2 在氧氣充足的情況下，它可以完全熄滅，在氧氣充足的情況下，它可以完全熄滅，CH4 + 2O2 CO2 + 2H2OCH4 + 2O2 CO2 + 2H2O即使氧氣不夠充分，不能保證完全熄滅，即使氧氣不夠充分，不能保證完全熄滅，也可以使碳氫化合物氧化

11、，而不致產生也可以使碳氫化合物氧化，而不致產生炭黑炭黑CH4 + O2 CH2O + H2O CH4 + O2 CH2O + H2O 甲醛甲醛CH2OCH2O可以進一步分解：可以進一步分解：CH2O CO + H2 CH2O CO + H2 或者在以后和氧氣混合，再進一步熄滅：或者在以后和氧氣混合，再進一步熄滅： CH2O + O2 CO2 + H2O CH2O + O2 CO2 + H2O燃料種類對煙塵產生的影響普通有如下規(guī)律：燃料種類對煙塵產生的影響普通有如下規(guī)律： 1 1鏈狀碳氫化合物比鏈狀碳氫化合物比(CnH2n)(CnH2n)比烷烴類碳氫比烷烴類碳氫化合物化合物(CnH2n+2)(C

12、nH2n+2)容易產生煙塵容易產生煙塵2 2芳香族碳氫化合物比鏈狀碳氫化合物易產芳香族碳氫化合物比鏈狀碳氫化合物易產生煙塵；生煙塵； 3 3C/HC/H比越大，越易產生煙塵；另外分子構比越大，越易產生煙塵；另外分子構造也起重要作用造也起重要作用 4 4液體燃料殘?zhí)剂刻砑?，煙塵生成量也添加液體燃料殘?zhí)剂刻砑?，煙塵生成量也添加 5 5固體燃料的灰分越多，煙塵的產生量也越固體燃料的灰分越多，煙塵的產生量也越大。大。 碳氫比和煙塵特性碳氫比和煙塵特性 碳氫化合物碳氫化合物煙塵特性煙塵特性碳氫化合物碳氫化合物煙塵特性煙塵特性乙烷乙烷C2H6C2H60.730.73正戊烷正戊烷C5H12C5H123.63

13、.6丙烷丙烷C3H8C3H81.731.73正己烷正己烷C6H14C6H144.554.55丁烷丁烷C4H10C4H102.712.71正辛烷正辛烷C7H16C7H165.415.41煙塵濃度與殘?zhí)剂康年P系煙塵濃度與殘?zhí)剂康年P系 2.2.氧氣濃度和空氣過剩系數(shù)的影晌氧氣濃度和空氣過剩系數(shù)的影晌 防止產生煙塵所需求的氧氣量，隨燃防止產生煙塵所需求的氧氣量，隨燃料種類而異。料種類而異。氧氣濃度降低時，煙塵濃度將增大。氧氣濃度降低時，煙塵濃度將增大。不同燃料種類，不同熄滅器型式，即不同燃料種類，不同熄滅器型式，即使剩余氧氣濃度一樣，煙塵濃度也相使剩余氧氣濃度一樣，煙塵濃度也相差較大。差較大。 臨界碳

14、氧比臨界碳氧比(C/O)H(C/O)H和和OASCOASC值值 碳氫化合物碳氫化合物最大臨界碳氧比最大臨界碳氧比(C/O)H(C/O)HOASCOASC乙烷乙烷C2H6C2H60.4750.4754.24.2丙烷丙烷C3H8C3H80.470.476.46.4丁烷丁烷C4H10C4H100.460.468.78.7戊烷戊烷C5H12C5H120.470.4710.710.7辛烷辛烷C6H14C6H140.460.4613.113.1庚烷庚烷C7H16C7H160.480.4814.514.53.3.燃料粒徑的影響燃料粒徑的影響 燃用液體燃料燃用液體燃料: :液滴越大，在有限的停液滴越大，在有限

15、的停留時間內越不易燃燼，使煙塵濃度添留時間內越不易燃燼，使煙塵濃度添加。加。 燃用固體燃料燃用固體燃料: :煤熄滅時與燃油一樣，煤熄滅時與燃油一樣，煤粒的燃盡時間與其粒度直徑平方成煤粒的燃盡時間與其粒度直徑平方成正比。粒徑越大，殘?zhí)啃螣焿m量也越正比。粒徑越大，殘?zhí)啃螣焿m量也越大。大。 4.惰性氣體的影響惰性氣體的影響:惰性氣體能降低煙塵惰性氣體能降低煙塵濃度濃度 5.5.壓力的影響壓力的影響 對碳煙的生成量和碳煙粒徑的影響對碳煙的生成量和碳煙粒徑的影響 6.6.溫度的影響溫度的影響火焰溫度的變化與炭黑構成間的關火焰溫度的變化與炭黑構成間的關系比較復雜。系比較復雜。普通來說，高溫會抑制炭黑的構成

16、。普通來說，高溫會抑制炭黑的構成。 7.7.熄滅設備構造尺寸熄滅設備構造尺寸 左圖：火焰溫度與煙塵生成量的關系左圖：火焰溫度與煙塵生成量的關系右圖：熄滅速度與溫度的關系右圖：熄滅速度與溫度的關系, ,氣流速度氣流速度1-1-1m/s1m/s，2-0.6m/s2-0.6m/s，3-0.27m/s 3-0.27m/s 2.4 煙塵的控制煙塵的控制 經過改良熄滅方式合理調理熄滅過程，可經過改良熄滅方式合理調理熄滅過程，可以使煙氣中的可燃物根本燃盡。以使煙氣中的可燃物根本燃盡。 1 1、改良熄滅過程、改良熄滅過程 液體燃料：保證良好的霧化、油滴粒徑和液體燃料：保證良好的霧化、油滴粒徑和流量分布適當及具

17、有適當?shù)男鲝姸?，使流量分布適當及具有適當?shù)男鲝姸?，使空氣與油霧充分混合?？諝馀c油霧充分混合。 碳氫化合物：在燃料受熱之前，與一部分碳氫化合物：在燃料受熱之前，與一部分空氣混合，是防止煙塵產生的重要措施。空氣混合，是防止煙塵產生的重要措施。 煤粉在煤粉爐中的懸浮熄滅過程：一次風煤粉在煤粉爐中的懸浮熄滅過程：一次風量對煙塵的生成有很大影響量對煙塵的生成有很大影響 2、特殊熄滅方法、特殊熄滅方法 1.1.煙塵再熄滅法煙塵再熄滅法 煙氣在高溫形狀下與空氣適當?shù)亟佑|煙氣在高溫形狀下與空氣適當?shù)亟佑|再熄滅的方法稱煙塵再熄滅法。再熄滅的方法稱煙塵再熄滅法。 燃氣中單位時間內氧化的煙塵量：燃氣中單位時間內氧化的煙塵量： 2OVMSmKdtdM 2. 2. 部分煙氣混合熄滅部分煙氣混合熄滅 在熄滅用的氧化劑在熄滅用的氧化劑( (空氣