燃料燃烧产生的污染及控制

1、燃料燃烧产生的污染及控制摘要：燃烧少物质剧烈氧化而发光、发热的现象，是人们利用能源的最主要方式。燃烧过程中常见的污染物有一氧化碳、 二氧化硫、氮氧化合物和烟尘，燃烧还会产生噪声污染、热 污染和铅污染等。它们妨害着人们的健康，动植物的生长，甚至整个生态的平衡。因此必须对它们加以控制。关键字：燃料燃烧污染物燃烧是可燃混合物的快速氧化过程， 并伴有能量的释放，同时使燃料的组成 元素转化成相应的氧化物。多数化石燃料完全燃烧的产物是 C02、水蒸汽；不 完全燃烧过程将产生黑烟、CO和其它部分氧化产物等。若燃料中含 S、N会生 成S02和NOx，燃烧温度较高时，空气中的部分氮会被氧化成 NOx。这些燃烧

2、产物严重影响了人们的健康以及动植物的生长。1. 燃料的分类(1) 常规燃料如煤、petroleum、天然气等。(2) 非常规燃料按其物理状态分为：(1) 固体燃料：挥发分被蒸馏后以气态燃烧(蒸气控制) ；留下的固定炭 以固态燃烧(扩散控制)。(2) 液体燃料：由蒸发过程控制(气态形式燃烧)。(3) 气态燃料：由扩散或混合控制。按获得方法分天然燃料人工燃料按物态分固体燃料木柴、煤、油页岩木炭、焦炭、煤粉等液体燃料石油汽油、煤油、柴油、重油气体燃料天然气高炉煤气、发生炉煤气、焦炉煤气2. 燃烧过程中常见的污染物燃烧过程中常见的污染物有一氧化碳、二氧化硫、氮氧化合物和烟尘，燃烧 还会产生噪声污染、热

3、污染和铅污染等。这些排放物会污染环境，是目前影响全 球环境的酸雨、“温室效应”等的主要来源，妨害着人们的健康，动植物的生长， 甚至整个生态的平衡。一氧化碳一氧化碳主要由含碳燃料不完全燃烧引起。它在锅炉排气中约占3%，而在汽车排气中可达13 %。对于 锅炉和 工业炉只要保证燃料充分氧化，采用二次 燃烧，就可能降低烟气中的一氧化碳含量。减少内燃机排气中一氧化碳则是一个较为复杂的问题。主要措施有：改进内燃机设备结构，如正确设计增压比，排 气道增设催化补燃器，操作上自动调节油气比等；提高燃料质量，如调配汽油 辛 烷值、使用乳化燃料或液化气等；以及通过制订法规，进行废气监测等。一氧化碳是石油化工行业常见

4、的职业危害因素，分布范围广，接触人员多， 毒性危害大。尤其是随着煤气化工业的发展，职工遭受一氧化碳危害影响的可能 性增大。煤气化装置及后续合成气处理装置，干气制氢装置，化学工业中合成氨、 丙酮、光气、甲醇的生产，生产和使用含一氧化碳的可燃气体以及用于气、含碳 燃料油加热炉的不完全燃烧等，这些工作场所均可能接触一氧化碳。无色无味静悄悄地来一氧化碳为无色、无味、无刺激性的气体，易扩散，微溶于水，易溶于氨 水。易燃、易爆。与空气混合有爆炸的危险。一氧化碳使血液携氧能力下降，阻碍氧的释放和传递，导致低氧血症和组 织缺氧。由于中枢神经系统对缺氧最敏感，故最易受到侵害。工作场所空气中时间加权平均容许浓度不

5、超过 20毫克/立方米，短时间接 触容许浓度不超过30毫克/立方米，立即威胁生命或健康的浓度为 1700毫克/ 立方米，无警示性。危害健康不可轻视可经呼吸道进入人体。主要损害神经系统。轻度急性中毒时，表现为头痛、 头晕、心悸、恶心，进而症状加重，出现呕吐、四肢无力等症状，脱离中毒现场 后症状可消失。中度急性中毒时，除上述症状外，面色潮红，口唇呈樱桃红色，多汗、脉 快、烦躁、步态不稳、意识模糊甚至昏迷，及时抢救一般无明显并发症或后遗症。重度急性中毒时，迅速进入昏迷状态，牙关紧闭，强直性全身痉挛，大小 便失禁。浓度极高时，数分钟内可致人死亡。部分中毒患者昏迷苏醒后，经过两天至30天的假愈期，又出现

6、一系列神经精神症状，常见的有精神异常，脑局灶性损害，颅、脊神经损伤。慢性影响。长期接触低浓度一氧化碳可致头痛、头晕、耳鸣、乏力、失眠、多梦、记忆力减退及心电图改变二氧化硫二氧化硫来自燃料中硫、硫酸盐和有机硫化物。二氧化硫在烟气中的体积浓 度为0.050.25 %,有时可达0.4%。由于原油加工中90%以上的硫转入重油， 重油的含硫量可达13 %。防止二氧化硫污染的有效措施是：燃料脱硫或烟气 脱硫，采用低硫燃料燃烧也是最常用的方法。1. SO2对人体健康的危害SO2是一种无色具有强烈刺激性气味的气体，易溶于人体的体液和其他黏性 液中，长期的影响会导致多种疾病， 口：上呼吸道感染、慢性支气管炎、肺

7、气肿 等，危害人类健康。SO2在氧化剂、光的作用下，会生成使人致病、甚至增加病 人死亡率的硫酸盐气溶胶，据有关研究表明，当硫酸盐年浓度在10卩g/m3左右时，每减少10%的浓度能使死亡率降低0.5% ;2. SO2对植物的危害研究表明，在高浓度的SO2的影响下，植物产生急性危害，叶片表面产生 坏死斑，或直接使植物叶片枯萎脱落；在低浓度SO2的影响下，植物的生长机能受到影响，造成产量下降，品质变坏。据1983年对我国13个省市25个工厂 企业的统计，因SO2造成的受害面积达2.33万公顷，粮食减少1.85万吨，蔬 菜减少500吨，危害相当严重。3. SO2对金属的腐蚀大气中的SO2对金属的腐蚀主

8、要是对钢结构的腐蚀。据统计，发达国家每 年因金属腐蚀而带来的直接经济损失占国民经济总产值的2%4%。由于金属腐蚀造成的直接损失远大于水灾、风灾、火灾、地震造成损失的总和。且金属腐 蚀直接威胁到工业设施、生活设施和交通设施的安全。4.对生态环境的影响S02形成的酸雨和酸雾危害也是相当的大，主要表现为对湖泊、地下水、建筑物、森林、古文物以及人的衣物构成腐蚀。同时，长期的酸雨作用还将对土壤 和水质产生不可估量的损失。氮氧化合物氮氧化合物包括二氧化氮和不稳定的一氧化氮、一氧化二氮和四氧化二氮等。它们在高温（1650 C以上）下可由燃料中的氮化物以及空气中的氮和氧直接生 成。烟气中氮氧化合物含量可达 1

9、200毫克/米（，汽车排气中可达 4000毫克 /米（。通过湿法液体吸收、干法固体吸附或催化转换方法可以降低它的含量；汽油机中采用层状燃烧也是降低氮氧化合物含量的一种方法。各种污染源排放的氮氧化物中，绝大部分为 NO,其毒性不是很大，不过NO在大气中可氧化为N02。N02比较稳定，其毒性为 NO的45倍。空气中N02含量3.5 X10-6 （体积分数）持续1h，开始对人有影响；含量为（2050） X10-6（体积分数）时，对人眼有刺激作用；当含量达到150 X10-6 （体积分数）时，对人的呼吸器官则有强烈的刺激性。N02参与光化学烟雾的形成，其毒性更强。据 研究，光化学烟雾具有致癌作用。在阳

10、光作用下N02与烃和臭氧反应，生成烟雾和有害于人类健康的化合物，这些烟雾和化合物分别带有刺激性、 腐蚀性，能 伤害人的眼睛并导致呼吸系统的疾病。但是，最新的研究表明，一氧化氮参与人的心血管作用， “一氧化氮是心血管 系统中传播信号的分子”的研究获1998年诺贝尔生物学及医学奖。研究表明，某 些细胞可以产生一氧化氮，这些一氧化氮从细胞中穿出后， 作用于其他细胞，并 能控制其他细胞的行为。以后，科学家陆续发现一氧化氮在神经信号传递、血压 控制、血液流量控制和抵抗感染等方面的重要作用，但在大气中的氮氧化物对人体还是有害的烟尘烟尘中，烟是指碳氢化合物在缺氧下裂解生成颗粒直径小于 1微米的碳粒。 随着碳

11、粒的增多，烟由褐色变为黑色。家庭炉灶的产烟量占燃煤量的 3.5 %以上， 工业锅炉一般是0.5 %。尘是指排气中直径为1100微米的颗粒，来自燃料的 灰分。影响烟尘的因素是燃烧设备、操作方法和燃料含灰量。选烧低灰分燃料和 采用旋风分离、湿法净化、多孔过滤或静电沉降等除尘设施，都是降低排气中烟 尘的有效措施。噪声及热污染燃烧引起的噪声主要来自进气道、排气道和燃烧器。控制噪声源、减弱传播、 采用消声器等能使噪声降低。在燃烧过程中，大量热量的积聚将引起环境的热污 染。如热电厂中通常只有 40 %的燃料热能转为电能，余下的大部分热能排入大 气或随冷却水带走，大量含热废水排到江河使水温升高， 影响水质，

12、危及水生生 物的生长，破坏生态平衡。为此要充分利用热电厂的余热和改进冷却方式，以控制热污染的危害。3. 防治措施目前世界上减少二氧化硫排放量的主要措施：1. 原煤脱硫技术，可以除去燃煤中大约 40 %一 60 %的无机硫。优先使用低 硫燃料，如含硫较低的低硫煤和天然气等。2. 改进燃煤技术，减少燃煤过程中二氧化硫和氮氧化物的排放量。例如，液 态化燃煤技术是受到各国欢迎的新技术之一。它主要是利用加进石灰石和白云石，与二氧化硫发生反应，生成硫酸钙随灰渣排出。对煤燃烧后形成的烟气在排 放到大气中之前进行烟气脱硫3. 目前主要用石灰法，可以除去烟气中85% 90 %的二氧化硫气体。不过， 脱硫效果虽好

13、但十分费钱。例如，在火力发电厂安装烟气脱硫装置的费用， 要达 电厂总投资的25%之多。这也是治理酸雨的主要困难之一。4. 开发新能源，如太阳能,风能,核能，可燃冰等，但是目前技术不够成熟，如果使 用会造成新污染，且消耗费用十分高防治大气污染是一个庞大的系统工程，需要个人、集体、国家、乃至全球各 国的共同努力，可考虑采取如下几方面措施：减少污染物排放量。多采用无污染能源（如太阳能、风能、水力发电）、改革能源结构，用低污染能源（如天然气）、对燃料进行预处理（如烧煤前，先进 行脱硫）、改进燃烧技术等均可减少排污量。另外，在污染物未进入大气之前， 使用除尘消烟技 术、冷凝技术、液体吸收技术、回收处理技术等消除废气中的 部分污染物，可减少进入大气的污染物数量。控制排放和充分利用大气自净能力。 气象条件不同，大气对污染物的容量便 不同，排入同样数量的污染物，造成的污染物浓度便不同。对于风力大、通风 好、湍流盛、 对流强的地区和时段，大气扩散稀释能力强，可接受较多厂矿企 业地逆温的地区和时 段，大气扩散稀释能力弱，便不能接受较