大气污染控制工程 1

第 2 章 大气污染物的生成控制

学习要点

1. 了解煤炭的形成、组成并掌握煤炭成分的表示方法

2. 了解烟尘、含硫化合物和氮氧化物的生成机理

3. 掌握燃料燃烧的相关计算

大气污染控制工程 2

2.1 能源与大气污染2.1.1 能源的分类 能源是能提供可利用能量的资源，可分为直接从自然界取得的一次能源和由一次能源转换得到的二次能源。一次能源还可分为可再生能源和不可再生能源。

一次能源可再生能源 风能、水能、太阳能、生物质能、海洋热能、

潮汐能、地震、火山、地热等

不可再生能源 化石燃料（煤、石油、天然气）、核燃料（铀、钍、氢）

二次能源 电能、氢能、汽油、煤油、柴油、火药、酒精、甲醇、丙烷、硝化甘油等

大气污染控制工程 3

通常还把能源分为常规能源（煤、石油、天然气、水能、核能等）与新能源（太阳能、风能、海洋能、地热能、生物质能和氢能等）两大类。

能源又可分为污染型能源（化石燃料）和清洁型能源（水力、电力、太阳能、风能和核能等）。

新疆达坂城风力电站之一

中国能源消耗构成

年度 消费（ % ）

煤 石油 天然气 水利 核能1950 96.72 0.91 0.03 2.33 0

1970 81.56 14.14 1.23 3.06 0

1980 69.50 23.75 2.98 3.77 0

1990 74.20 19.00 2.00 4.80 0

2000 69.40 19.90 2.80 6.90 1

2020 68.00 14.40 5.40 8.50 3.7

煤炭是我国的主要能源

煤炭在国内的地位• 煤炭储量：

– 我国含煤面积约 55万 km2 ，探明可直接利用的储量为 1.0 万亿 t ，按年产 19亿

t ，可采 500 年

• 我国煤炭占一次能源结构的 70% 左右，我国石油、天然气等资源有限。– 煤炭在世界一次能源消费中所占比重为 26.5% ，低于石油所占比重 37.3% ，高

于天然气所占比重 23.9%

• 水电、核能，近几十年发展不能从根本上解决中国能源问题– 水资源有限且南北不平衡

– 核能放射性污染，仍存在争议

• 煤炭还是重要的工业原料– 从煤中可以提取 200 多种产品。（煤化工、煤变油）

什么是煤？

2.1.2 煤炭的形成和组成

—— 由植物形成的有机岩石

由植物遗体经过生物化学、物理化学等共同作用而转变成的沉积有机矿产，为多种高分子化合物和矿物质组成的混合物。

低等植物和高等植物的特点

低等植物：包括菌类和藻类，是由单细胞和多细胞构成的丝状体或叶状体植物，没有根、茎、叶等器官。

高等植物：包括蕨类、裸子植物和被子植物。进化论认为，高等植物由低等植物长期进化而来，构造复杂，有根、茎、叶的区别。

高等植物是重要的成煤物质来源。 低等植物与高等植物的组成差别较大，对成煤的性质有较大影响。

低等植物——海带

低等植物——蘑菇 低等植物——地衣

高等植物——华南毛蕨

高等植物——松树

成煤植物的有机组成

① 糖类及其衍生物 ( 纤维素、半纤维素和果胶质 )

② 木质素 ( 木质素是植物转变为煤的原始物质中最重要的有机

组分 )

③ 蛋白质 ( 是煤中硫、氮元素的主要来源之一 )

④ 脂类化合物 ( 脂肪、树脂等 )( 树脂——能完好的保存在煤中。

（“琥珀”形成）

琥 珀

1. 植物条件 ——物质基础；——长期大量生长，才可能聚煤。

2. 气候条件 ——既影响植物生长，同时影响植物的分解；

——最有利于成煤的气候条件是温暖潮湿气候。

3. 自然地理条件 ——植物堆积；

——沼泽是既有利于植物生长又有利于植物死亡后埋藏的理想场所。

4. 地壳运动条件 ——埋藏条件。

—— 地壳的沉降运动是主导因素，控制着沼泽的形成与发展、上覆岩层

和多煤层的形成

成煤的必要条件5m 厚的煤层至少需要持续万年的植物堆积

堆积在水体中的植物遗体

泥炭

腐泥

褐煤

烟煤无烟煤

在地表常温常压下

泥炭化作用

腐泥化作用盆地基底下降

埋藏至地下深

部成岩作用

变质作用温度压力上升

天然气

引起煤变质的主要因素是温度。

煤炭形成过程

常见煤的种类

无烟煤

泥炭 褐煤

烟煤

大气污染控制工程 18

煤形成年龄 增加 着火点 增加 燃烧热值 增加 固定碳含量 增加

挥发分含量 减少

不同种类煤炭性质的比较

2.1.3 煤的工业分析引言：

煤的工业分析，也称为技术分析或实用分析。主要测定项目有煤的水分 (M) 、灰分 (A) 、挥发分 (V) 和固定碳 (FC)四项，有时也将上述四个测定项目叫做半工业分析，再加上煤的发热量和煤中全硫的测定，则称为全工业分析。 通常，水分、灰分、挥发分产率都直接通过实验测定，固定碳不作直接测定，而是用差减法进行计算。 利用煤的工业分析结果，可以基本掌握各种煤的质量、工艺性质及特点，以确定煤在工业上的实用价值。

煤是一种多孔性的固体，含有一定的水分。煤

的水分，是很难用肉眼估量出来的，即使看起来是

干煤，而实际上烟煤还含有 1%~2% 的水分，褐煤含有

10%~40% 的水分。水分是煤中的无机组分，其含量和

存在状态与煤的内部结构及外界条件有关。一般而

言，煤中水分是无用的物质，它的存在不利于煤的

加工利用，其含量越低越好。

（一）煤的水分测定

1 、外在水分 (Mf ) ：是指附着在煤的颗粒表面的水膜或存在于直径大于 10-5 cm 的毛细孔中的水分，又称自由水分或表面水分。 该水分以机械方式和煤结合，在常温（ 45 ~50℃ ℃ ）下较易失去。

煤中水分的存在形态

水分分类

游离水

化合水 （煤的工业分析中不考虑）

内在水分

外在水分 全水分（ Mt ）

2 、内在水分 (Minh ）：存在于煤粒内部直径小于 10-5 cm 的毛

细孔中的水分。 该水分以物理化学方式与煤结合，其含量与煤的表面积大小和吸附能力有关，在室温下这部分水分不易失去 ,需加热到 105 ~110 ℃ ℃ 时才失去。

收到煤 空气干燥煤 干燥煤45 ~50 ℃ ℃ ~110

105℃ ℃

内在水分随煤的煤化程度加深而呈规律性变化： 泥炭→褐煤→烟煤→无烟煤 （随煤化程度加深，内在水分逐渐减小）

3 、化合水：是指以化学方式与矿物质结合、有严格的分子比，在全水分测定后仍保留下来的水分，即通常所说的结晶水。 化合水在煤中含量不大，通常要加热到 200℃甚至 500℃

以上才能析出。如石膏 (CaS04·2H20) ，煤的工业分析中，一

般不考虑化合水，只测定游离水。

煤中水分对煤炭加工利用的影响 水分是煤中的不可燃成分，它的存在对煤的加工利用通常是有害无利的，可以表现在以下几个方面。① 造成运输浪费。煤是大宗商品，水分含量越大，则运输负荷越大。特别是在寒冷地区，水分容易冻结，造成装卸困难，解冻又需要消耗额外的能耗。

例如：日燃煤 1 万吨的电厂，煤中水分由 10%减少至 9% ，每

天可减少 100t 水运进电厂，全年就可节约运力三万余吨，直接经济效益可观。

②增加机械加工的困难。煤中水分过多，会引起粉碎、筛分困难，既容易损坏设备，又降低了生产效率。

③ 降低发热量。煤作为燃料，水分在气化和燃烧时，成为蒸汽，蒸发时需消耗热量，每增加1% 的水分，煤的发热量降低 0.1% 。

煤样在规定的条件下 ( 815±10)℃完全燃烧后所得到的残留物，称为灰分。虽然灰分全部来自煤中矿物质，但灰分的组成和质量与矿物质不完全相同，是矿物质在空气中经过一系列复杂的化学反应后剩余的残渣，因此，称之为“灰分产率”更为合理。

煤的灰分与煤中矿物质关系密切，对煤炭利用都有直接影响。

（二）灰分的测定

煤的灰分来自煤中的矿物质，包括如下几个部分：

煤中灰分的来源

煤中矿物质

外来矿物质

原生矿物质

次生矿物质内在矿物质

1 、原生矿物质 煤的原生矿物质是成煤植物在生长过程中，从土壤中吸收的碱金属和碱土金属的盐类，其含量一般为 2﹪～

3﹪。这类盐类与煤的有机质结合紧密不易分离。

2 、次生矿物质 在成煤过程中，由外界混到煤层中的矿物质而形成了次生矿物质。次生矿物质在煤中的含量一般不高。 以内在矿物质所形成的灰分称之为内在灰分。内在矿物质难以用洗选的方法去除。3 、外来矿物质 在采煤过程中混入的矿顶、底板 及夹矿层的矿石、泥、沙等称为外来矿物质。这类矿物质由于是从外界引入的，在煤中分布不均，可采用洗选的方法将其除去。

测定灰分的意义

• （ 1 ）灰分是表征煤炭质量的最主要指标，是考核煤矿和选煤厂煤炭产品质量的主要指标之一。商品煤灰分是煤矿、选煤厂地和用（户）煤单位结算的依据。灰分也是现阶段我国制定煤炭出厂价格的基本依据。

• （ 2 ）灰分与煤的发热量、密度等性质有关。灰分增加，可燃部分相对地减少，单位质量煤的发热量就降低。灰分和发热量有很好的线性关系，灰分增加，发热量降低；灰分增加，煤的密度也随之增大。

• （ 3 ）煤的灰分大小，直接影响着煤作为工业原料和能源使用时的作用。如炼焦、气化、加氢液化以及制造石墨电极等都要求煤的灰分在一定限度以下，否则将影响这些工业的生产和产品质量。在工业利用上，灰分＜ 10%称特低灰煤，灰分=10%~15% 为低灰煤，灰分 =15%~25% 为中灰煤，灰分 =25%~40% 为富灰煤，灰分＞40% 为高灰煤。

灰分测定

称取一定量的煤样于灰皿中，置于高温炉并灼

烧至恒重。根据灼烧后残留物（灰分）的质量占煤

样质量的百分数，计算出灰分的含量。

马弗炉

马弗炉

煤在规定条件下隔绝空气加热进行水分校正后的质量损失即为挥发分。挥发分不是煤中原来固有的挥发性物质，而是煤在严格规定条件下，加热时的热分解产物，确切地说，煤中挥发分应叫挥发分产率。

（三）挥发分的测定

• 挥发分 : 是评定煤质的指标。煤化程度低的煤，挥发分较多。如果燃烧条件不适当，挥发分高的煤燃烧时易产生未燃尽的碳粒，俗称“黑烟”；并产生更多的一氧化碳、多环芳烃类、醛类等污染物，热效率降低。因此，要根据煤的挥发分选择适当的燃烧条件和设备。

挥发分的组成

煤的挥发分主要是由水分和碳氢化合物

（ CH4 为主）组成，但物理吸附水（包括外

在水和内在水分）和矿物质生成二氧化碳不属挥发分范围。

测定

称取一定量的空气干燥煤样，放在带盖

的瓷坩埚中，在 ( 900±10)℃下，隔绝空气

加热 7min ，以减少的质量占煤样质量的百分

数再减去该煤样水分含量作为挥发分产率。

固定碳含义 从测定煤样挥发分后的焦渣中减去灰分后的残留物称为固定碳。 固定碳和挥发分一样不是煤中固有的成分，而是热分解产物。在组成上，固定碳除含有碳元素外，还包含氢、氧、氮和硫等元素。因此，固定碳与煤中有机质的碳元素含量是两个不同的概念，决不可混淆。

（四）煤中固定碳含量的计算（ FC ）

adadadad VAMFC %100

固定碳的计算 固定碳的数据并非从实验获得，而是由下式计算得：

FCad －－空气干燥煤样的固定碳含量，％；

Mad ---空气干燥煤样的水分含量，％，

Aad ---空气干燥煤样的灰分含量，％；

Vad ---空气干燥煤样的挥发分含量，％；

（3）煤的成分表示方法一般用质量百分数表示，通常有四种基准。

1）收到基（以下标“ar”表示 ） 包括水分与灰分的煤作为100％的成分，即煤的实际应用成分。燃烧计算通常采用此方法。

2 ）空气干燥基（以下标“ ad” 表示） 指去除外在水分的煤作为 100％的成分。通常是在实验室内

作煤样分析时采用。

大气污染控制工程 41

（ 3 ）干燥基（以下标“ d” 表示 ）

失去全部水分的煤作为 100％的成分。

因为排除了水分的影响，所以干燥基能准确反映出灰分的多少。

（ 4 ）干燥无灰基（以下标“ daf” 表示 ） 失去水分、去掉灰分的煤作为 100％的成分。

大气污染控制工程 42

按烟尘的生成

机理不同，

可分为

气相析出型烟尘

剩余型烟尘

酸性尘

积炭

粉尘

2.2.2 烟尘的生成机理及其控制

大气污染控制工程 43

脱氢分解聚合

气液固 相燃料

燃烧释放

可燃性气体缺氧

尘（炭黑）(PAHS)

气相析出型烟尘粒径很细（如重油燃烧产生的炭黑粒径在 0.02~0.05µm ），比表面很大，每公斤可达数万平方米。收集下来的烟尘呈絮状，体积大，重量轻。

1. 气相析出型烟尘

大气污染控制工程 44

工业窑炉常用的液体燃料有重油和渣油。

燃料油的燃烧过程是一个复杂的物理化学过程。它包括燃料油的雾化、油雾粒子中可燃物的蒸发与扩散、可燃气体与空气的混合以及可燃气体的氧化燃烧等诸过程。此外还可能有油滴热解和裂化过程。

2. 液体燃料的燃烧和剩余型烟尘 （也称石油焦或煤胞）

大气污染控制工程 45

液体油滴裂化

热分解

气体成分

絮状空心球 焦炭（煤胞）

主要发生在未完全氧化之前，热反应速度大于与氧气的反应速度。粒径为 10～ 300微米。

大气污染控制工程 46

气相析出型烟尘和剩余型烟尘在烟气温度接近露点时，吸收烟气中的

H2SO4 ，长大成为像雪片形状的烟尘。酸性尘由于颗粒较大，一般沉落

在烟囱附近。

3. 酸性尘

4. 积炭 油滴附着在燃烧器、燃烧器旋口、燃烧室炉墙上，受炉内高温气化而剩余下来的烟尘。 其颗粒形状不定，但粒度较大。

大气污染控制工程 47

飞灰：不可燃矿物质黑烟：未完全燃烧的炭粒

5. 粉尘

固体燃料燃烧产生粉尘，包括飞灰和黑烟。

大气污染控制工程 48

（ 1 ） 燃料种类的影响 a. 气体燃料： 碳氢比（ C/H ）越高，产生黑烟愈多； 碳原子数愈多，愈容易产生碳黑。 芳香烃﹥炔烃﹥烯烃﹥烷烃 b. 液体燃料： 油质愈重，残留碳越多，烟尘越多。 煤焦油﹥重油﹥中油﹥轻油

2. 影响烟尘生成量的因素

大气污染控制工程 49

与燃料中灰分率有关，劣质煤灰份高，粉尘浓度就高。易于燃烧又不易出现黑烟的燃料顺序为：无烟煤、焦炭、褐煤、低挥发分烟煤、高挥发分烟煤。

重油燃烧时，油滴的直径越大，残留性烟尘浓度急剧增大。固体燃料粒度越大，燃烧可能越不充分，可能使黑烟增多。

c. 固体燃料：

（ 2 ） 燃料粒度的影响

大气污染控制工程 50

• 炉型不同，燃料中的灰分变为飞灰的份额不同。

燃烧方式 占燃料中的灰分（％）

手烧炉 15～ 20

链条炉 15～ 20

抛煤机炉 24～ 40

沸腾炉 40～ 60

煤粉炉 75～ 85

各炉型下的烟尘颗粒粒径组成不同。

大气污染控制工程 51

飞灰颗粒组成（% ）

手烧炉

链条炉

抛煤机炉

煤粉炉 沸腾炉

﹤10μm 的含量 5 7 11 25 4

﹤20μm 的含量 8 15 23 49 10

﹤44μm 的含量 30 25 42 79 20

﹤74μm 的含量 40 38 56 92 26

﹤149μm 的含量 49 57 73 98 74

﹥149μm 的含量 51 43 27 2 26

几种燃烧方式的烟尘颗粒概况

大气污染控制工程 52

（ 3 ） 氧气浓度和空气过剩系数的影响

空气过剩系数＝实际供给的空气量／理论空气量

必须保证一定大小的空气过剩系数（ 1.2～ 1.3 ），使 得有足够的氧气浓度供燃料燃烧充分。

图 2-1 排尘浓度与剩余氧气体积分数的关系

大气污染控制工程 53

在燃料一定时，促进燃料的完全燃烧是减少烟尘量的主要

措施。保证燃料完全燃烧的条件是适宜的过剩空气系数、

良好的湍流混合（ Turbulence ）、足够的温度

（ Temperature ）和停留时间（ Time ），即供氧充分下的

“三 T”条件。

1．适宜的过量空气系数　燃烧时，如果空气供应不足，

燃烧就不完全；相反，空气量过大，会降低炉温，增加锅

炉的排烟损失。因此按燃烧不同阶段供给相适应的空气量

是十分必要的。

3. 烟尘生成量的控制

大气污染控制工程 54

空气过剩系数与实际空气量 空气过剩系数是指实际空气量与理论空气量之比。

α值与燃料的种类、燃烧方法、燃烧装置的构造、燃料和助燃空气的接触状态以及混合难易程度等因素有关。

0

0

VV

V

V

大气污染控制工程 55

燃烧方法

烟煤 无烟煤 重油 煤气

手烧炉和抛煤机炉1.3~1.5 1.3~2.0

-- --

链条炉1.3~1.4 1.3~1.5

-- --

悬燃炉 1.2 1.25 1.15~1.2 1.05~1.1

部分炉型的空气过剩系数

大气污染控制工程 56

燃料和空气充分混合是有效燃烧的又一基本条件，混合不均匀就会产生大量的烟尘和不完全燃烧产物。混合程度取决于湍流度，对于蒸气相的燃烧，湍流可以加速液体燃料的蒸发；对于固体燃料的燃烧，湍流有助于破坏燃烧产物在燃料颗粒表面形成的边界层，从而提高表面反应的氧利用率，并使燃烧过程加速。

2．改善燃料与空气的混合

大气污染控制工程 57

　 燃料只有达到着火温度，才能与氧化合而燃烧。着火温度通常按固体燃料、液体燃料、气体燃料的顺序上升，如无烟煤 713~773K ，重油 803~853K ，发生炉煤气 973~1073K 。在着火温度以上，温度越高，燃烧反应速度越快，燃烧越完全，烟尘越少。

3．保证足够的温度

大气污染控制工程 58

燃料在高温区的停留时间应超过燃料燃

烧所需要的时间。燃料粒子燃尽时间 tb

与粒子初始直径 (2r0) 、粒子表面温度 T

和氧气浓度 P0 有关。 　

4．保证足够的燃烧时间

大气污染控制工程 59

图 2-2 焦粒燃烧时间与初始直径、粒子表面温度的关系 图 2-3 炭黑烧掉 95% 所需时间

大气污染控制工程 60

2.2.3.1 燃烧过程中含硫污染物的生成

1. 燃料中的硫含量 燃料种类不同，硫的形态与含量也有区别。 天然气、煤气：以硫化氢为主，有机硫较少，含硫量一般小于 1％。

2.2.3 含硫污染物的生成机理及控制

大气污染控制工程 61

煤中硫的形态

– 有机硫（ CxHySz ）

– 黄铁矿硫（ FeS2 ）

– 硫酸盐硫（ MeSO4 ）– 元素硫

单质硫

无机硫

在我国煤炭资源中，硫的平均质量分数为 1.11％

大气污染控制工程 62

2. 二氧化硫的生成 燃料中的可燃硫（包括无机硫和有机硫）在燃烧条件下（空气过剩系数大于 1 ）全部生成二氧化硫，煤中的硫酸盐一般转入灰分。 烟气中的 SO2 量正比于燃料中的含硫量。

烟气体积

10的比例SO硫转化为3264含硫量）( 6

2燃料

2

BWCSO （mg/Nm3 ）

kg wt%

m3

大气污染控制工程 63

3. 三氧化硫的生成

在一般燃烧条件下，有 0.5％～ 2.0％的SO2会继续氧化为 SO3 。

其生成机理为： a. 火焰中生成的原子氧参加反应

SO2＋ O SO3

323 SOkOSOk

dt

SOd

O2 O＋ Ok+

k_

空气过剩系数越大，温度越高，反应时间越长， SO3

生成量就越多。

大气污染控制工程 64

b. 对流受热面上的积灰和氧化膜的催化作用

生成 SO3 的危害：

SO3 的存在会使烟气露点温度大大升高，易

产生结露，而形成低温腐蚀。

大气污染控制工程 65

4. 硫酸SO3 ＋H2O H2SO4

这一反应从 200~250℃ 左右开始进行，当烟气温度降到 110℃时，反应基本完成。当温度进一步降低时，硫酸蒸汽才凝结成硫酸液滴。如果硫酸蒸汽凝结在锅炉尾部受热面上，将引起低温腐蚀，并产生硫酸尘。因此，锅炉排烟温度不能太低。

排入大气中的烟气，与大气混合，温度进一步降低，烟气中的硫酸蒸汽将再次凝结而形成硫酸雾，雾滴在大气中的漫反射使烟气呈白色，故又称为白烟。

大气污染控制工程 66

含有硫酸蒸汽的烟气，当温度降低到露点以下，硫酸蒸汽将凝结在微小的烟尘粒子表面，然后，这些粒子凝结在一起，长大成雪片状的酸性尘。另外，锅炉尾部、金属烟道和烟囱被硫酸腐蚀生成的盐类和含酸粉尘脱落后也形成酸性尘。

排入大气中的 SO2 ，由于金属飘尘的触媒作用，也会被

空气中的氧氧化为 SO3 ，遇水汽形成硫酸雾，再与粉尘结合

而形成酸性粉尘，或者被雨水淋落而产生硫酸雨。

5. 酸性尘

大气污染控制工程 67

2.2.4 NOX 的生成机理及控制

1. 分类 燃烧过程中生成的 NOx 有三种： a. 温度型 NOx（ Thermal NOx ）：燃烧用空气中的

氮气 在高温下氧化生成 NOx 。 b. 瞬时机理型 NOx （ Prompt NOx ）：碳氢系燃料在

过浓燃烧时产生 , 通常生成量很少。

2.2.4.1 燃烧过程 NOx 的生成机理

氮氧化合物有 N2O、 NO、 NO2、 N2O4 等，总称氮氧化物 。其中主要污染大气的是 NO和 NO2 ，主要来源于燃料燃烧过程。

NOx 的排放依气、油、煤的顺序而增加。

大气污染控制工程 68

基本生成反应可概括为：

22

22

22

2

NOONO

NOON

其中 NO 约占 95％，其余为 NO2 。

c. 燃料型 NOx （ fuel NOx ）：燃料中含有的氮的化合物，在燃烧过程中氧化而生成的氮氧化物。

大气污染控制工程 69

a. 温度型 NOx 的生成机理及其控制原理

ONOON

NNONO

OO

2

2

2 2高温

控制步骤

)542000

exp(103 2122

14

RTON

dt

NOd

2. 各类型 NOx 生成机理及其控制原理

大气污染控制工程 70

由★式可知：

(1) 温度对 NO 的生成速度起决定作用。

当 T<1500℃时，温度型 NOx 生成量极

少， T>1500℃时，反应才变得明显。

(2) 氧气浓度和停留时间对 NO 的生成量也有影响

大气污染控制工程 71

大气污染控制工程 72

空气过剩系数 <1时， NO 生成量随氧气浓度增大而增加；空气过剩系数 >1

时， NO 生成量由于温度降低而减少。

图 2-6 NO浓度与过量空气系数和停 留时间的关系

大气污染控制工程 73

NO 生成反应在燃料基本燃烧完后进行，即是在火焰的下游区域生成。

故控制措施为： （ 1 ）降低燃烧温度； （ 2 ）降低氧气浓度； （ 3 ）燃烧条件远离理论空气比； （ 4 ）缩短高温区的停留时间。

大气污染控制工程 74

快速温度型 NO 是碳氢系燃料在过量空气系数为0.7～ 0.8 并采用预混合燃烧时产生的，是这种情况下的特有现象。

b. 快速温度型 NO 的生成

大气污染控制工程75

液体燃料和固体燃料中含有一定数量的含氮有机物，如哇

林 C5H5N 、吡啶 C9H7N 等，燃烧时有机物中的原子氮容易分

解出来，并生成 NO 。燃烧过程中 20%-80% 的燃料氮转化为NOx 。

影响因素：

– 生成燃料型 NO步骤的反应活化能较低，燃料中 N 的分

解温度低于现有燃烧设备中的燃烧温度，因此，燃料型

NO 的生成受燃烧温度的影响很小。

c. 燃料型 NO 生成及控制原理

大气污染控制工程 76

– 燃料 N 的转化率在空气过剩系数 α 大于 1.1后，不再增加。

α <1.0时，燃料型 NO 生成量急剧下降， α 低于 0.7时，转化率≈ 0 。这是因为氮与碳氢在燃烧过程中竞争氧气的能力较弱。

– 燃料中 N向燃料型 NO 的转化率与含氮化合物的种类无关。

控制措施为：

– 采用含氮量低的燃料；

– 降低过量空气系数燃烧；

– 扩散燃烧时，推迟混合。

大气污染控制工程77

燃烧过程中生成的 NOX 以

温度型和燃料型为主。其中，机动车以汽油和柴油为主要燃料，含 N 量比较低，但是燃烧温度较高，因此生成的

NOX主要是温度型；在我国，

固定源燃烧以煤和重油为主要燃料，它们的含 N 量较高，

生成的 NOX 以燃料型为主，

其次是温度型。

2- 7 NOx图 几种主要燃料 来源对比图 NOx（无 控制措施）

0%

20%

40%

60%

80%

100%

天然气 轻油 重油 煤

NOx百分比

热力型快速型燃料型

• 【例一】计算辛烷（ C8H18 ）在理论空气量条件下燃烧时的燃料 /空气质量比，并确定燃烧产物气体的组成。