燃烧器的污染与排放

Dream

不完全燃烧的燃料会导（CO）和未燃尽的烃类物质的产生。因为在燃烧过程中，如果燃料没有与氧气充分反应，就会释放出这些有害物质；

烟气可能存在的两种类型的可燃污染物；第一种是燃料的不完全燃烧，通常会产生CO，极其严重个别状况会有未燃尽的CH化合物；第二种可燃物污染为VOCs；

一、CO和未燃尽燃料

在许多燃烧过程中，会微量产生一氧化碳（CO），是不完全燃烧的产物。CO是一种易燃气体，无刺激性、无色、无味、通常不具腐蚀性。它是高度有毒的，并通过与血液中正常运输氧气的血红蛋白结合，窒息剂的作用。CO对血红蛋白的亲和力大约是氧气对血红蛋白亲和力的300倍。CO优先与血红蛋白结合，排斥氧气，使得身体缺氧，最终可能导致窒息。因此，CO是一个受到监管的污染物；
1、氧含量影响
CO通常是由含碳燃料的不完全燃烧产生的。通常，燃烧器会过量O2运行，以确保完全燃烧并最小化CO排放。

下图显示了在实验室内，绝热燃烧系统中，不同燃料的当量比与CO排放的函数关系。

但在当量绝热燃烧系统，其他参数保持不变的情况下，更高的烟气温度下会产生了更多的CO；因此，当量绝热燃烧系统，更高温度的预热空气和更高温度的预热燃料，会产生更多的CO；

但实际工况，都是过氧燃烧，预热空气及燃料及更高的炉膛烟气温度都会减少CO的排放；随着过量空气水平的降低，从燃烧器排出的一氧化碳浓度将缓慢增加。如果过量空气水平继续下降，这种增加将会加速。在某个点上（CO穿透），过量空气的进一步减少将会导致CO水平的急剧上升。CO的急剧增加同时会造成燃烧器不稳定，燃烧不稳定反过来会加剧恶化火焰状态加剧CO排放，形成恶性循环；

设计不同的燃烧器CO穿透点不一样，更好的稳燃及混合技术可以允许燃烧器在更低的O2含量下平稳运行，能够带来一定加热炉效率的提高；

2、炉膛温度影响
通常当加热炉低于某一温度下，CO的排放不可避免，炉膛温度低于700℃时，通过燃烧器的设计来控制CO排放开始变得困难，当炉膛温度低于620℃时，即便更好的稳焰及混合技术也无法控制CO排放在较低水平，同时这种技术必然牺牲NOx排放水平为代价；

3、燃气组分影响
下图是实验室内H2/CH4混合物燃料在当量绝热燃烧系统中，其组分变化与CO排放的关系曲线。正如预期的那样，更高浓度的H2会产生更少的CO，对于纯H2，不会产生CO；

二、VOC

挥发性有机化合物（VOCs）通常是低分子量的碳氢化合物，如醇、酮、酯和醛。典型的VOCs包括苯、丙酮、乙醛、氯仿、甲苯、甲醇和甲醛。这些化合物是受监管的污染物，因为如果被释放到大气中，可能会引起光化学烟雾和臭氧层耗损。它们通常不是在燃烧过程中产生的，对于我们研究的管式炉燃烧器，不存在VOC排放的问题；但在焚烧系统中可能存在VOC的排放存在，例如在处理含有污染物的危险废物的焚烧炉中。在这种情况下，加热过程的目标通常是将VOCs从废物中挥发出来，并在它们能够排放到大气中之前将其燃烧掉。

从燃烧过程的废气中去除VOCs有两种策略。一种是使用如碳吸附或冷凝等技术将它们分离并回收。另一种方法是将VOCs氧化成CO2和H2O。这个过程包括如热氧化、催化氧化和生物氧化等技术。