当前课程知识点：大气污染控制工程 > 第二章 燃烧与大气污染 > 2-3 硫氧化物的生成 > 硫氧化物的生成
同学们好! 这节我们一起学习燃烧过程中硫氧化物的生成
在上节课中，我们提到过煤中的硫
主要以有机硫和无机硫存在
其中无机硫又可以分为硫化物硫和硫酸盐硫
此外，煤中还有少量的元素硫
硫化铁硫主要代表为黄铁矿硫，是煤中主要的含硫成分
在煤中通常呈独立相弥散分布
黄铁矿硫比煤矸石和煤重，本身无磁性
但在磁场下能够转变为顺磁物质
可以根据这些性质
采用合适的物理或化学方法将黄铁矿从煤中脱除
硫酸盐硫主要以钙、铁、锰等金属的硫酸盐形式存在
以石膏为主
硫酸盐硫在燃烧时化学性质比较稳定
一般会进入灰分，但在高温时也可能分解
有机硫可分为原生有机硫和次生有机硫两类
原生有机硫来源于成煤植物蛋白质中的硫
次生有机硫则在成煤时期形成
有机硫与煤中有机质构成复杂的分子
不宜用一般重力分选的方法除去
需要采用化学方法进行脱硫
有机硫和无机硫的比例与煤中硫含量有关
低硫煤中主要为有机硫，高硫煤中主要为无机硫
在原油中，硫主要以有机硫的形式存在
原油中的硫含量变化范围较大
一般占质量分数的0.1%~7%
80%~90%的硫存在于原油的重馏分中
以复杂的环状结构存在
而在轻馏分中的硫则主要以四种形态存在
硫化氢、硫醇、一硫化物和二硫化物
硫化氢，硫化氢可以溶解在原油中
由于硫原子以化合形式存在,尤其是在重馏分中
硫原子只是庞大分子的一小部分
所以含硫化合物的量会比较大
当重馏分含硫3%~5%时
含硫化合物的量可能占到一半以上
所以需要从燃料中去除的仅是硫原子
而不能用物理方法分离出硫化物
天然气中的硫主要以硫化氢存在，具有腐蚀性
燃烧产物为硫氧化物
许多国家都规定了
天然气中总含硫量和硫化氢含量的最大允许值
我国天然气标准规定用于工业生产的
三类天然气中硫化氢含量不得多于350mg/m3
煤在燃烧过程中
有机硫和硫化物硫的主要产物都是二氧化硫
硫酸盐硫比较稳定，一般进入灰分
但在高温条件下也会分解
伴随着挥发分的释放
有机硫和无机硫也同时挥发出来
一些有机硫的结合较为松散，故分解温度较低
无机硫的分解速度较慢
在还原气氛、停留时间充足时将分解为FeS、S2和H2S
生成的FeS需要在更高的温度才能分解
含硫燃料燃烧的特征是火焰呈浅蓝色
这是由于SO和O反应生成SO2会释放出蓝光
在所有情况下,SO都是一种重要的反应中间体
燃料中的有机硫可能以硫醇、硫化物或二硫化物形式存在
它们燃烧的主要产物都是二氧化硫
这里以二硫化物为例介绍有机硫的氧化过程
初始步骤为二硫化物与氧气反应
失去一个氢原子形成自由基
接着自由基在二硫键处发生断裂分解
然后发生氢取代反应生成硫醇
硫醇被氧气氧化
先脱氢，然后被进一步氧化，生成二氧化硫
一硫化物、硫醇的氧化过程基本包含在上述反应之中
燃烧过程中形成的二氧化硫, 部分会转化为三氧化硫
低浓度的三氧化硫主要由第一个反应生成
这是一个三体反应
三体反应在常温下进行缓慢
但由于反应温度高、氧原子浓度高，故反应会迅速进行
三氧化硫的消耗主要有三种途径
第一种主要发生在贫燃区，氧气含量充足
三氧化硫主要与氧原子发生反应
第二种主要发生在富燃区，燃料充足
三氧化硫与火焰中大量的游离氢原子发生反应
第三种是一种简单的可逆热分解过程，其中M为第三体
不参与化学反应，可吸收多余的能量
在贫然条件下，氧气含量充足，原子态的氧浓度较高
故二氧化硫的消耗主要受与氧原子的反应控制
在此情况下，可只考虑氧原子对三氧化硫的去除作用
故可以列出关系式：三氧化硫浓度随时间变化速率等于
三氧化硫生成的速率减去三氧化硫消耗的速率
三氧化硫生成的速率等于k1乘以二氧化硫浓度、乘以氧原子浓度
再乘以第三体M的浓度
三氧化硫消耗的速率等于k2乘以三氧化硫的浓度
再乘以氧原子的浓度
M的浓度可以用
反应条件下空气分子的浓度代替
当三氧化硫的浓度不随时间变化时，其浓度达到最大
等于k1除以k2、乘以二氧化硫浓度、再乘以M的浓度
氧原子的浓度被约去了
估算结果表明
SO3的最大浓度为SO2浓度的0.1%-5%, 基本与测量值一致
而在富燃条件下，氧原子的浓度要低得多
三氧化硫主要通过与氢原子反应去除
通过类似的简单推算可以得知，最大浓度为k1
乘以SO2、乘以M乘以O原子的浓度，再除以k3和H之积
在这种情况下，[O]/[H]的比值控制三氧化硫的最大值
因为[O]/[H]的比值很小，富燃条件下SO2向SO3的转化被抑制了
三氧化硫可能会与烟气中的水蒸气
结合生成硫酸，其转化率与温度密切相关
三氧化硫转化率定义为硫酸浓度占六价硫浓度的百分比
三氧化硫水合生成硫酸的反应是放热反应
温度越高，转化率越低
烟气中硫酸浓度的升高会导致烟气的酸露点升高
酸露点指的是烟气中硫酸蒸汽冷凝为液体的温度
即当硫酸浓度升高时，烟气在更高的温度下也会结露
极易引起管道和空气净化设备的腐蚀
所以在燃烧过程中
应尽量控制二氧化硫向三氧化硫的转化
一些金属和金属氧化物作为催化剂
对于二氧化硫向三氧化硫的转化起促进作用
以金属钒为例，五氧化二钒会通过
如公式所示的反应使二氧化硫转化为三氧化硫
V作为在选择性催化还原
(SCR)脱硝工艺一种被广泛使用的催化剂
会将更多的二氧化硫转化为三氧化硫
造成烟道腐蚀等一系列问题
在富含钒的燃料油燃烧烟气中，SO3的产生量高达30%
其他氧化物
如氧化硅、氧化铝、氧化钠等对二氧化硫的氧化
均有一定的催化作用
燃料灰中含有多种氧化物，在受热面也能起到催化作用
一些无机组分也会与二氧化硫发生反应
比如氧化钙可以与二氧化硫反应生成亚硫酸钙和硫酸钙
从平衡常数中可以看出，这是一个放热反应
基于这个现象
在燃烧区域直接投加石灰石或氧化钙
使二氧化硫在燃烧过程中就被除去
相对应的工艺便是循环流化床燃烧脱硫
有关循环流化床燃烧脱硫的具体工艺
我们将在后面的章节学习
-1-1 大气污染的定义和分类
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-第一章 绪论--1-1 大气污染的定义和分类
-1-2 大气污染物和排放源
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-第一章 绪论--1-2 大气污染物和排放源
-1-3 大气污染的影响
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-第一章 绪论--1-3 大气污染的影响
-1-4 大气污染防治法规及标准体系
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-第一章 绪论--1-4 大气污染防治法规及标准体系
-第一章 绪论--第一章 作业习题
-2-1 燃料的性质与分类
-第二章 燃烧与大气污染--2-1 燃料的性质与分类
-2-2 燃烧过程和计算
--燃烧过程和计算
-第二章 燃烧与大气污染--2-2 燃烧过程和计算
-2-3 硫氧化物的生成
--硫氧化物的生成
-第二章 燃烧与大气污染--2-3 硫氧化物的生成
-2-4 氮氧化物的生成
--氮氧化物的生成
-第二章 燃烧与大气污染--2-4 氮氧化物的生成
-2-5 颗粒物的生成
-2-5 颗粒物的生成--作业
-2-6 其他污染物的生成
--其他污染物的生成
-第二章 燃烧与大气污染--2-6 其他污染物的生成
-第二章 燃烧与大气污染--第二章 作业习题
-3-1 概述
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-第三章 大气污染气象学--3-1 概述
-3-2 大气的垂直结构
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-第三章 大气污染气象学--3-2 大气的垂直结构
-3-3 大气的热力过程
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-第三章 大气污染气象学--3-3 大气的热力过程
-3-4 大气稳定度与逆温
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-3-4 大气稳定度与逆温--作业
-3-5 大气的运动和风
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-第三章 大气污染气象学--3-5 大气的运动和风
-第三章 大气污染气象学--第三章 作业习题
-4-1 概述
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-第四章 大气污染浓度估算模式--4-1 概述
-4-2 点源扩散的高斯模式
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-第四章 大气污染浓度估算模式--4-2 点源扩散的高斯模式
-4-3 特殊气象和地形条件下的高斯扩散模式（选修）
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-第四章--4-3 特殊气象和地形条件下的高斯扩散模式（选修）
-4-4 点源扩散浓度的估算
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-第四章 大气污染浓度估算模式--4-4 点源扩散浓度的估算
-4-5 线源和面源扩散模式（选修）
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-第四章--4-5 线源和面源扩散模式（选修）
-4-6 空气质量模型的研究进展
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-4-7 区域空气质量模型的应用案例（选修）
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-第四章--4-7 区域空气质量模型的应用案例（选修）
-第四章 大气污染浓度估算模式--第四章 作业习题
-5-1 粒径与粒径分布
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-第五章 颗粒污染物控制技术基础--5-1 粒径与粒径分布
-5-2 颗粒物的形貌特征
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-第五章 颗粒污染物控制技术基础--5-2 颗粒物的形貌特征
-5-3 化学组成和光学性质
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-5-3 化学组成和光学性质--作业
-5-4 粉尘的物理性质
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-第五章 颗粒污染物控制技术基础--5-4 粉尘的物理性质
-5-5 净化装置的性能
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-第五章 颗粒污染物控制技术基础--5-5 净化装置的性能
-5-6 流体阻力和颗粒的沉降
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-第五章--5-6 流体阻力和颗粒的沉降
-5-7 惯性碰撞、机械拦截和扩散（选修）
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-5-7 惯性碰撞、机械拦截和扩散（选修）--作业
-第五章 颗粒污染物控制技术基础--第5章 作业习题
-6-1 重力沉降室
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-第六章 除尘装置--6-1 重力沉降室
-6-2 旋风除尘器
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-6-2 旋风除尘器--作业
-6-3 电晕放电和粒子荷电（选修）
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-6-3 电晕放电和粒子荷电（选修）--作业
-6-4 荷电颗粒的运动和捕集
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-第六章 除尘装置--6-4 荷电颗粒的运动和捕集
-6-5 电除尘器的结构和设计
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-第六章 除尘装置--6-5 电除尘器的结构和设计
-6-6 袋式除尘器的工作原理
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-6-6 袋式除尘器的工作原理--作业
-6-7 袋式除尘器的压力损失和清灰（选修）
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-第六章--6-7 袋式除尘器的压力损失和清灰（选修）
-6-8 袋式除尘器的设计和应用
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-6-8 袋式除尘器的设计和应用--作业
-6-9 湿式除尘器的工作原理
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-第六章 除尘装置--6-9 湿式除尘器的工作原理
-6-10 文丘里洗涤器（选修）
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-第六章 除尘装置--6-10 文丘里洗涤器（选修）
-6-11 除尘器的选择与发展
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-6-11 除尘器的选择与发展--作业
-第六章 除尘装置--第六章 作业习题
-期中测试--期中测试
-7-1 物理吸收传质计算
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-第七章 --7-1 物理吸收传质计算
-7-2 化学吸收传质计算
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-7-2 化学吸收传质计算--作业
-7-3 吸收设备和工艺
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-7-3 吸收设备和工艺--作业
-7-4 气体吸附原理与速率
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-7-4 气体吸附原理与速率--作业
-7-5 吸附设备与工艺
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-7-5 吸附设备与工艺--作业
-7-6 吸附器的设计计算
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-第七章 --7-6 吸附器的设计计算
-7-7 催化原理
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-7-7 催化原理--作业
-7-8 气固催化反应动力学
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-7-8 气固催化反应动力学--作业
-7-9 气固相催化反应器的设计
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-7-9 气固相催化反应器的设计--作业
-第七章 气态污染物控制技术基础（选修）--第七章 作业习题
-8-1 概述
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-8-1 概述--作业
-8-2 燃烧前燃料脱硫
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-第八章 硫氧化物控制技术--8-2 燃烧前燃料脱硫
-8-3 流化床燃烧脱硫
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-8-3 流化床燃烧脱硫--作业
-8-4 高浓度二氧化硫回收
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-8-4 高浓度二氧化硫回收--作业
-8-5 石灰石/石灰湿法烟气脱硫技术
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-第八章 --8-5 石灰石/石灰湿法烟气脱硫技术
-8-6 氧化镁湿法烟气脱硫技术（选修）
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-8-6 氧化镁湿法烟气脱硫技术（选修）--作业
-8-7 海水烟气脱硫技术（选修）
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-8-7 海水烟气脱硫技术（选修）--作业
-8-8 湿式氨法烟气脱硫技术（选修）
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-8-8 湿式氨法烟气脱硫技术（选修）--作业
-8-9 喷雾干燥法烟气脱硫技术（选修）
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-8-9 喷雾干燥法烟气脱硫技术（选修）--作业
-8-10 循环流化床干法烟气脱硫
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-8-10 循环流化床干法烟气脱硫--作业
-8-11 烟气脱硫技术的综合比较
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-8-11 烟气脱硫技术的综合比较--作业
-8-12 二氧化硫控制策略（访谈）（选修）
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--参考链接
-第八章 硫氧化物控制技术--第八章 作业习题
-9-1 概述
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-9-1 概述--作业
-9-2 低氮氧化物燃烧技术
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-第九章 固定源氮氧化物控制技术--9-2 低氮氧化物燃烧技术
-9-3 选择性催化还原技术
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-第九章 固定源氮氧化物控制技术--9-3 选择性催化还原技术
-9-4 选择性非催化还原技术
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-第九章--9-4 选择性非催化还原技术
-9-5 SNCR-SCR联合烟气脱硝技术（选修）
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-9-5 SNCR-SCR联合烟气脱硝技术（选修）--作业
-9-6 烟气同时脱硫脱硝技术（选修）
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-9-6 烟气同时脱硫脱硝技术（选修）--作业
-9-7 固定源氮氧化物控制技术评价
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-9-7 固定源氮氧化物控制技术评价--作业
-9-8 超低排放技术访谈
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-第九章 固定源氮氧化物控制技术--第九章作业习题
-10-1 概述
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-10-1 概述--作业
-10-2 蒸气压及蒸发
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-第十章 挥发性有机物控制技术--10-2 蒸气压及蒸发
-10-3 VOCs污染预防
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-第十章 挥发性有机物控制技术--10-3 VOCs污染预防
-10-4 冷凝法控制VOCs污染
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-10-4 冷凝法控制VOCs污染--作业
-10-5 燃烧法控制VOCs污染
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-第十章--10-5 燃烧法控制VOCs污染
-10-6 生物法控制VOCs污染（选修）
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-10-6 生物法控制VOCs污染（选修）--作业
-第十章 挥发性有机物控制技术--第十章作业习题
-11-1 机动车污染概述
--11-1-1
--11-1-2
--11-1-3
-11-1 机动车污染概述--作业
-11-2 内燃机工作原理和污染物生成机制
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--11-2-2
-第十一章--11-2 内燃机工作原理和污染物生成机制
-11-3 机动车排放控制技术
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--11-3-2
-第十一章 机动车污染控制--11-3 机动车排放控制技术
-11-4 先进车辆技术和清洁替代燃料技术
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-第十一章--11-4 先进车辆技术和清洁替代燃料技术
-11-5 交通规划与交通管理（选修）
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-11-5 交通规划与交通管理（选修）--作业
-第十一章 机动车污染控制--第十一章作业习题
-12-1 全球气候变化与温室效应
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-12-1 全球气候变化与温室效应--作业
-12-2 气候变化的应对措施
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-12-2 气候变化的应对措施--作业
-12-3 臭氧层破坏问题
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-12-4 臭氧层破坏的应对措施
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-第十二章 全球性大气环境问题--第十二章作业习题
-Lecture 01
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-Lecture 02
--Video
-Conversation
--Video
-附加：--Exercise
