第二章 燃烧与大气污染 1. 燃料的性质 2. 燃料的燃烧过程及燃烧产物 3. 燃烧所需空气量和产生烟气量的计算

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1 第二章 燃烧与大气污染 1. 燃料的性质 2. 燃料的燃烧过程及燃烧产物 3. 燃烧所需空气量和产生烟气量的计算
第二章 燃烧与大气污染 1. 燃料的性质 2. 燃料的燃烧过程及燃烧产物 3. 燃烧所需空气量和产生烟气量的计算 4. 燃烧过程中硫氧化物的形成 5. 燃烧过程中颗粒污染物的形成 6. 燃烧过程中其他污染物的形成

2 第一节 燃料的性质 1. 燃料的分类 按获得方法分 按物态分 天然燃料 人工燃料 固体燃料 木柴、煤等 木炭、焦炭等 液体燃料 石油
第一节 燃料的性质 1. 燃料的分类 按获得方法分 按物态分 天然燃料 人工燃料 固体燃料 木柴、煤等 木炭、焦炭等 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、转炉煤气、焦炉煤气

3 2. 燃料的化学组成 典型液体和气体燃料的化学组成成分

4 2. 燃料的化学组成 典型固体燃料的化学组成成分

5 3. 燃料组成对燃烧的影响 碳：可燃元素。 氢：是燃料中发热量最高的元素。 1 kg纯碳完全燃烧时，放出32860 kJ的热量。
不完全燃烧生成CO时，放出9268kJ的热量。 无烟煤含碳量约90%~98%，一般煤的含碳量约50%~95%。 氢：是燃料中发热量最高的元素。 煤中氢的含量为2%~10% 1 kg氢完全燃烧时能放出 kJ的热量。

6 3. 燃料组成对燃烧的影响 氧：氧在燃料中与碳和氢生成化合物，降低了燃料的发热量 氮：燃料中含氮量很少，一般为0.5%~1.5%
硫：以三种形态存在：有机硫、硫化铁硫和硫酸盐硫。前两种能放出热量，称之为挥发硫。硫燃烧生成产物为SO2和SO3，其中SO2占95%以上。

7 3. 燃料组成对燃烧的影响 水分： 煤中水分由表面（外部）水分和吸附（内部）水分组成。 外部水分可以靠自然干燥除去。
内部水分要放在干燥箱中加热到102~105C，保持2h后才能除掉。 灰分：是燃料中不可燃矿物质。

8 4.煤的分类和组成 煤的基本分类 褐煤：热值为3000~4000kcal/kg 烟煤：热值为4200~7500kcal/kg
最低品位的煤，形成年代最短 挥发分大于40%，适于烧锅炉、气化 烟煤：热值为4200~7500kcal/kg 形成年代较褐煤长，碳含量75%~90％，成焦性较强 挥发分在10% ~40%之间，适于炼焦、气化、动力燃料 无烟煤：热值为4200~7500kcal/kg 煤化时间最长，含碳量最高（高于93％），成焦性差 挥发分小于10%，适于民用、冶金、建材、气化

9 4.煤的分类和组成 煤的成分分析 工业分析（ proximate analysis ） 元素分析（ ultimate analysis ）
测定煤中水分、挥发分、固定碳和灰分。估测碳含量和热值，是评价工业用煤的主要指标。 元素分析（ ultimate analysis ） 用化学分析的方法测定去掉外部水分的煤中主要组分碳、氢、氮、硫和氧的含量。

10 4.煤的分类和组成 煤中硫的形态

11 4.煤的分类和组成 煤的成分的表示方法 要确切说明煤的成分，必须同时指明百分比的基准，常用的基准有以下四种：
收到基：锅炉炉前使用的燃料，包括全部灰分和水分 空气干燥基：以去掉外部水分的燃料作为100%的成分，即在实验室内进行燃料分析时的试样成分

12 4.煤的分类和组成 干燥基：以去掉全部水分的燃料作为100%的成分，干燥基更能反映出灰分的多少
干燥无灰基：以去掉水分和灰分的燃料作为100%的成分

13 4.煤的分类和组成 煤的成分的表示方法及其组成的相互关系

14 第二节 燃料燃烧过程及燃烧产物 1. 燃烧过程及燃烧产物 燃烧过程是可燃物的快速氧化过程（放热反应） 完全燃烧的产物：CO2、H2O
第二节 燃料燃烧过程及燃烧产物 1. 燃烧过程及燃烧产物 燃烧过程是可燃物的快速氧化过程（放热反应） 完全燃烧的产物：CO2、H2O 不完全燃烧的产物： CO2、H2O & CO、黑烟及其他部分氧化产物 如果燃料中含有S和N，则会生成SO2和NO 空气中的部分N可能被氧化成NO－热力型NOx

15 2. 燃烧过程产生的污染物 燃烧可能释放的污染物： CO2、CO、SOx、NOx、CH 烟、飞灰、金属及其氧化物等
温度对燃烧产物的绝对量和相对量都有影响（见后图） 燃料种类和燃烧方式对燃烧产物也有影响

16 3. 燃烧产物与温度的关系

17 4.燃料完全燃烧的条件（3T） 空气条件：提供充足的空气；但是空气量过大，会降低炉温，增加热损失
温度条件（Temperature）：达到燃料的着火温度 时间条件（Time）：燃料在高温区停留时间应超过燃料燃烧所需时间 燃料与空气的混合条件（Turbulence）：燃料与氧充分混合

18 第三节 燃烧所需空气量和产生烟气量的计算 1. 燃料燃烧烟气量计算的假定：
第三节 燃烧所需空气量和产生烟气量的计算 1. 燃料燃烧烟气量计算的假定： 空气组成 ：20.9%O2和79.1%N2，两者体积比为：N2/ O2 = 3.78 气体的标准状态：温度273.15k,压力101325Pa 燃料中的氧可用于燃烧 燃料中硫被氧化为 SO2 不考虑NOX的生成 燃料的化学式为CxHySzOw

19 2. 燃烧方程式 燃料重量 = 12x+1.008y+32z+16w

20 3. 燃料燃烧所需的空气量 理论空气量：按化学反应式计算，燃料完全燃烧时所需要的空气量

21 3.燃料燃烧所需的空气量 空气过剩系数 实际空气量与理论空气量之比。以表示， 通常>1 所需实际空气量

22 部分炉型的空气过剩系数

23 4. 燃烧产生的烟气量 烟气量计算（CO2、SO2、N2和H2O） 完全燃烧时理论烟气量（m3/kg) 完全燃烧时理论干烟气量（m3/kg)

24 4. 燃烧产生的烟气量 完全燃烧时实际烟气量（m3/kg) 完全燃烧时实际干烟气量（m3/kg)

25 燃料燃烧烟气量计算实例 [例题] 某种煤（收到基）的元素分析为：C 65.7%；H 3.2%； S 1.7%； O 2.3% ；灰分 18.1% ；水分 9.0% 。 假设空气过剩系数为1.4，燃料完全燃烧。假定空气中不含水分。 1）计算燃煤1kg所需要的理论空气量和实际空气量； 2）计算燃煤1kg所产生的理论烟气量和实际烟气量； 3）计算实际烟气中SO2的浓度以（mg/m3表示）； 4）假定烟尘的排放因子为20%，计算实际烟气中烟尘的浓度（以mg/m3表示）。

26 煤组成的表示方法: CxHySzOw 已知：C: 65.7%, H: 3.2%, S: 1.7%, O: 2.3%
灰分: 18.1%, 水分: 9%，按1000g煤计算 可燃元素 质量g 摩尔数 C  12 = H  = 32 S  32 = 0.53 O  16 = 1.44 水分  18 = 5 灰分 化学分子式: C54.75H32S0.53O1.44

27 1）理论空气量、实际空气量的计算

28 2）理论烟气量、实际烟气量的计算

29 1kg煤中含硫17g,可产生34g二氧化硫 1kg煤燃烧产生的烟气量为9.685m3。 烟气中二氧化硫浓度为：
3）计算实际烟气中SO2的浓度（mg/m3） 1kg煤中含硫17g,可产生34g二氧化硫 1kg煤燃烧产生的烟气量为9.685m3。 烟气中二氧化硫浓度为：

30 4）计算实际烟气中烟尘的浓度 1kg煤中含灰分181g,20%进入烟气， 1kg煤燃烧产生的烟气量为9.685m3。 烟气中烟尘浓度为：