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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 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,第一节 燃料的性质,1. 燃料的分类,2. 燃料的化学组成,典型液体和气体燃料的化学组成成分,2. 燃料的化学组成,典型固体燃料的化学组成成分,3. 燃料组成对燃烧的影响,碳：可燃元素。 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
2、氢的含量为2%10% 1 kg氢完全燃烧时能放出120500 kJ的热量。,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。,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102105C，保持2h后才能除掉。 灰分：是燃料中不可燃矿物质。,4.煤的分类和组成,煤的基本分类 褐煤：热值
3、为30004000kcal/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42007500kcal/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42007500kcal/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,4.煤的分类和组成,煤的成分分析 工业分析（ proximate 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
4、 ） 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。,4.煤的分类和组成,煤中硫的形态,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,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,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,第二节 燃料燃烧过程及燃烧产物
5、,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,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,3. 燃烧产物与温度的关系,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
6、（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,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,2. 燃烧方程式,燃料重量 = 12x+1.008y+32z+16w,3. 燃料燃烧所需的空气量,理论
7、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,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,部分炉型的空气过剩系数,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),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),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
8、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）。,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 657 12 = 54.75 H 32 1 = 32 S 17 32 = 0.53 O 23 16 = 1.44 水分 90 18 = 5 灰分 181 化学分子式: C54.75H32S0.53O1.44,1）理论空气量、实际空气量的计算,2）理论烟气量、实际烟气量的计算,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：,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：,