第二章洁净燃烧技术一.ppt

1 第2章洁净燃烧技术 1 教学内容 1燃料的性质 2燃料燃烧过程 2 2洁净燃烧技术 1 1 教学知识目标和能力目标了解常见民用及工业燃料的组成和性质 掌握气态 液态和固态燃料的燃烧过程 学会分析影响燃烧过程的因素 2 教学重点重点掌握燃烧过程中理论空气量的计算 3 教学难点燃烧过程中理论空气量的计算 3 焚烧秸秆 污染空气环境 危害人体健康引发火灾 威胁群众的生命财产安全引发交通事故 影响道路交通和航空安全破坏土壤结构 造成耕地质量下降对一个地区的环境形象是最大的破坏 4 洁净燃烧技术 大气中的主要污染物来源于燃料的燃烧 洁净燃烧技术 洁净煤技术低NOX生成燃烧技术 5 1燃料的燃烧过程 1 1燃料的种类与性质 燃料的定义 指燃烧过程中能放出热量 且经济上可行的物质 6 固体燃料 煤 定义 是一种复杂的物质聚集体 主要可燃成分是C H及少量O2 N2 S等一起构成的有机聚合物 性质 煤中有机成分和无机成分的含量因种类 产地不同而异 组成 元素C H O N S以及一些非可燃性矿物 灰分 水分 7 煤的分类 按沉积年代分类 按含硫量分类 8 褐煤 1 褐煤 是由泥煤形成的初始煤化物 是煤中等级最低的一类 形成年代最短 呈黑色 褐色 泥土色 像木材结构 特点 挥发分较高 析出温度低 燃烧热值低 不能制炭 干燥后 C含量60 75 O2含量20 25 2 烟煤 形成历史较褐煤长 黑色 外形有可见条纹 挥发分20 45 C75 90 成焦性较强 氧含量低 水分及灰分含量不高 适宜工业使用 3 无烟煤 碳含量最高 煤化时间最长的煤 具有明显的黑色光泽 机械强度高 C含量 93 无机物量 10 着火难 不易自燃 成焦性差 9 石油 石油是液体燃料的主要来源 原油是天然存在的易流动液体 比重0 78 1 00主要含C H2 少量的S N2 O2 此外 含有微量金属 钒 镍 砷 铅 氯等 10ppm左右 原油中的硫大部分以有机硫形式存在 形成非碳氢化合物的巨大分子团 其含硫量变化范围较大 一般为0 1 7 原油通过蒸馏 裂化和重整过程生产出各种产品 汽油 煤油 柴油 重油 原油中的S约有80 90 留于重馏分中 硫以复杂的环状结构存在 而需去除的仅是硫原子 故不能用物理方法分离硫化物 采用高压下的催化加氢破坏C S C键形成H2S气体 可达目的 但费用很高 10 2大气污染物及其来源 3 大气污染物浓度的表示 1 单位体积内所含污染物的质量数 浓度用mg m3 g m3 2 污染物体积微量与气样总体积的比值 浓度用ppm 百万分之一 ppb 十亿分之一 ppt 万亿分之一 11 三 天然气 天然气中的H2S具有腐蚀性 它的燃烧产物为硫的氧化物 因此许多国家规定了天然气中总硫和H2S含量的最大允许值 此外还有H2O CO2 N2 He H2S等 12 四 其他燃料 非常规燃料城市固体废弃物商业和工业固体废弃物农产物和农村废物水生植物和水生废物污泥处理厂废物可燃性工业和采矿废物天然存在的含碳和含碳氢的资源合成燃料 非常规燃料通常需要专门技术转化为易于利用的形式城市固体废物用作燃料必须考虑其大气污染问题 13 影响燃烧过程的主要因素 1 燃烧过程及燃烧产物完全燃烧 CO2 H2O不完全燃烧 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 14 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 燃料完全燃烧的条件 3T 15 典型燃料的着火温度 16 理论空气量 建立燃烧方程式的假定 空气组成 21 O2和79 N2 两者体积比为 N2 O2 3 76燃料中固定氧可用于燃烧燃料中硫主要被氧化为SO2不考虑NOX的生成燃料中的N在燃烧时转化为N2燃料的化学方程式为CxHySzOw 17 空气过剩系数 定义 实际空气量与理论空气量之比 以 表示 通常 1 18 空燃比 AF 定义 单位质量燃料燃烧所需的空气质量 它可由燃烧方程直接求得 例如 甲烷在理想空气量下的完全燃烧 CH4 2O2 7 52N2 CO2 7 52N2空燃比 AF 2 32 7 52 28 1 16 17 2汽油 C8H18 的理论空燃比为15纯碳的理论空燃比约为11 5 19 例题 例 某燃烧装置采用重油作燃料 重油成分分析结果如下 按质量 C 88 3 H 9 5 S 1 6 H2O 0 5 灰分 0 10 试确定燃烧1kg重油所需的理论空气量 解 以1kg重油燃烧为基础 则 20 21 理论需氧量为 73 58 23 75 0 5 97 83mol kg重油假定空气中N2