第02章燃烧与大气污染1ppt课件

1、第二章 熄灭与大气污染(1)1. 燃料的性质2. 燃料的熄灭过程3. 烟气体积计算4. 熄灭过程中硫氧化物的构成5. 颗粒污染物的构成6. 其他污染物的构成第一节 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、油页岩 木炭、焦炭、煤粉等 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、发生炉煤气、焦炉煤气 2. 燃料的化学组成典型气体、液体和固体燃料的化学组成成分2. 燃料的化学组成典型气体、液体和固体燃料的化学组成成分续2. 燃料的化学组成液态燃料的挥发以汽油为例3. 燃料组成对熄灭的影响碳：可燃元素。1 kg纯碳完全熄灭时，放

2、出32860 kJ的热量。当不完全熄灭生成CO时，放出9268kJ的热量。纯碳起燃温度很高，熄灭缓慢，火焰也短。煤中的碳不是单质形状存在，而是与氢、氮、硫等组成有机化合物。煤构成的地质年代越长，其挥发性成分含量越少，而含碳量那么相对添加。例如，无烟煤含碳量约90%98%，普通煤的含碳量约50%95%。氢：是燃料中发热量最高的元素。固体燃料中氢的含量为2%10%，以碳氢化合物的方式存在，1 kg氢完全熄灭时能放出120500 kJ的热量。 3. 燃料组成对熄灭的影响氧：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，普通为0.5%1.5%硫：以三种形状存在：有机硫、硫化铁硫

3、和硫酸盐硫。前两种能放出热量，称之为挥发硫。硫熄灭生成产物为SO2和SO3，其中SO2占95%以上。3. 燃料组成对熄灭的影响水分：水分的存在使燃料中可燃成分相对地减少。煤中水分由外表水分外部水分和吸附水分内部水分组成。外部水分可以靠自然枯燥方法除去。内部水分要放在枯燥箱中加热到102105C，坚持2h后才干除掉。灰分：是燃料中不可燃矿物质，为燃料中有害成分。4.煤的分类和组成 煤的根本分类褐煤最低品味的煤，构成年代最短，热值较低烟煤构成年代较褐煤长，碳含量75%90。成焦性较强，适宜工业普通运用无烟煤煤化时间最长，含碳量最高高于93，成焦性差,发热量大4.煤的分类和组成 煤的详细分类4.煤的

4、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、灰分和固定碳。估测硫含量和热值，是评价工业用煤的主要目的。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。4.煤的分类和组成煤的工业分析水分：一定分量13mm以下粒度的煤样，在枯燥箱内318323K温度下枯燥8h，取出冷却，称重 外部水分将失去外部水分的煤样坚持在375380K下，约2h后，称重 内部水分挥发分：失去水分的试样密封在坩埚内，放在1200K的马弗炉中加热7min，放入枯燥箱中冷却至常温再称重 4.煤的分类和组成煤的工业

5、分析续固定碳失去水分和挥发分后的剩余部分焦炭放在80020C的环境中灼烧到分量不再变化时，取出冷却。焦炭所失去的分量为固定碳灰分：从煤中扣除水分、灰分以及挥发分后剩余的部分为固定碳4.煤的分类和组成煤中灰分的组成：我国煤炭的平均灰分含量为25灰分的存在降低了煤的热值，也添加了烟尘污染和出渣量4.煤的分类和组成煤的元素分析碳和氢：经过熄灭后分析尾气中CO2和H2O的生成量测定氮：在催化剂作用下使煤中的氮转化为氨，碱液吸收，滴定硫：与氧化镁和无水硫酸钠混合物反响，S SO42-，滴定4.煤的分类和组成煤中硫的形状4.煤的分类和组成煤的成分的表示方法 要确切阐明煤的特性，必需同时指明百分比的基准，常

6、用的基准有以下四种：收到基：锅炉炉前运用的燃料，包括全部灰分和水分 空气枯燥基：以去掉外部水分的燃料作为100%的成分，即在实验室内进展燃料分析时的试样成分 4.煤的分类和组成枯燥基：以去掉全部水分的燃料作为100%的成分，枯燥基更能反映出灰分的多少 枯燥无灰基：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 4.煤的分类和组成我国部分煤种的分析结果 4.煤的分类和组成我国部分煤种的分析结果(续 5.其他燃料 石油液体燃料的主要来源链烷烃、环烷烃和芳香烃等多种化合物组成的混合物主要含碳和氢，还有少量硫、氮和氧氢含量添加时，比重减少，发热量添加天然

7、气典型的气体燃料普通组成为甲烷85、乙烷10、丙烷35.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乡村废物水生植物和水生废物污泥处置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 非常规燃料通常需求专门技术转化为易于利用的方式城市固体废物用作燃料必需思索其大气污染问题6.燃料组成的表示方法: CxHySzOwNv Sample: C: 77.2%, H: 5.2%, N: 1.2%, S: 2.6%, O: 5.9% and ash: 7.9% by weight. Determine the normalized molar composition.Ele

8、ment Wt % mol/100g mol/mol(碳) C 77.2 12 = 6.43 6.43 = 1.00 H 5.20 1 = 5.20 6.43 = 0.808 N 1.20 14 = 0.0857 6.43 = 0.013 S 2.60 32 = 0.0812 6.43 = 0.013 O 5.90 16 = 0.369 6.43 = 0.057 ash 7.9 6.43 = 1.23 g/molCThe normalized molar composition:CH0.808N0.013S0.013O0.057 燃料的最重要的两个属性热值决议燃料的耗费量杂质污染物产生的来源第

9、二节 燃料熄灭过程 1.影响熄灭过程的主要要素熄灭过程及熄灭产物 完全熄灭：CO2、H2O不完全熄灭： CO2、H2O & CO、黑烟及其他部分氧化产物假设燃料中含有S和N，那么会生成SO2和NO空气中的部分N能够被氧化成NO热力型NOx1.影响熄灭过程的主要要素燃料完全熄灭的条件3T空气条件：提供充足的空气；但是空气量过大，会降低炉温，添加热损失温度条件Temperature：到达燃料的着火温度时间条件Time：燃料在高温区停留时间应超越燃料熄灭所需时间燃料与空气的混合条件Turbulence：燃料与氧充分混合1.影响熄灭过程的主要要素典型燃料的着火温度1.影响熄灭过程的主要要素熄灭火焰温度

10、与燃料混合比的关系以CH4为例1.影响熄灭过程的主要要素典型锅炉热损失与过剩空气量的关系1.影响熄灭过程的主要要素燃气比和混合程度对熄灭产物的影响2.燃料熄灭的实际空气量建立熄灭方程式的假定：空气组成 20.9%O2和79.1%N2，两者体积比为：N2/ O2 = 3.78燃料中固定氧可用于熄灭燃料中硫主要被氧化为 SO2不思索NOX的生成燃料中的N在熄灭时转化为N2燃料的化学式为CxHySzOw2.燃料熄灭的实际空气量熄灭方程式：燃料分量 = 12x+1.008y+32z+16w实际空气量：煤 47 m3/kg，液体燃料1011 m3/kg2.燃料熄灭的实际空气量例题：2.燃料熄灭的实际空气

11、量空气过剩系数实践空气量与实际空气量之比。以表示，通常1部分炉型的空气过剩系数2.燃料熄灭的实际空气量空燃比单位质量燃料熄灭所需求的空气质量 例如：汽油C8H18的完全熄灭：汽油的质量：128+1.00818 = 114.14 空气的质量：3212.5+283.7812.5 = 1723空燃比 AF=15.113.熄灭过程中产生的污染物熄灭能够释放的污染物：CO2、CO、SOx、NOx、CH、烟、飞灰、金属及其氧化物等温度对熄灭产物的绝对量和相对量都有影响燃料种类和熄灭方式对熄灭产物也有影响3.熄灭过程中产生的污染物熄灭产物与温度的关系：3.熄灭过程中产生的污染物燃料种类对熄灭产物的影响以10

12、00MW电站为例：3.熄灭过程中产生的污染物典型固态燃料的熄灭产物：3.熄灭过程中产生的污染物典型液态燃料的熄灭产物：3.熄灭过程中产生的污染物典型气态燃料的熄灭产物：4.热化学关系式发热量：单位燃料完全熄灭时，所放出的热量，即在反响物开场形状和反响产物终了形状一样下的热量变化kJ/kg or kcal/kg高位发热量：包括熄灭生成物中水蒸气的汽化潜热低位发热量：熄灭产物中的水蒸气仍以气态存在时，完全熄灭过程所释放的热量4.热化学关系式熄灭设备的热损失排烟热损失不完全熄灭热损失散热损失在充分混合的条件下，热损失在实际空气量条件下最低不充分混合时，热损失最小值出如今空气过剩一侧4.热化学关系式熄

13、灭热损失与空燃比的关系第三节 烟气体积及污染物排放量计算1.烟气体积计算实际烟气体积 CO2、SO2、N2和H2O干烟气、规范干烟气、湿烟气烟气体积和密度的校正转化为标态下273K、1atm的体积和密度留意：美、日和全球监测系统网的标态为298K、1atm。1.烟气体积计算过剩空气校正实践空气量 = 1+ O2 + 3.78N2完全熄灭：与实际空气量相比多O2+ 3.78N2 此时烟气中，O2的量为O2P= O2，N2的量为N2P = 3.781+N2空气中O2=20.9/79.1N2=0.264N2，即进入熄灭系统的空气总氧量为 0.264N2P1.烟气体积计算过剩空气校正实际需氧量 = 0.264 N2P - O2P，空气过剩系数 = 1 + O2P / 0.264 N2P - O2P 假设熄灭过程中产生CO，过剩氧量必需加以校正： O2P - 0.5 COP = 1 + O2P - 0.5 COP / 0.264 N2P - O2P - 0.5