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第二章 燃烧与大气污染

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大气污染控制工程第二章1-2

大气污染控制工程第二章1-2

大气污染控制工程
第二章 燃烧与大气污染
（3）时间条件
时间条件即燃料在燃烧室中的停留时间。燃料 在高温区的停留时间应超过燃料燃烧所需要的时间。
（4）燃料与空气的混合程度
一般取决于空气的湍流度。若混合不充分， 部分燃料在富燃条件下燃烧，将产生较多未燃尽物 质。
大气污染控制工程
第二章 燃烧与大气污染
完全燃烧需要的条件
2.1.1 固体燃料的燃烧
煤的燃烧 在燃烧器中，煤主要以煤粉或块状固体形式燃 烧。 a.煤粉燃烧 煤粉的燃烧受到两种形式的控制：同相燃烧和 异相燃烧
大气污染控制工程
第二章 燃烧与大气污染
同相燃烧
燃料中挥发性组分首先被蒸 馏，与空气扩散混合，达到着火 点后迅速燃烧，称为同相燃烧。
异相燃烧
煤粉挥发后残留的固定 碳与空气反应，以固态燃 烧，称为异相燃烧。
图4 煤的同相燃烧
大气污染控制工程
第二章 燃烧与大气污染
b.煤块燃烧
煤块燃烧则是将块状固体置于炉栅上或随炉栅 移动而燃烧。右图是上部加煤的层燃炉结构示意图。
图6 煤块的燃烧
大气污染控制工程
第二章 燃烧与大气污染
2.1.2液体燃料和气体燃料的燃烧
a.液体燃料的燃烧
燃料油的燃烧过程包括： 燃料油的雾化、油雾粒子中可燃物的蒸发与扩散， 以及可燃物与空气的混合燃烧，燃烧状态受蒸发过程 控制。
大气污染控制工程
第二章 燃烧与大气污染
b.气体燃料的燃烧
燃烧过程包括气体燃料与空气的混合、可燃 气的加热与着火、燃烧反应三个阶段。燃烧状态 受空气的扩散和混合过程控制。
大气污染控制工程
第二章 燃烧与大气污染
小结：
1.煤的挥发分以气态燃烧，称为固相燃烧； 2.煤中的固定碳以固态燃烧，称为异相燃烧； 3.煤的燃烧速率取决于氧气向表面的扩散速率； 4.液体燃料以气态形式燃烧，燃烧过程受蒸发 过程控制 5.气体燃料最易燃烧，燃烧过程受空气的扩散 和混合控制

(完整word版)《大气污染控制工程》教案第二章

(完整word版)《大气污染控制工程》教案第二章

第二章燃烧与大气污染在大气污染物浓度较高的城市，烟尘、NOx和SO2等主要是由燃料燃烧产生的。

本章侧重介绍燃料燃烧过程的基本原理、污染物的生成机理、以及如何控制燃烧过程，以便减少污染物的排放量。

第一节燃料的性质燃料是指在燃烧过程中，能够放出热量，且在经济上可以取得效益的物质。

常规燃料：煤、燃料油和天然气非常规燃料：除了煤、石油和天然气等常规燃料外，所有可燃性物质都包括在非常规燃料之列。

燃料按物理状态可分为：（1）气体燃料：气体燃料的优点是燃烧迅速，其燃烧状态可基本上由空气与燃料的扩散或混合所控制。

（2）液体燃料：液体燃料也是以气态形式燃烧，因此它的燃烧速度受其蒸发过程控制。

（3）固体激料：固体燃料的燃烧则受此二种现象控制：燃料中挥发性组分被蒸馏后以气态燃烧，而遗留下来的固定碳则以固态燃烧，后者的速率由氧向固体表面的扩散控制。

一、煤煤是最重要的固体燃料，它是一种复杂的物质聚集体。

煤的可燃成分主要是由碳、氢及少量氧、氮和硫等一起构成的有机聚合物。

1.煤的分类：(1)褐煤：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、或泥土色，其结构类似木材。

水分和灰分含量都较高，燃烧热值较低。

(2)烟煤：烟煤的形成历史较褐煤为长．呈黑色．外形有可见条纹。

成焦性较强，且含氧量低．水分和灰分含量一般不高，适宜工业上的一般应用。

(3)无烟煤：无烟煤是碳含量最高．煤化时间最长的煤。

它具有明亮的黑色光泽，机械强度高。

碳含量一般高于93％，无机物含量低于10％，因而着火困难，储存时稳定，不易自燃。

2.煤的工业分析煤的工业分析包括测定煤中水分、灰分、挥发分和固定碳，以及故测硫含量和热值，这是评价工业用煤的主要指标。

①水分：水分包括外部水分和内部水分。

测定外部水分的方法是：称取一定量的13mm以下粒度的煤样，置于干燥箱内，在318—323K温度下干燥8h，取出冷却．干燥后所失去的水分质量占煤样原来质量的百分数就是煤的外部水分。

燃料燃烧空气量烟气量计算

燃料燃烧空气量烟气量计算

6.70(m 3 N
/ kg)
②理论烟气量为：
CO2：54.75mol SO2：0.53mol H2O：16+5＝21mol N2：3.78（54.75 0.53 8 0.72） 236.4（8 mol）
V fg
0
(54.75
0.53 21 1000
236.48)
22.4
7.00(m 3 N
✓ 烟气体积和密度旳校正 转化为标态下（273K、1atm）旳体积和密度 原则状态下旳烟气体积
VN VS * PS * TN PN TS
原则状态下烟气旳密度
PN PS * PN * TS PS TN
烟气体积及污染物排放量计算
❖ 过剩空气校正
以碳在空气中旳完全燃烧为例 C十O2+3.76N2——>C02+3.76N2
和SO2在烟气中旳浓度（以体积分数计）。
解： 元素
重量（g） 摩尔数（mol）需氧量（mol）
C
657
54.75
54.75
S
17
0.53
0.53
H
32
16
8
H2O
90
5
0
O
23
0.72
-0.72
污染物排放量旳计算
①理论空气量
Va 0
(54.75
0.53 8 0.72) 4.76 22.4 1000
CH4+2O2+7.52N2----->CO2+2H2O+7.52N2 空燃比为：
AF 2 32 7.56 28 17.2 116
烟气体积及污染物排放量计算
烟气体积计算 ✓ 理论烟气体积

大气污染控制工程复习提纲

大气污染控制工程复习提纲
第一章 概论
大气污染 大气污染指由于人类活动或自然过程使 得某些物质进入大气中，呈现出足够的浓度， 达到了足够的时间，并因此而危害了人体的 舒适、健康和人们的福利、甚至危害了生态 环境。
大气污染源 大气污染物
大气污染过程
大气扩散
人、动植物
接受者
1
环境空气质量控制标准的种类和作用
环境空气质量标准
依用途分为 大气污染物排放标准 大气污染控制技术标准 大气污染警报标准 国家标准 依适用范围分为 地方标准 行业标准
y w y w C x H y S z Ow x z O2 3.78 x z N 2 4 2 4 2 y y w xCO2 H 2O zSO2 3.78 x z N 2 Q 2 2 2
15
2烟流型与大气稳定度的关系
晴朗的夏天午后
波浪型（不稳） 锥型（中性or弱稳） 扇型（逆温）
阴天﹑风速较大﹑中性
晴朗夜间或早晨
出现在傍晚
爬升型（下稳，上不稳）
漫烟型（上逆、下不稳）
日出后辐射逆温被破坏时
16
第四章 大气扩散浓度估算模式
一、大气湍流 1、大气的无规则运动称为大气湍流。 2、风和湍流是决定污染物在大气中扩散稀释的最 直接最本质的因素。 二、高斯扩散模式
9
元素 C H
质量/g 855 113
摩尔数/mol 71.25 113
需O2量/mol 71.25 28.25
产生的烟气量/mol 71.25 (CO2) 56.5 (H2O)
O N
S
20 2
10
1.25 0.143
0.3125
-0.625 0

大气污染控制工程(郝吉明版) 课后习题答案：Unlock-2

大气污染控制工程(郝吉明版) 课后习题答案：Unlock-2

作业习题第二章燃烧与大气污染2.1已知重油元素分析结果如下：C ：85.5%H ：11.3%O ：2.0%N ：0.2%S ：1.0%，试计算：1）燃油1kg 所需理论空气量和产生的理论烟气量；2）干烟气中SO 2的浓度和CO 2的最大浓度；3）当空气的过剩量为10%时，所需的空气量及产生的烟气量。

2.2普通煤的元素分析如下：C65.7%；灰分18.1%；S1.7%；H3.2%；水分9.0%；O2.3%。

（含N 量不计）1）计算燃煤1kg 所需要的理论空气量和SO 2在烟气中的浓度（以体积分数计）；2）假定烟尘的排放因子为80%，计算烟气中灰分的浓度（以mg/m 3表示）；3）假定用硫化床燃烧技术加石灰石脱硫。

石灰石中含Ca35%。

当Ca/S 为1.7（摩尔比）时，计算燃煤1t 需加石灰石的量。

2.3煤的元素分析结果如下S0.6%；H3.7%；C79.5%；N0.9%；O4.7%；灰分10.6%。

在空气过剩20%条件下完全燃烧。

计算烟气中SO 2的浓度。

2.4某锅炉燃用煤气的成分如下：H 2S0.2%；CO 25%；O 20.2%；CO28.5%；H 213.0%；CH 40.7%；N 252.4%；空气含湿量为12g/m 3N ，，试求实际需要的空气量和燃烧时产生的实际烟2.1=α气量。

2.5干烟道气的组成为：CO 211%（体积），O 28%，CO2%，SO 2120×10－6（体积分数），颗粒物30.0g/m 3（在测定状态下），烟道气流流量在700mmHg 和443K 条件下为5663.37m 3/min ，水气含量8%（体积）。

试计算：1）过量空气百分比；2）SO 2的排放浓度（）；3）在标准状态下（1atm 和3/m g µ273K ），干烟道体积；4）在标准状态下颗粒物的浓度。

2.6煤炭的元素分析按重量百分比表示，结果如下：氢50%；碳75.8%；氮1.5%；硫1.6%；氧7.4%；灰8.7%，燃烧条件为空气过量20%，空气的湿度为0.0116molH 2O/mol 干空气，并假定完全燃烧，试计算烟气的组成。

燃料燃烧、空气量、烟气量计算

燃料燃烧、空气量、烟气量计算

元素 C
重量（g） 摩尔数（mol） 需氧量（mol）
855
71.25
71.25
H
113
56.5
28.25
S
10
0.31
0.31
O
20
0.625
—
N2
2
—
—
燃烧1kg重油所需要的氧气量为： 71.25 + 28.25 + 0.31 － 0.625 =99.185 （mol/kg）
则理论空气量Va0 =（3.78+1）×99.185×22.4/1000 = 10.62 （m3/kg）
气量和SO2在烟气中的浓度（以体积分数计）。
解：
元素
重量（g） 摩尔数（mol）需氧量（mol）
C
657
54.75
54.75
S
17
0.53
0.53
H
3216Leabharlann 8H2O90
5
0
O
23
0.72
-0.72
污染物排放量的计算
①理论空气量
Va 0
(54.75
0.53
8 0.72) 1000
4.76 22.4
所以实际烟气体积Vfg=V0fg + V0a(α-1) = 11.01+10.47×（1.2-1）= 13.10 m3N/kg
污染物排放量的计算
例3 普通煤的元素分析如下：C 65.7％；灰分18.1％；S 1.7％；H 3.2；
水分 9.0％；O 2.3％。（含N量不计）试计算燃煤1kg所需要的理论空
量时可以忽略； e)燃料中氮主要被转化成氮气N2； f）燃料的化学式设为CxHySzOw，其中下标x、y、z、w分别代

大气污染控制工程燃烧与大气污染

大气污染控制工程燃烧与大气污染

例 2-5 ： 已知某电厂烟气温度为 473K， 压力为 已知某电厂烟气温度为473 K
解：（1）污染物排放的质量流量为： 污染物排放的质量流量为：
22 . 7 Kg 60 min h t × × 24 × = 32 . 7 t / d min h d 1000 Kg
（2）测定条件下的干空气量为： 测定条件下的干空气量为：
第2章燃烧与大气污染(2) 章燃烧与大气污染(2)
教学内容
§1燃料的性质 §2燃料燃烧过程 §3烟气体积及污染物排放计算 §4燃烧过程中硫氧化物的形成 §5燃烧过程中颗粒物的形成 §6燃烧过程中其他污染物的形成
§3 烟气体积及污染物排放量计算
一．烟气体积计算 １. 理论烟气体积
在理论空气量下， 在理论空气量下，燃料完全燃烧所生成的烟气体积称 表示， 烟气成分主要是CO 为理论烟气体积。 为理论烟气体积 。 以 Vfg0 表示 ， 烟气成分主要是 CO2 、 SO2、N2和水蒸气。 和水蒸气。 干烟气：除水蒸气以外的成分称为干烟气； 干烟气：除水蒸气以外的成分称为干烟气； 湿烟气：包括水蒸气在内的烟气。 湿烟气：包括水蒸气在内的烟气。
1.648 × 100 = 13.69% 12.04
9 6 . 9 3 Kpa, 湿 烟 气 量 Q=10400m3/min， 含 水 汽 Q=10400m /min， 6 . 25 % （ 体积 ） ， 奥萨特仪分析结果是 ： CO2 占 25% 体积） 奥萨特仪分析结果是： 10.7%， O2占 8.2%， 不含 CO，污染物排放的质量 10. 不含CO， 流量为22. kg/min。 流量为22.7kg/min。 污染物排放的质量速率（ t/d表示 表示） （1） 污染物排放的质量速率（以t/d表示） （2） 污染物在烟气中浓度 （3） 烟气中空气过剩系数 校正至空气过剩系数α （4）校正至空气过剩系数α=1.4时污染物在烟气 中的浓度。 中的浓度。

大气污染控制工程课后题

大气污染控制工程课后题

第二章：燃烧与大气污染2.1 已知重油元素分析结果如下：C ：85.5% H ：11.3% O ：2.0% N ：0.2% S ：1.0%，试计算：1）燃油1kg 所需理论空气量和产生的理论烟气量； 2）干烟气中SO 2的浓度和CO 2的最大浓度；3）当空气的过剩量为10%时，所需的空气量及产生的烟气量。

【解】：1kg 燃油含：重量（g ） 摩尔数（g ） 需氧数（g ）C 855 71.25 71.25H 113－2.5 55.25 27.625（转化为氧，即原料中含有氧，20g ，相当于0.625molO2，转化为H 为2.5g ）S 10 0.3125 0.3125 H 2O 22.5 1.25 0 N 元素忽略。

1）理论需氧量 71.25+27.625+0.3125=99.1875mol/kg设干空气O 2：N 2体积比为1：3.78，则理论空气量99.1875×4.78=474.12mol/kg 重油。

即474.12×22.4/1000=10.62m 3N /kg 重油。

烟气组成为CO 271.25mol ，H 2O 55.25+11.25=56.50mol ，SO 20.1325mol ，N 23.78×99.1875=374.93mol 。

理论烟气量 71.25+56.50+0.3125+374.93=502.99mol/kg 重油。

即502.99×22.4/1000=11.27 m 3N /kg 重油。

2）干烟气量为502.99－56.50=446.49mol/kg 重油。

SO 2百分比浓度为%07.0%10049.4463125.0=⨯，空气燃烧时CO 2存在最大浓度%96.15%10049.44625.71=⨯。

3）过剩空气为10%时，所需空气量为1.1×10.62=11.68m 3N /kg 重油， 产生烟气量为11.267+0.1×10.62=12.33 m 3N /kg 重油。

郝吉明第三版大气污染控制工程课后答案完整版

郝吉明第三版大气污染控制工程课后答案完整版

大气污染控制工程课后答案（第三版）主编：郝吉明马广大王书肖目录第一章概论第二章燃烧与大气污染第三章大气污染气象学第四章大气扩散浓度估算模式第五章颗粒污染物控制技术基础第六章除尘装置第七章气态污染物控制技术基础第八章硫氧化物的污染控制第九章固定源氮氧化物污染控制第十章挥发性有机物污染控制第十一章城市机动车污染控制第一章 概 论1.1 干结空气中N 2、O 2、Ar 和CO 2气体所占的质量百分数是多少？ 解：按1mol 干空气计算，空气中各组分摩尔比即体积比，故n N2=0.781mol ，n O2=0.209mol ，n Ar =0.00934mol ，n CO2=0.00033mol 。

质量百分数为%51.75%100197.2801.28781.0%2=⨯⨯⨯=N ，%08.23%100197.2800.32209.0%2=⨯⨯⨯=O ；%29.1%100197.2894.3900934.0%=⨯⨯⨯=Ar ，%05.0%100197.2801.4400033.0%2=⨯⨯⨯=CO 。

1.2 根据我国的《环境空气质量标准》的二级标准，求出SO 2、NO 2、CO 三种污染物日平均浓度限值的体积分数。

解：由我国《环境空气质量标准》二级标准查得三种污染物日平均浓度限值如下：SO2：0.15mg/m 3，NO2：0.12mg/m 3，CO ：4.00mg/m 3。

按标准状态下1m 3干空气计算，其摩尔数为mol 643.444.221013=⨯。

故三种污染物体积百分数分别为：SO 2：ppm 052.0643.44641015.03=⨯⨯-，NO 2：ppm 058.0643.44461012.03=⨯⨯- CO ：ppm 20.3643.44281000.43=⨯⨯-。

1.3 CCl 4气体与空气混合成体积分数为1.50×10－4的混合气体，在管道中流动的流量为10m 3N 、/s ，试确定：1）CCl 4在混合气体中的质量浓度ρ（g/m 3N ）和摩尔浓度c （mol/m 3N ）；2）每天流经管道的CCl 4质量是多少千克？解：1）ρ（g/m 3N ）334/031.1104.221541050.1N m g =⨯⨯⨯=-- c （mol/m 3N ）3334/1070.6104.221050.1N m mol ---⨯=⨯⨯=。

大气污染控制工程第三版课后习题答案第2章燃烧与大气污染

大气污染控制工程第三版课后习题答案第2章燃烧与大气污染

作业习题解答第二章 燃烧与大气污染2.1 解：1kg 燃油含：重量（g ） 摩尔数（g ） 需氧数（g ）C 855 71.25 71.25H 113－2.5 55.25 27.625S 10 0.3125 0.3125H 2O 22.5 1.25 0N 元素忽略。

1）理论需氧量 71.25+27.625+0.3125=99.1875mol/kg设干空气O 2：N 2体积比为1：3.78，则理论空气量99.1875×4.78=474.12mol/kg 重油。

即474.12×22.4/1000=10.62m 3N /kg 重油。

烟气组成为CO 271.25mol ，H 2O 55.25+11.25=56.50mol ，SO 20.1325mol ，N 23.78×99.1875=374.93mol 。

理论烟气量 71.25+56.50+0.3125+374.93=502.99mol/kg 重油。

即502.99×22.4/1000=11.27 m 3N /kg 重油。

2）干烟气量为502.99－56.50=446.49mol/kg 重油。

SO 2百分比浓度为%07.0%10049.4463125.0=⨯， 空气燃烧时CO 2存在最大浓度%96.15%10049.44625.71=⨯。

3）过剩空气为10%时，所需空气量为1.1×10.62=11.68m 3N /kg 重油， 产生烟气量为11.267+0.1×10.62=12.33 m 3N /kg 重油。

2.2 解：相对于碳元素作如下计算：%（质量） mol/100g 煤 mol/mol 碳C 65.7 5.475 1H 3.2 3.2 0.584S 1.7 0.053 0.010O 2.3 0.072 0.013灰分 18.1 3.306g/mol 碳水分 9.0 1.644g/mol 碳故煤的组成为CH 0.584S 0.010O 0.013， 燃料的摩尔质量（包括灰分和水分）为molC g /26.18475.5100=。

大气污染课件2

大气污染课件2
（2）实际烟气量：等于理论烟气量和过剩空气量之和
2、烟气体积、密度和浓度的校正：
（1）体积校正 V0=Vs（Ps/P0）×（T0/Ts） （2）密度校正 ρ 0= ρ s（P0/Ps）×（Ts/T0） （3）浓度校正 C 0= C s（P0/Ps）×（Ts/T0） 例2-4 已知排烟温度是150℃，气压是9.8×104Pa，试计算燃烧含 C 87%,H 12%，S 0.5%, H2O 0.5%,的1kg重油所生成的理论烟气量； 若过剩空气系数为1.2，计算实际烟气量(标准状态：温度，273K； 压力1.013×105Pa )。
(二)、燃料燃烧的空气量
1、理论空气量：标准状态下单位量(1kg或1m3 )燃料按燃烧 反应方程式完全燃烧所需的空气量称为理论空气量，用符 号A0表示。
几点假设: (1)空气仅由氮和氧组成，其体积分数为79：21=3.76; (2)燃料中的固态氧参与反应; (3)燃料中的硫主要转化为二氧化硫; (4)燃料中的氮转化为氮气.
us-烟气流速，m/s； Kp-皮托管系数； Pd-烟气动压，Pa； Ps-烟气静压，Pa； Ba-大气压力, Pa; Ts-烟气温度，K ρ s-实测烟气密度, kg/m3; ρ 0-标准状态烟气密度, kg/m3; XO2、XCO、XCO2、XN2-干烟气中几种气体的体积百分数，%； XH2O-烟气含湿量，%
例2-7：测得干球温度52℃，湿球温度40℃，流过湿球 烟气压力-1334Pa，大气压力101380Pa，烟气静压 -883Pa， 40℃时水的饱和蒸汽压力为7377Pa，求烟气中水气含 量百分数。
（4）烟气流速
①流速测定原理：气体流速与气体动压的平方根成正比
②流速计算： us=Kp[(2Pd)/ρs]1/2 ρs= ρ o×[(Ba+Ps)/101325] ×[273/Ts] ρ o = [(MO2XO2+ MCOXCO+ MCO2XCO2+ MN2XN2)(1-XH2O)+ MH2OXH2O] × 1/22.4

《大气污染物控制工程》燃烧与大气污染

《大气污染物控制工程》燃烧与大气污染
Cd + H d +Od + Nd + S d + Ad =100%
干燥无灰基：以去掉水分和灰分的燃料作为100%的成分
Cdaf + H daf + Odaf + N daf + S daf = 100%
三、煤的性质 3、煤的成分的表示方法
ar ad d daf
A Sly 灰分
C 固定碳
固体部分 （焦炭）
O + SO → SO2 + h
在所有的情况下，SO都作为一种重要的反应中间体
二、硫的氧化机理 有机硫化物的氧化
RCH2SSCH2R O2 RCH2S S CHR HO2 RCH2SS CHR RCH2S RCHS RCH2S RH RCH2SH R RSH O2 RS HO2 RS O2 R SO2
原油中还含有微量金属，如钒、镍、氯、砷、铅等。
氢含量增加时，比重减少，发热量增加
五、天然气的组成与性质
典型的气体燃料 一般组成为甲烷85％、
乙烷10％、丙烷3％ 单位热量产生的CO2最少，且无灰分，是最清洁的化石燃料 天然气中还含有H2O、CO2、N2、He、H2S等。
东华大学
第二章 燃烧与大气污染
磷黄铁矿(Fe1-xS)
无机硫
黄铜矿(CuFeS2)
石膏(CaSO4·2H2O)
煤
硫酸盐硫 绿矾(FeSO4 ·7H2O)
中
重晶石(BaSO4)
硫 的
硫醇或醚基化合物（R-SH)
形
硫醚(R-S-R)
态
有机硫
二硫醇羧(R-S-S-R)
噻吩类环硫化物
环醌化合物
元素硫

燃烧与大气污染更新

燃烧与大气污染更新

烷、3%丙烷及少量含C更高的碳氢化合物组成。此外还含有水、二氧
化碳和硫化氢等。硫化氢燃烧生成硫氧化物，污染环境，很多国家都
规定了天然气中总硫量和硫化氢的最大允许值。
•
液化石油气主要成分是C2、C3、C4。具有易运输、储存、发热
高、含硫低、轻污染等特点。广泛用于汽车和民用生活燃料。
24
非常规燃料
• 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
• 用作锅炉燃料或化工原料 ，当地使用。
泥煤
• 褐煤：形成时间较短，黑
、褐色，含炭量较高 ，氢 、氧含量较低；水分和灰 分含量较高 ，热值较低； 易碎，当地使用。
褐煤
• 烟煤：形成时间较长，含
碳量高，氢、氧含量较低； 密度较大，含水量较少，燃 烧易粘结；
• 品种多（长烟煤、气煤、肥 煤、瘦煤、结焦煤等）
Va01.1045 .1Q 8l17300.02
43
• 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%,H2O：0.5 % ，S：1.6%，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：
重量（g）
C
883
第一节 燃料的性质
• 燃料：在燃烧过程中能散发出热量，并能被利用的可燃性物质。 • 燃料分类
（1）按物理状态分 固体燃料: 液体燃料： 气体燃料：
（2）按燃料来源分： 天然燃料：

燃烧与大气污染

燃烧与大气污染

Vy Vyo 1.016(a 1)Vko
VyVo ຫໍສະໝຸດ O2Vo SO2Vo N2
Vo H2O
1.016(a 1)Vko
•§2.3.1 污染物排放量的计算
• 通过测定烟气中污染物的浓度，根据实际排烟 量，很容易计算污染物排放量。但在很多情况下， 需要根据同类燃烧设备的排污系数，燃料组成和燃 烧情况，预测烟气量和污染物浓度。
•§2.4 燃烧过程硫氧化物的形成与控制 •§2.4.1硫氧化物发生机制
燃料燃烧过程中硫氧化物生成的主要化学反应为
•单体硫的燃烧： •硫铁矿的燃烧
S O2 SO2
SO2
1 2
O2
SO3
4FeS2 11O2 2Fe2O3 8SO2
SO2
1 2
O2
SO3
• 硫醚等有机硫的燃烧
• CH3CH2
• §2.2.燃烧产生的污染物 • 燃烧烟其主要有颗粒物、氧化物、氧化剂 及惰性气
体组成。主要物按物有硫氧化物、氮氧化物、碳氧化 物、碳氢化合物、飞灰等。其形成与燃料种类、燃烧 条件等有关。
• §2.3 燃烧过程污染物排放量计算 • §2.3.1 烟气体积计算 • 1.理论烟气体积 • 若供给燃料以理论空气量，燃料完全燃烧，烟气中
•
振动炉：
烟尘浓度 ~7 g / Nm3；
•
抛煤机炉：
烟尘浓度 9 ~ 13 g / Nm3
燃煤锅炉初始排放最高允许烟尘浓度和烟气黑度
燃烧方式
烟尘浓度(mg/m3)
Ⅰ时段
Ⅱ时段
烟气黑度 (林格曼黑度,级)
煤炭灰分
煤炭灰分
层燃炉
Aad≤18% Aad≤10% 10%≤Aad≤18%
1
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燃料是指用以产生热量或动力的可燃性物质， 燃料是指用以产生热量或动力的可燃性物质，主要是 含碳物质或碳氢化合物，如煤、焦炭、木柴、石油、 含碳物质或碳氢化合物，如煤、焦炭、木柴、石油、 天然气、发生炉煤气等。 天然气、发生炉煤气等。 一、燃料的分类
按获得方法分 按物态分 固体燃料 液体燃料 气体燃料 天然燃料 木柴、煤、油页岩 木柴、 石油 天然气 人工燃料 木炭、焦炭、煤粉等 木炭、焦炭、 汽油、煤油、柴油、 汽油、煤油、柴油、 重油 高炉煤气、 高炉煤气、发生炉煤 气、焦炉煤气
第二章 燃烧与大气污染
本章主要内容
主要的大气污染物：烟尘、NOx和 主要的大气污染物：烟尘、NOx和 SO2源于燃料燃烧 燃料燃烧过程的基本原理； 燃料燃烧过程的基本原理； 污染物的生成机理； 污染物的生成机理； 如何控制燃烧过程， 如何控制燃烧过程，以便减少污染物 的排放量。 的排放量。
第一节 燃料的性质
mf m a 114 114 = = 12.5(32 + 3.78 × 28) 1723 = 0.0662 s
气体组成通常以摩尔百分比表示，它不随气体温度和压力变化。 气体组成通常以摩尔百分比表示，它不随气体温度和压力变化。 燃烧产物的总摩尔数为8 47.25＝64.25，因此烟气组成为： 燃烧产物的总摩尔数为8＋9＋47.25＝64.25，因此烟气组成为：
３、煤的元素分析
用化学分析的方法测定去掉外部水分的煤中主要组分 硫和氧的含量 的含量。 碳、氢、氮、硫和氧的含量。 碳和氢：通过燃烧后分析尾气中CO 碳和氢：通过燃烧后分析尾气中CO2和H2O的生成量测定 在催化剂作用下使煤中的氮转化为氨，碱液吸收， 氮：在催化剂作用下使煤中的氮转化为氨，碱液吸收， 滴定 与氧化镁和无水硫酸钠混合物反应， 硫：与氧化镁和无水硫酸钠混合物反应，S 定 SO42-，滴
破坏燃烧产物在燃料表面形成的边界层， 破坏燃烧产物在燃料表面形成的边界层，从而提高表 面反应的氧利用率，并使燃烧过程加速。 面反应的氧利用率，并使燃烧过程加速。
通常把温度、时间和湍流称为燃烧过程的“ 通常把温度、时间和湍流称为燃烧过程的“三T”
二、燃料燃烧的理论空气量 1、理论空气量
单位量燃料按燃烧反应方程式完全燃烧所需空气量称为理 论空气量，由燃料的组成决定，可根据燃烧方程式计算求得。 燃烧方程式计算求得 论空气量，由燃料的组成决定，可根据燃烧方程式计算求得。 建立燃烧方程式的假定： 建立燃烧方程式的假定： 空气组成 20.9%O2和79.1%N2，体积比为：N2/ O2 = 3.78 体积比为： 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 不考虑 燃料中的N在燃烧时转化为 在燃烧时转化为N 燃料中的 在燃烧时转化为 2 燃料的化学式为CxHySzOw 燃料的化学式为
y w y w +z− ) (x + + z − ) 4 2 = 107.1 4 2 Va0 = 12 x + 1.008 y + 32 z + 16w 12 x + 1.008 y + 32 z + 16w 22.4 × 4.78(x +
一般煤的理论空气量Va0＝4－9m3/kg，液体燃料的Va0=10-11m3/kg
解：首先确定煤的摩尔组成。设有1000g煤。 首先确定煤的摩尔组成。设有1000g煤
g/1000g(煤 g/1000g(煤) C H N S O 灰分 772 52 12 26 59 79 ÷12＝ 12＝ ÷ 1＝ ÷14 ÷32 ÷16 mol/1000g(煤) 需氧量 mol/1000g(煤 mol/1000g(煤 mol/1000g(煤) 64.3 52 0. 857 0. 812 3.69 64.3 13 0 0. 812 -1.845 0
２、煤的工业分析
测定煤中水分、挥发分、灰分和固定碳。 测定煤中水分、挥发分、灰分和固定碳。 估测硫含量和 水分 热量，是评价工业用煤的主要指标。 热量，是评价工业用煤的主要指标。 水分： 水分： • 一定重量 13mm 以下粒度的煤样 ， 在干燥箱内 318 ～ 一定重量13mm以下粒度的煤样 在干燥箱内318 13mm 以下粒度的煤样， 318～ 323K温度下干燥8小时，取出冷却， 323K温度下干燥8小时，取出冷却，称重 ⇒ 外部水 分 • 将失去外部水分的煤样保持在 375 ～ 380K 下 ， 约 2h 将失去外部水分的煤样保持在375 380K 375～ 后，称重 ⇒ 内部水分 挥发分： 挥发分： • 失去水分的试样密封在坩埚内 ， 放在 1200K 的马弗炉 失去水分的试样密封在坩埚内，放在1200 1200K 中加热7分钟，放入干燥箱中冷却至常温再称重， 中加热7分钟，放入干燥箱中冷却至常温再称重，质量 差为挥发分。 差为挥发分。
非常规燃料
城市固体废弃物； 城市固体废弃物； 商业和工业固体废弃物； 商业和工业固体废弃物； 农业废物及农村废物； 农业废物及农村废物； 水生植物和水生废物； 水生植物和水生废物； 污泥处理厂废物； 污泥处理厂废物； 可燃性工业和采矿废物； 可燃性工业和采矿废物； 天然存在的含碳的和含量碳氢的资源； 天然存在的含碳的和含量碳氢的资源； 合成燃料
燃烧方程式： 燃烧方程式：
y w y w C x H yS z O w + x + + z − O2 + 3.78 x + + z − N 2 4 2 4 2 y y w → xCO2 + H 2O + zSO2 + 3.78 x + + z − N 2 + Q 2 4 2
４、煤中硫的形态
我国煤炭资源中， 我国煤炭资源中，硫的平 均质量分数为1.11％ 均质量分数为1.11％ 1.11
S
二、其他燃料
石油 液体燃料的主要来源 链烷烃、 链烷烃、环烷烃和芳烃等多种化合物组成的混合物 主要含碳和氢，还有少量硫、 主要含碳和氢，还有少量硫、氮和氧 氢含量增加时，比重减少， 氢含量增加时，比重减少，发热量增加 原油中硫的含量变化范围较大，一般为0 原油中硫的含量变化范围较大，一般为0.1％～7％。 天然气 典型的气体燃料 一般组成为甲烷85 85％ 乙烷10 10％ 丙烷3 一般组成为甲烷85％、乙烷10％、丙烷3％ 天然气中的H 天然气中的H2S具有腐蚀性
= 8.17m 3 /kg
2、空气过剩系数
实际的燃烧装置中， 条件不可能达到理想化的程度， 实际的燃烧装置中，“三T”条件不可能达到理想化的程度， 因此为使燃料完全燃烧，就必须供给过量的空气。 因此为使燃料完全燃烧，就必须供给过量的空气。一般把超 过理论空气量多供给的空气量称为过剩空气量， 过理论空气量多供给的空气量称为过剩空气量，并把实际空 气量V 与理论空气量V 之比定义为空气过剩系数α 气量Va与理论空气量Va0之比定义为空气过剩系数α，即
1 kg煤需要的理论氧气量 为： 煤需要的理论氧气量a为 煤需要的理论氧气量 a=x+y/4+z-w/2=64.3+13+0.812-1.845=76.27 mol
若以单位质量燃料(1kg )需要空气的标准体积Va0 表示理论空气量， 则有 Va0 = 76.27 × (1 + 3.78)mol × 22.4 ×10 −3 m 3 /mol 1kg
第二节 燃料燃烧过程
燃烧是指可燃混合物的快速氧化过程， 燃烧是指可燃混合物的快速氧化过程，并伴随着能量 光和热）的释放， （光和热）的释放，同时使燃料的组成元素转化成为 相应的氧化物。 相应的氧化物。 一、燃烧过程及其主要影响因素 1、燃烧过程及燃烧产物 完全燃烧：CO2、H2O 完全燃烧： 不完全燃烧： 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 ，则会生成SO 如果燃料中含有 和N，则会生成 2和NO 空气中的部分N可能被氧化成 －热力型NOx 空气中的部分 可能被氧化成NO－热力型 可能被氧化成
灰分： 灰分： 煤中不可燃物质的总称。 降低煤的发热量。 煤中不可燃物质的总称。①降低煤的发热量。 ② 增加 烟尘污染。 灰分结渣， 容易造成不完全燃烧， 烟尘污染 。 ③ 灰分结渣 ， 容易造成不完全燃烧 ， 给设 备的维护和操作带来困难。 备的维护和操作带来困难。
固定碳： 固定碳： 从煤中扣除水分、 从煤中扣除水分、灰分以及挥发分后剩余的部分为固定 固定碳是煤中主要的可燃物质。 碳。固定碳是煤中主要的可燃物质。我国煤炭的平均灰 分含量为25 25％ 分含量为25％
燃料重量 = 12x+1.008y+32z+16w (kg/kmol)
理论需氧量
y w 22.422.4× x + + z − /(12 x + 1.008 y + 32 z + 16 w ) m 3 /kg × 4.78 4 2
于是， 于是，理论空气量
y w 22.4 × 4.78 x + + z − /(12 x + 1.008 y + 32 z + 16 w) m3/kg 4 2
２、燃料完全燃烧的条件（3T） 燃料完全燃烧的条件（ 空气条件：需要充足的空气；如果空气供应不足， 空气条件：需要充足的空气；如果空气供应不足， 燃烧就不安全。但是空气量过大，会降低炉温， 燃烧就不安全。但是空气量过大，会降低炉温，增 加热损失 温度条件（ Temperature） 燃料只有达到着火温 温度条件 （ Temperature ） ： 燃料只有达到 着火温 度才能与氧化合燃烧。着火温度是在氧存在下可燃 才能与氧化合燃烧。 物质开始燃烧所必须达到的最低温度。着火温度： 物质开始燃烧所必须达到的最低温度。着火温度： 固体<液体< 固体<液体<气体