大氣污染教案-第二章

1、1大氣污染控制工程大氣污染控制工程2第二章第二章 燃燃燒與燒與大大氣污氣污染染 概況：概況： 化石燃料對(duì)大氣污染的貢獻(xiàn)：化石燃料對(duì)大氣污染的貢獻(xiàn)：化石燃料的燃燒特別是化石燃料的燃燒特別是不完全燃燒將導(dǎo)致大量的煙塵、硫氧化物、氮氧化物不完全燃燒將導(dǎo)致大量的煙塵、硫氧化物、氮氧化物、氟氧化物、碳氧化物的產(chǎn)生，尤其是燃煤引起的大、氟氧化物、碳氧化物的產(chǎn)生，尤其是燃煤引起的大氣污染問(wèn)題加重。如氣污染問(wèn)題加重。如2011年，我國(guó)二氧化硫的排放年，我國(guó)二氧化硫的排放量達(dá)量達(dá)2217.9104噸，而二氧化硫排放量與煤碳消噸，而二氧化硫排放量與煤碳消耗量有高度的相關(guān)性。耗量有高度的相關(guān)性。因此，未來(lái)能源消費(fèi)增

2、長(zhǎng)量、因此，未來(lái)能源消費(fèi)增長(zhǎng)量、增長(zhǎng)方式將是決定我國(guó)大氣污染發(fā)展趨勢(shì)的重要因素增長(zhǎng)方式將是決定我國(guó)大氣污染發(fā)展趨勢(shì)的重要因素。 3化石燃料化石燃料與與大大氣污氣污染染類類型：型：我我國(guó)現(xiàn)階國(guó)現(xiàn)階段的能源段的能源結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)以煤以煤碳為碳為主，主，決決定了我定了我國(guó)國(guó)大大氣污氣污染的特征。染的特征。我國(guó)我國(guó)的大氣環(huán)境污染仍以煤煙型為主的大氣環(huán)境污染仍以煤煙型為主，顆顆粒物是影粒物是影響響城市空城市空氣質(zhì)氣質(zhì)量的主要量的主要污污染物染物 ，其次是二，其次是二氧氧化硫化硫和二和二氧氧化化氮氮。酸雨問(wèn)題依然嚴(yán)重酸雨問(wèn)題依然嚴(yán)重。 4第二章第二章 燃燃燒與燒與大大氣污氣污染染同時(shí)，從同時(shí)，從1980年以后，

3、受經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的推動(dòng)，我年以后，受經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的推動(dòng)，我國(guó)機(jī)動(dòng)車數(shù)量增長(zhǎng)迅速。全國(guó)汽車保有量年增國(guó)機(jī)動(dòng)車數(shù)量增長(zhǎng)迅速。全國(guó)汽車保有量年增長(zhǎng)率保持在長(zhǎng)率保持在13%，特別是一些大型和特大型城，特別是一些大型和特大型城市如北京、廣州、上海、成都等機(jī)動(dòng)車數(shù)量增市如北京、廣州、上海、成都等機(jī)動(dòng)車數(shù)量增長(zhǎng)速率遠(yuǎn)高于全國(guó)平均水平。目前，全國(guó)汽車長(zhǎng)速率遠(yuǎn)高于全國(guó)平均水平。目前，全國(guó)汽車保有量已超過(guò)保有量已超過(guò)1億輛。汽車燃油排放的氮氧化億輛。汽車燃油排放的氮氧化物、一氧化碳、碳?xì)浠衔锱欧趴偭空鹉晟衔?、一氧化碳、碳?xì)浠衔锱欧趴偭空鹉晟仙Ｉ?。使城市的污染類型呈現(xiàn)煤煙型和汽車尾氣使城市的污染類型呈現(xiàn)煤煙型和汽車

4、尾氣型的復(fù)合污染。型的復(fù)合污染。52.1燃料及其性質(zhì)燃料及其性質(zhì)燃料及其分類：燃料及其分類：燃料指在燃燒過(guò)程中，能夠放出熱燃料指在燃燒過(guò)程中，能夠放出熱量，且在經(jīng)濟(jì)上可行的物質(zhì)。燃料的分類一般按物量，且在經(jīng)濟(jì)上可行的物質(zhì)。燃料的分類一般按物理狀態(tài)分為理狀態(tài)分為固體燃料、液體燃料、氣體燃料固體燃料、液體燃料、氣體燃料三類。三類。燃料的分燃料的分類類及其主要形式及其主要形式燃料的分類燃料的分類主要存在形式主要存在形式固體燃料固體燃料煤碳及其各種固體衍生制品、固體酒精、固體石蠟等。煤碳及其各種固體衍生制品、固體酒精、固體石蠟等。液體燃料液體燃料汽油、柴油、煤油、酒精等。汽油、柴油、煤油、酒精等。氣體

5、燃料氣體燃料天然氣、煤氣、丁烷等天然氣、煤氣、丁烷等非常規(guī)燃料非常規(guī)燃料城市固體廢棄物、商業(yè)和工業(yè)固體廢棄物、農(nóng)產(chǎn)物及農(nóng)村廢城市固體廢棄物、商業(yè)和工業(yè)固體廢棄物、農(nóng)產(chǎn)物及農(nóng)村廢物、水生植物和水生廢物、污泥處理廠廢物、可燃性工業(yè)和物、水生植物和水生廢物、污泥處理廠廢物、可燃性工業(yè)和采礦廢物采礦廢物 、合成燃料等。、合成燃料等。6第二章第二章 燃燃燒與燒與大大氣污氣污染染主要燃料的性質(zhì)主要燃料的性質(zhì) A、煤：、煤：它是最重要的固體燃料，除了它是最重要的固體燃料，除了所含的水分和礦物成分外，其可燃成分主要是所含的水分和礦物成分外，其可燃成分主要是碳和氫并含少量的硫、氮、氧。煤就是由很多碳和氫并含少量

6、的硫、氮、氧。煤就是由很多個(gè)不同結(jié)構(gòu)的這種微小的個(gè)不同結(jié)構(gòu)的這種微小的C、H、O、N、S的的有機(jī)聚合物粒子和礦物雜質(zhì)、水分等混合而結(jié)有機(jī)聚合物粒子和礦物雜質(zhì)、水分等混合而結(jié)合成整體的混合物，因此煤礦的組成因種類和合成整體的混合物，因此煤礦的組成因種類和產(chǎn)地的不同而有很大差別。煤的分類、組成、產(chǎn)地的不同而有很大差別。煤的分類、組成、及其中的硫的形態(tài)如下面三表所示：及其中的硫的形態(tài)如下面三表所示：7煤的煤的種類種類和性和性質(zhì)質(zhì)8煤的煤的組組成及分析方法成及分析方法項(xiàng)目項(xiàng)目煤礦的組成煤礦的組成分析測(cè)定方法分析測(cè)定方法工業(yè)工業(yè)分析分析水分水分外部外部水分水分稱取一定量的稱取一定量的13mm以下粒度的煤

7、樣，置于干燥箱內(nèi)，在以下粒度的煤樣，置于干燥箱內(nèi)，在318K-323K溫度下干燥溫度下干燥8h，取出冷卻，干燥后所失去的水分質(zhì)量，取出冷卻，干燥后所失去的水分質(zhì)量 ，占，占煤樣原質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)就是煤礦的外部水分。煤樣原質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)就是煤礦的外部水分。內(nèi)部?jī)?nèi)部水分水分將失去外部水分的煤樣繼續(xù)在將失去外部水分的煤樣繼續(xù)在375K-380K下干燥約下干燥約2H，所失去水，所失去水分質(zhì)量占原來(lái)質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)即為內(nèi)部水分。分質(zhì)量占原來(lái)質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)即為內(nèi)部水分?；曳只曳置旱V中不可燃礦物質(zhì)的總稱，其含量和組成因煤種及粗加工的不煤礦中不可燃礦物質(zhì)的總稱，其含量和組成因煤種及粗加工的不同而異。同而異。揮發(fā)分揮發(fā)分系

8、煤礦干餾時(shí)所釋放出的氣態(tài)可燃物質(zhì)，將風(fēng)干的煤樣在系煤礦干餾時(shí)所釋放出的氣態(tài)可燃物質(zhì)，將風(fēng)干的煤樣在1200K 的爐中加熱的爐中加熱7分鐘而測(cè)定。分鐘而測(cè)定。固定碳固定碳從煤中扣除水分、灰分和揮發(fā)分后剩下的部分就是固定碳。從煤中扣除水分、灰分和揮發(fā)分后剩下的部分就是固定碳。元素元素分析分析碳和氫碳和氫是通過(guò)燃燒后分析尾氣中二氧化碳和水分的生成量而測(cè)定。是通過(guò)燃燒后分析尾氣中二氧化碳和水分的生成量而測(cè)定。氮氮在催化劑作用下使煤中的氮轉(zhuǎn)化為氨，繼而用堿吸收，最后用酸在催化劑作用下使煤中的氮轉(zhuǎn)化為氨，繼而用堿吸收，最后用酸滴定。滴定。硫硫?qū)悠贩旁谘趸V和無(wú)水碳酸鈉的混合物上加熱，使硫化物轉(zhuǎn)變將樣品放

9、在氧化鎂和無(wú)水碳酸鈉的混合物上加熱，使硫化物轉(zhuǎn)變?yōu)榱蛩猁}，再以重量法測(cè)定硫酸鋇沉淀而測(cè)得。為硫酸鹽，再以重量法測(cè)定硫酸鋇沉淀而測(cè)得。9煤中硫的分煤中硫的分類類煤中硫的分煤中硫的分類類存在形態(tài)及主要性質(zhì)存在形態(tài)及主要性質(zhì)硫化鐵硫硫化鐵硫主要代表為黃鐵礦硫，是煤中主要的含硫成分。黃鐵礦比矸主要代表為黃鐵礦硫，是煤中主要的含硫成分。黃鐵礦比矸石和煤重得多；本身雖無(wú)磁性但在磁場(chǎng)感應(yīng)下能轉(zhuǎn)變?yōu)榇判允兔褐氐枚?；本身雖無(wú)磁性但在磁場(chǎng)感應(yīng)下能轉(zhuǎn)變?yōu)榇判晕镔|(zhì)；和煤碳相比有不同的微波效應(yīng)，吸收微波能力較強(qiáng)，物質(zhì)；和煤碳相比有不同的微波效應(yīng)，吸收微波能力較強(qiáng)，據(jù)此可采用不同的物理和化學(xué)方法，把黃鐵礦從煤中脫除。據(jù)

10、此可采用不同的物理和化學(xué)方法，把黃鐵礦從煤中脫除。有有機(jī)機(jī)硫硫原生有機(jī)原生有機(jī)硫硫來(lái)源于形成煤的植物蛋白質(zhì)的原生來(lái)源于形成煤的植物蛋白質(zhì)的原生質(zhì)，一般蛋白質(zhì)含硫量為質(zhì)，一般蛋白質(zhì)含硫量為5%，以各，以各種不同形式的含硫雜環(huán)存在種不同形式的含硫雜環(huán)存在有機(jī)硫主要以噻吩、芳有機(jī)硫主要以噻吩、芳香基硫化物、環(huán)硫化物、香基硫化物、環(huán)硫化物、脂肪族硫化物、二硫化脂肪族硫化物、二硫化物、硫醇等各種官能團(tuán)物、硫醇等各種官能團(tuán)形式存在，且與煤中有形式存在，且與煤中有機(jī)硫構(gòu)成復(fù)雜分子，不機(jī)硫構(gòu)成復(fù)雜分子，不宜用一般重力分選的方宜用一般重力分選的方法除去，需用化學(xué)方法法除去，需用化學(xué)方法進(jìn)行脫硫。進(jìn)行脫硫。次生有

11、機(jī)次生有機(jī)硫硫是由一種松懈的鍵與煤中有機(jī)物構(gòu)是由一種松懈的鍵與煤中有機(jī)物構(gòu)成的有機(jī)聯(lián)系。在煤中分布不均勻，成的有機(jī)聯(lián)系。在煤中分布不均勻，主要局限于黃鐵礦包裹體的周圍。主要局限于黃鐵礦包裹體的周圍。硫酸鹽硫硫酸鹽硫主要以鈣、鐵和錳的硫酸鹽形式存在，以石膏（主要以鈣、鐵和錳的硫酸鹽形式存在，以石膏（CaSO4 2H2O）為主，也有少量綠礬（）為主，也有少量綠礬（FeSO4.7H2O），在煤中含量），在煤中含量較少。較少。10第二章第二章 燃燃燒與燒與大大氣污氣污染染按照按照燃煤二氧化硫排放污染防治技術(shù)政策燃煤二氧化硫排放污染防治技術(shù)政策（20022002）：）：各地不得新建含硫分大于各地不得新建

12、含硫分大于3%3%的礦井；對(duì)現(xiàn)有硫分大的礦井；對(duì)現(xiàn)有硫分大于于3%3%的小礦井，應(yīng)予關(guān)閉；對(duì)現(xiàn)有硫分大于的小礦井，應(yīng)予關(guān)閉；對(duì)現(xiàn)有硫分大于3%3%的大的大煤礦，近期實(shí)行限產(chǎn)，到煤礦，近期實(shí)行限產(chǎn)，到20052005年仍未采取有效降硫年仍未采取有效降硫措施、或無(wú)法定點(diǎn)供應(yīng)安裝有脫硫設(shè)施并達(dá)到污染措施、或無(wú)法定點(diǎn)供應(yīng)安裝有脫硫設(shè)施并達(dá)到污染物排放標(biāo)準(zhǔn)的用戶的，應(yīng)予以關(guān)閉。物排放標(biāo)準(zhǔn)的用戶的，應(yīng)予以關(guān)閉。除定點(diǎn)供應(yīng)安裝有脫硫設(shè)施并達(dá)到國(guó)家污染物排放除定點(diǎn)供應(yīng)安裝有脫硫設(shè)施并達(dá)到國(guó)家污染物排放標(biāo)準(zhǔn)的用戶外，對(duì)新建硫分大于標(biāo)準(zhǔn)的用戶外，對(duì)新建硫分大于1.5%1.5%的煤礦，應(yīng)配的煤礦，應(yīng)配套建設(shè)煤炭洗選

13、設(shè)施。對(duì)現(xiàn)有硫分大于套建設(shè)煤炭洗選設(shè)施。對(duì)現(xiàn)有硫分大于2%2%的煤礦，的煤礦，應(yīng)補(bǔ)建煤炭洗選設(shè)施。應(yīng)補(bǔ)建煤炭洗選設(shè)施。11第二章第二章 燃燃燒與燒與大大氣污氣污染染B、石油概述：概述：石油是直接從油井中開(kāi)發(fā)出來(lái)的一種褐色石油是直接從油井中開(kāi)發(fā)出來(lái)的一種褐色或黑色的流動(dòng)或半流動(dòng)的粘稠性可燃性礦物油，或黑色的流動(dòng)或半流動(dòng)的粘稠性可燃性礦物油，含燃?xì)狻⒃秃鸵徊糠窒炠|(zhì)或固體和半固體瀝青含燃?xì)?、原油和一部分蠟質(zhì)或固體和半固體瀝青物質(zhì)。石油組成的元素主要是物質(zhì)。石油組成的元素主要是C、H、O、S、N等等五種，還含有微量五種，還含有微量V、Ni、Fe等金屬元素。石油中等金屬元素。石油中有數(shù)千個(gè)碳?xì)浠衔餆N

14、，如烷烴、環(huán)烷烴、芳香有數(shù)千個(gè)碳?xì)浠衔餆N，如烷烴、環(huán)烷烴、芳香烴，除此之外，還有非烴類化合物。烴，除此之外，還有非烴類化合物。12第二章第二章 燃燃燒與燒與大大氣污氣污染染石油的分類 按烴類的比例不同分：原油中的烴類成分主要分按烴類的比例不同分：原油中的烴類成分主要分為烷烴、環(huán)烷烴、芳香烴。根據(jù)烴類成分的不同，可為烷烴、環(huán)烷烴、芳香烴。根據(jù)烴類成分的不同，可分為的石蠟基石油、環(huán)烷基石油和中間基石油三分為的石蠟基石油、環(huán)烷基石油和中間基石油三類。類。石蠟基石油含烷烴較多；環(huán)烷基石油含環(huán)烷烴、芳香石蠟基石油含烷烴較多；環(huán)烷基石油含環(huán)烷烴、芳香烴較多；中間基石油介于二者之間。烴較多；中間基石油介于

15、二者之間。 石油經(jīng)常壓蒸餾或裂化等加工過(guò)程，可得到汽油石油經(jīng)常壓蒸餾或裂化等加工過(guò)程，可得到汽油、煤油、柴油、潤(rùn)滑油、固體石蠟和瀝青等產(chǎn)品。、煤油、柴油、潤(rùn)滑油、固體石蠟和瀝青等產(chǎn)品。 目前我國(guó)已開(kāi)采的原油以低硫石蠟基居多。大慶目前我國(guó)已開(kāi)采的原油以低硫石蠟基居多。大慶等地原油均屬此類。等地原油均屬此類。 13C、天然、天然氣氣 概概述：述：天然天然氣氣是是蘊(yùn)蘊(yùn)藏在地藏在地層層中中較輕較輕的的碳?xì)涮細(xì)浠匣衔锟扇嘉锟扇細(xì)鈿怏w。體。它它的成因和的成因和產(chǎn)產(chǎn)生生過(guò)過(guò)程程與與石油一石油一樣樣，兩兩者可能是同者可能是同時(shí)時(shí)生成的。生成的。 組組成：成：天然天然氣氣的的組組成成分多以成成分多以甲甲烷烷

16、為為主，其主，其次是乙次是乙烷烷、丙、丙烷烷、丁、丁烷烷及其及其它氣態(tài)烴類它氣態(tài)烴類。除此之外。除此之外，還還有有氮氮、氫氫、二、二氧氧化化碳碳、硫化、硫化氫氫等，有等，有時(shí)還時(shí)還含有含有少量惰性少量惰性氣氣體如體如氦氦、氬氬等。等。 主要主要污污染染氣氣體體：天然天然氣氣中的硫化中的硫化氫氫具有具有腐腐蝕蝕性性，它它的燃的燃結(jié)產(chǎn)結(jié)產(chǎn)物物為為硫的硫的氧氧化物，因此化物，因此許許多多國(guó)國(guó)家都家都規(guī)規(guī)定了天然定了天然氣氣中中總總硫含量和硫化硫含量和硫化氫氫含量的最大允含量的最大允許許值值。14第二章第二章 燃燃燒與燒與大大氣污氣污染染2.2 燃料的燃燒及污染物形成燃料的燃燒及污染物形成（一）燃料的

17、燃燒過(guò)程（一）燃料的燃燒過(guò)程 燃燒：燃燒：指可燃混合物發(fā)生劇烈的化學(xué)反指可燃混合物發(fā)生劇烈的化學(xué)反應(yīng)而發(fā)熱和發(fā)光的快速氧化過(guò)程，同時(shí)使燃料應(yīng)而發(fā)熱和發(fā)光的快速氧化過(guò)程，同時(shí)使燃料的組成元素轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的氧化物。的組成元素轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的氧化物。 多數(shù)的化石燃料完全燃燒的產(chǎn)物是二氧多數(shù)的化石燃料完全燃燒的產(chǎn)物是二氧化碳和水蒸汽。然而不完全燃燒過(guò)程將產(chǎn)生黑化碳和水蒸汽。然而不完全燃燒過(guò)程將產(chǎn)生黑煙、一氧化碳和其它部分氧化產(chǎn)物等大氣污染煙、一氧化碳和其它部分氧化產(chǎn)物等大氣污染物。若燃料中含有硫和氮，則會(huì)生成二氧化硫物。若燃料中含有硫和氮，則會(huì)生成二氧化硫和氮氧化物。和氮氧化物。15第二章第二章 燃燃燒與燒

18、與大大氣污氣污染染1、氣體燃料的燃燒、氣體燃料的燃燒 氣體燃料以可燃成分為主，氣體燃料以可燃成分為主，當(dāng)與空氣按當(dāng)與空氣按一定比例混合后，接近火種便可燃燒起來(lái)一定比例混合后，接近火種便可燃燒起來(lái)。2、液體燃料的燃、液體燃料的燃燒燒 這這是一是一種清潔種清潔燃料，其表面存在燃料的燃料，其表面存在燃料的揮發(fā)揮發(fā)性性氣氣體（如汽油體（如汽油揮發(fā)氣揮發(fā)氣），在），在靜靜止點(diǎn)火止點(diǎn)火時(shí)時(shí)，表面，表面會(huì)會(huì)出出現(xiàn)現(xiàn)火焰。因此，液體燃料在燃火焰。因此，液體燃料在燃燒過(guò)燒過(guò)程中，程中，首先首先將將液體燃料液體燃料經(jīng)過(guò)霧經(jīng)過(guò)霧化器化器噴噴成成霧狀霧狀，使液體的表面，使液體的表面積積增增加上千倍，以利于液體的加上千

19、倍，以利于液體的揮發(fā)揮發(fā)，當(dāng)與當(dāng)與空空氣氣按一定的按一定的比例混合接近火比例混合接近火種時(shí)種時(shí)，即可燃，即可燃燒燒。16第二章第二章 燃燃燒與燒與大大氣污氣污染染3、固體燃料的燃燒、固體燃料的燃燒 固體燃料成分復(fù)雜，以煤炭燃燒為例，燃固體燃料成分復(fù)雜，以煤炭燃燒為例，燃燒過(guò)程大致可分為下列四個(gè)階段：燒過(guò)程大致可分為下列四個(gè)階段：（1）預(yù)熱和干餾：）預(yù)熱和干餾：燃料依靠爐膛內(nèi)的熱源加熱到燃料依靠爐膛內(nèi)的熱源加熱到100以上，煤中的水分逐漸蒸發(fā)掉，同時(shí)煤的以上，煤中的水分逐漸蒸發(fā)掉，同時(shí)煤的溫度也逐漸上升。溫度也逐漸上升。（2 2）析出揮發(fā)分和形成焦炭）析出揮發(fā)分和形成焦炭：煤析出水分后繼續(xù)煤析出

20、水分后繼續(xù)加熱，便釋放出揮發(fā)物，一般來(lái)講，煤的炭化期加熱，便釋放出揮發(fā)物，一般來(lái)講，煤的炭化期越短，其揮發(fā)分含量越多（如褐煤、煙煤）。越短，其揮發(fā)分含量越多（如褐煤、煙煤）。17第二章第二章 燃燃燒與燒與大大氣污氣污染染（3）揮發(fā)分和焦炭的著火燃燒）揮發(fā)分和焦炭的著火燃燒：在有氧氣存在在有氧氣存在的條件下，隨著溫度的升高，揮發(fā)分著火燃燒的條件下，隨著溫度的升高，揮發(fā)分著火燃燒并出現(xiàn)火焰，此時(shí)煤炭表面還是暗淡的，隨著并出現(xiàn)火焰，此時(shí)煤炭表面還是暗淡的，隨著燃燒的持續(xù)進(jìn)行，煤炭加熱也開(kāi)始燃燒，這時(shí)燃燒的持續(xù)進(jìn)行，煤炭加熱也開(kāi)始燃燒，這時(shí)煤炭變成通紅狀，揮發(fā)分與煤炭同時(shí)進(jìn)行燃燒煤炭變成通紅狀，揮發(fā)分

21、與煤炭同時(shí)進(jìn)行燃燒，這時(shí)所產(chǎn)生的熱量除供應(yīng)自身燃燒需要外，這時(shí)所產(chǎn)生的熱量除供應(yīng)自身燃燒需要外，還可加熱周圍煤炭。還可加熱周圍煤炭。（4）灰渣的形成：）灰渣的形成：在揮發(fā)分和煤炭燃燒的同時(shí)在揮發(fā)分和煤炭燃燒的同時(shí)，煤和煤渣就出現(xiàn)軟化和熔融，稱為玻璃化，煤和煤渣就出現(xiàn)軟化和熔融，稱為玻璃化，出現(xiàn)粘結(jié)現(xiàn)象，形成灰渣。出現(xiàn)粘結(jié)現(xiàn)象，形成灰渣。 煤炭的燃燒過(guò)程如下圖所示：煤炭的燃燒過(guò)程如下圖所示：18第二章第二章 燃燃燒與燒與大大氣污氣污染染19第二章第二章 燃燃燒與燒與大大氣污氣污染染(二二)燃燒的條件燃燒的條件1、空氣：、空氣：燃料燃燒必須提供適宜的空氣和氧氣。空氣燃料燃燒必須提供適宜的空氣和氧氣

22、?？諝夂脱鯕饬窟^(guò)大，會(huì)帶走過(guò)多的熱量，反而造成熱量損和氧氣量過(guò)大，會(huì)帶走過(guò)多的熱量，反而造成熱量損失；空氣和氧氣量過(guò)小，燃燒就不完全。燃燒時(shí)應(yīng)控失；空氣和氧氣量過(guò)小，燃燒就不完全。燃燒時(shí)應(yīng)控制在最佳的碳?xì)獗确秶Ｖ圃谧罴训奶細(xì)獗确秶?、燃燒溫度：、燃燒溫度：燃燒加熱達(dá)到著火溫度是燃燒的必要條燃燒加熱達(dá)到著火溫度是燃燒的必要條件，件，可燃燒物質(zhì)在有氧氣存在的條件下開(kāi)始著火的最可燃燒物質(zhì)在有氧氣存在的條件下開(kāi)始著火的最低溫度稱為著火溫度低溫度稱為著火溫度。各種燃料有不同的著火溫度，。各種燃料有不同的著火溫度，一般情況下，氣體燃料著火溫度最高，液體燃料著火一般情況下，氣體燃料著火溫度最高，液體燃料

23、著火溫度較低，固體燃料著火溫度最低。常見(jiàn)燃料的著火溫度較低，固體燃料著火溫度最低。常見(jiàn)燃料的著火溫度如下表所示：溫度如下表所示：20常常見(jiàn)見(jiàn)燃料的著火燃料的著火溫溫度度燃料種類燃料種類著火溫度著火溫度/燃料種類燃料種類著火溫度著火溫度/硬木硬木250300汽油汽油300-320木炭木炭220-370重油重油530-580褐煤褐煤250-450焦?fàn)t煤氣焦?fàn)t煤氣650-750煙煤煙煤225-400高爐煤氣高爐煤氣700-800無(wú)煙煤無(wú)煙煤440-500甲烷甲烷650-750泥煤泥煤225-280焦煤焦煤550-60021 引火（或引火（或閃閃火）：火）：煤煤氣氣、天然、天然氣氣之之類類的的氣氣體體

24、燃料及汽油、酒精之燃料及汽油、酒精之類類易易產(chǎn)產(chǎn)生生揮發(fā)揮發(fā)液體燃料液體燃料與與火焰或火焰或火花接火花接觸時(shí)觸時(shí)，即使在低于著火，即使在低于著火溫溫度度時(shí)時(shí)也也會(huì)會(huì)被引著火而被引著火而燃燃燒燒起起來(lái)來(lái)，這種現(xiàn)這種現(xiàn)象象稱為稱為引火或閃火引火或閃火。使燃料引火的。使燃料引火的最低最低溫溫度度稱為稱為引火點(diǎn)或引火點(diǎn)或閃閃火點(diǎn)。常火點(diǎn)。常見(jiàn)見(jiàn)液體燃料的引火液體燃料的引火點(diǎn)如下表所示：點(diǎn)如下表所示：表表 常常見(jiàn)見(jiàn)液體燃料的引火點(diǎn)液體燃料的引火點(diǎn)思考：加油站思考：加油站為為什什么么不允不允許許吸煙？吸煙？22第二章第二章 燃燃燒與燒與大大氣污氣污染染3、時(shí)間、時(shí)間 在高于著火溫度狀況時(shí)，燃料進(jìn)入燃燒室在

25、高于著火溫度狀況時(shí)，燃料進(jìn)入燃燒室后的停留時(shí)間應(yīng)大于燃燒所需要的時(shí)間。后的停留時(shí)間應(yīng)大于燃燒所需要的時(shí)間。在所在所要求的燃燒反應(yīng)速度下，停留時(shí)間將取決于燃要求的燃燒反應(yīng)速度下，停留時(shí)間將取決于燃燒室的大小和形狀。反應(yīng)速度隨溫度的升高而燒室的大小和形狀。反應(yīng)速度隨溫度的升高而加快，燃燒室內(nèi)溫度越高，燃燒所需的時(shí)間越加快，燃燒室內(nèi)溫度越高，燃燒所需的時(shí)間越短。短。23第二章第二章 燃燃燒與燒與大大氣污氣污染染4、燃料與空氣混合的程度、燃料與空氣混合的程度 燃料與空氣充分接觸才有利于燃料的燃燒。煤炭燃燒燃料與空氣充分接觸才有利于燃料的燃燒。煤炭燃燒分為分為層燃式燃燒層燃式燃燒、沸騰式燃燒、懸浮式燃燒

26、沸騰式燃燒、懸浮式燃燒。層燃式燃燒：層燃式燃燒：是將煤炭置于固定或移動(dòng)的爐箅上燃燒；是將煤炭置于固定或移動(dòng)的爐箅上燃燒；沸騰式燃燒：沸騰式燃燒：是利用空氣使煤粉式顆粒在沸騰狀態(tài)下燃是利用空氣使煤粉式顆粒在沸騰狀態(tài)下燃燒；燒；懸浮燃燒：懸浮燃燒：是將煤粉隨空氣流在燃燒室中燃燒。為使煤是將煤粉隨空氣流在燃燒室中燃燒。為使煤粉燃燒徹底，應(yīng)使燃燒室內(nèi)的氣流處于湍流狀態(tài)，破粉燃燒徹底，應(yīng)使燃燒室內(nèi)的氣流處于湍流狀態(tài)，破壞煤層的邊界層，有利于燃料與空氣接觸。壞煤層的邊界層，有利于燃料與空氣接觸。24第二章第二章 燃燃燒與燒與大大氣污氣污染染 燃燃燒過(guò)燒過(guò)程的程的“ “三三T” ： 溫溫度度 (temper

27、ature) 時(shí)間時(shí)間（time） 湍流（湍流（turbulence） 通通過(guò)過(guò)控制控制空燃比、燃燒溫度、燃燒時(shí)間空燃比、燃燒溫度、燃燒時(shí)間和湍流狀態(tài)和湍流狀態(tài)來(lái)實(shí)現(xiàn)來(lái)實(shí)現(xiàn)大大氣污氣污染物排放量最低染物排放量最低條條件下有效燃件下有效燃燒燒的目的目標(biāo)標(biāo)。25第二章第二章 燃燃燒與燒與大大氣污氣污染染（三）燃燒中污染物的形成（三）燃燒中污染物的形成 1、煙的形成：、煙的形成：煙是由氣相、液相、固相混合而成的煙是由氣相、液相、固相混合而成的氣溶膠。氣相成分為氣溶膠。氣相成分為N2、CO2、CO、O2、NOx、SO2等；液等；液相主要成分為水；固相成分為燃燒產(chǎn)生的煙塵，排入大氣后相主要成分為水；固相

28、成分為燃燒產(chǎn)生的煙塵，排入大氣后稱稱TSP，還包括未燃盡的含碳化合物，還包括未燃盡的含碳化合物-黑煙。黑煙的成分中黑煙。黑煙的成分中，碳約占，碳約占96.2%，氫占，氫占0.8%，剩下的是氧。根據(jù)燃燒狀況及，剩下的是氧。根據(jù)燃燒狀況及煙氣凈化程度的不同，其煙氣各成分也不同。如濕式除塵脫煙氣凈化程度的不同，其煙氣各成分也不同。如濕式除塵脫硫后的煙氣含水分較多，因此煙氣呈白色水霧狀；爐窯以燃硫后的煙氣含水分較多，因此煙氣呈白色水霧狀；爐窯以燃燒煙煤為主，凈化效果不佳時(shí)會(huì)出現(xiàn)黑煙，呈黑色；而干式燒煙煤為主，凈化效果不佳時(shí)會(huì)出現(xiàn)黑煙，呈黑色；而干式除塵器效果不好時(shí)，煙氣中含大量煙塵，呈褐色。除塵器效果

29、不好時(shí)，煙氣中含大量煙塵，呈褐色。26第二章第二章 燃燃燒與燒與大大氣污氣污染染 2、硫氧化物的形成：、硫氧化物的形成：煤中的硫分為有機(jī)硫、硫酸鹽和硫煤中的硫分為有機(jī)硫、硫酸鹽和硫化物。在燃燒的第一二階段，煤的揮發(fā)分逸出，煤中有化物。在燃燒的第一二階段，煤的揮發(fā)分逸出，煤中有機(jī)硫的結(jié)合鍵機(jī)硫的結(jié)合鍵“C-S” 鍵斷裂，主要是有機(jī)硫釋放出來(lái)鍵斷裂，主要是有機(jī)硫釋放出來(lái)，氧化反應(yīng)生成，氧化反應(yīng)生成 二氧化硫。隨著溫度的升高，硫化物和二氧化硫。隨著溫度的升高，硫化物和硫單質(zhì)燃燒，與氧反應(yīng)生成硫氧化物，其中以二氧化硫硫單質(zhì)燃燒，與氧反應(yīng)生成硫氧化物，其中以二氧化硫?yàn)橹鳌．?dāng)爐溫繼續(xù)升高，煤中的部分硫酸鹽

30、發(fā)生熱分解為主。當(dāng)爐溫繼續(xù)升高，煤中的部分硫酸鹽發(fā)生熱分解反應(yīng)，硫氧化物釋放出來(lái)。隨著煤燃燒過(guò)程中煤和煤渣反應(yīng)，硫氧化物釋放出來(lái)。隨著煤燃燒過(guò)程中煤和煤渣的熔融，可有效抑制硫酸鹽的分解，減少硫氧化物的釋的熔融，可有效抑制硫酸鹽的分解，減少硫氧化物的釋放。二氧化硫形成的主要化學(xué)反應(yīng)式如下：放。二氧化硫形成的主要化學(xué)反應(yīng)式如下：27第二章第二章 燃燃燒與燒與大大氣污氣污染染 3、氮氧化物的形成：、氮氧化物的形成：氮氧化物是在氮燃燒過(guò)程中與氧發(fā)生氧氮氧化物是在氮燃燒過(guò)程中與氧發(fā)生氧化反應(yīng)生成的氧化物，主要有化反應(yīng)生成的氧化物，主要有N2O、NO、NO2、N2O3、N2O4、N2O5等，由于生成的各種

31、氧化物種類較多，因此用等，由于生成的各種氧化物種類較多，因此用NOx來(lái)表示。由于燃燒條件和反應(yīng)時(shí)間的不同，其生成來(lái)表示。由于燃燒條件和反應(yīng)時(shí)間的不同，其生成 的氮的氮的氧化物含量也不一樣。燃燒產(chǎn)生的氮氧化物分為三類：的氧化物含量也不一樣。燃燒產(chǎn)生的氮氧化物分為三類：第一類：第一類：熱力型氮氧化物熱力型氮氧化物，它是在高溫燃燒時(shí)，來(lái)自，它是在高溫燃燒時(shí)，來(lái)自空氣中的空氣中的氮?dú)獾獨(dú)夂脱鯕夥磻?yīng)生成的氮氧化物；和氧氣反應(yīng)生成的氮氧化物；第二類：第二類：燃料型氮氧化物燃料型氮氧化物，是，是燃料中的有機(jī)氮燃料中的有機(jī)氮經(jīng)過(guò)化學(xué)反應(yīng)生經(jīng)過(guò)化學(xué)反應(yīng)生成的氮氧化物；成的氮氧化物；第三類：火焰邊緣形成的第三類：

32、火焰邊緣形成的快速型氮氧化物快速型氮氧化物，其生成量很少，一，其生成量很少，一般忽略不計(jì)。下面對(duì)第一和第二類進(jìn)行介紹。般忽略不計(jì)。下面對(duì)第一和第二類進(jìn)行介紹。28第二章第二章 燃燃燒與燒與大大氣污氣污染染 (1 )熱力型氮氧化物：熱力型氮氧化物：其生成與燃燒時(shí)的溫度、氧的濃其生成與燃燒時(shí)的溫度、氧的濃度及燃燒時(shí)間有關(guān)，在氧濃度不高的情況下，度及燃燒時(shí)間有關(guān)，在氧濃度不高的情況下，NO的的生成速度隨燃燒溫度的升高而不斷加大。在燃燒溫度生成速度隨燃燒溫度的升高而不斷加大。在燃燒溫度低于低于300時(shí)，時(shí)，NO生成速度較低，生成速度較低，NO的生成量較少的生成量較少；當(dāng)燃燒溫度高于；當(dāng)燃燒溫度高于15

33、00 時(shí)，時(shí)，NO生成速度明顯加生成速度明顯加快，快，NO生成量較大。生成量較大。（2）燃料型氮氧化物：）燃料型氮氧化物：由于燃料中氮的含量較低，在燃由于燃料中氮的含量較低，在燃燒過(guò)程中有部分氮轉(zhuǎn)化成氮氧化物。燃料中氮生成氮燒過(guò)程中有部分氮轉(zhuǎn)化成氮氧化物。燃料中氮生成氮氧化物的過(guò)程氧化物的過(guò)程 比較復(fù)雜，一般認(rèn)為，燃燒溫度不同，比較復(fù)雜，一般認(rèn)為，燃燒溫度不同，其形成的氮氧化物不同，并且形成中間產(chǎn)物。隨著燃其形成的氮氧化物不同，并且形成中間產(chǎn)物。隨著燃燒溫度的增加，會(huì)生成新的氧化物，并且燃料型氮氧燒溫度的增加，會(huì)生成新的氧化物，并且燃料型氮氧化物的生成量會(huì)明顯增加。化物的生成量會(huì)明顯增加。29

34、 (1) 煤炭燃煤炭燃燒顆燒顆粒物的形成粒物的形成: 進(jìn)進(jìn)入入爐膛爐膛后先后先經(jīng)過(guò)經(jīng)過(guò)加加溫溫，在煤燃，在煤燃燒燒第二（著火）、第三（燃第二（著火）、第三（燃燒燒、破裂）、破裂）階階段段過(guò)過(guò)程中，煤逸出程中，煤逸出揮發(fā)揮發(fā)分后，出分后，出現(xiàn)現(xiàn)大大量孔穴，量孔穴，隨隨著燃著燃燒時(shí)間燒時(shí)間和和溫溫度的增加，燃度的增加，燃燒燒由表由表向里向里進(jìn)進(jìn)行，行，會(huì)會(huì)出出現(xiàn)現(xiàn)破裂，破裂，變變成大小不等的成大小不等的顆顆粒。粒。在在熱熱力和力和爐內(nèi)風(fēng)爐內(nèi)風(fēng)力的作用下，燃力的作用下，燃燒燒中形成的微小中形成的微小顆顆粒粒稱為飛稱為飛灰，排出煙灰，排出煙囪囪后后稱為稱為煙煙塵塵，進(jìn)進(jìn)入大入大氣氣后形成大后形成大氣污

35、氣污染物染物-TSP（總懸總懸浮浮顆顆粒物）。同粒物）。同時(shí)時(shí)在高在高溫時(shí)溫時(shí)，煤中的部分無(wú)機(jī)硫（硫酸，煤中的部分無(wú)機(jī)硫（硫酸鹽鹽硫）也逸硫）也逸出，出，發(fā)發(fā)生生氧氧化反化反應(yīng)應(yīng)生成二生成二氧氧化硫。在煤炭燃化硫。在煤炭燃燒燒的的第四第四階階段，段，爐膛爐膛中煤出中煤出現(xiàn)軟現(xiàn)軟化熔融化熔融現(xiàn)現(xiàn)象，象，則飛則飛灰灰產(chǎn)產(chǎn)生量生量開(kāi)開(kāi)始始減減少。少。4、顆顆粒物的形成粒物的形成30 (1) 煤炭燃煤炭燃燒顆燒顆粒物的形成粒物的形成: 進(jìn)進(jìn)入入爐膛爐膛后先后先經(jīng)過(guò)經(jīng)過(guò)加加溫溫，在煤燃，在煤燃燒燒第二（著火）、第三（燃第二（著火）、第三（燃燒燒、破裂）、破裂）階階段段過(guò)過(guò)程中，煤逸出程中，煤逸出揮發(fā)揮發(fā)

36、分后，出分后，出現(xiàn)現(xiàn)大大量孔穴，量孔穴，隨隨著燃著燃燒時(shí)間燒時(shí)間和和溫溫度的增加，燃度的增加，燃燒燒由表由表向里向里進(jìn)進(jìn)行，行，會(huì)會(huì)出出現(xiàn)現(xiàn)破裂，破裂，變變成大小不等的成大小不等的顆顆粒。粒。在在熱熱力和力和爐內(nèi)風(fēng)爐內(nèi)風(fēng)力的作用下，燃力的作用下，燃燒燒中形成的微小中形成的微小顆顆粒粒稱為飛稱為飛灰，排出煙灰，排出煙囪囪后后稱為稱為煙煙塵塵，進(jìn)進(jìn)入大入大氣氣后形成大后形成大氣污氣污染物染物-TSP（總懸總懸浮浮顆顆粒物）。同粒物）。同時(shí)時(shí)在高在高溫時(shí)溫時(shí)，煤中的部分無(wú)機(jī)硫（硫酸，煤中的部分無(wú)機(jī)硫（硫酸鹽鹽硫）也逸硫）也逸出，出，發(fā)發(fā)生生氧氧化反化反應(yīng)應(yīng)生成二生成二氧氧化硫。在煤炭燃化硫。在煤炭燃

37、燒燒的的第四第四階階段，段，爐膛爐膛中煤出中煤出現(xiàn)軟現(xiàn)軟化熔融化熔融現(xiàn)現(xiàn)象，象，則飛則飛灰灰產(chǎn)產(chǎn)生量生量開(kāi)開(kāi)始始減減少。少。4、顆顆粒物的形成粒物的形成31第二章第二章 燃燃燒與燒與大大氣污氣污染染 （2）液體燃料燃燒顆粒物的形成：）液體燃料燃燒顆粒物的形成：液體燃料中灰液體燃料中灰分含量極少，在正常燃燒情況下產(chǎn)生的煙氣是無(wú)色的，分含量極少，在正常燃燒情況下產(chǎn)生的煙氣是無(wú)色的，但燃料蒸發(fā)后的氣體是碳?xì)浠衔?，碳?xì)浠衔飻U(kuò)散燃但燃料蒸發(fā)后的氣體是碳?xì)浠衔?，碳?xì)浠衔飻U(kuò)散燃燒有可能產(chǎn)生熱分解，如果燃料油蒸發(fā)后，氧氣供應(yīng)不燒有可能產(chǎn)生熱分解，如果燃料油蒸發(fā)后，氧氣供應(yīng)不足或不均勻，油蒸汽得不到氧氣

38、，溫度又不再升高，碳足或不均勻，油蒸汽得不到氧氣，溫度又不再升高，碳?xì)浠衔锞蜁?huì)產(chǎn)生熱分解，例如甲烷在高溫缺氧條件下氫化合物就會(huì)產(chǎn)生熱分解，例如甲烷在高溫缺氧條件下熱分解反應(yīng)式為：熱分解反應(yīng)式為： CH4 2H2 +C 上式中的上式中的“C”即固體碳粒，叫做碳黑，也會(huì)出現(xiàn)即固體碳粒，叫做碳黑，也會(huì)出現(xiàn)冒黑煙現(xiàn)象。冒黑煙現(xiàn)象。32(三)燃燒計(jì)算 燃料燃燒時(shí)，需要空氣或氧氣，同時(shí)會(huì)燃料燃燒時(shí)，需要空氣或氧氣，同時(shí)會(huì)產(chǎn)生煙氣、產(chǎn)生煙氣、SO2、NOX、煙塵等大氣污染物。、煙塵等大氣污染物。下面分別介紹所需理論空氣量、煙氣排放量及下面分別介紹所需理論空氣量、煙氣排放量及污染物濃度。污染物濃度。1、煤的

39、分析基：煤的成分有碳、氫、氧、氮、煤的分析基：煤的成分有碳、氫、氧、氮、硫、灰分和水分，分別用硫、灰分和水分，分別用C、H、O、N、S、A、M來(lái)表示，組成是用來(lái)表示，組成是用質(zhì)量百分?jǐn)?shù)質(zhì)量百分?jǐn)?shù)來(lái)表示，來(lái)表示，即即 C+H+O+N+S+A+M=100% 33第二章第二章 燃燃燒與燒與大大氣污氣污染染 由于燃料由于燃料開(kāi)開(kāi)采、采、運(yùn)輸運(yùn)輸和存和存貯條貯條件不同，因件不同，因此其中的灰分、水分此其中的灰分、水分變變化很大，其成分的化很大，其成分的質(zhì)質(zhì)量分量分?jǐn)?shù)數(shù)就不同。所以在燃料分析就不同。所以在燃料分析計(jì)計(jì)算算過(guò)過(guò)程中，程中，必必須須指指明煤是在明煤是在哪哪一一種種情情況況下的百分下的百分組組成

40、成，通常，通常將將燃料燃料的分析的分析結(jié)結(jié)果用下列幾果用下列幾種種形式形式來(lái)來(lái)表示：表示： 收到基收到基 空空氣氣分析基分析基 干燥基干燥基 干燥無(wú)灰基干燥無(wú)灰基下面下面對(duì)它們對(duì)它們分分別進(jìn)別進(jìn)行介行介紹紹。34 （1）收到基（舊稱應(yīng)用基）收到基（舊稱應(yīng)用基）以以收到狀態(tài)收到狀態(tài)的煤碳進(jìn)行分析的煤碳進(jìn)行分析得到的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)，用下標(biāo)得到的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)，用下標(biāo) “ar”表示。即表示。即Car +Har +Oar +Nar +Sar +Aar +Mar =100%（2）空氣分析基（舊稱分析基）：）空氣分析基（舊稱分析基）：對(duì)煤樣進(jìn)行風(fēng)干后，煤對(duì)煤樣進(jìn)行風(fēng)干后，煤中部分外部水蒸發(fā)，內(nèi)部水尚存于煤中，經(jīng)中

41、部分外部水蒸發(fā)，內(nèi)部水尚存于煤中，經(jīng)風(fēng)干后風(fēng)干后的煤的煤進(jìn)行分析得到組分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，用下標(biāo)進(jìn)行分析得到組分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，用下標(biāo)“ad”表示。即表示。即Cad+Had+Oad +Nad+Sad +Aad+Mad =100% (3)干燥基：干燥基：將煤加溫干燥以將煤加溫干燥以去除煤中全部水分后去除煤中全部水分后分析所分析所得組分質(zhì)量分?jǐn)?shù)，用下標(biāo)得組分質(zhì)量分?jǐn)?shù)，用下標(biāo)“d” 表示。即表示。即Cd+Hd +Od+Nd +Sd +Ad =100%（4）干燥無(wú)灰基（舊稱可燃基）：）干燥無(wú)灰基（舊稱可燃基）：將煤中將煤中水分、灰分扣除水分、灰分扣除后，其它各種成分組成的分?jǐn)?shù)，用下標(biāo)后，其它各種成分組成的分?jǐn)?shù)，

42、用下標(biāo) “daf”表示。即表示。即Cdaf+Hdaf +Odaf+Ndaf +Sdaf =100%35新新舊舊基的表示符基的表示符號(hào)對(duì)號(hào)對(duì)照表照表項(xiàng)項(xiàng)目目新標(biāo)準(zhǔn)新標(biāo)準(zhǔn)舊標(biāo)準(zhǔn)舊標(biāo)準(zhǔn)收到收到基基空氣空氣分析分析基基干燥干燥基基干燥無(wú)干燥無(wú)灰基灰基應(yīng)用應(yīng)用基基分析分析基基干干燥燥基基可可燃燃基基碳碳CarCadCdCdafCyCfCsCr氫氫HarHadHdHdafHyHfHsHr氧氧OarOadOdOdafOyOfOsOr硫硫SarSadSdSdafSySfSsSr氮氮NarNadNdNdafNyNfNsNr灰灰分分AarAadAdAyAfAs水水分分MarMadWyWf36第二章第二章 燃燃燒與

43、燒與大大氣污氣污染染2、燃料燃燒的空氣量、燃料燃燒的空氣量（1 1）理論空氣量）理論空氣量 單位量（固體燃料一般以單位量（固體燃料一般以1kg1kg計(jì)，氣體燃計(jì)，氣體燃料以料以1m1mN N3 3）燃料按燃燒反應(yīng)方程式完全燃燒所需）燃料按燃燒反應(yīng)方程式完全燃燒所需要的空氣量稱為理論空氣量。要的空氣量稱為理論空氣量。它由燃料的組成它由燃料的組成決定，可根據(jù)燃燒方程式求得。決定，可根據(jù)燃燒方程式求得。37 進(jìn)行理論空氣量計(jì)算時(shí)的有關(guān)假設(shè)：進(jìn)行理論空氣量計(jì)算時(shí)的有關(guān)假設(shè)：A、空、空氣僅氣僅由由N2、O2組組成，其體成，其體積積比比為為79/21=3.76；B、燃料中的固定、燃料中的固定態(tài)氧態(tài)氧可用于

44、燃可用于燃燒燒；C、燃料中的硫主要被、燃料中的硫主要被氧氧化化為為SO2；D、熱熱力型力型氮氧氮氧化物的生成量很小，燃料中含化物的生成量很小，燃料中含氮氮量量也也較較低，在低，在計(jì)計(jì)算理算理論論空空氣氣量量時(shí)時(shí)可忽略；可忽略；E、燃料中的、燃料中的氮氮在燃在燃燒時(shí)轉(zhuǎn)燒時(shí)轉(zhuǎn)化化為為N2和和NO，一般以，一般以N2為為主；主；F、計(jì)計(jì)算算時(shí)時(shí)空空氣氣和煙和煙氣氣所含有的各所含有的各種組種組成成分（包成成分（包括水蒸括水蒸氣氣）均按）均按理想理想氣氣體體計(jì)計(jì)算。算。38第二章第二章 燃燃燒與燒與大大氣污氣污染染有有關(guān)關(guān)的化的化學(xué)學(xué)反反應(yīng)應(yīng)方程式如下：方程式如下：C+O2CO2S+O2 SO24H+O

45、2 H2O 以固體和液體燃料以固體和液體燃料為為例，例，設(shè)設(shè)每千克燃料中每千克燃料中可燃元素的量可燃元素的量為為Cy/100kg, Sy/100kg, Hy/100kg ，Oy/100kg, 則則每千克燃料完每千克燃料完全燃全燃燒時(shí)燒時(shí)需要外界供需要外界供應(yīng)應(yīng)的的理理論氧氣論氧氣量量為為39第二章第二章 燃燃燒與燒與大大氣污氣污染染1007 . 010055. 51007 . 0100866. 12yyyyKOOHSCV 式中：式中：C Cy y 每每kgkg燃料中所含燃料中所含碳碳元素的元素的質(zhì)質(zhì)量百分含量（量百分含量（應(yīng)應(yīng)用基），用基），% %S Sy y 每每kgkg燃料中所含硫元素的燃

46、料中所含硫元素的質(zhì)質(zhì)量百分含量（量百分含量（應(yīng)應(yīng)用基）用基） ，% %H Hy y 每每kgkg燃料中所含燃料中所含氫氫元素的元素的質(zhì)質(zhì)量百分含量（量百分含量（應(yīng)應(yīng)用基）用基） ，% %O Oy y 每每kgkg燃料中所含燃料中所含氧氧元素的元素的質(zhì)質(zhì)量百分含量（量百分含量（應(yīng)應(yīng)用基）用基） ，% %40第二章第二章 燃燃燒與燒與大大氣污氣污染染)1007 . 010055. 51007 . 0100866. 1 (21. 01yyyyOaOHSCV理理論論空空氣氣量量為為對(duì)對(duì)于于氣氣體燃料，其理體燃料，其理論論空空氣氣量的量的計(jì)計(jì)算算見(jiàn)教見(jiàn)教材材.41第二章第二章 燃燃燒與燒與大大氣污氣污染

47、染（2）實(shí)際實(shí)際空空氣氣量量 為保證完全燃燒，所供應(yīng)的空氣量往為保證完全燃燒，所供應(yīng)的空氣量往往超過(guò)理論空氣量往超過(guò)理論空氣量，實(shí)際實(shí)際空空氣氣量量為為 式中：式中：過(guò)過(guò)?？帐？諝鈿庀迪禂?shù)數(shù)。其最佳。其最佳值與值與燃燃料料種類種類、燃、燃燒燒方式及燃方式及燃燒設(shè)備結(jié)構(gòu)燒設(shè)備結(jié)構(gòu)的完善程的完善程度有度有關(guān)關(guān)（查查相相關(guān)關(guān)的手的手冊(cè)冊(cè)）。）。VOakV42第二章第二章 燃燃燒與燒與大大氣污氣污染染（3）空燃比（）空燃比（AF ） 指單位質(zhì)量燃料燃燒所需要的空氣質(zhì)量指單位質(zhì)量燃料燃燒所需要的空氣質(zhì)量，可由燃可由燃燒燒方程式直接得到。如甲方程式直接得到。如甲烷烷在理在理論論空空氣氣量量下的完全燃下的完

48、全燃燒燒：CH4+2O2+7.52N2CO2+2H2O+7.52N2空燃比空燃比2 .17)161/()9 .28211002()(AF43例例題題：某燃：某燃燒燒裝置采用重油作燃料，重油成裝置采用重油作燃料，重油成分分析分分析結(jié)結(jié)果如下果如下(按按質(zhì)質(zhì)量量)：C 88.3%；H 9.5%；S 1.6%；H20 0.05%；灰分；灰分0.1%。試試確定燃確定燃燒燒1kg重油所需要的理重油所需要的理論論空空氣氣量。量。44第二章第二章 燃燃燒與燒與大大氣污氣污染染(4)燃燒產(chǎn)生的污染物燃燒產(chǎn)生的污染物燃燒煙氣的組成：由懸浮的少量顆粒物、燃燒燃燒煙氣的組成：由懸浮的少量顆粒物、燃燒產(chǎn)物、未燃燒和部

49、分燃燒的燃料、氧化劑及惰產(chǎn)物、未燃燒和部分燃燒的燃料、氧化劑及惰性氣體等組成。性氣體等組成。燃燒釋放出的污染物有：燃燒釋放出的污染物有：CO、SOX、NOX、煙、飛灰、金屬及氧化物、金屬鹽類、醛、酮煙、飛灰、金屬及氧化物、金屬鹽類、醛、酮及稠環(huán)碳?xì)浠衔锏?。污染物的形成與燃料種及稠環(huán)碳?xì)浠衔锏取Ｎ廴疚锏男纬膳c燃料種類、燃燒條件、燃燒組織有關(guān)。類、燃燒條件、燃燒組織有關(guān)。453、燃燒過(guò)程污染物排放量的計(jì)算、燃燒過(guò)程污染物排放量的計(jì)算3.1煙氣體積計(jì)算煙氣體積計(jì)算（1）理論煙氣體積）理論煙氣體積 燃料在供給理論空氣量下完全燃燒，且燃料在供給理論空氣量下完全燃燒，且生成的煙氣中只有生成的煙氣中只有

50、CO2、SO2、H2O、N2這四這四種氣體，此時(shí)煙氣所具有的體積為理論煙氣體種氣體，此時(shí)煙氣所具有的體積為理論煙氣體積（又稱濕煙氣體積）積（又稱濕煙氣體積），以，以Vfo表示。表示。 干煙氣干煙氣= Vfo V H2O氣體燃料和固體、液體燃料的煙氣體積計(jì)算見(jiàn)教氣體燃料和固體、液體燃料的煙氣體積計(jì)算見(jiàn)教材材.46（2）煙）煙氣氣的的實(shí)際實(shí)際體體積積 由于由于實(shí)際實(shí)際燃燃燒過(guò)燒過(guò)程存在著程存在著過(guò)過(guò)量的空量的空氣氣，因此，因此燃燃燒過(guò)燒過(guò)程中的程中的實(shí)際實(shí)際煙煙氣氣體體積應(yīng)為積應(yīng)為理理論論煙煙氣氣體體積與過(guò)積與過(guò)量空量空氣氣的體的體積積之和。之和。Vf=Vfo+0.21（1）Vao+0.79 （1

51、）Vao+0.01611 （1）VaoVf= Vfo+1.0161 （1）Vao式中：式中：Vf煙氣的實(shí)際體積煙氣的實(shí)際體積, mN3/kg.0.01611空氣中水蒸汽的含量?？諝庵兴羝暮俊?7第二章第二章 燃燃燒與燒與大大氣污氣污染染3.2污污染物排放量的染物排放量的計(jì)計(jì)算算 （1）實(shí)測(cè)實(shí)測(cè)法：法： 通通過(guò)測(cè)過(guò)測(cè)定煙定煙氣氣中的中的污污染染物物濃濃度，根據(jù)度，根據(jù)實(shí)際實(shí)際排煙量，很容易排煙量，很容易計(jì)計(jì)算出算出污污染物的排放量。染物的排放量。 （2）預(yù)測(cè)預(yù)測(cè)法：法：根據(jù)同根據(jù)同類類燃燃燒設(shè)備燒設(shè)備的排的排污污系系數(shù)數(shù)、燃料、燃料組組成和燃成和燃燒燒情情況況，預(yù)測(cè)預(yù)測(cè)煙煙氣氣量和量和污污

52、染物染物濃濃度。度。48補(bǔ)補(bǔ)充充1：煙：煙氣氣體體積積和密度的校正和密度的校正 燃燃燒產(chǎn)燒產(chǎn)生的煙生的煙氣氣其其T，P總總高于高于標(biāo)態(tài)標(biāo)態(tài)(273K, 1ATM)，故需故需換換算成算成標(biāo)態(tài)標(biāo)態(tài)。 煙煙氣氣可可視為視為理想理想氣氣體，故可用理想體，故可用理想氣氣體方程：體方程： 對(duì)對(duì)于于1KG理想理想氣氣體，體，PV=RT所以所以設(shè)設(shè) 觀測(cè)狀態(tài)觀測(cè)狀態(tài)下下: (TS, PS), 煙煙氣氣體體積為積為VS，密度，密度為為S; 標(biāo)態(tài)標(biāo)態(tài)下：下： (TN, PN), 煙煙氣氣體體積為積為VN，密度，密度為為N; 則則：sssnnnTVPTVPsnnssnnsssTTPPVPTTPVVnnsSnsTTPPn49補(bǔ)補(bǔ)充充2：過(guò)過(guò)?？帐？諝鈿庑ＵＵ?用用奧奧氏分析氏分析儀測(cè)儀測(cè)定干煙定干煙氣氣中中CO2，O2，CO的含量，可的含量，可以確定燃以確定燃燒設(shè)備運(yùn)燒