大氣污染控制工程第二章

大氣污染控制工程第二章第一頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期日內(nèi)容提要1.燃燒反應(yīng)方程式2.理論空氣量4.空燃比3.空氣過剩系數(shù)5.理論煙氣體積6.污染物排放量的計算第二頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期日學(xué)習(xí)要求1.掌握理論空氣量、理論煙氣量、空氣過剩系數(shù)和空燃比的概念；2.學(xué)會根據(jù)燃料組成計算理論空氣量,根據(jù)空氣條件計算實際空氣量；3.掌握煙氣體積和過量空氣校正方法，學(xué)會計算實際煙氣量；4.熟練掌握污染物排放量的計算方法。第三頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期日1.1燃燒反應(yīng)方程式在進(jìn)行燃燒計算時，經(jīng)常做一些以下簡化假設(shè)：假定

(1)空氣僅是由氮和氧組成的,含量分別為79.1%和20.9%，氮和氧的體積比為79.1／20.9＝3.78；(3)燃料中的硫被氧化為SO2；(2)燃料中的固定態(tài)氧可用于燃燒；第四頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期日(4)熱力型NOx可以忽略；(5)燃料中的氮在燃燒時轉(zhuǎn)化為N2；

(6)燃料的化學(xué)式為CxHySzOw，其中下標(biāo)x、y、z、w分別代表碳、氫、硫和氧的原子數(shù)。第五頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期日

在上述假定條件下，完全燃燒反應(yīng)的反應(yīng)物和生成物關(guān)系如右圖：其中Q代表燃燒熱。第六頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期日完全燃燒的化學(xué)反應(yīng)方程式第七頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期日例2：甲醇完全燃燒方程式的確定第八頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期日1.2

理論空氣量單位質(zhì)量燃料按燃燒反應(yīng)方程式完全燃燒所需要的空氣量（體積）稱為理論空氣量。它由燃料的組成決定，可根據(jù)燃燒方程式計算求得。理論空氣量Va0為：

Va0=22.4×4.78(x+y/4+z－w/2)/(12x+1.008y+32z+16w)=107.1(x+y/4+z-w/2)/(12x+1.008y+32z+16w)m3/kg第九頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期日例3假定煤的化學(xué)組成以質(zhì)量計為：C：77.2％；H：5.2％；N：1.2％；S：2.6％；O：5.9％；灰分：7.9％。試計算這種煤燃燒時需要的理論空氣量。第十頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期日第二步：確定煤的摩爾質(zhì)量，即相對于每摩爾碳的質(zhì)量，包括灰分，為：第十一頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期日第十二頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期日一般煤的理論空氣量Va0=4－9m3／kg，液體燃料的理論空氣量Va0=10－11m3／kg，天然氣的理論空氣量Va0=8.0－19.5m3／m3fuel。第十三頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期日1.3

空氣過剩系數(shù)實際空氣量Va與理論空氣量Va0之比稱為空氣過剩系數(shù)，即0VVaaa=實際空氣量理論空氣量通常＞1，值與燃料種類、燃燒裝置型式及燃燒條件等因素有關(guān)。第十四頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期日表1部分爐型的空氣過剩系數(shù)第十五頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期日空氣過剩系數(shù)校正計算空氣過剩系數(shù)可以根據(jù)奧薩特儀監(jiān)測結(jié)果推算。奧氏煙氣分析儀測定干煙氣中CO2、O2和CO含量，其它部分是N2完全燃燒時，空氣過剩系數(shù)為：第十六頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期日第十七頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期日第十八頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期日第十九頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期日各組分的量均為奧氏分析儀所測得的百分?jǐn)?shù)。若燃燒不完全會產(chǎn)生CO，須校正。即從測得的過剩氧中減去CO氧化為CO2所需的O2第二十頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期日第二十一頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期日第二十二頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期日第二十三頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期日1.4

空燃比

空燃比（AF）定義為單位質(zhì)量燃料燃燒所需要的空氣質(zhì)量

AF理論＝理論空氣質(zhì)量/燃料質(zhì)量第二十四頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期日思考題：1.試推導(dǎo)一般燃料理論空燃比的數(shù)值？2.理論空然比和理論空氣量有什么關(guān)系？第二十五頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期日計算題：已知某天然氣組成為CH4:59.2%;C2H6:12.9%;N2:0.7%;CO2:26.2%,試計算其完全燃燒的空燃比？第二十六頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期日第二十七頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期日圖6空燃比和空氣過剩系數(shù)關(guān)系圖第二十八頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期日1.5

理論煙氣體積理論煙氣成分

理論煙氣成分主要是CO2、SO2、N2和水蒸氣；煙氣中除水蒸氣以外的部分稱為干煙氣，在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的干煙氣為標(biāo)準(zhǔn)干煙氣；a.含水蒸氣的煙氣稱為濕煙氣；b.理論煙氣體積等于干煙氣體積和水蒸氣體積之和。第二十九頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期日理論干煙氣體積在理論空氣量下，單位質(zhì)量燃料完全燃燒所生成的煙氣體積稱為理論煙氣體積，以Vfg0表示。根據(jù)燃燒反應(yīng)方程式，理論干煙氣體積為：第三十頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期日第三十一頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期日第三十二頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期日第三十三頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期日第三十四頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期日實際煙氣體積體積密度校正為計算標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的煙氣體積，需要將監(jiān)測到的排煙溫度、壓力下的煙氣體積換算到標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)。式中，下標(biāo)N代表監(jiān)測狀態(tài)，下標(biāo)S代表標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)第三十五頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期日過剩空氣校正空氣過剩系數(shù)大于1時，煙氣中含有過剩空氣，實際煙氣體積是理論煙氣體積與過剩空氣量的和。Vfg=Vfg0+(-1)Va0其中：為過?？諝庀禂?shù)；

V0a為理論空氣量第三十六頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期日例4已知空氣過剩系數(shù)=1.1，試計算1mol的甲烷完全燃燒產(chǎn)生的煙氣量。解：甲烷燃燒的燃燒方程式為：

CH4+2O2+7.56N2→CO2+2H2O+7.56N2由上式可知，1mol甲烷完全燃燒產(chǎn)生的理論煙氣量為：Vofg=1+2+7.56=10.56（mol）第三十七頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期日理論空氣量V0a=2+7.56=9.56（mol）根據(jù)公式Vfg=Vofg+V0a(

－1)得：Vfg=Vofg+V0a(

－1)=10.56+9.56×(1.1－1)=11.52（mol）11.52×0.0224＝0.258m31mol甲烷完全燃燒產(chǎn)生的煙氣量為第三十八頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期日1.6污染物排放量的計算污染物排放量計算有兩種方法：1.根據(jù)實測的污染物濃度和排煙量來計算；2.利用排放因子（EmissionFactor）確定污染物排放量。第三十九頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期日表1機(jī)動車排放因子一覽表第四十頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期日第四十一頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期日第四十二頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期日第四十三頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期日例2-8某電廠以煙煤做為燃料，采用液態(tài)排渣的煤粉爐（也稱為蒸氣鍋爐），并安裝了濕式洗滌器，可以達(dá)到98％的SO2凈化效率，根據(jù)以下條件：（1）發(fā)電量1000MW（2）總體熱效率30％（3）煤中S含量2.1％，熱值27770kJ/Kg，灰分含量8％。估算：單位時間的燃煤消耗量依據(jù)AP－42，估算TSP、SO2、NOx、CO和NMVOC的排放量第四十四頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期日(1)燃煤量＝發(fā)電量總體熱效率×燃煤熱值＝30％×27770＝120kg/s＝443t/h1000×103(2)確定鍋爐排放因子AP－42（CompilationofAirPollutantEmissionFactor）第四十五頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期日污染物TSPSO2NOxCONMVOC排放因子（Kg/t）3.5Aa19Ab160.250.02查AP－42中1.1BituminousAndSubbituminousCoalCombustion得到液態(tài)排渣粉爐的各污染物的排放因子如下：a.A=%Ash,即TSP的排放量為3.5×(％Ash)b.S=%Sulfur,即SO2的排放量為19×(％Sulfur)第四十六頁，共五十一頁，編輯于2023年，星期日TSP=3.5×8×433/1000＝12.12t/hSO2=19×2.1×433×0.02/1000＝0.35t/hNOX=16×433/1000＝6.93t/hCO=0.25×433/1000＝0.108t/hNMVOC=0.02×433/1000＝0.0087t/h第四十七頁，共五十一頁，編輯于2023