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第二章燃烧与大气污染

本章主要内容一、燃料性质二、燃烧过程三、燃烧过程计算四、燃烧过程硫氧化物的形成五、燃烧过程中颗粒污染物的形成六、氮氧化物的形成七、燃烧过程中其他污染物的形成

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液体燃料木柴、煤、油页岩木炭、焦炭、煤粉等汽油、煤油、柴油、石油重油高炉煤气、发生炉煤气、焦炉煤气气体燃料天然气3

2.燃料的化学组成:决定热值和燃烧产物典型气体、液体和固体燃料的化学组成成分4

2.燃料的化学组成:决定热值和燃烧产物典型气体、液体和固体燃料的化学组成成分(续)5

2.燃料的化学组成?液态燃料的挥发(以汽油为例）

3.燃料组成对燃烧的影响碳其他氢燃料组成硫氧氮7

3.燃料组成对燃烧的影响?碳：可燃元素。1kg纯碳完全燃烧放出7850kcal的热量，不完全燃烧生成CO时放出2214kcal的热量。煤中的碳不是单质状态存在，而是与氢、氮、硫等组成有机化合物。煤形成的地质年代越长，其挥发性成分含量越少，而含碳量则相对增加。例如，无烟煤含碳量约90-98%，一般煤的含碳量约50-95％?氢：燃料中发热量最高的元素。固体燃料中氢的含量为2-10%，以碳氢化合物的形式存在，1kg氢完全燃烧时能放出28780kcal的热量?氧：氧在燃料中与碳和氢生成化合物，降低了燃料的发热量8

3.燃料组成对燃烧的影响?氮：燃料中含氮量很少，一般为0.5-1.5%?硫：以三种形态存在：有机硫、硫化铁硫和硫酸盐硫。前两种能放出热量，称之为挥发硫。硫燃烧生成产物为SO和SO，其中SO占95%以上232?水分：水分的存在使燃料中可燃成分相对地减少。煤中水分由表面水分（外部水分）和吸附水分（内部水分）组成。外部水分可以靠自然干燥方法除去。内部水分要放在干燥箱中加热到102-105°C，保持2h后才能除掉。?灰分：是燃料中不可燃矿物质，为燃料中有害成分。9

4.煤的分类和组成?煤的基本分类v褐煤：最低品位的煤，形成年代最短，热值较低v烟煤：形成年代较褐煤长，碳含量75-90％。成焦性较强，适宜工业一般应用v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10

4.煤的分类和组成?煤的详细分类11

4.煤的分类和组成?煤的成分v工业分析（proximateanalysis）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指标。v元素分析（ultimateanalysis）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。12

4.煤的分类和组成?煤的成分13

4.煤的分类和组成?煤的工业分析v水分：①一定重量13mm以下粒度的煤样，在干燥箱内318-323K温度下干燥8小时，取出冷却，称重，得到外部水分②将失去外部水分的煤样保持在375-380K下，约2h后，称重，得到内部水分v挥发分：③失去水分的试样密封在坩埚内，放在1200K的马弗炉中加热7分钟，放入干燥箱中冷却至常温再称重14

4.煤的分类和组成?煤的工业分析（续）v固定碳④从煤中扣除水分、灰分以及挥发分后剩余的部分为固定碳⑤失去水分和挥发分后的剩余部分（焦炭）放在800±20°C的环境中灼烧到重量不在变化时，取出冷却，焦炭所失去的重量为固定碳v灰分：⑥煤中不可燃矿物物质的总称15

4.煤的分类和组成?煤的工业分析（续）v灰分：?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，也增加了烟尘污染和出渣量16

4.煤的分类和组成?煤的元素分析v碳和氢：通过燃烧后分析尾气中CO和HO的生成量22测定v氮：在催化剂作用下使煤中的氮转化为氨，碱液吸收，滴定v硫：与氧化镁和无水硫酸钠混合物反应，SSO42-，滴定17

4.煤的分类和组成?煤的元素分析煤中硫的形态18

4.煤的分类和组成?煤的成分的表示方法（焦碳）19

4.煤的分类和组成?煤的成分的表示方法v收到基：锅炉炉前使用的燃料，包括全部灰分和水分v空气干燥基：以去掉外部水分的燃料作为100%的成分，即在实验室内进行燃料分析时的试样成分v干燥基：以去掉全部水分的燃料作为100%的成分，干燥基更能反映出灰分的多少v干燥无灰基：以去掉水分和灰分的燃料作为100%的成分20

4.煤的分类和组成?我国部分煤种的分析结果21

4.煤的分类和组成?我国部分煤种的分析结果(续22

5.其他燃料?石油v液体燃料的主要来源v链烷烃、环烷烃和芳香烃等多种化合物组成的混合物v主要含碳和氢，还有少量硫、氮和氧v氢含量增加时，比重减少，发热量增加?天然气v典型的气体燃料v一般组成为甲烷85％、乙烷10％、丙烷3％23

5.其他燃料?非常规燃料v城市固体废弃物v商