中国地质大(武汉)大气污染控制工程第02章 燃烧与大气污染.ppt

第一节 燃料的性质 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 * * 大气污染控制工程 (AIR POLLUTION CONTROL ENGINEERING) 中国地质大学（武汉）环境学院 李立青 E-mail:liliqing@163.com 主 要 内 容： 1. 燃料的性质 2. 燃料的燃烧过程 3. 烟气体积计算 4. 燃烧过程中硫氧化物的形成 5. 颗粒污染物的形成 6. 其他污染物的形成 第二章 燃烧与大气污染 燃料的定义：指燃烧过程中能放出热量，且 经济上可行的物质 高炉煤气、发生炉煤气、焦炉煤气 天然气 气体燃料 汽油、煤油、柴油、重油 石油 液体燃料 木炭、焦炭、煤粉等 木柴、煤、油页岩 固体燃料 人工燃料 天然燃料 按获得方法分 按物态分 燃料的分类 一、煤 是一种复杂的物质聚集体。主要可燃成分是C、H及少量O2、N2、S等一起构成的有机聚合物 1、煤的分类 褐煤：最低品味的煤，形成年代最短，热值较低 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 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 一、煤 2、煤的工业分析 水分（W）、灰分（A）、挥发分和固定碳 3、煤的元素分析 通常用C、H、O、N、S等元素 水分： 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 ? 外部水分 将失去外部水分的煤样保持在375-380K下，约2h后，称重 ? 内部水分 外部水分＋内部水分=煤所含的全水分。煤所含水分使热值降低，影响燃烧稳定，一般控制煤中水分在10%～13%。 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7分钟，放入干燥箱中冷却至常温再称重 。 H2、HC、CO、H2S 固定碳： 从煤中扣除水分、灰分以及挥发分后剩余的部分为固定碳，是煤的主要可燃物质。 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。 一、煤 4、煤的成分表示方法 煤中成分常用的基准有：收到基（包括全部水分和灰分的燃料作为100%的成分）、空气干燥基、干燥基和干燥无灰基 二、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 氢含量增加时，比重减少，发热量增加 液体和固体燃料相比具有以下特征： （1）液体燃料发热值高，容易储藏和运输 （2）一般来说燃烧液体燃料所产生的煤烟比较燃煤时少 （3）燃烧含硫量高的的重质油将会产生较多的SO2气态污染物 （4）燃料油中灰分含量较少 （5）液体燃料种类很多，根据要求采用适宜的燃料油组织燃烧 三、天然气 典型的气体燃料 一般组成为甲烷85％、乙烷10％、丙烷3％ 气体燃料相比具有以下特征： （1）燃烧效率高，用少量过剩空气就充分燃烧，煤烟量很少 （2）大多数气体燃料含硫量很低 （3）气体燃料不含有灰分，因此，因此烟气中没有烟尘 四、非常规燃料 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 第二节 燃料燃烧过程 一、影响燃烧过程的主要因素 1、燃烧过程及燃烧产物 燃烧是指可燃混合物的快速氧化过程，并伴随能量（光和热）的释放，同时使燃料的组成元素转化为相应的氧化物 完全燃烧：CO2、H2O 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N，则会生成SO2和NO 空气中的部分N可能被氧化成NO－热力型NOx 一、影响燃烧过程的主要因素 2、燃料完全燃烧的条件 （1）空气条件：提供充足空气；但空气量过大，降低炉温，增加热损失 （2）温度条件：达到燃料的着火温度（表） （3）时间条件：燃料在高温区停留时间应超过燃料燃烧所需时间 （4）燃料与空气的混合条件：燃料与氧充分混合 燃烧过程的“三T”：Temperature、Time、Turbulence 二、燃料燃烧的理论空气量 1、理论空气量 单位量（1kg或1m3N）燃料按燃烧反应方程式完全燃烧所需要的空气量称为理论空气量 建立燃烧化学方程式时，通常假定： ① 空气仅由氮气和氧气组成； ② 燃料中的固定态氧可以用于燃烧