第2章燃烧与大气污染课件.pptVIP

第二章 燃烧与大气污染 概述 我国是世界上大气污染最严重的国家之一，化石燃料的燃烧是造成我国大气污染的主要原因。 燃料燃烧过程排放大量的有害物质，如：SO2、烟尘、NOx、CO2等等，这些物质已成为目前主要的大气污染物。 §2.1 能源与燃料 §2.1.1 我国能源结构与大气污染 1. 我国的能源结构 我国一次性 能源构成中，煤炭占主要地位，约为 70%，石油约20%，天然气、水电约 10%。降低用煤比重，增大清洁能源的使用 ，是控制大气污染的重大课题。 2. 能源结构与大气污染 由于我国 现阶段能源结构主要是煤，决定了大气污染以煤烟型为主，主要污染物是 二氧化硫和烟尘 。2009年，我国二氧化硫排放总量高达2549万吨，比2000年增加了27%。居世界第一位；二氧化碳排放量仅次于美国，居世界第二位 。酸雨问题日益严重 ，目前已有80年代的西南少数地区，扩展到长江以南 、青藏高原以东和四川盆地的大部分地区，酸雨面积已占国土面积的 40%左右，经济损失每年高达 上 千亿元。 此外，近年来机动车拥有量的迅速增加，也使汽车尾气排放的氮氧化物、一氧化碳和碳氢化合物排放总量逐年上升。 §2.1.2 燃料 1. 燃料及其分类 燃料 —— 用于燃烧并产生热量的物质。 按来源分： 天然——一次能源（煤、石油、天然气） 人工——二次能源（焦炭、汽油、煤气） 按物态分： 固体，液体，气体 2. 主要燃料的性质 （1）煤 —— 有不同结构的C , H , O , N , S的有机聚合物粒子、矿物 杂质及水分等结合成整体的混合物。其可燃成分主要是C和H 1）煤的分类 泥煤：形成时间最短，质地疏松、可燃性好、可用作锅炉燃料或化工原料，当地使用。 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。 烟煤：形成时间较长，含碳量高；密度较大，燃烧易粘结；品种多（长烟煤、气煤、肥煤、瘦煤、结焦煤等），使用范围广（制煤气、炼焦 、动力等） 无烟煤：形成时间最长，含碳量高，灰分及挥发分少；质地密实，热值高、灰分少、含硫低、污染轻。可燃性差，多用作民用燃料。 2）煤的组成 煤的化学组成极其复杂，其主要组分是有机化合物，其分子结构的核心部分是沥青或树脂类的高分子化合物 。 煤的主要可燃物质是碳元素，其次是氢，还有氧、氮、硫与碳和氢构成的少量可燃性化合物。此外、煤中还含有一些非可燃性物质，如 灰分（ SiO2, AI2O3, Fe2O3, CaO等 ）和水分。 3）煤中硫的形态 煤中硫以三种形态存在：有机硫、黄铁矿硫、硫酸盐硫 。 有机硫和黄铁矿硫都能参与燃烧反应，因而称为可燃硫；硫酸盐硫 不能参与燃烧反应，故称为非可燃硫。可燃硫燃烧后会生成SO2等 有害气体污染大气 。 （2）石油（原油） 石油是一种液体燃料，为黑褐色的粘稠液体。原油由不同族和不同分子链的碳氢化合物组成，其中主要是 烷烃、环烷烃、芳香烃和烯烃。此外，还有少量的硫化物 、氧化物 、氮化物 、水分和矿物杂质 。 其中含硫较高的称为高硫原油，含硫较低的称为低硫原油。 根据原油中所含碳氢化合物种类比例的多少，可将原油分为石蜡基、芳香基、中间基及烯基原油。石油炼制后得到的产品主要有：汽油、煤油、柴油、重油及沥青等。 石油中的硫大部分以有机硫的形式存在，其含量约为0.1%~7%，绝大部分存在于重馏份（重油）中 。 （3）天然气 天然气是蕴藏在油气地质构造中的可燃碳氢化合物气体。其组成成分以甲烷为主 ，其次为乙烷、丙烷、丁烷的气态烃类，此外还有少量的氮、氢、二氧化硫、硫化氢等气体。 天然气含硫很少，也没有灰分，属清洁燃料，是防止大气污染最理想的燃料，所以正在我国大力推广。 §2.2 燃料的燃烧 §2.2.1 燃烧 燃烧是燃料中可燃组分与空气或氧气发生反应并伴有光和热产生的过程。化石燃料燃烧的产物主要是二氧化碳和水，及其他氧化物。但燃烧不完全时，会有烟黑、一氧化碳等大气污染物出现。 §2.2.2 燃烧的基本条件 1.温度 燃料只有在达到着火温度，才能与氧发生反应而燃烧。当燃料不同时，其着火温度亦各不相同 。 2. 氧气 氧气是燃烧过程必不可少的因素。燃烧过程的氧一般由空气供给。 若空（氧）气供给不足，燃烧不会完全；若空气供给过量，则会增加废气热量损失。 3. 时间 达到燃烧温度后， 燃料燃烧需要一定的时间（如固体燃料：吸附、反应、解吸）才能完成整个燃烧过程。通常，反应速度随温度的提高而加快，反应时间相应缩短