2章_洁净燃烧技术1.ppt

第二章 洁净燃烧技术 1. 燃料的性质 2. 燃料的燃烧过程 3. 燃烧过程中污染物的形成 4. 燃烧过程中污染物的控制 5. 燃烧过程污染物排放量的计算 能源危机 火力发电虽然便宜，但它好比是一块变质的饼干，我们吃了它只花去5块钱，然而我们却必须另外花50块钱去治病；如果剂量再大一点，我们花上5千块、5万块，也买不回我们的生命…… 第一节 燃料的性质 1.?燃料的分类 2. 燃料组成对燃烧的影响 碳：可燃元素。 1 kg纯碳完全燃烧时，放出7850 kcal的热量。 当不完全燃烧生成CO时，放出2214 kcal的热量。 纯碳起燃温度很高，燃烧缓慢，火焰也短。 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。无烟煤含碳量约90-98%，一般煤的含碳量约50-95%。 2. 燃料组成对燃烧的影响 氢：是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 1 kg氢完全燃烧时能放出28780 kcal的热量。 2. 燃料组成对燃烧的影响 氧：氧在燃料中与碳和氢生成化合物，降低了燃料的发热量 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SO2和SO3，其中SO2占95%以上。 2. 燃料组成对燃烧的影响 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。 第二节 燃料燃烧过程 1.影响燃烧过程的主要因素 燃烧过程及燃烧产物 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 1.影响燃烧过程的主要因素 燃料完全燃烧的条件 空气条件：提供充足的空气；但是空气量过大，会降低炉温，增加热损失 温度条件：达到燃料的着火温度 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 燃料与空气的混合条件：燃料与氧充分混合 2.燃料燃烧的理论空气量 建立燃烧方程式的假定： 空气组成 21%O2和79%N2，两者体积比为：N2/ O2 = 3.78 燃料中固定氧可用于燃烧 燃料中硫主要被氧化为 SO2 不考虑NOX的生成 燃料中的N在燃烧时转化为N2 燃料的化学方程式为CxHySzOw 2.燃料燃烧的理论空气量 例2－1 某燃烧装置用重油做燃料，其燃油成分如下：C88.3%,H9.5%,S1.6%,H2O0.5%, 灰分0.10%。试求燃烧1kg重油所需理论空气量。 2.燃料燃烧的理论空气量 空气过剩系数 实际空气量与理论空气量之比。以?表示，?通常1 部分炉型的空气过剩系数 2.燃料燃烧的理论空气量 空燃比 单位质量燃料燃烧所需要的空气质量 例如：汽油（～C8H18）的完全燃烧： 汽油的质量：12?8+1.008?18 = 114.14 空气的质量：32?12.5+28?3.76?12.5 = 1716 空燃比 AF=15.03 P24.练习4 第三节 燃烧过程中主要污染物的形成机制 燃烧产物与温度的关系： 燃料种类对燃烧产物的影响（以1000MW电站为例）： 一. 硫的形成 有机硫的分解温度较低 无机硫的分解速度较慢 只有可燃性硫参与燃烧，产物是SO2和少量SO3 一. 硫的形成 燃烧反应： S+O2→SO2 SO2+1/2O2 →SO3 FeS2+11O2 →2Fe2O3+8SO2 CH3CH2SCH2CH3 →H2S+H2+C+C2H4 2H2S+3O3 →2SO2+2H2O 二、NOx的形成 NOx的形成机理 燃料型NOx: 燃料中的固定氮生成的NOx 燃料中20％～70％的N转化为燃料型NOx，产物主要是NO 热力型NOx： 高温下N2与O2反应生成的NOx 燃烧温度高于1500℃时NO生成量显著增加 应通过降低燃烧温度，减少过量空气，缩短高温区停留时间来减少热力型NOx的生成 二、NOx的形成 瞬时NOx：低温火焰下由于含碳自由基的存在，在火焰边缘生成的NOx 由于生成量少，一般不考虑 1. 燃煤粉尘的形成 烟尘：固体燃料燃烧产生的颗粒物，包括： 黑烟：未燃尽的碳粒 飞灰：不可燃矿物质微粒 灰分中含有Hg、As、Se、Pb、Cu、Zn等污染元素 1