lin第二章 洁净燃烧技术.ppt

教学内容 §1燃料的性质 §2燃料燃烧过程 §3烟气体积及污染物排放计算 §4燃烧过程中硫氧化物的形成 §5燃烧过程中颗粒物的形成 §6燃烧过程中其他污染物的形成   焚烧秸秆 600MW亚临界自然循环前后墙对冲燃烧中间再热锅炉 600MW及以上超临界本生直流机组锅炉 §1燃料的性质 燃料的分类 §1燃料的性质 一、煤 煤定义：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。 性质：煤中有机成分和无机成分的含量因种类、产地不同而异。 §1燃料的性质 1.煤的分类：按基于沉积年代的分类法分为褐煤、烟煤、无烟煤。 （1）褐煤：是由泥煤形成的初始煤化物，是煤中等级最低的一类，形成年代最短。呈黑色、褐色、泥土色，象木材结构。 特点：①挥发分较高，析出温度低；②燃烧热值低，不能制炭。干燥后：C含量60—75%，O2含量20—25%。 §1燃料的性质 （2）烟煤：形成历史较褐煤长。黑色，外形有可见条纹。 挥发分20—45%，C 75—90%。成焦性较强，氧含量低，水分及灰分含量不高，适宜工业使用。 （3）无烟煤：碳含量最高，煤化时间最长的煤，具有明显的黑色光泽，机械强度高。 C含量93%, 无机物量10%, 着火难，不易自燃，成焦性差。 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。例如，无烟煤含碳量约90-98%，一般煤的含碳量约50-95%。 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：以四种形态存在：元素硫、有机硫、硫化铁硫和硫酸盐硫。前三种能放出热量，称之为挥发硫。硫燃烧生成产物为SO2和SO3，其中SO2占95%以上。（按含硫量的高低分为低硫煤（1.5%） 中硫煤（1.5%~2.4%） 高硫煤（2.4%~4%） 富硫煤（4%）） 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。 （3）煤中硫的形态 二、石油 石油是液体燃料的主要来源。原油是天然存在的易流动液体。比重0.78—1.00 主要含C、H2、少量的S、N2、O2，此外，含有微量金属（钒、镍）、砷、铅、氯等，10ppm左右。 原油中的硫大部分以有机硫形式存在，形成非碳氢化合物的巨大分子团，其含硫量变化范围较大，一般为0.1—7%。 原油通过蒸馏、裂化和重整过程生产出各种产品。 原油中的S约有80—90%留于重馏分中。硫以复杂的环状结构存在，而需去除的仅是硫原子，故不能用物理方法分离硫化物。采用高压下的催化加氢破坏C—S—C键形成H2S气体，可达目的，但费用很高。 三、天然气 典型的气体燃料 一般组成为CH485%, 乙烷10%， 丙烷3%， 此外还有H2O、CO2、N2、He、H2S等。 天然气中的H2S具有腐蚀性，它的燃烧产物为硫的氧化物，因此许多国家规定了天然气中总硫和H2S含量的最大允许值。 四、其他燃料 非常规燃料 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 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 §2 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 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（3T） 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（Temperature）：达到燃料的着火温度 时间条件（Time）：燃料在高温区停留