第二章+燃烧与大气污染zap1.ppt

第二章 燃烧与大气污染 张爱平 第二章 燃烧与大气污染 【教学内容】 燃料的性质 燃料燃烧过程 烟气体积及污染物排放量计算 燃烧过程中污染物的形成 2.1 燃料的性质 燃料的定义：是指在燃烧过程中，能够放出热量，且在经济上可行的物质。 燃料的分类 2.1 燃料的性质 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%。 2.1 燃料的性质 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。 氧：氧在燃料中与碳和氢生成化合物，降低了燃料的发热量 2.1 燃料的性质 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。 2.1 燃料的性质 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。 2.1 燃料的性质 我国的能源消耗以煤为主 煤的基本分类 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 2.1 燃料的性质 煤的成分分析 工业分析（ proximate analysis ） 测定煤中灰分、固定碳、挥发分和水分，估测硫含量和热量。 用于工业用煤的评价。 元素分析（ ultimate analysis ） 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。 用于燃烧的计算。 2.1 燃料的性质 煤的成分及其组成 收到基（ar） 空气干燥基（ad） 干燥基（d） 干燥无灰基（daf） 2.1 燃料的性质 注: 煤矿通常提供的煤质资料为干燥无灰基成分（daf）； 因为收到基（ar）表示的是实际燃料的成分，所以在进行燃料计算和热效应试验时，都以收到基为准。 2.1 燃料的性质 煤的工业分析 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 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 2.1 燃料的性质 固定碳 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 灰分： 从煤中扣除水分、灰分以及灰发分后剩余的部分为固定碳 2.1 燃料的性质 煤中灰分的组成： 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 2.1 燃料的性质 煤的元素分析 碳和氢：通过燃烧后分析尾气中CO2和H2O的生成量测定 氮：在催化剂作用下使煤中的氮转化为氨，碱液吸收，滴定 硫：与氧化镁和无水硫酸钠混合物反应，S SO42-，滴定 2.1 燃料的性质 煤中硫的形态 2.1 燃料的性质 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 2.1 燃料的性质 天然气 典型的气体燃料 一般组成为甲烷85％、乙烷10％、丙烷3％ 达州普光气田天然气主要成分：CH4 76.17%，H2S 15.16%，CO2 8.64%。 2.1 燃料的性质 燃料的最重要的两个属性 热值 决定燃料的消耗量 杂质 污染物产生的来源 2.1 燃料的性质 热值：单位燃料完全燃烧时，所放出的热量，即在反应物开始状态和反应产物终了状态相同下的热量变化（ kJ/kg or kcal/kg ） 热值是燃料最重要的一个属性，也称发热量。 热值决定了燃料的消耗量，燃料热值有高位热值与低位热值两种。 2.1 燃料的性质 高位热值：是指燃料在完全燃烧时释放出来的全部热量，即在燃烧生成物中的水蒸汽凝结成水时的发热量，也称毛热。 低位热值：指燃料