第二章燃烧与大气污染.pptx

环境工程——大气污染控制工程;教材;教学大纲;第二章 燃烧与大气污染 ; 主要的大气污染物：烟尘、NOx和SO2源于燃料燃烧 燃料燃烧过程的基本原理； 污染物的生成机理； 如何控制燃烧过程，以便减少污染物的排放量。 ;第一节、燃料的性质 ;1 煤的分类;2 煤的工业分析 ;3 煤的元素分析 ;4 煤中硫的形态 ;二、石油;三、天然气 ;四、非常规燃料 ;第二节 燃料燃烧过程 ;2 燃料完全燃烧的条件 ;（3）时间条件 （4）燃料与空气的混合条件 燃料和空气中氧的充分混合也是有效燃烧的基本条件。混合程度取决于空气的湍流度。若混合不充分，将导致不完全燃烧产物的产生。对于蒸汽相的燃烧，湍流可以加速液体燃料的蒸发。对于固体燃料的燃烧，湍流有助于破坏燃烧产物在燃料表面形成的边界层，从而提高表面反应的氧利用率，并使燃烧过程加速。 通常把温度、时间和湍流称为燃烧过程的“三T” ;二、燃料燃烧的理论空气量 1 理论空气量 燃料燃烧所需要的氧气，一般是从空气中获得的；单位量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，由燃料的组成决定，可根据燃烧方程式计算求得。 ;建立燃烧化学方程式时，通常假设： ;于是，理论空气量 ;例1 计算辛烷(C8H18)在理论空气量条件下燃烧时的燃料/空气质量比，并确定燃烧产物气体的组成。;例2 假定煤的化学组成以质量计为：C:77.2%，H:5.2%，N:1.2％，S:2.6%，O:5.9%，灰分:7.9%。试计算这种煤燃烧时的理论空气量。;对于该种煤，其组成可表示为:CH0.808N0.013S0.013O0.057 燃料的摩尔质量，即相对于每摩尔碳的质量，包括灰分，为M=100g/6.43mol(碳)＝15.55g/mol（碳） ;2 空气过剩系数 ;3、空燃比;三、燃烧产生的污染物 ;燃烧产物与温度的关系;四、热化学关系式 ;燃烧热损失与空然比的关系;第三节 烟气体积及污染物排放量计算 ;实际烟气量＝理论烟气量＋过剩空气量 ; 燃烧装置产生的烟气的温度和压力总是高于标准状态（273K、1atm），烟气体积和密度往往需要换算成为标准状态。假设烟气体积和密度可应用理想气体状态方程换算。于是，对于温度Ts、压力Ps的烟气，其体积Vs、密度ρs，在标准状态下（温度Tn、压力Pn）烟气的体积为Vn，密度为ρn， 则标准状态下的烟气体积： ;美国、日本和国际全球监测系统网的标准是指出298K和1atm，在作数据比较或校对时需要注意。 ;3 过剩空气校正 ;a是过剩空气中O2的过剩摩尔数。根据定义，空气过剩系数： ;假定空气的体积组成为20.9%O2和79.1%N2，则实际空气量中所含的总氧量为 ;因此 ， 式中各组分的量均为奥萨特仪所测得的各组分的百分数。 例如，奥萨特仪分析结果为：CO2=10%，O2=4%，CO=1%，那么N2=85%，则 考虑过剩空气校正后，实际烟气体积： ;二、污染物排放量计算 ;例3 某燃烧装置采用重油作燃料，重油成分分析结果如下（按质量）：C88.3％，H9.5％，S 1.6％，H2O 0.05％，灰分0.10%。试确定（1）燃烧1kg重油所需要的理论空气量；（2）若燃料中硫全部转化为SOx（其中SO2占97％），试计算空气过剩系数为1.20时烟气中SO2及SO3的浓度，以10－6表示，并计算此时干烟气中CO2的含量，以体积百分比表示。;所以，理论需氧量为73.58＋23.75＋0.5＝97.83mol/kg重油 假定干空气中氮和氧的摩尔比(体积比)为3.78，则1kg重油完全燃烧所需要的理论空气量为： 97.83×（3.78＋1）＝467.63mol/kg重油 即467.63×22.4/1000=10.47m3N/kg重油 于是，理论空气量条件下烟气组成为(mol)为 CO2:73.58，H2O：47.5＋0.0278 SOx: 0.5, N2:97.83×3.78 理论烟气量为： 73.58＋(47.5＋0.0278)＋0.5＋97.83×3.78＝491.4mol/kg重油 即 491.4×22.4/1000＝11.01m3N/kg重油 空气过剩系数?＝1.2，实际烟气量为 11.01＋10.47×0.2＝13.10 m3N/kg重油;烟气中SO2的体积为 0.5×0.97×22.4/1000=0.0109 m3N/kg重油 SO3的体积为： 0.5×0.03×22.4/1000＝3.36×10－4 m3N/kg重油 所以，烟气中SO2及SO3的浓度分别为： ?SO2=0.0109/13.10×106＝832×10-6 ?SO