燃烧与大气污染讲稿.ppt

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1、关于燃烧与大气污染关于燃烧与大气污染第一页，讲稿共四十五页哦2一、燃料性质一、燃料性质二、燃烧过程三、燃烧过程计算四、燃烧过程硫氧化物的形成五、燃烧过程中颗粒污染物的形成六、氮氧化物的形成七、燃烧过程中其他污染物的形成本章主要内容本章主要内容第二页，讲稿共四十五页哦3一、燃料性质一、燃料性质1.1.燃料的分类燃料的分类 按获得方法分按获得方法分按获得方法分按获得方法分 按物态分按物态分按物态分按物态分 天然燃料天然燃料天然燃料天然燃料 人工燃料人工燃料人工燃料人工燃料 固体燃料固体燃料固体燃料固体燃料 木柴、煤、油页岩木柴、煤、油页岩木柴、煤、油页岩木柴、煤、油页岩 木炭、焦炭、煤粉等木炭、焦

2、炭、煤粉等木炭、焦炭、煤粉等木炭、焦炭、煤粉等 液体燃料液体燃料液体燃料液体燃料 石油石油石油石油 汽油、煤油、柴油、重汽油、煤油、柴油、重汽油、煤油、柴油、重汽油、煤油、柴油、重油油油油 气体燃料气体燃料气体燃料气体燃料 天然气天然气天然气天然气 高炉煤气、发生炉煤气、高炉煤气、发生炉煤气、高炉煤气、发生炉煤气、高炉煤气、发生炉煤气、焦炉煤气焦炉煤气焦炉煤气焦炉煤气 第三页，讲稿共四十五页哦4一、燃料性质一、燃料性质2 2.燃料的化学组成燃料的化学组成:决定热值和燃烧产物决定热值和燃烧产物典型气体、液体和固体燃料的化学组成成分典型气体、液体和固体燃料的化学组成成分第四页，讲稿共四十五页哦52

3、 2.燃料的化学组成燃料的化学组成:决定热值和燃烧产物决定热值和燃烧产物典型气体、液体和固体燃料的化学组成成分典型气体、液体和固体燃料的化学组成成分(续续)一、燃料性质一、燃料性质第五页，讲稿共四十五页哦2.2.燃料的化学组成燃料的化学组成液态燃料的挥发液态燃料的挥发(以汽油为例）以汽油为例）一、燃料性质一、燃料性质第六页，讲稿共四十五页哦73 3.燃料组成对燃烧的影响燃料组成对燃烧的影响燃料组成燃料组成碳碳氮氮硫硫其他其他氢氢氧氧一、燃料性质一、燃料性质第七页，讲稿共四十五页哦83 3.燃料组成对燃烧的影响燃料组成对燃烧的影响碳碳：可燃元素。：可燃元素。1 kg纯碳完全燃烧放出纯碳完全燃烧放

4、出7850 kcal的热量，不的热量，不完全燃烧生成完全燃烧生成CO时放出时放出2214 kcal的热量。煤中的碳不是单质的热量。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。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，无烟煤含碳量约例如，无烟煤含碳量约90-98%，一般煤的含碳量约，一般煤的含碳量约50-95氢氢：燃料中发热量最高的元素。固体燃料中氢的含量为：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，以碳氢化

5、合物的形式存在，1 kg氢完全燃烧时能放出氢完全燃烧时能放出28780 kcal的热量的热量氧：氧：氧在燃料中与碳和氢生成化合物，降低了燃料的发热氧在燃料中与碳和氢生成化合物，降低了燃料的发热量量 一、燃料性质一、燃料性质第八页，讲稿共四十五页哦93 3.燃料组成对燃烧的影响燃料组成对燃烧的影响氮：氮：燃料中含氮量很少，一般为燃料中含氮量很少，一般为0.5-1.5%硫：硫：以三种形态存在：有机硫、硫化铁硫和硫酸盐硫。前两种以三种形态存在：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。硫燃烧生成产物为能放出热量，称之为挥发硫。硫燃烧生成产物为SO2和和SO3，其中其中SO2占占95

6、%以上以上水分：水分：水分的存在使燃料中可燃成分相对地减少。煤中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加热到102-105C，保持，保持2h后才能除掉。后才能除掉。灰分：灰分：是燃料中不可燃矿物质，为燃料中有害成分。是燃料中不可燃矿物质，为燃料中有害成分。一、燃料性质一、燃料性质第九页，讲稿共四十五页哦104.4.煤的分类和组成煤的分类和组成 煤的基本分类煤的基本分类褐褐

7、煤煤：最最低低品品位位的的煤煤，形形成成年年代代最最短，热值较低短，热值较低烟烟煤煤：形形成成年年代代较较褐褐煤煤长长，碳碳含含量量75-9075-90。成成焦焦性性较较强强，适适宜宜工工业一般应用业一般应用无无烟烟煤煤：煤煤化化时时间间最最长长，含含碳碳量量最最高高（高高于于9393），成成焦焦性性差差,发发热量大热量大一、燃料性质一、燃料性质第十页，讲稿共四十五页哦114.4.煤的分类和组成煤的分类和组成 煤的详细分类煤的详细分类一、燃料性质一、燃料性质第十一页，讲稿共四十五页哦124.4.煤的分类和组成煤的分类和组成 煤的成分煤的成分工业分析（工业分析（proximate analysi

8、s）测测定定煤煤中中水水分分、挥挥发发分分、灰灰分分和和固固定定碳碳。估估测测硫硫含含量量和和热值，是评价工业用煤的主要指标。热值，是评价工业用煤的主要指标。元素分析（元素分析（ultimate analysis）用用化化学学分分析析的的方方法法测测定定去去掉掉外外部部水水分分的的煤煤中中主主要要组组分分碳、氢、氮、硫和氧的含量。碳、氢、氮、硫和氧的含量。一、燃料性质一、燃料性质第十二页，讲稿共四十五页哦134.4.煤的分类和组成煤的分类和组成 煤的成分煤的成分一、燃料性质一、燃料性质第十三页，讲稿共四十五页哦144.4.煤的分类和组成煤的分类和组成 煤的工业分析煤的工业分析水分：水分：一一定

9、定重重量量13mm以以下下粒粒度度的的煤煤样样，在在干干燥燥箱箱内内318-323K温度下干燥温度下干燥8小时，取出冷却，称重，得到外部水分小时，取出冷却，称重，得到外部水分将将失失去去外外部部水水分分的的煤煤样样保保持持在在375-380K下下，约约2h后后，称重，得到内部水分称重，得到内部水分挥发分：挥发分：失失去去水水分分的的试试样样密密封封在在坩坩埚埚内内，放放在在1200K的的马马弗弗炉炉中中加热加热7分钟，放入干燥箱中冷却至常温再称重分钟，放入干燥箱中冷却至常温再称重 一、燃料性质一、燃料性质第十四页，讲稿共四十五页哦154.4.煤的分类和组成煤的分类和组成 煤的工业分析（续）煤的

10、工业分析（续）固定碳固定碳从从煤煤中中扣扣除除水水分分、灰灰分分以以及及挥挥发发分分后后剩剩余余的的部部分分为为固定碳固定碳失失去去水水分分和和挥挥发发分分后后的的剩剩余余部部分分（焦焦炭炭）放放在在80020C的的环环境境中中灼灼烧烧到到重重量量不不在在变变化化时时，取取出出冷冷却却，焦焦炭炭所所失失去的重量为固定碳去的重量为固定碳灰分：灰分：煤中不可燃矿物物质的总称煤中不可燃矿物物质的总称一、燃料性质一、燃料性质第十五页，讲稿共四十五页哦164.4.煤的分类和组成煤的分类和组成 煤的工业分析（续）煤的工业分析（续）灰分：灰分：我国煤炭的平均灰分含量为我国煤炭的平均灰分含量为2525灰分的存

11、在降低了煤的热值，也增加了烟尘污染和出渣量灰分的存在降低了煤的热值，也增加了烟尘污染和出渣量一、燃料性质一、燃料性质第十六页，讲稿共四十五页哦174.4.煤的分类和组成煤的分类和组成 煤的元素分析煤的元素分析碳和氢：碳和氢：通过燃烧后分析尾气中通过燃烧后分析尾气中CO2和和H2O的生成量测定的生成量测定氮氮：在在催催化化剂剂作作用用下下使使煤煤中中的的氮氮转转化化为为氨氨，碱碱液液吸吸收收，滴滴定定硫：硫：与氧化镁和无水硫酸钠混合物反应，与氧化镁和无水硫酸钠混合物反应，S SO42-，滴定，滴定一、燃料性质一、燃料性质第十七页，讲稿共四十五页哦184.4.煤的分类和组成煤的分类和组成 煤的元素

12、分析煤的元素分析煤煤中中硫硫的的形形态态一、燃料性质一、燃料性质第十八页，讲稿共四十五页哦194.4.煤的分类和组成煤的分类和组成 煤的成分的表示方法煤的成分的表示方法 图 2-1 固体燃料成分及其组成相互关系一、燃料性质一、燃料性质aradddafASlyCHOSrWnWw灰分固定碳挥发分水分固体部分（焦碳）挥发部分N第十九页，讲稿共四十五页哦204.4.煤的分类和组成煤的分类和组成 煤的成分的表示方法煤的成分的表示方法 收到基：锅炉炉前使用的燃料，包括全部灰分和水分收到基：锅炉炉前使用的燃料，包括全部灰分和水分 空空气气干干燥燥基基：以以去去掉掉外外部部水水分分的的燃燃料料作作为为100%

13、100%的的成成分分，即即在实验室内进行燃料分析时的试样成分在实验室内进行燃料分析时的试样成分干干燥燥基基：以以去去掉掉全全部部水水分分的的燃燃料料作作为为100%100%的的成成分分，干干燥燥基基更更能能反映出灰分的多少反映出灰分的多少 干燥无灰基：以去掉水分和灰分的燃料作为干燥无灰基：以去掉水分和灰分的燃料作为100%100%的成分的成分一、燃料性质一、燃料性质第二十页，讲稿共四十五页哦214.4.煤的分类和组成煤的分类和组成 我国部分煤种的分析结果我国部分煤种的分析结果 一、燃料性质一、燃料性质第二十一页，讲稿共四十五页哦224.4.煤的分类和组成煤的分类和组成 我国部分煤种的分析结果我

14、国部分煤种的分析结果(续续)一、燃料性质一、燃料性质第二十二页，讲稿共四十五页哦235.5.其他燃料其他燃料 石油石油液体燃料的主要来源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，发热量增加氢含量增加时，比重减少，发热量增加天然气天然气典型的气体燃料典型的气体燃料一般组成为甲烷一般组成为甲烷85、乙烷、乙烷10、丙烷、丙烷3一、燃料性质一、燃料性质第二十三页，讲稿共四十五页哦245.5.其他燃料其他燃料 非常规燃料非常规燃料城市固体废弃物城市

15、固体废弃物商业和工业固体废弃物商业和工业固体废弃物农产物和农村废物农产物和农村废物水生植物和水生废物水生植物和水生废物污泥处理厂废物污泥处理厂废物可燃性工业和采矿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天然存在的含碳和含碳氢的资源合成燃料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城市固体废物用作燃料必须考虑其大气污染问题一、燃料性质一、燃料性质第二十四页，讲稿共四十五页哦256.6.燃料组成的表示方法燃料组成的表示方法:CxHySzOwNv 例题例题某某燃燃料料质质量量组组成成：C:

16、77.2%,H:5.2%,N:1.2%,S:2.6%,O:5.9%,灰灰分分:7.9%。请确定该燃料的化学分子式。请确定该燃料的化学分子式。元素元素 质量组成，质量组成，%mol/100g mol/mol C 77.2 12 =6.43 6.43 =1.00 H 5.20 1 =5.20 6.43 =0.808 N 1.20 14 =0.0857 6.43 =0.013 S 2.60 32 =0.0812 6.43 =0.013 O 5.90 16 =0.369 6.43 =0.057 灰分灰分 7.9 6.43 =1.23 g/molC该燃料的化学分子式为：该燃料的化学分子式为：CH0.80

17、8N0.013S0.013O0.057 一、燃料性质一、燃料性质第二十五页，讲稿共四十五页哦26一、燃料性质二、燃烧过程二、燃烧过程三、燃烧过程计算四、燃烧过程硫氧化物的形成五、燃烧过程中颗粒污染物的形成六、氮氧化物的形成七、燃烧过程中其他污染物的形成本章主要内容本章主要内容第二十六页，讲稿共四十五页哦271.影响燃烧过程的主要因素影响燃烧过程的主要因素燃烧过程及燃烧产物燃烧过程及燃烧产物 完全燃烧：完全燃烧：CO2、H2O不完全燃烧：不完全燃烧：CO2、H2O&CO、黑烟及其他部分氧、黑烟及其他部分氧化产物化产物如果燃料中含有如果燃料中含有S和和N，则会生成，则会生成SO2和和NO空气中的部

18、分空气中的部分N可能被氧化成可能被氧化成NO热力型热力型NOx二、燃烧过程二、燃烧过程第二十七页，讲稿共四十五页哦281.1.影响燃烧过程的主要因素影响燃烧过程的主要因素燃料完全燃烧的条件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，增加热损失炉温，增加热损失温度条件温度条件(Temperature)(Temperature)：达到燃料的着火温度：达到燃料的着火温度时间条件时间条件(Time)(Time)：燃料在高温区停留时间应超过燃料：燃料在高温区停留时间应超过燃料燃烧所需时间燃烧所需时间燃料与空气的混合条件燃料与空气

19、的混合条件(Turbulence)(Turbulence)：燃料与氧充：燃料与氧充分混合分混合二、燃烧过程二、燃烧过程第二十八页，讲稿共四十五页哦291.影响燃烧过程的主要因素影响燃烧过程的主要因素典型燃料的着火温度典型燃料的着火温度二、燃烧过程二、燃烧过程第二十九页，讲稿共四十五页哦301.1.影响燃烧过程的主要因素影响燃烧过程的主要因素燃烧火焰温度与燃料混合比的关系（以燃烧火焰温度与燃料混合比的关系（以CH4 4为例）为例）二、燃烧过程二、燃烧过程第三十页，讲稿共四十五页哦311.1.影响燃烧过程的主要因素影响燃烧过程的主要因素典型锅炉热损失与过剩空气量的关系典型锅炉热损失与过剩空气量的关

20、系二、燃烧过程二、燃烧过程第三十一页，讲稿共四十五页哦321.影响燃烧过程的主要因素影响燃烧过程的主要因素燃气比和混合程度对燃烧产物的影响燃气比和混合程度对燃烧产物的影响二、燃烧过程二、燃烧过程第三十二页，讲稿共四十五页哦332.2.燃料燃烧的理论空气量燃料燃烧的理论空气量建立燃烧方程式的假定建立燃烧方程式的假定空气组成空气组成:20.9%O2和和79.1%N2，两者体积比为：，两者体积比为：N2/O2=3.78燃料中固定氧可用于燃烧燃料中固定氧可用于燃烧燃料中硫主要被氧化为燃料中硫主要被氧化为 SO2不考虑不考虑NOX的生成的生成燃料中的燃料中的N在燃烧时转化为在燃烧时转化为N2燃料的化学方

21、程式为燃料的化学方程式为CxHySzOw二、燃烧过程二、燃烧过程第三十三页，讲稿共四十五页哦342.2.燃料燃烧的理论空气量燃料燃烧的理论空气量建立燃烧方程式的假定建立燃烧方程式的假定燃烧方程式：燃烧方程式：燃料重量燃料重量=12x+1.008y+32z+16w理论空气量：理论空气量：煤煤 4-7 m3/kg，液体燃料，液体燃料10-11 m3/kg二、燃烧过程二、燃烧过程第三十四页，讲稿共四十五页哦352.燃料燃烧的理论空气量燃料燃烧的理论空气量例题例题二、燃烧过程二、燃烧过程第三十五页，讲稿共四十五页哦362.2.燃料燃烧的理论空气量燃料燃烧的理论空气量空气过剩系数空气过剩系数实际空气量与

22、理论空气量之比。以实际空气量与理论空气量之比。以表示，表示，通常通常1部分炉型的空气过剩系数部分炉型的空气过剩系数二、燃烧过程二、燃烧过程第三十六页，讲稿共四十五页哦372.2.燃料燃烧的理论空气量燃料燃烧的理论空气量空燃比空燃比单位质量燃料燃烧所需要的空气质量单位质量燃料燃烧所需要的空气质量例如：汽油（例如：汽油（C8H18）的完全燃烧：）的完全燃烧：汽油的质量：汽油的质量：128+1.00818=114.14 空气的质量：空气的质量：3212.5+283.7612.5=1716空燃比空燃比 AF=15.03二、燃烧过程二、燃烧过程第三十七页，讲稿共四十五页哦383.3.燃烧过程中产生的污染

23、物燃烧过程中产生的污染物燃烧可能释放的污染物燃烧可能释放的污染物CO2、CO、SOx、NOx、CH、烟、飞灰、金属及、烟、飞灰、金属及其氧化物等其氧化物等温度对燃烧产物的绝对量和相对量都有影响温度对燃烧产物的绝对量和相对量都有影响燃料种类和燃烧方式对燃烧产物也有影响燃料种类和燃烧方式对燃烧产物也有影响二、燃烧过程二、燃烧过程第三十八页，讲稿共四十五页哦393.3.燃烧过程中产生的污染物燃烧过程中产生的污染物燃烧产物与温度的关系：燃烧产物与温度的关系：二、燃烧过程二、燃烧过程第三十九页，讲稿共四十五页哦403.3.燃烧过程中产生的污染物燃烧过程中产生的污染物燃料种类对燃烧产物的影响（以燃料种类对

24、燃烧产物的影响（以1000MW1000MW电站为例）电站为例）二、燃烧过程二、燃烧过程第四十页，讲稿共四十五页哦413.燃烧过程中产生的污染物燃烧过程中产生的污染物典型固态燃料的燃烧产物典型固态燃料的燃烧产物二、燃烧过程二、燃烧过程第四十一页，讲稿共四十五页哦423.燃烧过程中产生的污染物燃烧过程中产生的污染物典型典型液液态燃料的燃烧产物态燃料的燃烧产物二、燃烧过程二、燃烧过程第四十二页，讲稿共四十五页哦434.4.热化学关系式热化学关系式发热量发热量单单位位燃燃料料完完全全燃燃烧烧时时，所所放放出出的的热热量量，即即在在反反应应物物开开始始状状态态和和反反应应产产物终了状态相同下的热量变化物

25、终了状态相同下的热量变化(kJ/kg or kcal/kg)低位发热量低位发热量：燃烧产物中的水：燃烧产物中的水蒸气仍以气态存在时，完全燃蒸气仍以气态存在时，完全燃烧过程所释放的热量烧过程所释放的热量高位发热量高位发热量：包：包括燃料生成物中括燃料生成物中水蒸气的汽化潜水蒸气的汽化潜热热水蒸气的汽化潜热水蒸气的汽化潜热二、燃烧过程二、燃烧过程第四十三页，讲稿共四十五页哦444.4.热化学关系式热化学关系式燃烧设备的热损失燃烧设备的热损失排烟热损失排烟热损失不完全燃烧热损失不完全燃烧热损失散热损失散热损失在充分混合的条件下，热损失在理论空气量条件下最低在充分混合的条件下，热损失在理论空气量条件下最低不充分混合时，热损失最小值出现在空气过剩一侧。不充分混合时，热损失最小值出现在空气过剩一侧。二、燃烧过程二、燃烧过程第四十四页，讲稿共四十五页哦2008-5-23感谢大家观看第四十五页，讲稿共四十五页哦