大气污染控制工程课件_第二章(一).ppt

学习要求： 了解常见民用及工业燃料的组成和性质； 掌握气态、液态和固态燃料的燃烧过程，学会分析影响燃烧过程的因素； 学会计算燃烧过程产生的烟气量和污染物浓度； 掌握颗粒物、硫氧化物和氮氧化物的产生机理，理解通过改变燃烧条件减少污染物生成的途径。 主要内容： 1. 燃料的性质 2. 燃料的燃烧过程 3. 烟气体积及污染物排放量计算 4. 燃烧过程中硫氧化物的形成 5.燃烧过程中颗粒污染物的形成 6.燃烧过程中其他污染物的形成 第一节 燃料的性质 定义：燃料是指在燃烧过程中，能够放出热量，且在经济上可以取得效益的物质。 气体燃料的优点是燃烧迅速，其燃烧状态可基本上由空气与燃料的扩散或混合所控制。 液体燃料也是以气态形式燃烧，因此它的燃烧速度受其蒸发过程控制。 固体燃料的燃烧则受这两种现象的控制：燃料中挥发性组分被蒸馏后以气态燃烧，而遗留下来的固定碳则以固态燃烧，后者的速率由氧向固体表面的扩散控制。 一.煤 煤的分类 褐煤（Ligite, Brown coal) 最低品味的煤，形成年代最短，热值较低 烟煤(Bituminous) 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(Anthracite) 煤化时间最长，含碳量最高（高于93％），成焦性差,发热量大 一.煤 煤的成分分析 工业分析（ proximate analysis ） 测定煤中水分、挥发分、灰分和固定碳。估测硫含量和热值，是评价工业用煤的主要指标。 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。 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8h，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7min，放入干燥箱中冷却至常温再称重 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 一.煤 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 氧：直接法和间接法（通过其他元素测定结果间接计算） 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 一.煤 煤中硫的形态 一.煤 煤的成分的表示方法 要确切说明煤的特性，必须同时指明百分比的基准，常用的基准有以下四种： 收到基：锅炉炉前使用的燃料，包括全部灰分和水分的燃料作为100%的成分 空气干燥基：以去掉外部水分的燃料作为100%的成分，即在实验室内进行燃料分析时的试样成分 煤的成分的表示方法及其组成的相互关系 我国部分煤种的分析结果 我国部分煤种的分析结果(续） 其他燃料 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 天然气 典型的气体燃料 一般组成为甲烷85％、乙烷10％、丙烷3％ 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 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 第二节 燃料燃烧过程 燃烧是可燃混合物的快速氧化过程，并伴随着能量（光和热）的释放，同时使燃料的组成元素转化为相应的氧化物。 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（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）：燃料在高温区停留时间应超过燃料燃烧所需时间 燃料与空气的混合条件（Turbulence湍流）：燃料与氧充分混合，混合程度取决于空气的湍流度 把温度、时间和湍流度称为燃烧过程的“3T” 1.影响燃烧过程的主要因素 典型燃料的着火温度 1.影响燃烧过程的主要因素 典型