大氣污染控制工程第2章燃燒與大氣污染

1、第二章第二章 燃燒與大氣污染燃燒與大氣污染燃料的性質(zhì)燃料的性質(zhì)燃料燃燒過程燃料燃燒過程煙氣體積及污染物排放量計算煙氣體積及污染物排放量計算燃燒過程中污染物的生成與控制燃燒過程中污染物的生成與控制2.1 燃料的性質(zhì)燃料的性質(zhì)燃料：指在燃燒過程中，能夠放出能量，且在燃料：指在燃燒過程中，能夠放出能量，且在 經(jīng)濟上可以取得效益的物質(zhì)。經(jīng)濟上可以取得效益的物質(zhì)。分類：分類： 固體燃料固體燃料（煤）（煤） 常規(guī)燃料常規(guī)燃料 液體燃料液體燃料（石油）（石油） 氣體燃料氣體燃料（天燃氣）（天燃氣） 非常規(guī)燃料非常規(guī)燃料非常規(guī)燃料非常規(guī)燃料城市固體廢棄物城市固體廢棄物商業(yè)和工業(yè)固體廢棄物商業(yè)和工業(yè)固體廢棄物農(nóng)

2、產(chǎn)物及農(nóng)村廢物農(nóng)產(chǎn)物及農(nóng)村廢物水生植物和水生廢物水生植物和水生廢物污泥處理廠廢物污泥處理廠廢物天然存在的含碳和含碳氫的資源天然存在的含碳和含碳氫的資源合成燃料合成燃料煤的分類煤的分類 褐煤、煙煤、無煙煤褐煤、煙煤、無煙煤煤的工業(yè)分析煤的工業(yè)分析 水分水分（外部水分、內(nèi)部水分）（外部水分、內(nèi)部水分） 灰分灰分（SiO2SiO2、Al2O3Al2O3、Fe2O3Fe2O3、CaOCaO等）等） 揮發(fā)分揮發(fā)分（氫氣、碳氫化合物、一氧化碳、硫化氫等）（氫氣、碳氫化合物、一氧化碳、硫化氫等） 固定碳固定碳煤的元素分析煤的元素分析 碳、氫、氮、硫、氧等碳、氫、氮、硫、氧等煤中硫的形態(tài)煤中硫的形態(tài) 硫化鐵硫

3、、有機硫、硫酸鹽硫硫化鐵硫、有機硫、硫酸鹽硫煤的成分的表示方法煤的成分的表示方法 收到基收到基ar、空氣干燥基空氣干燥基ad、干燥基干燥基d、干燥無灰基干燥無灰基daf A StyCSrwnwwH O Ndafdadar灰分灰分固定碳固定碳揮發(fā)分揮發(fā)分水分水分固體部分（焦碳）固體部分（焦碳）揮發(fā)部分揮發(fā)部分石油：液體燃料，石油：液體燃料，多種化合物的混合物。多種化合物的混合物。 （由鏈烷烴、環(huán)烷烴、芳香烴等碳氫化合物組成）（由鏈烷烴、環(huán)烷烴、芳香烴等碳氫化合物組成） 比重：比重：0.780.781.001.00 比重：發(fā)熱值比重：發(fā)熱值 閃點：安全閃點：安全 粘度：溫度粘度：溫度天燃氣：氣體燃

4、料。天燃氣：氣體燃料。 組成：甲烷組成：甲烷85%85%、乙烷、乙烷10%10%、丙烷、丙烷3%3%，及其它含碳更高的，及其它含碳更高的 碳氫化合物。碳氫化合物。2.22.2燃料燃燒過程燃料燃燒過程燃燒燃燒 可燃混合物的快速氧化過程，并伴隨著能量可燃混合物的快速氧化過程，并伴隨著能量（光和熱）的釋放，同時使燃料的（光和熱）的釋放，同時使燃料的組成元素組成元素轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的為相應(yīng)的氧化物氧化物。燃料完全燃燒的條件燃料完全燃燒的條件 空氣條件空氣條件 溫度條件溫度條件 時間條件時間條件 燃料與空氣的混合條件燃料與空氣的混合條件 （滿足（滿足“3“3T”T”要求：要求：TemperatureTem

5、perature、TimeTime、TurbulenceTurbulence）燃料燃燒的理論空氣量燃料燃燒的理論空氣量單位質(zhì)量的燃料按單位質(zhì)量的燃料按燃燒反應(yīng)方程式完全燃燒燃燒反應(yīng)方程式完全燃燒所所需要的空氣量。需要的空氣量。建立燃燒化學(xué)方程式的基本假定建立燃燒化學(xué)方程式的基本假定空氣僅由空氣僅由氮、氧氮、氧組成，其中氮組成，其中氮79%79%、氧氧21%21%。燃料中的固定態(tài)燃料中的固定態(tài)氧可用于燃燒氧可用于燃燒燃料中的燃料中的硫主要被氧化成硫主要被氧化成SOSO2 2（無無SOSO3 3）燃料中的燃料中的氮主要轉(zhuǎn)化為氮主要轉(zhuǎn)化為N N2 2（無無NONOX X） 煤：煤：C、S、N、H、0

6、、H2O、灰分灰分 CO2、SO2、N2、H2O以以1 1kgkg煤為基準進行燃燒計算：煤為基準進行燃燒計算：煤成分煤成分 含量（含量（kg） 需需O2量量(m3) C WC 1.867 WC S WS 0 .7WS N WN 0 H WH 5.6WH O WO -0.7WO H2O W H2O 0 灰分灰分 W灰灰 02.32.3煤的燃燒計算煤的燃燒計算1kg煤的需煤的需O2量：量： V O 2 * = 1.867 WC + 0 .7WS + 5.6WH + （ -0.7WO ） 1kg煤需要的理論空氣量：煤需要的理論空氣量： V空空* = V O2 * /0.21設(shè)設(shè) 為空氣過剩系數(shù)，則為

7、空氣過剩系數(shù)，則1kg煤需要的實際空氣量為：煤需要的實際空氣量為： V空空 = V空空* 煙氣量計算：煙氣量計算：1 1kgkg煤生成的煙氣成分煤生成的煙氣成分 煙氣量煙氣量( (m m3 3) ) CO2 1.867 WC SO2 0 .7WS N2 0.8 WN +0.79V空空* H2O 11.2 W H +1.24 W H2O +1.24V空空*da煙氣中的水蒸氣由三部分組成：煙氣中的水蒸氣由三部分組成：燃料中的氫燃料中的氫生成的水蒸氣：生成的水蒸氣： 11.2 W11.2 W H H燃料自身燃料自身所含的水蒸氣：所含的水蒸氣： 1.24 W1.24 W H H2 2O O 空氣中空氣

8、中的水蒸氣：的水蒸氣： 1.241.24V V空空* *d da a（其中，（其中， d da a為空氣濕度，單位為空氣濕度，單位kgkg水水/ /m m3 3干空氣干空氣 ）其中，煙氣中的氮氣由兩部分組成：其中，煙氣中的氮氣由兩部分組成：燃料氮燃料氮生成的氮氣：生成的氮氣： 0.8 0.8 W WN N空氣中空氣中的氮氣：的氮氣： 0.79V0.79V空空* *1kg煤產(chǎn)生的理論煙氣量為：煤產(chǎn)生的理論煙氣量為： V煙煙* = 1.867 WC + 0 .7WS + 0.8 WN +0.79V空空* + 11.2 W H +1.24 W H2O +1.24V空空*da1kg煤產(chǎn)生的實際煙氣量為

9、：煤產(chǎn)生的實際煙氣量為： V煙煙= V煙煙* + （ -1）V空空* + 1.24（ -1）V空空*da 污染物濃度計算：污染物濃度計算：煙氣中煙氣中SOSO2 2的濃度的濃度: : C C SOSO2 2=10=106 62w2ws s/ / V V煙煙（mg/m3）煙氣中煙氣中NONOX X的濃度的濃度: : C CNONOX X =10 =106 6w wNONOX X/ / V V煙煙（mg/m3）煙氣中灰分的濃度煙氣中灰分的濃度: : C C 灰灰=10=106 6w w灰灰a%a%/ / V V煙煙（mg/m3）過?？諝庑Ｕ^剩空氣校正奧氏煙氣分析儀奧氏煙氣分析儀當燃燒過程中碳當燃

10、燒過程中碳完全燃燒完全燃燒，無，無COCO生成時：生成時：當燃燒過程中碳當燃燒過程中碳不完全燃燒不完全燃燒，有，有COCO生成時：生成時：)5 . 0(264. 05 . 01222PpPPpCOONCOOpPpONO222264. 012.4燃燒過程中污染物的生成與控制燃燒過程中污染物的生成與控制燃燒過程中燃燒過程中SOSO2 2的生成與控制的生成與控制燃燒過程中燃燒過程中NONOX X的生成與控制的生成與控制燃燒過程中顆粒物的生成與控制燃燒過程中顆粒物的生成與控制燃燒過程中燃燒過程中SOSO2 2的生成與控制的生成與控制SOSO2 2的危害的危害燃燒過程中燃燒過程中SOSO2 2的形成的形

11、成 氣體燃料中氣體燃料中S S以以H H2 2S S形式存在形式存在 液體燃料中液體燃料中S S以有機硫形式存在以有機硫形式存在 固體燃料中固體燃料中S S以三種形式存在：以三種形式存在： （FeSFeS、硫單質(zhì)、有機硫）硫單質(zhì)、有機硫） CHCHSHSCHCHSOSSOOFeFeSOOO42222232232222)(OHSO222OA A、前控制前控制 分選、洗選分選、洗選 氣化氣化 液化液化B B、中控制中控制 煤炭煤炭 型煤型煤 瀝青瀝青 固硫劑固硫劑 循環(huán)流化床：煤炭與固硫劑混合均勻后進入燃燒室，循環(huán)流化床：煤炭與固硫劑混合均勻后進入燃燒室， 并在其中以流化態(tài)進行燃燒。并在其中以流化

12、態(tài)進行燃燒。C C、后控制后控制 末端控制末端控制4233221000322CaSOOCaSOCaSOSOCaOCOCaOCaCOc 燃燒過程中燃燒過程中NOxNOx的控制的控制NONOX X的危害的危害燃燒過程中燃燒過程中NONOX X的形成的形成 燃料型燃料型NONOX X： 與燃料中與燃料中氮元素氮元素的含量成正比的含量成正比 與與供氧量供氧量成正比成正比 熱力型熱力型NONOX X：與溫度的關(guān)系密切與溫度的關(guān)系密切 t t15001500時，時，熱力型熱力型NONOX X生成很少；生成很少； t t15001500時，時，熱力型熱力型NONOX X生成量顯著增加。生成量顯著增加。A A

13、、前控制前控制 燃煤中的燃煤中的N N以環(huán)狀、鏈狀有機化合物形式存以環(huán)狀、鏈狀有機化合物形式存在，前處理較難。在，前處理較難。B B、中控制中控制 兩個原則：控制空氣量兩個原則：控制空氣量 控制溫度控制溫度 過程控制：兩段式燃燒過程控制：兩段式燃燒 煙氣再循環(huán)燃燒煙氣再循環(huán)燃燒C C、后控制后控制 末端控制末端控制燃燒過程中顆粒物的生成與控制燃燒過程中顆粒物的生成與控制顆粒物的危害顆粒物的危害燃燒過程中顆粒物的形成燃燒過程中顆粒物的形成 碳粒子的形成碳粒子的形成 燃煤煙塵的形成燃煤煙塵的形成 影響燃煤煙氣中飛灰排放物征的因素影響燃煤煙氣中飛灰排放物征的因素 煤質(zhì)、燃燒方式、煙氣流速、爐排和爐膛的熱負荷、鍋煤質(zhì)、燃燒方式、煙氣流速、爐排和爐膛的熱負荷、鍋爐運行負荷及鍋爐結(jié)構(gòu)等。爐運行負荷及鍋爐結(jié)構(gòu)等。燃燒過程中顆粒物的控制燃燒過程中顆粒物的控制 減小煤炭的粒度減小煤炭的粒度 控制良好的燃燒狀態(tài)（充分燃燒）控制良好的燃燒狀態(tài)（充分燃燒）幾種燃燒方式的煙塵占灰分比幾種燃燒方式的煙塵占灰分比手燒爐手燒爐鏈條爐鏈條爐拋煤機爐拋煤機爐(機械風(fēng)動機械風(fēng)動)沸騰爐沸騰爐煤粉爐煤粉爐燃燒方式燃燒方式占燃料中的灰分占燃料中的灰分/%15 2 015 2024 40 40 6075