空氣污染控制工程第2章121212121

1、第二章第二章 燃燒與大氣污染燃燒與大氣污染第一節(jié)第一節(jié) 燃料的性質(zhì)燃料的性質(zhì)第二節(jié)第二節(jié) 燃料燃燒過程燃料燃燒過程第三節(jié)第三節(jié) 煙氣體積及污染物排放量計(jì)算煙氣體積及污染物排放量計(jì)算第四節(jié)第四節(jié) 燃燒過程硫氧化物的形成燃燒過程硫氧化物的形成第五節(jié)第五節(jié) 燃燒過程顆粒物的形成燃燒過程顆粒物的形成第六節(jié)第六節(jié) 燃燒過程其它污染物的形成燃燒過程其它污染物的形成1.1.教學(xué)要求教學(xué)要求了解常見民用及工業(yè)燃料的組成和性質(zhì)；了解常見民用及工業(yè)燃料的組成和性質(zhì)； 掌握氣態(tài)、液態(tài)和固態(tài)燃料的燃燒過程，學(xué)會(huì)分析影響燃燒過程的因素；掌握氣態(tài)、液態(tài)和固態(tài)燃料的燃燒過程，學(xué)會(huì)分析影響燃燒過程的因素； 學(xué)會(huì)計(jì)算燃燒過程產(chǎn)

2、生的煙氣量和污染物濃度；學(xué)會(huì)計(jì)算燃燒過程產(chǎn)生的煙氣量和污染物濃度； 掌握顆粒物、硫氧化物和氮氧化物的產(chǎn)生機(jī)理，理解通過改變?nèi)紵龡l件掌握顆粒物、硫氧化物和氮氧化物的產(chǎn)生機(jī)理，理解通過改變?nèi)紵龡l件減少污染物生成的途徑減少污染物生成的途徑2 2、教學(xué)重點(diǎn)、教學(xué)重點(diǎn)重點(diǎn)理解燃燒的基本原理和相關(guān)污染物形成機(jī)理，重點(diǎn)掌握燃燒過程污重點(diǎn)理解燃燒的基本原理和相關(guān)污染物形成機(jī)理，重點(diǎn)掌握燃燒過程污染物排放計(jì)算。染物排放計(jì)算。3 3、教學(xué)難點(diǎn)、教學(xué)難點(diǎn) 燃燒過程污染物排放計(jì)算。燃燒過程污染物排放計(jì)算。第二章第二章 燃燒與大氣污染燃燒與大氣污染第一節(jié)第一節(jié) 燃料的性質(zhì)燃料的性質(zhì)1.1 概述概述 燃料：在燃燒過程中，

3、能夠放出熱量，且在燃料：在燃燒過程中，能夠放出熱量，且在 經(jīng)濟(jì)上經(jīng)濟(jì)上 可以取得收益的物質(zhì)?？梢匀〉檬找娴奈镔|(zhì)。分類：固體、液體、氣體分類：固體、液體、氣體1.2 煤煤分類分類：褐煤、煙煤、無煙煤：褐煤、煙煤、無煙煤工業(yè)分析指標(biāo)工業(yè)分析指標(biāo)：水分、灰分、揮發(fā)分、固定碳：水分、灰分、揮發(fā)分、固定碳 元素分析元素分析：碳、氫、氮、硫、氧等：碳、氫、氮、硫、氧等 硫的形態(tài)：黃鐵礦硫、硫酸鹽硫、有機(jī)硫和元素硫硫的形態(tài)：黃鐵礦硫、硫酸鹽硫、有機(jī)硫和元素硫 煤成分表示：收到基、空氣干燥基、干燥基、干燥無灰基煤成分表示：收到基、空氣干燥基、干燥基、干燥無灰基煤的分類煤的分類（1）褐煤：）褐煤：是由泥煤形成的

4、初始煤化物，是煤中等級最低的一類，形成年代最短。呈黑色、褐色、泥土色，象木材結(jié)構(gòu)。 特點(diǎn)：特點(diǎn)：揮發(fā)分較高，析出溫度低；燃燒熱值低，不能制炭。干燥后：C含量6075%，O2含量2025%。（2）煙煤：形成歷史較褐煤長。黑色，外形有可見條紋。）煙煤：形成歷史較褐煤長。黑色，外形有可見條紋。 特點(diǎn)：特點(diǎn)：揮發(fā)分2045%，C含量7590%。成焦性較強(qiáng)，氧含量低，水分及灰分含量不高，適宜工業(yè)使用。（3）無煙煤無煙煤：碳含量最高，煤化時(shí)間最長的煤，具有明顯的黑色光澤，機(jī)械強(qiáng)度高。 特點(diǎn)：特點(diǎn)： C含量93%, 無機(jī)物量10%, 著火難，不易自燃，成焦性差。第二章第二章 燃燒與大氣污染燃燒與大氣污染第一

5、節(jié)第一節(jié) 燃料的性質(zhì)燃料的性質(zhì)1.2 煤煤煤的工業(yè)分析煤的工業(yè)分析（1）水分：）水分：水分包括外部水分和內(nèi)部水分水分包括外部水分和內(nèi)部水分一定重量一定重量13mm以下粒度的煤樣，在干燥箱內(nèi)以下粒度的煤樣，在干燥箱內(nèi)318-323K溫度溫度下干燥下干燥8小時(shí)，取出冷卻，稱重小時(shí)，取出冷卻，稱重 外部水分外部水分將失去外部水分的煤樣保持在將失去外部水分的煤樣保持在375-380K下，約下，約2h后，稱重后，稱重 內(nèi)部水分內(nèi)部水分外部水分內(nèi)部水分外部水分內(nèi)部水分=煤所含的全水分。煤所含的全水分。煤所含水分使熱值降低，影響燃燒穩(wěn)定煤所含水分使熱值降低，影響燃燒穩(wěn)定一般控制煤中水分在一般控制煤中水分在1

6、0%13%。第二章第二章 燃燒與大氣污染燃燒與大氣污染第一節(jié)第一節(jié) 燃料的性質(zhì)燃料的性質(zhì)1.2 煤煤煤的工業(yè)分析煤的工業(yè)分析（2）揮發(fā)分：）揮發(fā)分： 煤在隔絕空氣的條件下加熱分解出的可燃?xì)怏w物煤在隔絕空氣的條件下加熱分解出的可燃?xì)怏w物質(zhì)成為揮發(fā)分質(zhì)成為揮發(fā)分. 將風(fēng)干的試樣密封在坩堝內(nèi)，放在將風(fēng)干的試樣密封在坩堝內(nèi)，放在1200K的馬弗的馬弗爐中加熱爐中加熱7分鐘，放入干燥箱中冷卻至常溫再稱重分鐘，放入干燥箱中冷卻至常溫再稱重 。 揮發(fā)分主要由氫氣、碳?xì)浠衔铩⒁谎趸技吧贀]發(fā)分主要由氫氣、碳?xì)浠衔?、一氧化碳及少量的硫化氫等組成量的硫化氫等組成. 相同的熱值下，煤中揮發(fā)分越高就越容易燃著，相

7、同的熱值下，煤中揮發(fā)分越高就越容易燃著，火焰越長，越易燃燒完全火焰越長，越易燃燒完全.第二章第二章 燃燒與大氣污染燃燒與大氣污染第一節(jié)第一節(jié) 燃料的性質(zhì)燃料的性質(zhì)1.2 煤煤 （3） 固定碳固定碳 從煤中扣除水分、灰分以及揮發(fā)分后剩余的部分從煤中扣除水分、灰分以及揮發(fā)分后剩余的部分為固定碳，是煤的主要可燃物質(zhì)。為固定碳，是煤的主要可燃物質(zhì)。失去水分和揮發(fā)分后的剩余部分（焦炭）放在失去水分和揮發(fā)分后的剩余部分（焦炭）放在800 20 C的環(huán)境中灼燒到重量不在變化時(shí)，取出冷卻。的環(huán)境中灼燒到重量不在變化時(shí)，取出冷卻。焦炭所失去的重量為固定碳。焦炭所失去的重量為固定碳。（4）灰分：）灰分：灰分是煤中

8、不可燃礦物物質(zhì)的總稱?；曳质敲褐胁豢扇嫉V物物質(zhì)的總稱。 高灰分、低熔點(diǎn)的煤極易結(jié)渣，從而影響熱效率。高灰分、低熔點(diǎn)的煤極易結(jié)渣，從而影響熱效率。第二章第二章 燃燒與大氣污染燃燒與大氣污染第一節(jié)第一節(jié) 燃料的性質(zhì)燃料的性質(zhì)1.2 煤煤煤的工業(yè)分析煤的工業(yè)分析煤的元素分析煤的元素分析第二章第二章 燃燒與大氣污染燃燒與大氣污染第一節(jié)第一節(jié) 燃料的性質(zhì)燃料的性質(zhì)1.2 煤煤9第二章第二章 燃燒與大氣污染燃燒與大氣污染第一節(jié)第一節(jié) 燃料的性質(zhì)燃料的性質(zhì)1.2 煤煤10第二章第二章 燃燒與大氣污染燃燒與大氣污染第一節(jié)第一節(jié) 燃料的性質(zhì)燃料的性質(zhì)1.2 煤煤11100%arararararararCHONS

9、AW100%adadadadadadadCHONSAW第二章第二章 燃燒與大氣污染燃燒與大氣污染第一節(jié)第一節(jié) 燃料的性質(zhì)燃料的性質(zhì)1.2 煤煤12100%dafdafdafdafdafCHONS100%ddddddCHONSA第二章第二章 燃燒與大氣污染燃燒與大氣污染第一節(jié)第一節(jié) 燃料的性質(zhì)燃料的性質(zhì)1.2 煤煤第一節(jié)第一節(jié) 燃料的性質(zhì)燃料的性質(zhì)1.3 石油石油 比重：比重：0.78-1.00 組成：鏈烷烴、環(huán)烷烴、芳香烴組成：鏈烷烴、環(huán)烷烴、芳香烴 元素：碳、氫為主少量硫、氮、氧及微量金屬元素：碳、氫為主少量硫、氮、氧及微量金屬 燃料油：當(dāng)含氫量增加，比重減少，發(fā)熱量增加；燃料油：當(dāng)含氫量增

10、加，比重減少，發(fā)熱量增加； 閃點(diǎn)；粘度。閃點(diǎn)；粘度。 硫的形態(tài)：有機(jī)硫?yàn)橹髁虻男螒B(tài)：有機(jī)硫?yàn)橹?重餾分：復(fù)雜的環(huán)狀結(jié)構(gòu)重餾分：復(fù)雜的環(huán)狀結(jié)構(gòu) 輕餾分：硫化氫、硫醇、一硫化物、二硫化物、輕餾分：硫化氫、硫醇、一硫化物、二硫化物、 環(huán)狀硫化物環(huán)狀硫化物 主講：李廣科博士主講：李廣科博士主講：李廣科博士主講：李廣科博士第二章第二章 燃燒與大氣污染燃燒與大氣污染第一節(jié)第一節(jié) 燃料的性質(zhì)燃料的性質(zhì)1.4 天然氣天然氣 組成：甲烷（組成：甲烷（85）、乙烷（）、乙烷（10）、丙烷（）、丙烷（3）、）、其它（其它（H2O、CO2、N2、He、H2S） 元素：碳、氫為主少量硫、氮、氧及微量金屬元素：碳、氫為主

11、少量硫、氮、氧及微量金屬 1.5 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)、工業(yè)固體廢棄物商業(yè)、工業(yè)固體廢棄物 農(nóng)產(chǎn)物、農(nóng)村廢物農(nóng)產(chǎn)物、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 可燃性工、礦業(yè)廢物可燃性工、礦業(yè)廢物 天然含碳或含碳?xì)滟Y源天然含碳或含碳?xì)滟Y源 合成燃料合成燃料主講：李廣科博士主講：李廣科博士第二章第二章 燃燒與大氣污染燃燒與大氣污染第二節(jié)第二節(jié) 燃料燃燒過程燃料燃燒過程2.1 影響主要因素影響主要因素 燃燒：可燃物的快速氧化過程，并伴隨著能量的（光和燃燒：可燃物的快速氧化過程，并伴隨著能量的（光和熱）釋放，同時(shí)使燃料的組成元素轉(zhuǎn)

12、化為相應(yīng)的氧化物。熱）釋放，同時(shí)使燃料的組成元素轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的氧化物。 完全燃燒的條件：完全燃燒的條件： 空燃比空燃比 溫度溫度 時(shí)間時(shí)間 湍流度湍流度第二章第二章 燃燒與大氣污染燃燒與大氣污染第二節(jié)第二節(jié) 燃料燃燒過程燃料燃燒過程2.2 燃料燃燒的理論空氣量燃料燃燒的理論空氣量 定義：單位燃料按燃燒反應(yīng)方程式完全燃燒所需要的空定義：單位燃料按燃燒反應(yīng)方程式完全燃燒所需要的空氣量稱為理論空氣量。氣量稱為理論空氣量。 建立燃燒化學(xué)方程式的假定：建立燃燒化學(xué)方程式的假定： 空氣僅由氮和氧組成，體積比為空氣僅由氮和氧組成，體積比為79.1/20.93.78 燃料中的固態(tài)氧可以燃燒燃料中的固態(tài)氧可以燃燒

13、 燃料中的硫主要被氧化為燃料中的硫主要被氧化為SO2 熱力型熱力型NOx生成量小，燃料中含氮量較低，可以忽略生成量小，燃料中含氮量較低，可以忽略 燃料中氮在燃燒時(shí)轉(zhuǎn)化為燃料中氮在燃燒時(shí)轉(zhuǎn)化為N2和和NO2，一般以，一般以N2為主為主 燃料的化學(xué)式為燃料的化學(xué)式為CxHySzOw ，其中，其中 x、y、z、w為原子為原子數(shù)數(shù)主講：李廣科博士主講：李廣科博士第二章第二章 燃燒與大氣污染燃燒與大氣污染燃料與空氣中氧完全燃燒的化學(xué)方程式燃料與空氣中氧完全燃燒的化學(xué)方程式：2222223.784242 3.78242xy zwywywCH SOxzOxzNyywxCOHO zSOxzNQ kgmwzyx

14、wzyxwzyxwzyxVa/1632008.112/241.1071632008.112/2476.44.22301.理論空氣量：理論空氣量：第二章第二章 燃燒與大氣污染燃燒與大氣污染第二節(jié)第二節(jié) 燃料燃燒過程燃料燃燒過程2.2 燃料燃燒的理論空氣量燃料燃燒的理論空氣量0VVaa實(shí)際空氣量理論空氣量第二章第二章 燃燒與大氣污染燃燒與大氣污染第二節(jié)第二節(jié) 燃料燃燒過程燃料燃燒過程2.2 燃料燃燒的理論空氣量燃料燃燒的理論空氣量第二節(jié)第二節(jié) 燃料燃燒過程燃料燃燒過程2.3 燃燒產(chǎn)生的污染物燃燒產(chǎn)生的污染物 燃燒煙氣：懸浮顆粒物、燃燒產(chǎn)物、未燃燒和部分燃燒煙氣：懸浮顆粒物、燃燒產(chǎn)物、未燃燒和部分燃

15、燒的燃料、氧化劑、惰性氣體等。燃燒的燃料、氧化劑、惰性氣體等。 可能釋放的污染物：可能釋放的污染物： 二氧化碳、一氧化碳、硫氧化物、氮氧化物、煙、二氧化碳、一氧化碳、硫氧化物、氮氧化物、煙、飛灰、金屬及其氧化物、金屬鹽類、醛、酮和稠環(huán)碳?xì)浠w灰、金屬及其氧化物、金屬鹽類、醛、酮和稠環(huán)碳?xì)浠衔锖衔镏髦v：李廣科博士主講：李廣科博士第二章第二章 燃燒與大氣污染燃燒與大氣污染第二節(jié)第二節(jié) 燃料燃燒過程燃料燃燒過程2.4 熱化學(xué)關(guān)系式熱化學(xué)關(guān)系式 發(fā)熱量：單位燃料完全燃燒時(shí)發(fā)生的熱量變化，即在發(fā)熱量：單位燃料完全燃燒時(shí)發(fā)生的熱量變化，即在反應(yīng)物開始狀態(tài)和反應(yīng)物終了狀態(tài)相同的情況下（反應(yīng)物開始狀態(tài)和反應(yīng)

16、物終了狀態(tài)相同的情況下（298K、1atm）的熱量變化。）的熱量變化。 高位發(fā)熱量：包括燃料燃燒生成物中水蒸氣的汽化潛熱高位發(fā)熱量：包括燃料燃燒生成物中水蒸氣的汽化潛熱 低位發(fā)熱量：燃燒產(chǎn)物中的水蒸氣仍以氣態(tài)存在時(shí)完全低位發(fā)熱量：燃燒產(chǎn)物中的水蒸氣仍以氣態(tài)存在時(shí)完全燃燒過程所釋放的熱量燃燒過程所釋放的熱量 熱損失：排煙損失、不完全燃燒損失、散熱損失、熱損失：排煙損失、不完全燃燒損失、散熱損失、主講：李廣科博士主講：李廣科博士第二章第二章 燃燒與大氣污染燃燒與大氣污染第三節(jié)第三節(jié) 煙氣體積及污染物排放量計(jì)算煙氣體積及污染物排放量計(jì)算3.1 煙氣體積計(jì)算煙氣體積計(jì)算 理論煙氣體積：在理論空氣量下，

17、燃料完全燃燒所生理論煙氣體積：在理論空氣量下，燃料完全燃燒所生成的煙氣體積稱為成的煙氣體積稱為理論煙氣體積理論煙氣體積。 理論煙氣體積包括：干煙氣體積和水蒸氣體積之和，理論煙氣體積包括：干煙氣體積和水蒸氣體積之和， 成分主要是：成分主要是：CO2、SO2、N2和水蒸氣和水蒸氣 煙氣體積和密度的校正：利用理想氣體狀態(tài)方程換算煙氣體積和密度的校正：利用理想氣體狀態(tài)方程換算成標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)。成標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)。 過?？諝庑Ｕ哼^?？諝庑Ｕ?實(shí)際煙氣體積理論煙氣體積過?？諝饬繉?shí)際煙氣體積理論煙氣體積過?？諝饬?空氣過剩系數(shù)空氣過剩系數(shù)實(shí)際空氣量實(shí)際空氣量/理論空氣量理論空氣量主講：李廣科博士主講：李廣科博士第二章

18、第二章 燃燒與大氣污染燃燒與大氣污染第三節(jié)第三節(jié) 煙氣體積及污染物排放量計(jì)算煙氣體積及污染物排放量計(jì)算3.2 污染物排放量計(jì)算污染物排放量計(jì)算 例題例題2-4： 例題例題2-5：主講：李廣科博士主講：李廣科博士第二章第二章 燃燒與大氣污染燃燒與大氣污染第四節(jié)第四節(jié) 燃燒過程硫氧化物的形成燃燒過程硫氧化物的形成4.1 硫氧化機(jī)理硫氧化機(jī)理 燃料中硫的氧化燃料中硫的氧化 H2S的氧化的氧化 CS2和和COS的氧化的氧化 元素硫的氧化元素硫的氧化 有機(jī)硫的氧化有機(jī)硫的氧化4.2 SO2和和SO3之間的轉(zhuǎn)化之間的轉(zhuǎn)化主講：李廣科博士主講：李廣科博士第二章第二章 燃燒與大氣污染燃燒與大氣污染2OSOSO

19、hv第四節(jié)第四節(jié) 燃燒過程硫氧化物的形成燃燒過程硫氧化物的形成4.1 硫氧化機(jī)理硫氧化機(jī)理222222222OHSS OHS OOS OOOHSO HS HHOO HHHOO HOO HHHOH第四節(jié)第四節(jié) 燃燒過程硫氧化物的形成燃燒過程硫氧化物的形成4.1 硫氧化機(jī)理硫氧化機(jī)理22222222C SOC SSO OC SOC OSOSOOSOOOC SC SSOC SOC OSOC SC O SSSOSOO222COSCOSSOSOOOCOSCOSOSOOSOOhv第二章第二章 燃燒與大氣污染燃燒與大氣污染第四節(jié)第四節(jié) 燃燒過程硫氧化物的形成燃燒過程硫氧化物的形成4.1 硫氧化機(jī)理硫氧化機(jī)理

20、87286*222222323SSSSOSOOSOSOSSSOOSOSOSOOSOOSOOSOOSOOMSOMhv第二章第二章 燃燒與大氣污染燃燒與大氣污染第四節(jié)第四節(jié) 燃燒過程硫氧化物的形成燃燒過程硫氧化物的形成4.1 硫氧化機(jī)理硫氧化機(jī)理2222222222222RCHSSCH R ORCHS S CHR HORCHS S CHRRCHS RCHSRCHS RHRCHSH RRSH ORS HORS OR SO 第二章第二章 燃燒與大氣污染燃燒與大氣污染第四節(jié)第四節(jié) 燃燒過程硫氧化物的形成燃燒過程硫氧化物的形成4.1 硫氧化機(jī)理硫氧化機(jī)理第二章第二章 燃燒與大氣污染燃燒與大氣污染第四節(jié)第四節(jié) 燃燒過程硫氧化物的形成燃燒過程硫氧化物的形成 31223d SOSOOMSOOdkkt123max2SOMSOkk123max3SOMOSOHkk第二章第二章 燃燒與大氣污染燃燒與大氣污染第四節(jié)第四節(jié) 燃燒過程硫氧化物的形成燃燒過程硫氧化物的形成24324H SOSOH SO100/() %xPPP第二章第二章 燃燒與大氣污染燃燒與大氣污染第