大氣污染控制工程第二章

1、大氣污染控制工程第二章 第1頁，共51頁，2022年，5月20日，14點48分，星期二內(nèi)容提要1.燃燒反應(yīng)方程式2.理論空氣量4.空燃比3.空氣過剩系數(shù)5.理論煙氣體積6.污染物排放量的計算第2頁，共51頁，2022年，5月20日，14點48分，星期二學(xué)習(xí)要求1.掌握理論空氣量、理論煙氣量、空氣過剩系數(shù)和空燃比的概念；2.學(xué)會根據(jù)燃料組成計算理論空氣量,根據(jù)空氣條件計算實際空氣量；3.掌握煙氣體積和過量空氣校正方法，學(xué)會計算實際煙氣量；4.熟練掌握污染物排放量的計算方法。第3頁，共51頁，2022年，5月20日，14點48分，星期二1.1 燃燒反應(yīng)方程式在進行燃燒計算時，經(jīng)常做一些以下簡化假設(shè)

2、：假定 (1)空氣僅是由氮和氧組成的,含量分別為 79.1% 和20.9%，氮和氧的體積比為 79.120.93.78；(3)燃料中的硫被氧化為 SO2；(2)燃料中的固定態(tài)氧可用于燃燒；第4頁，共51頁，2022年，5月20日，14點48分，星期二(4)熱力型 NOx 可以忽略； (5)燃料中的氮在燃燒時轉(zhuǎn)化為 N2；(6)燃料的化學(xué)式為 CxHySzOw，其中下標 x、y、z、w 分別代表碳、氫、硫和氧的原子數(shù)。第5頁，共51頁，2022年，5月20日，14點48分，星期二 在上述假定條件下，完全燃燒反應(yīng)的反應(yīng)物和生成物關(guān)系如右圖：其中 Q 代表燃燒熱。第6頁，共51頁，2022年，5月2

3、0日，14點48分，星期二完全燃燒的化學(xué)反應(yīng)方程式第7頁，共51頁，2022年，5月20日，14點48分，星期二例2：甲醇完全燃燒方程式的確定第8頁，共51頁，2022年，5月20日，14點48分，星期二1.2理論空氣量 單位質(zhì)量燃料按燃燒反應(yīng)方程式完全燃燒所需要的空氣量（體積）稱為理論空氣量。它由燃料的組成決定，可根據(jù)燃燒方程式計算求得。理論空氣量Va0為： Va0=22.44.78 (x+y/4+zw/2)/(12x+1.008y+32z+16w) =107.1 (x+y/4+z-w/2)/ (12x+1.008y+32z+16w) m3/kg 第9頁，共51頁，2022年，5月20日，1

4、4點48分，星期二例3 假定煤的化學(xué)組成以質(zhì)量計為：C：77.2；H：5.2；N：1.2；S：2.6；O：5.9；灰分：7.9。試計算這種煤燃燒時需要的理論空氣量。第10頁，共51頁，2022年，5月20日，14點48分，星期二第二步：確定煤的摩爾質(zhì)量，即相對于每摩爾碳的質(zhì)量，包括灰分，為：第11頁，共51頁，2022年，5月20日，14點48分，星期二第12頁，共51頁，2022年，5月20日，14點48分，星期二一般煤的理論空氣量 Va0 = 49 m3kg，液體燃料的理論空氣量 Va0 = 1011 m3kg，天然氣的理論空氣量 Va0 = 8.019.5 m3m3fuel。第13頁，共

5、51頁，2022年，5月20日，14點48分，星期二1.3空氣過剩系數(shù) 實際空氣量 Va 與理論空氣量 Va0 之比稱為空氣過剩系數(shù) ，即0VVaaa=實際空氣量理論空氣量 通常 1， 值與燃料種類、燃燒裝置型式及燃燒條件等因素有關(guān)。第14頁，共51頁，2022年，5月20日，14點48分，星期二表 1 部分爐型的空氣過剩系數(shù)第15頁，共51頁，2022年，5月20日，14點48分，星期二空氣過剩系數(shù)校正計算 空氣過剩系數(shù)可以根據(jù)奧薩特儀監(jiān)測結(jié)果推算。奧氏煙氣分析儀測定干煙氣中 CO2、O2 和 CO 含量，其它部分是 N2完全燃燒時，空氣過剩系數(shù)為：第16頁，共51頁，2022年，5月20日

6、，14點48分，星期二第17頁，共51頁，2022年，5月20日，14點48分，星期二第18頁，共51頁，2022年，5月20日，14點48分，星期二第19頁，共51頁，2022年，5月20日，14點48分，星期二各組分的量均為奧氏分析儀所測得的百分數(shù)。若燃燒不完全會產(chǎn)生CO，須校正。即從測得的過剩氧中減去CO氧化為CO2所需的O2第20頁，共51頁，2022年，5月20日，14點48分，星期二第21頁，共51頁，2022年，5月20日，14點48分，星期二第22頁，共51頁，2022年，5月20日，14點48分，星期二第23頁，共51頁，2022年，5月20日，14點48分，星期二1.4空燃

7、比 空燃比（AF）定義為單位質(zhì)量燃料燃燒所需要的空氣質(zhì)量AF理論理論空氣質(zhì)量/燃料質(zhì)量第24頁，共51頁，2022年，5月20日，14點48分，星期二思考題：1.試推導(dǎo)一般燃料理論空燃比的數(shù)值？2.理論空然比和理論空氣量有什么關(guān)系？第25頁，共51頁，2022年，5月20日，14點48分，星期二計算題：已知某天然氣組成為CH4: 59.2%; C2H6:12.9%;N2:0.7%;CO2:26.2%,試計算其完全燃燒的空燃比？第26頁，共51頁，2022年，5月20日，14點48分，星期二第27頁，共51頁，2022年，5月20日，14點48分，星期二圖6 空燃比和空氣過剩系數(shù)關(guān)系圖第28頁，

8、共51頁，2022年，5月20日，14點48分，星期二1.5理論煙氣體積理論煙氣成分 理論煙氣成分主要是CO2、SO2、N2 和水蒸氣；煙氣中除水蒸氣以外的部分稱為干煙氣，在標準狀態(tài)下的干煙氣為標準干煙氣；a.含水蒸氣的煙氣稱為濕煙氣；b.理論煙氣體積等于干煙氣體積和水蒸氣體積之和。第29頁，共51頁，2022年，5月20日，14點48分，星期二理論干煙氣體積 在理論空氣量下，單位質(zhì)量燃料完全燃燒所生成的煙氣體積稱為理論煙氣體積，以 Vfg0 表示。根據(jù)燃燒反應(yīng)方程式，理論干煙氣體積為： 第30頁，共51頁，2022年，5月20日，14點48分，星期二第31頁，共51頁，2022年，5月20日

9、，14點48分，星期二第32頁，共51頁，2022年，5月20日，14點48分，星期二第33頁，共51頁，2022年，5月20日，14點48分，星期二第34頁，共51頁，2022年，5月20日，14點48分，星期二實際煙氣體積 體積密度校正 為計算標準狀態(tài)下的煙氣體積，需要將監(jiān)測到的排煙溫度、壓力下的煙氣體積換算到標準狀態(tài)。式中，下標N代表監(jiān)測狀態(tài)，下標 S 代表標準狀態(tài)第35頁，共51頁，2022年，5月20日，14點48分，星期二過?？諝庑Ｕ?空氣過剩系數(shù)大于1時，煙氣中含有過?？諝?，實際煙氣體積是理論煙氣體積與過?？諝饬康暮汀fg = Vfg0 + ( -1)Va0其中： 為過?？諝庀?/p>

10、數(shù)； V0a 為理論空氣量第36頁，共51頁，2022年，5月20日，14點48分，星期二例4 已知空氣過剩系數(shù) =1.1，試計算1mol的甲烷完全燃燒產(chǎn)生的煙氣量。解：甲烷燃燒的燃燒方程式為： CH4+2O2+7.56N2CO2+2H2O+7.56N2 由上式可知，1mol甲烷完全燃燒產(chǎn)生的理論煙氣量為：Vofg=1+2+7.56=10.56（mol）第37頁，共51頁，2022年，5月20日，14點48分，星期二理論空氣量 V0a=2+7.56=9.56（mol）根據(jù)公式 Vfg=Vofg+ V0a( 1)得：Vfg=Vofg+ V0a( 1 ) =10.56+9.56(1.11) =11

11、.52（mol）11.520.02240.258m31mol甲烷完全燃燒產(chǎn)生的煙氣量為第38頁，共51頁，2022年，5月20日，14點48分，星期二1.6 污染物排放量的計算污染物排放量計算有兩種方法： 1. 根據(jù)實測的污染物濃度和排煙量來計算； 2. 利用排放因子（Emission Factor）確定污染物排放量。第39頁，共51頁，2022年，5月20日，14點48分，星期二表1 機動車排放因子一覽表第40頁，共51頁，2022年，5月20日，14點48分，星期二第41頁，共51頁，2022年，5月20日，14點48分，星期二第42頁，共51頁，2022年，5月20日，14點48分，星期

12、二第43頁，共51頁，2022年，5月20日，14點48分，星期二例2-8 某電廠以煙煤做為燃料，采用液態(tài)排渣的煤粉爐（也稱為蒸氣鍋爐），并安裝了濕式洗滌器，可以達到98的SO2凈化效率，根據(jù)以下條件：（1）發(fā)電量1000MW（2）總體熱效率30（3）煤中S含量2.1，熱值27770kJ/Kg，灰分含量8。估算： 單位時間的燃煤消耗量 依據(jù)AP42，估算TSP、SO2、NOx、CO和NMVOC的排放量第44頁，共51頁，2022年，5月20日，14點48分，星期二(1) 燃煤量發(fā)電量總體熱效率燃煤熱值3027770120kg/s443t/h1000103(2)確定鍋爐排放因子AP42（Comp

13、ilation of Air Pollutant Emission Factor）第45頁，共51頁，2022年，5月20日，14點48分，星期二 污染物TSPSO2NOxCONMVOC排放因子（Kg/t）3.5Aa19Ab160.250.02查AP42中1.1 Bituminous And Subbituminous Coal Combustion得到液態(tài)排渣粉爐的各污染物的排放因子如下：a.A=%Ash,即TSP的排放量為3.5(Ash)b.S=%Sulfur,即SO2的排放量為19(Sulfur) 第46頁，共51頁，2022年，5月20日，14點48分，星期二TSP=3.58433/100012.12t/hSO2=192.14330.02/10000.35t/hNOX=16433/10006.93t/hCO=0.25433/10000.108t/hNMVOC=0.02433/10000.0087t/h第47頁，共51頁，2022年，5月20日，14點48分，星期二第48頁，共51頁，2022年，5月20日，14