大气污染控制工程第二章燃烧与大气污染.ppt

1,第二章 燃烧与大气污染,2,OUTLINE,2.1 燃料的性质 2.2 燃料的燃烧过程 2.3 与燃烧相关的计算 2.4 燃烧过程中硫氧化物的形成 2.5 燃烧过程中颗粒污染物的形成 2.6 燃烧过程中其他污染物的形成,3,燃料的分类 燃料的化学组成 燃料组成对燃烧的影响 煤 其他燃料 燃料组成的化学表达式,2.1 燃料的性质,4,燃料的分类,5,燃料的化学组成,典型的气体燃料的化学组成成分,6,典型的液体燃料的化学组成成分,7,典型的固体燃料的化学组成成分,8,燃料组成对燃烧的影响,碳 可燃元素。1 kg纯碳完全燃烧时，放出7850 kcal的热量。当不完全燃烧生成CO时，放出2214 kcal的热量。纯碳起燃温度很高，燃烧缓慢，火焰也短。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90-98%，一般煤的含碳量约50-95%。,9,氢 是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，1 kg氢完全燃烧时能放出28780 kcal的热量。 氧 在燃料中与碳和氢生成化合物，降低了燃料的发热量。 氮 燃料中含氮量很少，一般为0.5-1.5%。,10,硫 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SO2和SO3，其中SO2占95%以上。 水分 其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102-105C，保持2h后才能除掉。 灰分 是燃料中不可燃矿物质，为燃料中有害成分。,11,煤,煤是重要的固体燃料，是一种不均匀的有机燃料，主要是植物的部分分解和变质形成。 煤的可燃成分主要是碳、氢及少量氧、氮和硫等一起构成的有机聚合物。 煤中有机成分和无机成分的含量，因煤的种类和产地的不同而有很大差别。,12,煤的基本分类,褐煤 最低品位的煤，是由泥煤形成的初始煤化物，形成年代最短。呈黑色、褐色和泥土色，其结构类似木材。褐煤呈现出粘结状及带状，水分含量高，与高品位煤相比，其热值较低。,13,烟煤 形成年代较褐煤长，呈黑色，外形有可见条文，挥发分含量为20%-45%，碳含量为75%-90%。烟煤的成焦性较强，且含氧量低，水分和灰分含量一般不高，适宜于工业上的一般应用。在空气中，它比褐煤更能抵抗风化。,14,无烟煤 无烟煤是碳含量最高、煤化时间最长的煤。它具有明显的黑色光泽，机械强度高。碳的含量一般高于93%，无机物含量低于10%，因而着火困难，储存时稳定，不易自燃。无烟煤的成焦性极差。,15,煤的详细分类,16,工业分析（ proximate analysis ） 测定煤中水分、挥发分、灰分和固定碳。估测硫含量和热量，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。,煤的成分分析,17,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8小时，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。,18,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7分钟，放入干燥箱中冷却至常温再称重。 固定碳 从煤中扣除水分、灰分以及挥发分后剩余的部分为固定碳。 失去水分和挥发分后的剩余部分（焦炭）放在80020C的环境中灼烧到重量不在变化时，取出冷却。焦炭所失去的重量为固定碳。,19,灰分 煤中不可燃矿物物质的总称。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。,20,煤的元素分析,21,碳 碳元素是组成煤的有机高分子的最主要元素。碳含量随煤化度的升高而增加。在我国泥炭中干燥无灰基碳含量为5562；成为褐煤以后碳含量就增加到6076.5；烟煤的碳含量为7792.7；一直到高变质的无烟煤，碳含量为88.98。个别煤化度更高的无烟煤，其碳含量多在90以上，如北京、四望峰等地的无烟煤，碳含量高达9598。 煤中还存在着少量的无机碳，主要来自碳酸盐类矿物，如石灰岩和方解石等。,22,氢 煤中第二重要的组成元素。除有机氢外，在煤的矿物质中也含有少量的无机氢。它主要存在于矿物质的结晶水中，如高岭土(Al2O32SiO22H2O)、石膏(CaSO42H2O )等。 在煤的整个变质过程中，随着煤化度的加深，氢含量随碳含量的增加而降低。尤其在无烟煤阶段尤为明显。当碳含量由92%增至98时，氢含量则由2.1%降到1%以下。,23,氧 煤中第三重要的组成元素。以有机和无机两种状态存在。有机氧如羧基(-COOH)，羟基(-OH)和甲氧基（-OCH3)等；无机氧主要存在于煤中水分、硅酸盐、碳酸盐、硫酸盐和氧化物中等。 煤中有机氧随煤化度的加深而减少，甚至趋于消失。褐煤在干燥无灰基碳含量小于70时，其氧含量可高达20以上。烟煤碳含量在85附近时，氧含量几乎都小于10。当无烟煤碳含量在92以上时，其氧含量都降至5%以下。,24,氮 煤中的氮含量比较少，约为0.53.0。煤中有机氮化物被认为是比较稳定的杂环和复杂的非环结构的化合物。 动物脂肪、植物中的植物碱、叶绿素和其他组织，相当稳定，在煤化过程中不发生变化，成为煤中保留的氮化物。以蛋白质形态存在的氮，仅在泥炭和褐煤中发现，在烟煤很少，几乎没有发现。煤中氮含量随煤的变质程度的加深而减少。它与氢含量的关系是，随氢含量的增高而增大。,25,硫 煤中的硫是有害杂质，含硫量与煤化度的深浅没有明显的关系，无论是变质程度高的煤或变质程度低的煤，都存在着有机硫。,硫,无机硫,有机硫：R-SH、R-S-R、R-S-S-R、杂环硫化物等,硫化铁硫：黄铁矿、白铁矿等,元素硫,硫酸盐硫：石膏、绿矾等,26,碳和氢：通过燃烧后分析尾气中CO2和H2O的生成量测定 氮：在催化剂作用下使煤中的氮转化为氨，碱液吸收，滴定 硫：在氧化镁和无水碳酸钠混合物上加热，S SO42-，滴定 氧：通过计算求得。,各元素的分析方法,27,Oad=100-Cad-Had-Nad-St,ad-Wad-Aad 当空气干燥煤样中碳酸盐二氧化碳含量大于2%时，则： Oad=100-Cad-Had-Nad-St,ad-Wad-Aad-（CO2）ad Oad：空气干燥煤样的氧含量，%；St,ad：空气干燥煤样的全硫含量（GB214），%；Wad：空气干燥煤样的水分含量（GB212），%；Aad：空气干燥煤样的灰分含量（GB212），%；(CO2)ad：空气干燥煤样中碳酸盐二氧化碳的含量（GB218），%。,28,煤的成分表示方法,收到基：,以包括全部水分和灰分的燃料作为100的成分，即锅炉燃料的实际成分。,式中，ar表示收到基成分。Car、Har、Oar、Nar、Sar、Aar、War分别表示未干燥煤样中碳、氢、氧、氮、硫、灰分、水分的含量。,29,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。,式中，ad表示空气干燥基成分。Cad、Had、Oad、Nad、Sad、Aad、Wad分别表示空气干燥煤样中碳、氢、氧、氮、硫、灰分、水分的含量。,30,干燥基：,以去掉全部水分的燃料作为100的成分。,式中，d表示干燥基成分。Cd、Hd、Od、Nd、Sd、Ad分别表示完全干燥煤样中碳、氢、氧、氮、硫、灰分的含量。,31,干燥无灰基：,以去掉全部水分和灰分的燃料作为100的成分。,式中，daf表示干燥无灰基成分。Cdaf、Hdaf、Odaf、Ndaf、Sdaf分别表示干燥无灰煤样中碳、氢、氧、氮、硫的含量。,32,33,34,35,36,其他燃料,石油 原油是天然存在的易流动的液体燃料，比重在0.78-1.00之间。它是多种化合物的混合物，主要由链烷烃、环烷烃和芳香烃等碳氢化合物组成。 原油通过蒸馏、裂化生产出各种汽油、溶剂、化学产品和燃料油。 原油中的硫大部分以有机硫的形式存在，原油中硫的含量变化范围较大，一般为0.17。 原油中氮的平均含量为0.65%。,37,天然气 天然气是典型的气体燃料，它的组成一般为甲烷85%、乙烷10%、丙烷3%；含碳更高的碳氢化合物也可能存在于天然气中。天然气还含有碳氢化合物以外的其他组分，如H2O、CO2、N2、He和H2S等。 天然气中的硫化氢具有腐蚀性，它的燃烧产物为硫的氧化物，因此许多国家规定了天然气中总硫含量和硫化氢含量的最大允许值。,38,非常规燃料 城市固体废弃物 商业和工业固体废弃物 农产品及农村废物 污水处理厂废物 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,39,燃料组成的化学表达式,CxHyNzSmOn,C: 77.2%, H: 5.2%, N: 1.2%, S: 2.6%, O: 5.9% and ash: 7.9% by weight. Determine the normalized molar composition.,EXAMPLE,40,Element Wt % 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 ash 7.9 The normalized molar composition:CH0.808N0.013S0.013O0.057,SOLUTION,41,燃烧过程及燃烧产物 燃料完全燃烧的条件 燃料过程中产生的污染物 热化学关系式,2.2 燃料的燃烧过程,42,燃烧过程及燃烧产物 燃烧是指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成为相应的氧化物。 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,43,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，会降低炉温，增加热损 温度条件：达到燃料的着火温度 时间条件：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：燃料与氧充分混合,44,典型燃料的着火温度,45,Too lean to burn,燃烧火焰温度与燃料混合比的关系（以CH4为例）,46,典型锅炉热损失与过剩空气量的关系,The exhaust gas temperature,47,燃气比和混合程度对燃烧产物的影响,48,燃烧过程中产生的污染物,燃烧可能释放的污染物： CO2、CO、SOx、NOx、CxHy、烟、飞灰、金属及其氧化物等 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,49,燃烧产物与温度的关系,50,燃料种类对燃烧产物的影响（以1000MW电站为例）,51,典型固态燃料的燃烧产物,52,典型液态燃料的燃烧产物,53,典型气态燃料的燃烧产物,54,热化学关系式,发热量： 单位燃料完全燃烧时，所放出的热量，即在反应物开始状态和反应产物终了状态相同下的热量变化（ kJ/kg or kcal/kg ）。 高位发热量：包括燃料生成物中水蒸气的汽化潜热。 低位发热量：燃烧产物中的水蒸气仍以气态存在时，完全燃烧过程所释放的热量。,55,qL：低位发热量； qH：高位发热量； WH：燃料中氢的质量百分数； WW：燃料中水分的质量百分数。,56,燃烧设备的热损失： 排烟热损失 不完全燃烧热损失 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。 不充分混合时，热损失最小值出现在空气过剩一侧。,57,燃料热损失与空燃比的关系,58,燃料燃烧的空气量计算 烟气体积及污染物排放量计算,2.3 与燃烧相关的计算,59,燃料燃烧的空气量计算,理论空气量Va0 燃料燃烧所需要的氧气，一般是从空气中获得的；单位量燃料按燃烧反应方程式完全燃烧所需要的空气量称为理论空气量，由燃料的组成决定，可根据燃烧方程式计算求得。,60,建立燃烧化学方程式时，通常假设：,（1）空气仅是由氮和氧组成的，其体积比为79.1:20.9=3.78 ； （2）燃料中的固态氧可用于燃烧； （3）燃料中的硫主要被氧化为SO2； （4）热力型NOx的生成量较小，在计算理论空气量时可以忽略； （5）燃料中的氮在燃烧时转化为N2和NO，一般以N2为主；,61,于是，理论空气量 (单位质量燃料需要空气的标准体积，m3/kg),一般煤的理论空气量Va049m3/kg，液体燃料的Va0=10-11m3/kg,62,计算环己烷(C6H12) 燃烧时的理论空气量，并确定燃烧产物气体的组成（以百分数表示）。,Example,63,假定煤的化学组成以质量计为：C:77.2%，H:5.2%，N:1.2，S:2.6%，O:5.9%，灰分:7.9%。试计算这种煤燃烧时的理论空气量，并确定燃烧产物气体的组成（以百分数表示） 。,Example,64,空气过剩系数 实际的燃烧装置中，“三T”条件不可能达到理想化的程度，为使燃料完全燃烧，必须供给过量的空气。一般把超过理论空气量多供给的空气量称为过剩空气量，并把实际空气量Va与理论空气量Va0之比定义为空气过剩系数，即 通常1，值的大小取决于燃料种类、燃烧装置形式及燃烧条件等因素。,65,空燃比 单位质量燃料燃烧所需要的空气质量，可以由燃烧方程式直接求得。 求甲烷燃烧的空燃比。,Example,66,烟气体积 理论烟气量Vfg0 在理论空气量下，燃料完全燃烧所生成的烟气体积称为理论烟气体积，以Vfg0表示。烟气成分主要是CO2、SO2、N2和水蒸气，通常分为干烟气（不含水蒸汽）和湿烟气（含水蒸汽）。 理论烟气量干烟气量水蒸气体积 理论水蒸气体积燃料中氢燃烧后生成的水蒸气体积燃料中所含的水蒸气体积由供给的理论空气量带入的水蒸气体积,烟气体积及污染物排放量计算,67,求C2H6在理想条件下完全燃烧时烟气中水蒸气的含量。,Example,68,烟气体积和烟气密度校正 燃烧装置产生的烟气的温度和压力总是高于标准状态（273K、1atm），烟气体积和密度往往需要换算成为标准状态。假设烟气体积和密度可应用理想气体状态方程换算。于是，对于温度Ts、压力Ps的烟气，其体积Vs、密度s，在标准状态下（温度Tn、压力Pn）烟气的体积为Vn，密度为n， 则标准状态下的烟气体积：,69,美国、日本和国际全球监测系统网的标准是298K和1atm，在作数据比较或校对时需要注意。,标准状态下烟气的密度：,70,实际烟气体积Vfg 实际燃烧过程是有过剩空气的，因此燃烧过程中实际烟气体积应为理论烟气体积与过剩空气体积之和。 若空气不过剩，则烟气中仅含有CO2和N2 C+O2+3.78N2CO2+3.78N2 若空气过剩，则燃烧方程式变为： C+（1+a）O2+（1+a）3.78N2CO2+aO2+（1+a）3.78N2,a是过剩空气中O2的过剩摩尔数,则过剩空气系数为：,71,如果完全燃烧，燃烧产物以下标p表示: C+（1+a）O2+（1+a）3.78N2CO2p+O2p+N2p,其中，O2pa O2,过剩氧气量； N2p为总氮量,假定空气的体积组成为20.9O2和79.1N2，则实际空气中的总氧量为：,72,理论需氧量为：0.264 N2p - O2p ，则空气过剩系数为：,假定燃烧过程中产生CO，则空气过剩系数校正为：,考虑过剩空气校正后，实际烟气体积为：,73,Example,奥萨特仪分析烟气，结果为：CO2(10）、CO（1）、O2（4），求空气过剩系数。,74,污染物排放量,方法： 根据实测的污染物浓度和排烟量 根据燃烧设备的排污系数、燃料组成和燃烧状况预测烟气量和污染物浓度,75,已知某电厂烟气温度为473K，压力等于96.93kPa，湿烟气量Q=10400m3/min，含水汽6.25（体积），奥萨特仪分析结果是：CO210.7，O28.2，不含CO。污染物排放的质量流量是22.7kg/min。求（1）污染物排放的质量速率（以t/d表示） ；（2）污染物在干烟气中的浓度以（mg/m3N表示）；（3）燃烧时的空气过剩系数。,Example,76,Solution,（1）污染物排放的质量流量为： （2）测定条件下的干空气量为： 测定状态下干烟气中污染物的浓度： 标态下的浓度：,77,（3）空气过剩系数为：,78,某燃烧装置采用重油作燃料，重油成分分析结果如下（按质量）：C 88.3，H 9.5，S 1.6，H2O 0.05，灰分0.10%。试确定：（1）燃烧1 kg重油所需要的理论空气量；（2）若燃料中硫全部转化为SOx（其中SO2占97），试计算空气过剩系数为1.20时湿烟气中SO2及SO3的浓度，以10-6表示，并计算此时干烟气中CO2的含量，以体积百分比表示。,Example,79,以1kg重油燃烧为基础，则 重量（g) 摩尔数（mol) 需氧量（mol) C 883 73.58 73.58 H 95 95 23.75 S 16 0.5 0.5 H2O 0.5 0.0278 / 灰分 1.0 / /,Solution,80,理论需氧量为73.5823.750.597.83mol/kg重油 干空气中氮和氧的摩尔比(体积比)为3.78，则理论空气量为97.83（3.781）467.63mol/kg重油 即467.6322.4/1000=10.47m3N/kg重油 理论空气量条件下烟气组成为(mol)为 CO2:73.58，H2O：47.50.0278，SOx: 0.5，N2:97.833.78 理论烟气量为： 73.58(47.50.0278)0.597.833.78491.4mol/kg重油 即 491.422.4/100011.01m3N/kg重油 空气过剩系数1.2，实际烟气量为 11.0110.47(1.2-1)13.10 m3N/kg重油,81,烟气中SO2的体积为： 0.50.9722.4/1000=0.0109 m3N/kg重油 SO3的体积为： 0.50.0322.4/10003.3610-4 m3N/kg重油 所以，烟气中SO2及SO3的浓度分别为： SO2：0.0109/13.1083210-6 SO3：3.3610-4/13.1025.7510-6 当1.2时，干烟气量为： 491.4-(47.5+0.0278)22.4/1000+10.470.212.04m3N CO2的体积为： 73.5822.4/1000=1.648m3N/kg重油 所以干烟气中CO2的含量以体积百分比表示为： 1.648/12.0410013.69,82,硫的氧化机理 SO2和SO3之间的转化,2.4 燃烧过程中硫氧化物的形成,83,硫的氧化机理,有机硫的分解温度较低 无机硫的分解速度较慢 含硫燃料燃烧的特征是火焰呈蓝色，原因是： 在所有的情况下，它都作为一种重要的反应中间体,84,H2S的氧化,85,CS2和COS的氧化,86,元素S的氧化,87,有机硫化物的氧化,88,SO2和SO3之间的转化,反应方程式 SO2 + O + M SO3 + M （1） SO3 + O SO2 + O2 （2） SO3 + H SO2 + OH （3） SO3 + M SO2 + O + M （4） 在炽热反应区 ，O 浓度很高，反应（1）和（2）起支配作用,89,SO3生成速率 当dSO3 /dt = 0 时，SO3浓度达到最大 在富燃料条件下，O浓度低得多，SO3的去除反应主要为反应（3）， SO3的最大浓度：,90,燃烧后烟气中的水蒸气可能与SO3结合生成H2SO4，转化率: 转化率与温度密切相关 H2SO4浓度越高，酸露点越高 烟气露点升高极易引起管道和空气净化设施的腐蚀,91,92,碳粒子的形成 燃煤烟尘的形成,2.5 燃烧过程中颗粒物的形成,93,积炭的生成： 核化过程：气相脱氢反应并产生凝聚相固体碳 核表面上发生非均质反应 较为缓慢的凝团和凝聚过程 燃料的分子结构是影响积炭的主导因素 积炭的生成与火焰的结构有关 提高氧气量可以防止积炭生成 压力越低则积炭的生成趋势越小,碳粒子的形成,94,火焰的结构 预混火焰：气体燃料和空气在燃烧前充分混合 扩散火焰：燃料和空气分别进入燃烧区，混合然后发生反应（实际中应用最多） 扩散火焰比预混火焰产生的炭粒多,95,火焰的结构： 层流火焰：Re2200，强烈的湍流作用，但分子扩散仍然起作用,96,乙炔火焰中生碳反应过程,97,石油焦和煤胞的生成 燃料油滴在被充分氧化之前，与炽热壁面接触，发生液相裂化和高温分解，出现结焦 多组分重残油的燃烧后期会生成煤胞，难以燃烧。 焦粒生成反应的顺序：烷烃 烯烃 带支链芳烃 凝聚环系 沥青 半圆体沥青 沥青焦 焦炭,98,烟尘：固体燃料燃烧产生的颗粒物，包括： 黑烟：未燃尽的碳粒 飞灰：不可燃矿物质微粒 煤粉燃烧过程 碳表面的燃烧产物为CO，它扩散离开表面并与O2反应,燃煤烟尘的形成,99,煤粉燃烧过程 理论上碳与氧的摩尔比近1.0时最易形成黑烟 在预混火焰中，C/O大约为0.5时最易形成黑烟 出现黑烟的燃料顺序为：无烟煤 焦炭 褐煤 低挥发分烟煤 高挥发分烟煤 碳粒子燃尽的时间与粒子的初始直径、表面温度、氧气浓度等有关,100,燃烧碳层中成分和温度分析,101,黑烟形成的化学过程,102,高灰分燃料的扩散燃烧,103,灰分中含有Hg、As、Se、Pb、Cu、Zn等污染元素,104,飞灰的形成过程,105,影响烟煤烟气中飞灰排放特征的因素： 煤质 燃烧方式 烟气流速 炉排和炉膛的热负荷 锅炉运行负荷,106,影响烟煤烟气中飞灰排放特征的因素煤质,107,影响烟煤烟气中飞灰排放特征的因素燃烧方式,108,几种燃烧方式的烟尘百分比,109,几种燃烧方式的烟尘颗粒概况,110,影响烟煤烟气中飞灰排放特征的因素热负荷,111,有机污染物的形成 CO的形成 Hg的形成 NOx的形成,2.6 燃烧过程中其他污染物的形成,112,有机污染物的形成,形成历程： 链烃分子氧化脱氢形成乙烯和乙炔 延长乙炔的链形成各种不饱和基 不饱和基进一步脱氢形成聚乙炔 不饱和基通过环化反应形成C6C2型芳香族化合物 C6C2基逐步合成为多环有机物,113,CO的形成,CO的全球排放量为200t/a 燃料中的碳都先形成CO，然后进一步氧化 在火焰温度下有足够的氧并且停留时间足够长，可以降低CO含量。 CO的形成和破坏都由动力学控制，反应路线： RH R RCHO RCO CO CO+OH CO2+H CO+O2 CO2+O,114,115,Hg的形成,煤中Hg的析出率与燃烧条件有关： 燃烧温度90oC时，析出率90 还原性气氛的析出率低于氧化性气氛 循环流化床燃煤工艺中，不加石灰石的工况下，烟气中汞排放为0.17mg/m3N；添加石灰石的工况（Ca/S2.2）下，烟气中汞的浓度为0.018-0.044mg/m3N。,116,NOx的形成,NOx的形成机理 燃料型NOx: 燃料中的固定氮生成的NOx 热力型NOx： 高温下N2与O2反应生成的NOx 瞬时NOx：低温火焰下由于含碳自由基的存在生成的NOx,117,第二章 燃烧与大气污染,2.1 燃料的性质 2.2 燃料的燃烧过程 2.3 与燃烧相关的计算 2.4 燃烧过程中硫氧化物的形成 2.5 燃烧过程中颗粒污染物的形成 2.6 燃烧过程中其他污染物的形成,118,思考题,1.煤的成分分析有哪几种方法？各自的分析内容是什么？ 2.煤的成分分析的基准有哪些？解释它们的含义和换算关系。 3.燃烧液体燃料造成的大气污染比燃烧固体燃料造成的大气污染程度轻的主要原因是什么？,119,4.煤中硫的存在形态主要有哪几种？ 5.影响燃煤飞灰排放特征的因素主要有哪些？ 6.烟气中硫氧化物主要以哪种形式存在？若SO2全部转化为SO3，会给燃烧及后继过程带来哪些不利影响？,120,1.已知某种无烟煤的可燃基的组成为：C 90.0、H 2.0、O 3.5、S 3.0、N 1.5，干燥基灰分20.0，收到基水分3.0，试计算此种煤干燥基和收到基的组成以及燃烧所需的理论空气量。,计算题,121,2. 1m3N丙烷气体在25的富氧空气中完全燃烧，空气过剩系数为1.1，试求此时的干烟气生成量。,122,3. 普通煤的元素分析结果如下：C 65.7、灰分 18.1、S 1.7、H 3.2、水分 9.0、O 2.3（含N不计）。（1）计算燃煤1kg所需要的理论空气量、产生的理论烟气量和SO2在烟气中的浓度（以体积分数计）；（2）假定烟尘的排放因子为80，计算烟气中灰分的浓度（以mg/m3N表示）；（3）假定用流化床燃烧技术加石灰石脱硫。石灰石中含有Ca 35。当Ca/S为1.7（摩尔比）时，计算燃煤1t需加石灰石的量。,123,4.干烟道气的组成为：CO2 11、O2 8、CO 2、SO2 12010-6（均为体积分数）；颗粒物30.0 g/m3（在测定状态下）。烟道气流流量在700 mmHg和443 K条件下为5663.37 m3/min，水汽含量8 （体积）。试计算（1）空气过剩系数；（2）SO2的排放浓度（g/m3）；（3）在标准状态下，干烟道气的气流流量；（4）在标准状态下颗粒物的浓度。,124,5. 某锅炉燃烧组成成分为C 86、H 11、S 3的燃料重油，经对烟气组分分析得知，其组成为CO2 + SO213.0，O2=3.0%，CO0。试求（1）空气过剩系数（2）湿烟气中SO2的浓度（体积百分比）以及燃烧1t重油产生的SO2的量（标准状态下的体积）。,125,6.用Orsat烟气分析仪测得烟气成分如下：CO2和SO2总计为10.7，O2为8.2，不含CO，求空气过剩系数。若实测烟尘浓度为4200mg/m3，校正至空气过剩系数1.8时，烟尘浓度是多少？,126,7. 城市垃圾的元素分析结果如下：H2O 28.16、C 25.62、O 21.21、H 3.45、S 0.10、N 0.64、灰分 20.82。它的热值为9.87kJ/g，密度0.38g/cm3。湿烟气的成分分析结果为：CO2 7.2、O2 10.9、 CO 30010-6、NOX 10010-6。计算（1）空气过剩系数；（2）处理量为10m3/h的垃圾焚烧炉需要的空气量（以m3N/h表示）；（3）湿烟气中SO2的浓度。,127,The End！,