燃料燃烧的理论空气量例题课件

第二章第二章燃烧与大气污染燃烧与大气污染(1)学习要求：学习要求：学习要求：学习要求：了解常见民用及工业燃料的组成和性了解常见民用及工业燃料的组成和性质；质；掌握气态、液态和固态燃料的燃烧过掌握气态、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；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学会计算燃烧过程产生的烟气量和污染物浓度；染物浓度；掌握颗粒物、硫氧化物和氮氧化物的掌握颗粒物、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产生机理，理解通过改变燃烧条件减少污染物生成的途径。少污染物生成的途径。第二章燃烧与大气污染(1)学习要求：1 1主要内容：主要内容：1.燃料的性质燃料的性质2.燃料的燃烧过程燃料的燃烧过程3.烟气体积计算烟气体积计算4.燃烧过程中硫氧化物的形成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燃烧过程中其他污染物的形成主要内容：1.燃料的性质2 2第一节第一节第一节第一节 燃料的性质燃料的性质燃料的性质燃料的性质1.1.1.1.燃料的分类燃料的分类燃料的分类燃料的分类 定义：燃料是指在燃烧过程中，能够放出热量，且定义：燃料是指在燃烧过程中，能够放出热量，且定义：燃料是指在燃烧过程中，能够放出热量，且定义：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。在经济上可以取得效益的物质。在经济上可以取得效益的物质。在经济上可以取得效益的物质。第一节燃料的性质1.燃料的分类3 3 按物理状态分气体、液体和固体燃料三大按物理状态分气体、液体和固体燃料三大类。气体燃料的优点是燃烧迅速，其燃烧类。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，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速率由氧向固体表面的扩散控制。按物理状态分气体、液体和固体燃料三大类。气体燃料的优4 42.2.2.2.燃料的化学组成燃料的化学组成燃料的化学组成燃料的化学组成 碳、氢、氧、氮、硫、水份、灰份碳、氢、氧、氮、硫、水份、灰份 液体和气体燃料的组成：液体和气体燃料的组成：2.燃料的化学组成碳、氢、氧、氮、硫、水份、灰份5 5固体燃料的组成：固体燃料的组成：6 62.2.2.2.燃料的化学组成燃料的化学组成燃料的化学组成燃料的化学组成 液态燃料的挥发液态燃料的挥发液态燃料的挥发液态燃料的挥发（以汽油为例）（以汽油为例）（以汽油为例）（以汽油为例）2.燃料的化学组成液态燃料的挥发（以汽油为例）7 73.3.3.3.燃料组成对燃烧的影响燃料组成对燃烧的影响燃料组成对燃烧的影响燃料组成对燃烧的影响碳：可燃元素。碳：可燃元素。碳：可燃元素。碳：可燃元素。1 kg1 kg纯碳完全燃烧时，放出纯碳完全燃烧时，放出纯碳完全燃烧时，放出纯碳完全燃烧时，放出3232，860 kJ860 kJ的热量。当不完全燃烧生成的热量。当不完全燃烧生成的热量。当不完全燃烧生成的热量。当不完全燃烧生成COCO时，放出时，放出时，放出时，放出9 9，268kJ268kJ的热量。的热量。的热量。的热量。纯碳起燃温度很高，燃烧缓慢，火焰也短。煤中的碳不纯碳起燃温度很高，燃烧缓慢，火焰也短。煤中的碳不纯碳起燃温度很高，燃烧缓慢，火焰也短。煤中的碳不纯碳起燃温度很高，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。是单质状态存在，而是与氢、氮、硫等组成有机化合物。是单质状态存在，而是与氢、氮、硫等组成有机化合物。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，而含煤形成的地质年代越长，其挥发性成分含量越少，而含煤形成的地质年代越长，其挥发性成分含量越少，而含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，无烟煤含碳量约碳量则相对增加。例如，无烟煤含碳量约碳量则相对增加。例如，无烟煤含碳量约碳量则相对增加。例如，无烟煤含碳量约90%98%90%98%，一般煤的含碳量约一般煤的含碳量约一般煤的含碳量约一般煤的含碳量约50%95%50%95%。氢：是燃料中发热量最高的元素。固体燃料中氢的含量氢：是燃料中发热量最高的元素。固体燃料中氢的含量氢：是燃料中发热量最高的元素。固体燃料中氢的含量氢：是燃料中发热量最高的元素。固体燃料中氢的含量为为为为2%10%2%10%，以碳氢化合物的形式存在，以碳氢化合物的形式存在，以碳氢化合物的形式存在，以碳氢化合物的形式存在，1 kg1 kg氢完全燃氢完全燃氢完全燃氢完全燃烧时能放出烧时能放出烧时能放出烧时能放出120120，500 kJ500 kJ的热量。的热量。的热量。的热量。3.燃料组成对燃烧的影响碳：可燃元素。1kg纯碳完全燃烧8 83.3.3.3.燃料组成对燃烧的影响燃料组成对燃烧的影响燃料组成对燃烧的影响燃料组成对燃烧的影响氧氧氧氧：氧氧氧氧在在在在燃燃燃燃料料料料中中中中与与与与碳碳碳碳和和和和氢氢氢氢生生生生成成成成化化化化合合合合物物物物，降降降降低低低低了了了了燃燃燃燃料料料料的的的的发热量发热量发热量发热量氮：燃料中含氮量很少，一般为氮：燃料中含氮量很少，一般为氮：燃料中含氮量很少，一般为氮：燃料中含氮量很少，一般为0.5%1.5%0.5%1.5%硫硫硫硫：以以以以三三三三种种种种形形形形态态态态存存存存在在在在：有有有有机机机机硫硫硫硫、硫硫硫硫化化化化铁铁铁铁硫硫硫硫和和和和硫硫硫硫酸酸酸酸盐盐盐盐硫硫硫硫。前前前前两两两两种种种种能能能能放放放放出出出出热热热热量量量量，称称称称之之之之为为为为挥挥挥挥发发发发硫硫硫硫。硫硫硫硫燃燃燃燃烧烧烧烧生生生生成成成成产产产产物物物物为为为为SOSO2 2和和和和SOSO3 3，其中，其中，其中，其中SOSO2 2占占占占95%95%以上。以上。以上。以上。3.燃料组成对燃烧的影响9 93.3.3.3.燃料组成对燃烧的影响燃料组成对燃烧的影响燃料组成对燃烧的影响燃料组成对燃烧的影响水分：水分的存在使燃料中可燃成分相对地减少。水分：水分的存在使燃料中可燃成分相对地减少。水分：水分的存在使燃料中可燃成分相对地减少。水分：水分的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（内煤中水分由表面水分（外部水分）和吸附水分（内煤中水分由表面水分（外部水分）和吸附水分（内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。部水分）组成。外部水分可以靠自然干燥方法除去。部水分）组成。外部水分可以靠自然干燥方法除去。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内部水分要放在干燥箱中加热到内部水分要放在干燥箱中加热到内部水分要放在干燥箱中加热到102105102105 C C，保持，保持，保持，保持2h2h后才能除掉。后才能除掉。后才能除掉。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。灰分：是燃料中不可燃矿物质，为燃料中有害成分。灰分：是燃料中不可燃矿物质，为燃料中有害成分。灰分：是燃料中不可燃矿物质，为燃料中有害成分。3.燃料组成对燃烧的影响10104.4.4.4.煤的分类和组成煤的分类和组成煤的分类和组成煤的分类和组成 煤的基本分类煤的基本分类煤的基本分类煤的基本分类 褐煤（褐煤（褐煤（褐煤（Ligite,Browncoal)Ligite,Browncoal)最低品味的煤，形成年代最短，热值较低最低品味的煤，形成年代最短，热值较低 烟煤烟煤烟煤烟煤(Bituminous)(Bituminous)形形成成年年代代较较褐褐煤煤长长，碳碳含含量量75%9075%90。成成焦焦性性较较强强，适适宜宜工业一般应用工业一般应用 无烟煤无烟煤无烟煤无烟煤(Anthracite)(Anthracite)煤煤化化时时间间最最长长，含含碳碳量量最最高高（高高于于9393），成成焦焦性性差差,发发热热量大量大4.煤的分类和组成煤的基本分类11114.4.4.4.煤的分类和组成煤的分类和组成煤的分类和组成煤的分类和组成 煤的详细分类煤的详细分类煤的详细分类煤的详细分类4.煤的分类和组成煤的详细分类12124.4.4.4.煤的分类和组成煤的分类和组成煤的分类和组成煤的分类和组成 煤的成分分析煤的成分分析煤的成分分析煤的成分分析 工业分析（工业分析（工业分析（工业分析（proximate analysis proximate analysis proximate analysis proximate analysis）测测定定煤煤中中水水分分、挥挥发发分分、灰灰分分和和固固定定碳碳。估估测测硫硫含含量量和和热热值，是评价工业用煤的主要指标。值，是评价工业用煤的主要指标。元素分析（元素分析（元素分析（元素分析（ultimate analysis ultimate analysis ultimate analysis ultimate analysis）用用化化学学分分析析的的方方法法测测定定去去掉掉外外部部水水分分的的煤煤中中主主要要组组分分碳碳、氢氢、氮、硫和氧的含量。氮、硫和氧的含量。4.煤的分类和组成煤的成分分析13134.4.4.4.煤的分类和组成煤的分类和组成煤的分类和组成煤的分类和组成煤的工业分析煤的工业分析煤的工业分析煤的工业分析 水分：水分：水分：水分：一一一一定定定定重重重重量量量量13mm13mm以以以以下下下下粒粒粒粒度度度度的的的的煤煤煤煤样样样样，在在在在干干干干燥燥燥燥箱箱箱箱内内内内318318323K323K温温温温度下干燥度下干燥度下干燥度下干燥8h8h，取出冷却，称重，取出冷却，称重，取出冷却，称重，取出冷却，称重 外部水分外部水分外部水分外部水分 将将将将失失失失去去去去外外外外部部部部水水水水分分分分的的的的煤煤煤煤样样样样保保保保持持持持在在在在375375380K380K下下下下，约约约约2h2h后后后后，称称称称重重重重 内部水分内部水分内部水分内部水分 挥发分：挥发分：挥发分：挥发分：失失失失去去去去水水水水分分分分的的的的试试试试样样样样密密密密封封封封在在在在坩坩坩坩埚埚埚埚内内内内，放放放放在在在在1200K1200K的的的的马马马马弗弗弗弗炉炉炉炉中中中中加加加加热热热热7min7min，放入干燥箱中冷却至常温再称重，放入干燥箱中冷却至常温再称重，放入干燥箱中冷却至常温再称重，放入干燥箱中冷却至常温再称重 4.煤的分类和组成煤的工业分析14144.4.4.4.煤的分类和组成煤的分类和组成煤的分类和组成煤的分类和组成煤的工业分析（续）煤的工业分析（续）煤的工业分析（续）煤的工业分析（续）固定碳固定碳固定碳固定碳 失失失失去去去去水水水水分分分分和和和和挥挥挥挥发发发发分分分分后后后后的的的的剩剩剩剩余余余余部部部部分分分分（焦焦焦焦炭炭炭炭）放放放放在在在在800800 2020 C C的的的的环环环环境境境境中中中中灼灼灼灼烧烧烧烧到到到到重重重重量量量量不不不不再再再再变变变变化化化化时时时时，取取取取出出出出冷冷冷冷却却却却。焦焦焦焦炭炭炭炭所所所所失失失失去去去去的的的的重量为固定碳重量为固定碳重量为固定碳重量为固定碳 灰分：灰分：灰分：灰分：从煤中扣除水分、灰分以及挥发分后剩余的部分为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从煤中扣除水分、灰分以及挥发分后剩余的部分为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4.煤的分类和组成煤的工业分析（续）15154.4.4.4.煤的分类和组成煤的分类和组成煤的分类和组成煤的分类和组成 煤中灰分的组成：煤中灰分的组成：煤中灰分的组成：煤中灰分的组成：我国煤炭的平均灰分含量为我国煤炭的平均灰分含量为我国煤炭的平均灰分含量为我国煤炭的平均灰分含量为25252525 灰分的存在降低了煤的热值，也增加了烟尘污染和出渣量灰分的存在降低了煤的热值，也增加了烟尘污染和出渣量灰分的存在降低了煤的热值，也增加了烟尘污染和出渣量灰分的存在降低了煤的热值，也增加了烟尘污染和出渣量4.煤的分类和组成煤中灰分的组成：16164.4.4.4.煤的分类和组成煤的分类和组成煤的分类和组成煤的分类和组成煤的元素分析煤的元素分析碳碳和和氢氢：通通过过燃燃烧烧后后分分析析尾尾气气中中COCO2 2和和H H2 2O O的生成量测定的生成量测定氮氮：在在催催化化剂剂作作用用下下使使煤煤中中的的氮氮转转化化为为氨，碱液吸收，滴定氨，碱液吸收，滴定硫硫：与与氧氧化化镁镁和和无无水水硫硫酸酸钠钠混混合合物物反反应应，S SOS SO4 42-2-，滴定，滴定4.煤的分类和组成煤的元素分析17174.4.4.4.煤的分类和组成煤的分类和组成煤的分类和组成煤的分类和组成煤中硫的形态煤中硫的形态煤中硫的形态煤中硫的形态4.煤的分类和组成煤中硫的形态18184.4.4.4.煤的分类和组成煤的分类和组成煤的分类和组成煤的分类和组成煤的成分的表示方法煤的成分的表示方法 要要要要确确确确切切切切说说说说明明明明煤煤煤煤的的的的特特特特性性性性，必必必必须须须须同同同同时时时时指指指指明明明明百百百百分分分分比比比比的的的的基基基基准准准准，常用的基准有以下四种：常用的基准有以下四种：常用的基准有以下四种：常用的基准有以下四种：收收收收到到到到基基基基：锅锅锅锅炉炉炉炉炉炉炉炉前前前前使使使使用用用用的的的的燃燃燃燃料料料料，包包包包括括括括全全全全部部部部灰灰灰灰分分分分和和和和水水水水分的燃料作为分的燃料作为分的燃料作为分的燃料作为100%100%100%100%的成分的成分的成分的成分 空空空空气气气气干干干干燥燥燥燥基基基基：以以以以去去去去掉掉掉掉外外外外部部部部水水水水分分分分的的的的燃燃燃燃料料料料作作作作为为为为100%100%100%100%的的的的成成成成分，即在实验室内进行燃料分析时的试样成分分，即在实验室内进行燃料分析时的试样成分分，即在实验室内进行燃料分析时的试样成分分，即在实验室内进行燃料分析时的试样成分 4.煤的分类和组成煤的成分的表示方法19194.4.4.4.煤的分类和组成煤的分类和组成煤的分类和组成煤的分类和组成 干干干干燥燥燥燥基基基基：以以以以去去去去掉掉掉掉全全全全部部部部水水水水分分分分的的的的燃燃燃燃料料料料作作作作为为为为100%100%100%100%的的的的成成成成分分分分，干干干干燥燥燥燥基更能反映出灰分的多少基更能反映出灰分的多少基更能反映出灰分的多少基更能反映出灰分的多少 干燥无灰基：以去掉水分和灰分的燃料作为干燥无灰基：以去掉水分和灰分的燃料作为干燥无灰基：以去掉水分和灰分的燃料作为干燥无灰基：以去掉水分和灰分的燃料作为100%100%100%100%的成分的成分的成分的成分4.煤的分类和组成20204.4.4.4.煤的分类和组成煤的分类和组成煤的分类和组成煤的分类和组成 煤的成分的表示方法及其组成的相互关系煤的成分的表示方法及其组成的相互关系煤的成分的表示方法及其组成的相互关系煤的成分的表示方法及其组成的相互关系 4.煤的分类和组成煤的成分的表示方法及其组成的相互关系21214.4.4.4.煤的分类和组成煤的分类和组成煤的分类和组成煤的分类和组成 我国部分煤种的分析结果我国部分煤种的分析结果我国部分煤种的分析结果我国部分煤种的分析结果 4.煤的分类和组成我国部分煤种的分析结果22224.4.4.4.煤的分类和组成煤的分类和组成煤的分类和组成煤的分类和组成 我国部分煤种的分析结果我国部分煤种的分析结果我国部分煤种的分析结果我国部分煤种的分析结果(续）续）续）续）4.煤的分类和组成我国部分煤种的分析结果(续）23235.5.5.5.其他燃料其他燃料其他燃料其他燃料 石油石油石油石油 液体燃料的主要来源液体燃料的主要来源液体燃料的主要来源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链烷烃、环烷烃和芳香烃等多种化合物组成的混合物链烷烃、环烷烃和芳香烃等多种化合物组成的混合物链烷烃、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、氮和氧主要含碳和氢，还有少量硫、氮和氧主要含碳和氢，还有少量硫、氮和氧主要含碳和氢，还有少量硫、氮和氧 氢含量增加时，比重减少，发热量增加氢含量增加时，比重减少，发热量增加氢含量增加时，比重减少，发热量增加氢含量增加时，比重减少，发热量增加天然气天然气天然气天然气 典型的气体燃料典型的气体燃料典型的气体燃料典型的气体燃料 一般组成为甲烷一般组成为甲烷一般组成为甲烷一般组成为甲烷85858585、乙烷、乙烷、乙烷、乙烷10101010、丙烷、丙烷、丙烷、丙烷3 3 3 35.其他燃料石油24245.5.5.5.其他燃料其他燃料其他燃料其他燃料 非常规燃料非常规燃料城市固体废弃物城市固体废弃物城市固体废弃物城市固体废弃物商业和工业固体废弃物商业和工业固体废弃物商业和工业固体废弃物商业和工业固体废弃物农产物和农村废物农产物和农村废物农产物和农村废物农产物和农村废物水生植物和水生废物水生植物和水生废物水生植物和水生废物水生植物和水生废物污泥处理厂废物污泥处理厂废物污泥处理厂废物污泥处理厂废物可燃性工业和采矿废物可燃性工业和采矿废物可燃性工业和采矿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天然存在的含碳和含碳氢的资源天然存在的含碳和含碳氢的资源天然存在的含碳和含碳氢的资源合成燃料合成燃料合成燃料合成燃料 非常规燃料通常需要专门技术转化为易于利用的形式非常规燃料通常需要专门技术转化为易于利用的形式非常规燃料通常需要专门技术转化为易于利用的形式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城市固体废物用作燃料必须考虑其大气污染问题城市固体废物用作燃料必须考虑其大气污染问题城市固体废物用作燃料必须考虑其大气污染问题5.其他燃料非常规燃料25256.6.6.6.燃料组成的表示方法燃料组成的表示方法燃料组成的表示方法燃料组成的表示方法:C Cx xHHy yS Sz zOOw wN Nv v Sample:Sample:C:C:77.2%,77.2%,H:H:5.2%,5.2%,N:N:1.2%,1.2%,S:S:2.6%,2.6%,O:O:5.9%5.9%andand ash:ash:7.9%7.9%byby weight.weight.DetermineDetermine thethenormalizedmolarcomposition.normalizedmolarcomposition.ElementWt%mol/100gmol/mol(ElementWt%mol/100gmol/mol(碳碳碳碳)C77.2C77.2 12=6.4312=6.43 6.43=1.006.43=1.00H5.20H5.20 1=5.201=5.20 6.43=0.8086.43=0.808N1.20N1.20 14=0.085714=0.0857 6.43=0.0136.43=0.013S2.60S2.60 32=0.081232=0.0812 6.43=0.0136.43=0.013O5.90O5.90 16=0.36916=0.369 6.43=0.0576.43=0.057ash7.9ash7.9 6.43=1.23g/molC6.43=1.23g/molCThenormalizedmolarcomposition:Thenormalizedmolarcomposition:CHCH0.8080.808N N0.0130.013S S0.0130.013OO0.0570.057 6.燃料组成的表示方法:CxHySzOwNvSampl2626燃料的最重要的两个属性燃料的最重要的两个属性 热值 决定燃料的消耗量决定燃料的消耗量 杂质 污染物产生的来源污染物产生的来源燃料的最重要的两个属性热值2727第二节第二节第二节第二节 燃料燃烧过程燃料燃烧过程燃料燃烧过程燃料燃烧过程 燃燃燃燃烧烧烧烧是是是是可可可可燃燃燃燃混混混混合合合合物物物物的的的的快快快快速速速速氧氧氧氧化化化化过过过过程程程程，并并并并伴伴伴伴随随随随着着着着能能能能量量量量（光光光光和和和和热热热热）的释放，同时使燃料的组成元素转化为相应的氧化物。的释放，同时使燃料的组成元素转化为相应的氧化物。的释放，同时使燃料的组成元素转化为相应的氧化物。的释放，同时使燃料的组成元素转化为相应的氧化物。1.1.1.1.影响燃烧过程的主要因素影响燃烧过程的主要因素影响燃烧过程的主要因素影响燃烧过程的主要因素 燃烧过程及燃烧产物燃烧过程及燃烧产物燃烧过程及燃烧产物燃烧过程及燃烧产物 完全燃烧：完全燃烧：完全燃烧：完全燃烧：COCO2 2、H H2 2O O 不完全燃烧不完全燃烧不完全燃烧不完全燃烧：CO CO2 2、H H2 2O&COO&CO、黑烟及其他部分氧化产物、黑烟及其他部分氧化产物 如果燃料中含有如果燃料中含有S S和和N N，则会生成，则会生成SOSO2 2和和NONO 空气中的部分空气中的部分N N可能被氧化成可能被氧化成NONO热力型热力型NONOx x第二节燃料燃烧过程燃烧是可燃混合物的快速氧化过程，28281.1.1.1.影响燃烧过程的主要因素影响燃烧过程的主要因素影响燃烧过程的主要因素影响燃烧过程的主要因素燃料完全燃烧的条件（三燃料完全燃烧的条件（三燃料完全燃烧的条件（三燃料完全燃烧的条件（三T T T T）空空空空气气气气条条条条件件件件：提提提提供供供供充充充充足足足足的的的的空空空空气气气气；但但但但是是是是空空空空气气气气量量量量过过过过大大大大，会会会会降降降降低低低低炉温，增加热损失炉温，增加热损失炉温，增加热损失炉温，增加热损失 温度条件（温度条件（温度条件（温度条件（TemperatureTemperatureTemperatureTemperature）：达到燃料的着火温度）：达到燃料的着火温度）：达到燃料的着火温度）：达到燃料的着火温度 时时时时间间间间条条条条件件件件（TimeTimeTimeTime）：燃燃燃燃料料料料在在在在高高高高温温温温区区区区停停停停留留留留时时时时间间间间应应应应超超超超过过过过燃燃燃燃料料料料燃烧所需时间燃烧所需时间燃烧所需时间燃烧所需时间 燃燃燃燃料料料料与与与与空空空空气气气气的的的的混混混混合合合合条条条条件件件件（TurbulenceTurbulenceTurbulenceTurbulence湍湍湍湍流流流流）：燃燃燃燃料料料料与与与与氧氧氧氧充分混合，混合程度取决于空气的湍流度充分混合，混合程度取决于空气的湍流度充分混合，混合程度取决于空气的湍流度充分混合，混合程度取决于空气的湍流度 把温度、时间和湍流称为燃烧过程的把温度、时间和湍流称为燃烧过程的把温度、时间和湍流称为燃烧过程的把温度、时间和湍流称为燃烧过程的“三三三三T T”1.影响燃烧过程的主要因素燃料完全燃烧的条件（三T）29291.1.1.1.影响燃烧过程的主要因素影响燃烧过程的主要因素影响燃烧过程的主要因素影响燃烧过程的主要因素 典型燃料的着火温度典型燃料的着火温度典型燃料的着火温度典型燃料的着火温度1.影响燃烧过程的主要因素典型燃料的着火温度30301.1.1.1.影响燃烧过程的主要因素影响燃烧过程的主要因素影响燃烧过程的主要因素影响燃烧过程的主要因素 燃烧火焰温度与燃料混合比的关系（以燃烧火焰温度与燃料混合比的关系（以燃烧火焰温度与燃料混合比的关系（以燃烧火焰温度与燃料混合比的关系（以CHCH4 4为例）为例）为例）为例）1.影响燃烧过程的主要因素燃烧火焰温度与燃料混合比的关系（以31311.1.1.1.影响燃烧过程的主要因素影响燃烧过程的主要因素影响燃烧过程的主要因素影响燃烧过程的主要因素 典型锅炉热损失与过剩空气量的关系典型锅炉热损失与过剩空气量的关系典型锅炉热损失与过剩空气量的关系典型锅炉热损失与过剩空气量的关系1.影响燃烧过程的主要因素典型锅炉热损失与过剩空气量的关系32321.1.1.1.影响燃烧过程的主要因素影响燃烧过程的主要因素影响燃烧过程的主要因素影响燃烧过程的主要因素 燃气比和混合程度对燃烧产物的影响燃气比和混合程度对燃烧产物的影响燃气比和混合程度对燃烧产物的影响燃气比和混合程度对燃烧产物的影响1.影响燃烧过程的主要因素燃气比和混合程度对燃烧产物的影响33332.2.2.2.燃料燃烧的理论空气量燃料燃烧的理论空气量燃料燃烧的理论空气量燃料燃烧的理论空气量定定义义：单单位位量量燃燃料料按按燃燃烧烧反反应应方方程程式式完完全全燃燃烧烧所需要的空气量。所需要的空气量。建立燃烧方程式的假定建立燃烧方程式的假定：空气组成空气组成空气组成空气组成 20.9%O20.9%O2 2和和和和79.1%N79.1%N2 2，两两两两者者者者体体体体积积积积比比比比为为为为：N N2 2/O O2 2=3.78=3.78燃料中固定氧可用于燃烧燃料中固定氧可用于燃烧燃料中固定氧可用于燃烧燃料中固定氧可用于燃烧燃料中硫主要被氧化为燃料中硫主要被氧化为燃料中硫主要被氧化为燃料中硫主要被氧化为 SOSO2 2不考虑不考虑不考虑不考虑NONOX X的生成的生成的生成的生成燃料中的燃料中的燃料中的燃料中的N N在燃烧时转化为在燃烧时转化为在燃烧时转化为在燃烧时转化为N N2 2燃料的化学式为燃料的化学式为燃料的化学式为燃料的化学式为C Cx xHHy yS Sz zOOw w2.燃料燃烧的理论空气量定义：单位量燃料按燃烧反应方程式完全34342.2.2.2.燃料燃烧的理论空气量燃料燃烧的理论空气量燃料燃烧的理论空气量燃料燃烧的理论空气量燃烧方程式：燃烧方程式：燃烧方程式：燃烧方程式：燃料重量燃料重量=12=12x x+1.008+1.008y y+32+32z z+16+16ww理论空气量：理论空气量：煤煤 47 m 47 m3 3/kg/kg，液体燃料，液体燃料1011 m1011 m3 3/kg/kg 2.燃料燃烧的理论空气量燃烧方程式：35352.2.2.2.燃料燃烧的理论空气量燃料燃烧的理论空气量燃料燃烧的理论空气量燃料燃烧的理论空气量 例题：例题：例题：例题：2.燃料燃烧的理论空气量例题：36362.2.2.2.燃料燃烧的理论空气量燃料燃烧的理论空气量燃料燃烧的理论空气量燃料燃烧的理论空气量空气过剩系数空气过剩系数空气过剩系数空气过剩系数 实际空气量与理论空气量之比。以实际空气量与理论空气量之比。以实际空气量与理论空气量之比。以实际空气量与理论空气量之比。以 表示，表示，表示，表示，通常通常通常通常11 部分炉型的空气过剩系数部分炉型的空气过剩系数部分炉型的空气过剩系数部分炉型的空气过剩系数2.燃料燃烧的理论空气量空气过剩系数37372.2.2.2.燃料燃烧的理论空气量燃料燃烧的理论空气量燃料燃烧的理论空气量燃料燃烧的理论空气量空燃比空燃比空燃比空燃比 单位质量燃料燃烧所需要的空气质量单位质量燃料燃烧所需要的空气质量单位质量燃料燃烧所需要的空气质量单位质量燃料燃烧所需要的空气质量例如：例如：例如：例如：汽油（汽油（汽油（汽油（C C8 8HH1818）的完全燃烧：）的完全燃烧：）的完全燃烧：）的完全燃烧：汽油的质量：汽油的质量：1212 8+1.0088+1.008 18=114.14 18=114.14 空气的质量：空气的质量：3232 12.5+2812.5+28 3.783.78 12.5=172312.5=1723 空燃比空燃比 AF=15.11 AF=15.112.燃料燃烧的理论空气量空燃比38383.3.3.3.燃烧过程中产生的污染物燃烧过程中产生的污染物燃烧过程中产生的污染物燃烧过程中产生的污染物燃烧可能释放的污染物：燃烧可能释放的污染物：燃烧可能释放的污染物：燃烧可能释放的污染物：COCO2 2、COCO、SOSOx x、NONOx x、CHCH、烟、飞灰、金属及其氧化物等、烟、飞灰、金属及其氧化物等、烟、飞灰、金属及其氧化物等、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温度对燃烧产物的绝对量和相对量都有影响温度对燃烧产物的绝对量和相对量都有影响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燃料种类和燃烧方式对燃烧产物也有影响燃料种类和燃烧方式对燃烧产物也有影响燃料种类和燃烧方式对燃烧产物也有影响3.燃烧过程中产生的污染物燃烧可能释放的污染物：39393.3.3.3.燃烧过程中产生的污染物燃烧过程中产生的污染物燃烧过程中产生的污染物燃烧过程中产生的污染物 燃烧产物与温度的关系：燃烧产物与温度的关系：燃烧产物与温度的关系：燃烧产物与温度的关系：3.燃烧过程中产生的污染物燃烧产物与温度的关系：40403.3.3.3.燃烧过程中产生的污染物燃烧过程中产生的污染物燃烧过程中产生的污染物燃烧过程中产生的污染物 燃料种类对燃烧产物的影响（以燃料种类对燃烧产物的影响（以燃料种类对燃烧产物的影响（以燃料种类对燃烧产物的影响（以1000MW1000MW电站为例）：电站为例）：电站为例）：电站为例）：3.燃烧过程中产生的污染物燃料种类对燃烧产物的影响（以10041414.4.4.4.热化学关系式热化学关系式热化学关系式热化学关系式发热量发热量发热量发热量：单单单单位位位位燃燃燃燃料料料料完完完完全全全全燃燃燃燃烧烧烧烧时时时时，所所所所放放放放出出出出的的的的热热热热量量量量，即即即即在在在在反反反反应应应应物物物物开开开开始始始始状状状状态态态态和反应产物终了状态相同下的热量变化（和反应产物终了状态相同下的热量变化（和反应产物终了状态相同下的热量变化（和反应产物终了状态相同下的热量变化（kJ/kgorkcal/kgkJ/kgorkcal/kg）高位发热量：包括燃烧生成物中水蒸气的汽化潜热高位发热量：包括燃烧生成物中水蒸气的汽化潜热高位发热量：包括燃烧生成物中水蒸气的汽化潜热高位发热量：包括燃烧生成物中水蒸气的汽化潜热 低低低低位位位位发发发发热热热热量量量量：燃燃燃燃烧烧烧烧产产产产物物物物中中中中的的的的水水水水蒸蒸蒸蒸气气气气仍仍仍仍以以以以气气气气态态态态存存存存在在在在时时时时，完完完完全全全全燃燃燃燃烧过程所释放的热量烧过程所释放的热量烧过程所释放的热量烧过程所释放的热量4.热化学关系式发热量：42424.4.4.4.热化学关系式热化学关系式热化学关系式热化学关系式燃烧设备的热损失燃烧设备的热损失燃烧设备的热损失燃烧设备的热损失 排烟热损失排烟热损失排烟热损失排烟热损失 不完全燃烧热损失不完全燃烧热损失不完全燃烧热损失不完全燃烧热损失 散热损失散热损失散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在充分混合的条件下，热损失在理论空气量条件下最低在充分混合的条件下，热损失在理论空气量条件下最低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不充分混合时，热损失最小值出现在空气过剩一侧不充分混合时，热损失最小值出现在空气过剩一侧不充分混合时，热损失最小值出现在空气过剩一侧4.热化学关系式燃烧设备的热损失43434.4.4.4.热化学关系式热化学关系式热化学关系式热化学关系式燃烧热损失与空燃比的关系燃烧热损失与空燃比的关系4.热化学关系式燃烧热损失与空燃比的关系4444习题:已知重油元素分析结果为：C：85.5%H：11.3%O：2.0%N：0.2%S：1.0%试计算：燃烧1kg重油所需的理论空气量和产生的理论烟气量；干烟气中SO2的质量浓度和CO2的最大质量浓度；当空气的过剩量为10%时，所需的空气量及产生的烟气量。习题:已知重油元素分析结果为：C：85.5%H：114545 解：解：已知已知1kg1kg重油中各成分的含量如下：重油中各成分的含量如下：质量质量/g /g 摩尔数摩尔数/mol/mol（按原子数计）（按原子数计）需氧需氧数数/mol/mol C 855 71.25 71.25 C 855 71.25 71.25 H 113 112.10 28.25 H 113 112.10 28.25 N 2 0.143 0 N 2 0.143 0 S 10 0.3125 0.3125 S 10 0.3125 0.3125 O 20 1.25 -0.625 O 20 1.25 -0.625 所需理论氧气量为：所需理论氧气量为：71.25+28.25+0.3125-0.625 71.25+28.25+0.3125-0.625 =99.188mol/kg =99.188mol/kg重油重油 需要的理论空气量为：需要的理论空气量为：解：4646 99.188 99.188（1+3.71+3.7）=472.13mol/kg =472.13mol/kg重油重油 即：即：472.1322.4/1000 472.1322.4/1000 =10.58m =10.58m3 3/kg/kg重油（标态）重油（标态）理论空气量条件下的烟气组成（理论空气量条件下的烟气组成（molmol）为：）为：CO CO2 2：71.25 H71.25 H2 2O O：56.556.5 SO SOx x：0.3125 N0.3125 N2 2：99.1883.7699.1883.76 理论烟气量为：理论烟气量为：71.25+56.5+0.3125+99.1883.76 71.25+56.5+0.3125+99.1883.76 =501.01mol/kg =501.01mol/kg重油重油 501.0122.4 10 501.0122.4 10-3-3 =11.22m =11.22m3 3/kg/kg重油重油 99.188（1+3.7）4747 干烟气量为：干烟气量为：501.01-56.5501.01-56.5 =444.51mol/kg =444.51mol/kg重油重油 即：即：444.5122.410-3 444.5122.410-3 =9.96m3/kg =9.96m3/kg重油。重油。SO SO2 2量为：量为：0.31250.970.31250.97 =0.3031mol/kg =0.3031mol/kg重油（认为重油（认为S S的生成物中的生成物中SOSO2 2占占97%97%）干烟气中干烟气中SOSO2 2的质量浓度为：的质量浓度为：0.303110-6/444.51 0.303110-6/444.51 =681.87(64/22.4)=1948mg/m =681.87(64/22.4)=1948mg/m3 3 假设假设C C全部生成全部生成COCO2 2，则，则COCO2 2的量为的量为71.25mol/kg71.25mol/kg重油。重油。CO CO2 2的最大质量浓度为：的最大质量浓度为：(71.25/444.51)10 (71.25/444.51)103 3(44/22.4)=314.8g/m(44/22.4)=314.8g/m3 3 干烟气量为：501.01-56.54848 当空气过剩当空气过剩10%10%时，空气过剩系数时，空气过剩系数=1.1=1.1 则实际的空气量为：则实际的空气量为：10.581.1=11.64m10.581.1=11.64m3 3/kg/kg重油重油 实际烟气量为：实际烟气量为：=11.22+(1.1-1)10.58=12.28m=11.22+(1.1-1)10.58=12.28m3 3/kg/kg重油重油当空气过剩10%时，空气过剩系数=1.14949第三节第三节第三节第三节 烟气体积及污染物排放量计算烟气体积及污染物排放量计算烟气体积及污染物排放量计算烟气体积及污染物排放量计算1.1.1.1.烟气体积计算烟气体积计算烟气体积计算烟气体积计算 理论烟气体积理论烟气体积理论烟气体积理论烟气体积 COCO2 2、SOSO2 2、NN2 2和和和和HH2 2OO干烟气、湿烟气干烟气、湿烟气干烟气、湿烟气干烟气、湿烟气 烟气体积和密度的校正烟气体积和密度的校正烟气体积和密度的校正烟气体积和密度的校正转化为标态下（转化为标态下（转化为标态下（转化为标态下（273K273K、1atm1atm）的体积和密度）的体积和密度）的体积和密度）的体积和密度注注注注意意意意：美美美美、日日日日和和和和全全全全球球球球监监监监测测测测系系系系统统统统网网网网的的的的标标标标态态态态为为为为298K298K、1atm1atm。第三节烟气体积及污染物排放量计算1.烟气体积计算50501.1.1.1.烟气体积计算烟气体积计算烟气体积计算烟气体积计算过剩空气校正过剩空气校正实际空气量实际空气量实际空气量实际空气量=（1+1+）（OO2 2+3.78N+3.78N2 2）完完完完全全全全燃燃燃燃烧烧烧烧：与与与与理理理理论论论论空空空空气气气气量量量量相相相相比比比比多多多多 （OO2 2+3.78N3.78N2 2）此此此此时时时时烟烟烟烟气气气气中中中中，OO2 2的的的的量量量量为为为为OO2P2P=OO2 2，NN2 2的的的的量量量量为为为为NN2P2P=3.78=3.78 （1+1+）NN2 2空空空空气气气气中中中中OO2 2=（20.9/79.120.9/79.1）N N2 2=0.264N=0.264N2 2，即即即即进进进进入入入入燃烧系统的空气总氧量为燃烧系统的空气总氧量为燃烧系统的空气总氧量为燃烧系统的空气总氧量为0.264N0.264N2P2P1.烟气体积计算过剩空气校正51511.1.1.1.烟气体积计算烟气体积计算烟气体积计算烟气体积计算过剩空气校正过剩空气校正过剩空气校正过剩空气校正 理理理理论论论论需需需需氧氧氧氧量量量量=0.2640.264N N2P2P-OO2P2P，空空空空气气气气过过过过剩剩剩剩系系系系数数数数 =实实实实际际际际需需需需氧氧氧氧量量量量/理理理理论论论论需需需需氧氧氧氧量量量量=1=1+OO2P2P/（0.2640.264N N2P2P-OO2P2P）假假假假如如如如燃燃燃燃烧烧烧烧过过过过程程程程中中中中产产产产生生生生COCO，过过过过剩剩剩剩氧氧氧氧量量量量必必必必须须须须加加加加以以以以校校校校正正正正：OO2P2P-0.5CO-0.5COP P =1 1+（OO2P2P-0.50.5COCOP P）/0.2640.264N N2P2P-（OO2P2P-0.50.5COCOP P）以上组分的量均可由烟气分析仪测定。以上组分的量均可由烟气分析仪测定。以上组分的量均可由烟气分析仪测定。以上组分的量均可由烟气分析仪测定。考虑过剩空气校正后实际烟气体积：考虑过剩空气校正后实际烟气体积：1.烟气体积计算过剩空气校正52522.2.2.2.污染物排放量计算污染物排放量计算污染物排放量计算污染物排放量计算方法：方法：方法：方法：根据实测的污染物浓度和排烟量根据实测的污染物浓度和排烟量根据实测的污染物浓度和排烟量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根据燃烧设备的排污系数、燃料组成和燃烧状况预根据燃烧设备的排污系数、燃料组成和燃烧状况预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测烟气量和污染物浓度测烟气量和污染物浓度测烟气量和污染物浓度2.污染物排放量计算方法：53532.2.2.2.污染物排放量计算污染物排放量计算污染物排放量计算污染物排放量计算例例例例题题题题:例例例例2-1.2-1.2-1.2-1.某某某某燃燃燃燃烧烧烧烧装装装装置置置置采采采采用用用用重重重重油油油油作作作作燃燃燃燃料料料料,重重重重油油油油成成成成分分分分分分分分析析析析结结结结果果果果如如如如下下下下(按按按按质质质质量量量量)C:88.3%;H:9.5%;S:1.6%;H)C:88.3%;H:9.5%;S:1.6%;H)C:88.3%;H:9.5%;S:1.6%;H)C:88.3%;H:9.5%;S:1.6%;H2 2 2 2O:0.05%;O:0.05%;O:0.05%;O:0.05%;灰灰灰灰分分分分:0.1%.:0.1%.:0.1%.:0.1%.试试试试确确确确定燃烧定燃烧定燃烧定燃烧1kg1kg1kg1kg重油所需要的理论空气量重油所需要的理论空气量重油所需要的理论空气量重油所需要的理论空气量.解解解解:以以以以1kg1kg1kg1kg重油燃烧为基础重油燃烧为基础重油燃烧为基础重油燃烧为基础,则则则则 所以理论需氧量为所以理论需氧量为所以理论需氧量为所以理论需氧量为73.5+23.75+0.5=97.83mol/kg73.5+23.75+0.5=97.83mol/kg73.5+23.75+0.5=97.83mol/kg73.5+23.75+0.5=97.83mol/kg重油重油重油重油干干干干空空空空气气气气中中中中氧氧氧氧和和和和氮氮氮氮的的的的摩摩摩摩尔尔尔尔比比比比(体体体体积积积积比比比比)为为为为3.78,3.78,3.78,3.78,则则则则1kg1kg1kg1kg重重重重油油油油完完完完全全全全燃燃燃燃烧烧烧烧所所所所需要的理论空气量为需要的理论空气量为需要的理论空气量为需要的理论空气量为:2.污染物排放量计算例题:例2-1.某燃烧装置采用重油作燃料54542.2.2.2.污染物排放量计算污染物排放量计算污染物排放量计算污染物排放量计算97.83（3.78+1)=467.63mol/kg重油重油即即467.63(22.4/1000)=10.47mN3/kg重油2.污染物排放量计算97.83（3.78+1)=467.655552.2.2.2.污染物排放量计算污染物排放量计算污染物排放量计算污染物排放量计算习题：习题：习题：习题：某锅炉燃用煤气成分体积比为：某锅炉燃用煤气成分体积比为：某锅炉燃用煤气成分体积比为：某锅炉燃用煤气成分体积比为：HH2 2S0.2%S0.2%、COCO2 25%5%、OO2 20.2%0.2%、COCO2 28.5%8.5%、HH2 213.0%13.0%、CHCH4 40.7%0.7%、NN2 252.4%52.4%。空气含湿量为。空气含湿量为。空气含湿量为。空气含湿量为12g/m12g/m3 3(标态标态标态标态)，=1.2=1.2时，试求实际所需空气量和燃烧时产生的实际烟气时，试求实际所需空气量和燃烧时产生的实际烟气时，试求实际所需空气量和燃烧时产生的实际烟气时，试求实际所需空气量和燃烧时产生的实际烟气量。量。量。量。解：以解：以解：以解：以1kmol1kmol煤气计，则煤气计，则煤气计，则煤气计，则 摩尔数摩尔数摩尔数摩尔数/mol/mol 需氧量需氧量需氧量需氧量/mol /mol 烟气量烟气量烟气量烟气量/kmol/kmol H H2 2S 2 3 4(HS 2 3 4(H2 2O+SOO+SO2 2)CO CO2 2 50 0 50 50 0 50 O O2 2 2.0 -2 0 2.0 -2 0 CO 285 142.5 285(CO CO 285 142.5 285(CO2 2)H H2 2 130 65 130(H 130 65 130(H2 2O)O)CH CH4 4 7 14 21(CO 7 14 21(CO2 2+H+H2 2O)O)N N2 2 524 0 524(N 524 0 524(N2 2)2.污染物排放量计算习题：某锅炉燃用煤气成分体积比为：H2S5656 1）由上表可知理论需氧量为：3-2+142.5+65+14=222.5mol/kmol煤气 =0.2225mN3/（mN3煤气）实际需要的干空气量：222.5(1+3.78)1.2mol/kmol(煤气)=1276.3 mol/kmol(煤气)=1.276 mN3/（mN3煤气）转化为湿空气:Va=1.276/(1-0.0149)mN3/（mN3煤气）=1.296 mN3/（mN3煤气）1）由上表可知理论需氧量为：5757 2）燃烧后产生的烟气量：Vf=(4+50+285+130+21+524)10-3+1.296-0.2225 =2.087 mN3/（mN3煤气）燃料燃烧的理论空气量例题课件5858