《燃烧与大气污染》PPT课件.ppt

第二章燃烧与大气污染,主要的大气污染物，如烟尘、SO2,NO2等，都源于燃烧，本章侧重于燃烧过程的基本机理，及燃烧过程中污染物排放量的计算。,课时2,第二章燃烧与大气污染,第一节燃料的性质第二节燃料的燃烧过程第三节【重点】烟气体积及污染物排放量计算第四节【了解】燃烧过程硫氧化物的形成第五节【了解】燃烧过程中颗粒物的形成第六节【了解】燃烧过程中其它污染物的形成,第一节燃料的性质,一、燃料的分类按照物理状态可以分为：固体燃料、液体燃料、气体燃料三类。固体燃料主要是煤；液体燃料主要是重油、各种渣油；气体燃料主要是天然气及各种煤气。,燃料的分类表,气体燃料的特点是：燃烧迅速，其燃烧状态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，因此它的燃烧速度受其蒸发过程控制。固体燃料的燃烧，受两种现象控制，燃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，后者的速率由氧向固体表面的扩散控制。燃料的性质影响燃烧设备的设计及运行条件，也影响其大气污染物的形成和排放。,二、几种主要燃料的介绍煤【重点】、石油类液体燃料、天然气、非常规燃料。1、煤煤的可燃成分主要是碳、氢及少量氧、氮、硫等一起构成的有机聚合物。煤中各成分的含量因煤的产地和种类不同而不同。（1）煤的分类我国电力部门的锅炉用煤，主要根据煤的挥发分并参考水分、灰分的含量来分类。无烟煤：挥发分含量最低，Vr1。3、空燃比单位质量燃料燃烧所需要的空气质量。,三、燃烧产生的污染物1、燃烧过程燃料燃烧过程并不简单，其中还有很多分解、氧化、聚合等分部过程。2、燃烧产物及污染物燃烧烟气主要由悬浮的少量颗粒物、燃烧产物、为燃烧和部分燃烧的燃料、氧化剂以及惰性气体等组成。燃烧可能产生的污染物有：二氧化碳、一氧化碳、硫氧化物、氮氧化物、飞灰、金属及其氧化物、金属盐类、醛、酮、稠环碳氢化合物等，这些都是有害物质。,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,3、燃烧产物与温度的关系,燃烧产物与温度的关系,燃烧反应的最高温度,燃烧反应的排出物,氮的氧化物,粉尘,CO及燃烧的碳氢化合物,硫的氧化物,4、燃烧产物计算此处不讲，并入第三节烟气体积及污染物排放量计算一节。,四、热化学关系式1、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/kgorkcal/kg）高位发热量：包括燃烧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。,2、燃料设备的热损失主要包括：排烟热损失、不完全燃烧热损失、炉体散热损失。排烟热损失：由排烟温度较高引起，约为612。不完全燃烧热损失：包括化学不完全热损失和机械不完全热损失。,3、防治大气污染最有力的措施就是有效的利用燃料资源，所有节能措施都会降低大气污染物的排放量。,第三节烟气体积及污染物排放量计算,一、烟气体积计算1、理论烟气体积在理论空气量下，燃料完全燃烧所生成的烟气体积称为理论烟气体积。烟气主要成分是CO2、SO2、N2、和水蒸气。2、烟气体积和密度校正实际烟气温度和压力总是高于标态（273K、1atm），在烟气体积和密度计算中要换算成标态。一般烟气可以视为理想气体，可由理想气体状态方程解出。,3、过剩空气校正因为实际燃烧过程是有过剩空气的，所以燃烧过程中的实际烟气体积应为理论烟气体积与过剩空气量之和。二、污染物排放量计算通过测定实际排烟量及排烟中各种污染物的浓度，很容易计算污染物的排放量。但是经常需要根据燃料组成、燃烧设备类型等预算烟气量及排污量。以下面的例题说明计算方法。【例题课本例22】假定煤的成分分析如下，C77.2、H5.2、O5.9、N1.2、S2.6、A7.9，该煤在过剩空气系数1.2的锅炉内燃烧，飞灰占灰分的15，求燃用1kg该煤产生的烟气体积，假定烟气温度120，产生的SO2浓度（单位mg/m3），产生的粉尘的浓度。,第四节燃烧过程硫氧化物的形成,注意：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，煤中的硫在燃烧过程中几乎全部转化为SO2。SO3的浓度是SO2的浓度的1/201/80。,第五节燃烧过程中颗粒污染物的形成,注意：1、固体燃料燃烧产生的颗粒物通常称为烟尘，它包括黑烟和飞灰两部分。黑烟主要是未燃尽的炭粒，飞灰则主要是燃料所含的不可燃矿物质微粒，是灰分的一部分。2、烟煤最易形成黑烟。,3、碳粒子的生成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聚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,4、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,5、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。,6、影响燃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锅炉结构,火电厂大气污染物排放标准本标准将火电厂按年限划分为以下三个时段：时段1992年8月1日之前建成投产或初步设计已通过审查批准的新、扩、改建火电厂；时段1992年8月1日起至1996年12月31日期间环境影响报告书通过审查批准的新、扩、改建火电厂，包括1992年8月1日之前环境影响报告书通过审查批准、初步设计待审查批准的新、扩、改建火电厂；时段1997年1月1日起环境影响报告书待审查批准的新、扩、改建火电厂,大气污染物排放标准,火电厂大气污染物排放标准,第时段的火电厂锅炉最高允许烟尘排放浓度,火电厂大气污染物排放标准,第时段火电厂各烟囱SO2最高允许排放浓度,第时段的火电厂锅炉氮氧化物最高允许排放浓度（mg/m3）,第六节燃烧过程中其它污染物的形成,注意：1、有机污染物，常常指未燃尽的碳氢化合物。2、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。3、煤中Hg的析出率与燃烧条件有关燃烧温度900oC时，析出率902、有效控制燃烧过程中的汞排放，是控制燃煤污染的新课题之一。,