大气污染控制工程第二章

大气污染控制工程第二章第一页，共五十一页，2022年，8月28日内容提要1.燃烧反应方程式2.理论空气量4.空燃比3.空气过剩系数5.理论烟气体积6.污染物排放量的计算第二页，共五十一页，2022年，8月28日学习要求1.掌握理论空气量、理论烟气量、空气过剩系数和空燃比的概念；2.学会根据燃料组成计算理论空气量,根据空气条件计算实际空气量；3.掌握烟气体积和过量空气校正方法，学会计算实际烟气量；4.熟练掌握污染物排放量的计算方法。第三页，共五十一页，2022年，8月28日1.1燃烧反应方程式在进行燃烧计算时，经常做一些以下简化假设：假定

(1)空气仅是由氮和氧组成的,含量分别为79.1%和20.9%，氮和氧的体积比为79.1／20.9＝3.78；(3)燃料中的硫被氧化为SO2；(2)燃料中的固定态氧可用于燃烧；第四页，共五十一页，2022年，8月28日(4)热力型NOx可以忽略；(5)燃料中的氮在燃烧时转化为N2；

(6)燃料的化学式为CxHySzOw，其中下标x、y、z、w分别代表碳、氢、硫和氧的原子数。第五页，共五十一页，2022年，8月28日

在上述假定条件下，完全燃烧反应的反应物和生成物关系如右图：其中Q代表燃烧热。第六页，共五十一页，2022年，8月28日完全燃烧的化学反应方程式第七页，共五十一页，2022年，8月28日例2：甲醇完全燃烧方程式的确定第八页，共五十一页，2022年，8月28日1.2

理论空气量单位质量燃料按燃烧反应方程式完全燃烧所需要的空气量（体积）称为理论空气量。它由燃料的组成决定，可根据燃烧方程式计算求得。理论空气量Va0为：

Va0=22.4×4.78(x+y/4+z－w/2)/(12x+1.008y+32z+16w)=107.1(x+y/4+z-w/2)/(12x+1.008y+32z+16w)m3/kg第九页，共五十一页，2022年，8月28日例3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需要的理论空气量。第十页，共五十一页，2022年，8月28日第二步：确定煤的摩尔质量，即相对于每摩尔碳的质量，包括灰分，为：第十一页，共五十一页，2022年，8月28日第十二页，共五十一页，2022年，8月28日一般煤的理论空气量Va0=4－9m3／kg，液体燃料的理论空气量Va0=10－11m3／kg，天然气的理论空气量Va0=8.0－19.5m3／m3fuel。第十三页，共五十一页，2022年，8月28日1.3

空气过剩系数实际空气量Va与理论空气量Va0之比称为空气过剩系数，即0VVaaa=实际空气量理论空气量通常＞1，值与燃料种类、燃烧装置型式及燃烧条件等因素有关。第十四页，共五十一页，2022年，8月28日表1部分炉型的空气过剩系数第十五页，共五十一页，2022年，8月28日空气过剩系数校正计算空气过剩系数可以根据奥萨特仪监测结果推算。奥氏烟气分析仪测定干烟气中CO2、O2和CO含量，其它部分是N2完全燃烧时，空气过剩系数为：第十六页，共五十一页，2022年，8月28日第十七页，共五十一页，2022年，8月28日第十八页，共五十一页，2022年，8月28日第十九页，共五十一页，2022年，8月28日各组分的量均为奥氏分析仪所测得的百分数。若燃烧不完全会产生CO，须校正。即从测得的过剩氧中减去CO氧化为CO2所需的O2第二十页，共五十一页，2022年，8月28日第二十一页，共五十一页，2022年，8月28日第二十二页，共五十一页，2022年，8月28日第二十三页，共五十一页，2022年，8月28日1.4

空燃比

空燃比（AF）定义为单位质量燃料燃烧所需要的空气质量

AF理论＝理论空气质量/燃料质量第二十四页，共五十一页，2022年，8月28日思考题：1.试推导一般燃料理论空燃比的数值？2.理论空然比和理论空气量有什么关系？第二十五页，共五十一页，2022年，8月28日计算题：已知某天然气组成为CH4:59.2%;C2H6:12.9%;N2:0.7%;CO2:26.2%,试计算其完全燃烧的空燃比？第二十六页，共五十一页，2022年，8月28日第二十七页，共五十一页，2022年，8月28日图6空燃比和空气过剩系数关系图第二十八页，共五十一页，2022年，8月28日1.5

理论烟气体积理论烟气成分

理论烟气成分主要是CO2、SO2、N2和水蒸气；烟气中除水蒸气以外的部分称为干烟气，在标准状态下的干烟气为标准干烟气；a.含水蒸气的烟气称为湿烟气；b.理论烟气体积等于干烟气体积和水蒸气体积之和。第二十九页，共五十一页，2022年，8月28日理论干烟气体积在理论空气量下，单位质量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。根据燃烧反应方程式，理论干烟气体积为：第三十页，共五十一页，2022年，8月28日第三十一页，共五十一页，2022年，8月28日第三十二页，共五十一页，2022年，8月28日第三十三页，共五十一页，2022年，8月28日第三十四页，共五十一页，2022年，8月28日实际烟气体积体积密度校正为计算标准状态下的烟气体积，需要将监测到的排烟温度、压力下的烟气体积换算到标准状态。式中，下标N代表监测状态，下标S代表标准状态第三十五页，共五十一页，2022年，8月28日过剩空气校正空气过剩系数大于1时，烟气中含有过剩空气，实际烟气体积是理论烟气体积与过剩空气量的和。Vfg=Vfg0+(-1)Va0其中：为过剩空气系数；

V0a为理论空气量第三十六页，共五十一页，2022年，8月28日例4已知空气过剩系数=1.1，试计算1mol的甲烷完全燃烧产生的烟气量。解：甲烷燃烧的燃烧方程式为：

CH4+2O2+7.56N2→CO2+2H2O+7.56N2由上式可知，1mol甲烷完全燃烧产生的理论烟气量为：Vofg=1+2+7.56=10.56（mol）第三十七页，共五十一页，2022年，8月28日理论空气量V0a=2+7.56=9.56（mol）根据公式Vfg=Vofg+V0a(

－1)得：Vfg=Vofg+V0a(

－1)=10.56+9.56×(1.1－1)=11.52（mol）11.52×0.0224＝0.258m31mol甲烷完全燃烧产生的烟气量为第三十八页，共五十一页，2022年，8月28日1.6污染物排放量的计算污染物排放量计算有两种方法：1.根据实测的污染物浓度和排烟量来计算；2.利用排放因子（EmissionFactor）确定污染物排放量。第三十九页，共五十一页，2022年，8月28日表1机动车排放因子一览表第四十页，共五十一页，2022年，8月28日第四十一页，共五十一页，2022年，8月28日第四十二页，共五十一页，2022年，8月28日第四十三页，共五十一页，2022年，8月28日例2-8某电厂以烟煤做为燃料，采用液态排渣的煤粉炉（也称为蒸气锅炉），并安装了湿式洗涤器，可以达到98％的SO2净化效率，根据以下条件：（1）发电量1000MW（2）总体热效率30％（3）煤中S含量2.1％，热值27770kJ/Kg，灰分含量8％。估算：单位时间的燃煤消耗量依据AP－42，估算TSP、SO2、NOx、CO和NMVOC的排放量第四十四页，共五十一页，2022年，8月28日(1)燃煤量＝发电量总体热效率×燃煤热值＝30％×27770＝120kg/s＝443t/h1000×103(2)确定锅炉排放因子AP－42（CompilationofAirPollutantEmissionFactor）第四十五页，共五十一页，2022年，8月28日污染物TSPSO2NOxCONMVOC排放因子（Kg/t）3.5Aa19Ab160.250.02查AP－42中1.1BituminousAndSubbituminousCoalCombustion得到液态排渣粉炉的各污染物的排放因子如下：a.A=%Ash,即TSP的排放量为3.5×(％Ash)b.S=%Sulfur,即SO2的排放量为19×(％Sulfur)第四十六页，共五十一页，2022年，8月28日TSP=3.5×8×433/1000＝12.12t/hSO2=19×2.1×433×0.02/1000＝0.35t/hNOX=16×433/1000＝6.93t/hCO=0.25×433/1000＝0.108t/hNMVOC=0.02×433/1000＝0.0087t/h第四十七页，共五十一页，2022年