燃烧产生烟气量和污染物浓度（大气污染控制）

§2.5燃烧过程污染物排放量的计算

2.5.1烟气体积的计算(1)理论烟气量（体积）

理论烟气量是指在供给理论空气量（α=1）的条件下，燃料完全燃烧时所产生的烟气量。理论烟气体积等于干烟气的体积和水蒸气体积之和。

(2)烟气的体积和密度换算

(3)实际烟气体积实际燃烧过程中空气是有剩余的,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体积之和。理论烟气体积过剩空气体积实际烟气体积【例题】试计算燃烧含C：87%，H：12%，S：1%的1Kg重油所生成的理论烟气体积。解：计算1Kg重油燃烧生成物的量及理论需要氧气的量：1.列出燃烧基本反应方程式；2.列出计算表理论空气量1份O23.76份N2假设理论空气量：1份O2,3.76份N2CO2SO2H2O实际烟气量=理论烟气量+过剩空气量

=理论烟气量+（α-1）理论空气量理论烟气量理论烟气量=生产物质的量+燃料含水+N2H2O(燃料含水)过剩空气=(α-1)理论空气实际烟气量实际烟气量计算关系图O2和产物的物质的量是否相等？PV=nRTV=nRT/PV1/V2=n1RT1P2/n2RT2P1

V1=V2T1P2/T2P1

V实=V标T实P标/T标P实温度T的单位为K而不是℃

0℃=0+273K标况，温度273K，气压101.3kPa§2.5燃烧过程污染物排放量的计算【例2-3】若已知排烟过程中测量的温度是150℃，气压是9.8×104Pa，试计算燃烧含C：87%，H：12%，S：1%的1Kg重油所生成的理论烟气体积。解：计算1Kg重油燃烧生成物的量及理论需要氧气的量：1.列出燃烧基本反应方程式；2.列出计算表可燃成分成分质量g成分的物质的量mol理论需O2量/(mol)生成物的量/（mol）C87072.572.572.5H1201203060S100.310.310.31合计1000192.8102.8132.8(1)理论烟气量（体积）§2.5燃烧过程污染物排放量的计算

计算理论空气中N2的量：

理论烟气量为：n=（132.8+386.7）=519.5（mol）计算理论烟气体积：假设气体符合理想气体状态方程，则燃烧1kg重油所生成的理论烟气在标准状态下的体积为：Vn=（386.7+132.8）×22.4×10-3=11.64(m3)

则理论烟气体积为:

练习：

已知重油元素分析的结果为：C85.5%、H11.5%、O2.0%、S1.0%；试计算，1、燃烧重油所需的理论空气量和产生的理论烟气量；2、干烟气中SO2的质量浓度和CO2的质量浓度。1、扣除O2、干烟气扣除水空气过剩系数

在实际的燃料燃烧过程中，为了使燃料能够完全燃烧，必须提供过量的空气。

超出理论空气量的空气称为过剩空气。

实际供给的空气量(A)与理论空气量(A0)的比值称为空气过剩系数。燃烧方式手烧炉链条炉振动炉排抛煤机炉粉煤炉沸腾炉油炉α1.5-2.51.2-1.51.2-1.51.2-1.41.2-1.251.1-1.251.15-1.2(3)实际烟气体积【例2-4】某一燃烧装置用重油作燃料，其燃用油成分如下：C：88.3%，H：9.5%，S：1.6%,H2O：0.5%，灰份：0.10%；且若空气过剩系数α=1.2。①试求燃烧1kg重油的实际烟气体积。②求烟气中SO2的浓度（质量浓度）。③计算此时干烟气中CO2的含量（体积比）。§2.5燃烧过程污染物排放量的计算解：①根据化学反应方程式：

C+O2=CO2，2H+1/2O2=H2O，S+O2=SO2则1kg重油中所含可燃组分的量及所需要的理论空气量列于下表:可燃成分名称可燃成分含量/（%）成分的量/（mol）理论需氧气量/(mol)废气组成/（mol）C88.373.5873.5873.58H9.59523.7547.5S1.60.50.50.5H2O0.50.2800.28灰分0.10000合计100169.0897.83121.86§2.5燃烧过程污染物排放量的计算在空气中，O2占21%，因此燃烧1Kg重油所需要的理论空气量中N2的量为：则理论烟气量为:121.86+368=489.86(mol)

在标准状态下的体积为:489.86×22.4×10-3=10.97(m3)

理论空气量为:97.83+368=465.8(mol)

在标准状态下的体积为:465.8×22.4×10-3=10.43(m3)

在空气过剩系数α=1.2时,实际烟气量为:489.86+465.8×(1.2-1)=583.02（mol）

实际烟气体积为：

583.02×22.4×10-3=13.06(m3)§2.5燃烧过程污染物排放量的计算②烟气中SO2的质量为:

m（SO2）=0.5×64=32(g)

则烟气中SO2的浓度为:

C(SO2)=32×103/13.06=2450(mg/m3)§2.5燃烧过程污染物排放量的计算③当α=1.2时,干烟气的量为:

13.06-(47.5+0.28)×22.4×10-3=11.99(m3)CO2的体积为:

73.58×22.4×10-3=1.65(m3)

则干烟气中CO2的体积比为:

练习：

已知某工业锅炉使用的煤的元素分析的结果为：C85%、H11.3%、O2.0%、N0.2%、S1.0%、H2O0.5%；当烟气温度为200℃，气压为98kPa，空气的过剩量系数为1.2时，试计算所需的实际空气量、产生的实况实际烟气量、SO2烟气质量浓度。§2.5燃烧过程污染物排放量的计算(4)燃煤设备污染物产生量和排放量的估算煤燃设备是指工业锅炉、茶浴炉和食堂大灶。①产污量和排污量的估算燃煤设备的产污量和排污量估算方法如下：式中Q1——燃煤设备的产污量，kg；

K1——燃煤设备的产污系数，kg/t；

Mc——耗煤量，t。§2.5燃烧过程污染物排放量的计算式中

Q2——燃煤设备的排污量,Kg；

K2——燃煤设备的排污系数,Kg/t；Mc——耗煤量，t。

K2=（1-η）K1

②燃煤工业锅炉污染物的产污和排污系数

a.烟尘产污和排污系数

b.二氧化硫产污和排污系数

c.NOx、CO、CH化合物产污和排污系数§2.5燃烧过程污染物排放量的计算【例2-5】使用煤粉炉燃烧褐煤，燃料含灰分30%、含硫为2.0%的煤。（1）估算每吨煤燃烧后烟尘的产污量。（2）若使用的静电除尘器的效率为99%，试估算每吨煤燃烧后烟尘的排污量。（3）试估算每顿煤燃烧后产生的SO2的量。（4）若燃烧过程中脱硫效率为60%，试估算每顿煤燃烧后SO2的排污量。§2.5燃烧过程污染物排放量的计算

解：假设燃烧1000kg煤：

（1）由表可知，煤粉炉燃烧灰分为30%的煤，烟尘的产污系数K1为3.2A，则每吨煤燃烧后产生烟尘的量为：

Q1=K1Mc=3.2A×1000=960g（2）由表可知，使用除尘效率为99%的静电除尘器，烟尘的排污系数：

K2=（1-η）K1=（1-0.99）×3.2A=0.0096g/kg

则每吨煤燃烧后排放烟尘的量为：

Q2=0.0096×1000=9.6g（3）由表可知，硫氧化物的产污系数为13.6Sg/kg

则每吨煤燃烧后产生的SO2的量为：

Q硫1=K1Mc=13.6×0.02×1000=272g（4）由表可知，脱硫效率为60%时，SO2的排污系数为

K硫2=（1-η）K硫1=（1-60%）13.6S=0.109g/kg

则每吨煤燃烧后排放烟尘的量为：

Q硫2=K2Mc=0.109×1000=109g1.普通煤的成分分析如下：C65.7%；S1.7%；H3.2%；水分9.0%；O2.3%；灰分18.1%；（含N量不计）（1）计算燃煤1kg所需要的理论空气量和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/m3表示）（3）假定用流化床燃烧技术加石灰石脱硫。石灰石中含Ca35%。当Ca/S为1.7时（摩尔比），计算燃煤1kg所需加石灰石的量。练习章节设计任务第二章设计任务某市工业园某工厂现在需要加装一套燃煤锅炉的尾气处理装置，锅炉的设计燃煤量为300kg/d，经过元素分析得知燃煤的成分表如下，且燃烧时空气过剩系数α=1.3，烟囱口处烟气温度180℃，大气压为102.7kPa，灰分转化为烟尘的转化系数为0.2A。

（1）估算每天产生的烟气量(m3)；烟气中SO2的浓度(mg/m3)；烟气中粉尘浓度(mg/m3)；

（2