第2章 燃烧与大气污染.ppt

1、第二章 燃烧与大气污染,燃料的性质 燃料燃烧过程 烟气体积及污染物排放量计算 燃烧过程中污染物的生成与控制,2.1 燃料的性质,燃料：指在燃烧过程中，能够放出能量，且在 经济上可以取得效益的物质。 分类： 固体燃料（煤） 常规燃料 液体燃料（石油） 气体燃料（天燃气） 非常规燃料,非常规燃料,城市固体废弃物 商业和工业固体废弃物 农产物及农村废物 水生植物和水生废物 污泥处理厂废物 天然存在的含碳和含碳氢的资源 合成燃料,煤的分类 褐煤、烟煤、无烟煤 煤的工业分析 水分（外部水分、内部水分） 灰分（SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO等） 挥发分（氢气、碳氢化合物、一氧化碳、硫化氢等） 固

2、定碳 煤的元素分析 碳、氢、氮、硫、氧等 煤中硫的形态 硫化铁硫、有机硫、硫酸盐硫,煤的成分的表示方法 收到基ar、空气干燥基ad、干燥基d、干燥无灰基daf,A,Sty,C,Sr,wn,ww,H,O,N,daf,d,ad,ar,灰分,固定碳,挥发分,水分,固体部分（焦碳）,挥发部分,石油：液体燃料，多种化合物的混合物。 （由链烷烃、环烷烃、芳香烃等碳氢化合物组成） 比重：0.781.00 比重：发热值 闪点：安全 粘度：温度 天燃气：气体燃料。 组成：甲烷85%、乙烷10%、丙烷3%，及其它含碳更高的 碳氢化合物。,2.2燃料燃烧过程,燃烧 可燃混合物的快速氧化过程，并伴随着能量（光和热）的

3、释放，同时使燃料的组成元素转化为相应的氧化物。 燃料完全燃烧的条件 空气条件 温度条件 时间条件 燃料与空气的混合条件 （满足“3T”要求：Temperature、Time、Turbulence）,燃料燃烧的理论空气量 单位质量的燃料按燃烧反应方程式完全燃烧所需要的空气量。 建立燃烧化学方程式的基本假定 空气仅由氮、氧组成，其中氮79%、氧21%。 燃料中的固定态氧可用于燃烧 燃料中的硫主要被氧化成SO2（无SO3） 燃料中的氮主要转化为N2（无NOX）,煤：C、S、N、H、0、H2O、灰分 CO2、SO2、N2、H2O,以1kg煤为基准进行燃烧计算： 煤成分 含量（kg） 需O2量(m3)

4、C WC 1.867 WC S WS 0 .7WS N WN 0 H WH 5.6WH O WO -0.7WO H2O W H2O 0 灰分 W灰 0,2.3煤的燃烧计算,1kg煤的需O2量： V O 2 * = 1.867 WC + 0 .7WS + 5.6WH + （ -0.7WO ） 1kg煤需要的理论空气量： V空* = V O2 * /0.21 设 为空气过剩系数，则1kg煤需要的实际空气量为： V空 = V空*,烟气量计算： 1kg煤生成的烟气成分 烟气量(m3) CO2 1.867 WC SO2 0 .7WS N2 0.8 WN +0.79V空* H2O 11.2 W H +1.

5、24 W H2O +1.24V空*da,烟气中的水蒸气由三部分组成： 燃料中的氢生成的水蒸气： 11.2 W H 燃料自身所含的水蒸气： 1.24 W H2O 空气中的水蒸气： 1.24V空*da （其中， da为空气湿度，单位kg水/m3干空气 ）,其中，烟气中的氮气由两部分组成： 燃料氮生成的氮气： 0.8 WN 空气中的氮气： 0.79V空*,1kg煤产生的理论烟气量为： V烟* = 1.867 WC + 0 .7WS + 0.8 WN +0.79V空* + 11.2 W H +1.24 W H2O +1.24V空*da 1kg煤产生的实际烟气量为： V烟= V烟* + （ -1）V空*

6、 + 1.24（ -1）V空*da,污染物浓度计算： 烟气中SO2的浓度: C SO2=1062ws/ V烟（mg/m3） 烟气中NOX的浓度: CNOX =106wNOX/ V烟（mg/m3） 烟气中灰分的浓度: C 灰=106w灰a%/ V烟（mg/m3）,过剩空气校正 奥氏烟气分析仪 当燃烧过程中碳完全燃烧，无CO生成时： 当燃烧过程中碳不完全燃烧，有CO生成时：,2.4燃烧过程中污染物的生成与控制,燃烧过程中SO2的生成与控制 燃烧过程中NOX的生成与控制 燃烧过程中颗粒物的生成与控制,燃烧过程中SO2的生成与控制 SO2的危害 燃烧过程中SO2的形成 气体燃料中S以H2S形式存在 液

7、体燃料中S以有机硫形式存在 固体燃料中S以三种形式存在： （FeS、硫单质、有机硫）,A、前控制 分选、洗选 气化 液化 B、中控制 煤炭 型煤 沥青 固硫剂 循环流化床：煤炭与固硫剂混合均匀后进入燃烧室， 并在其中以流化态进行燃烧。 C、后控制 末端控制,燃烧过程中NOx的控制 NOX的危害 燃烧过程中NOX的形成 燃料型NOX： 与燃料中氮元素的含量成正比 与供氧量成正比 热力型NOX：与温度的关系密切 t1500时，热力型NOX生成很少； t1500时，热力型NOX生成量显著增加。,A、前控制 燃煤中的N以环状、链状有机化合物形式存在，前处理较难。 B、中控制 两个原则：控制空气量 控制温度 过程控制：两段式燃烧 烟气再循环燃烧 C、后控制 末端控制,燃烧过程中颗粒物的生成与控制 颗粒物的危害 燃烧过程中颗粒物的形成 碳粒子的形成 燃煤烟尘的形成 影响燃煤烟气中飞灰排放物征的因素 煤质、燃烧方式、烟气流速、炉排和炉膛的热负荷、锅炉运行负荷及锅炉结构等。 燃烧过程中颗粒物的控制 减小煤炭的粒度 控制良好的燃烧状态（充分燃烧）,几种燃烧方式的烟尘占灰分比,手烧炉 链条炉 抛煤机炉(机械风动) 沸腾炉 煤粉炉,燃烧方式,占燃料中的灰分/%,15 2 0 15 20 24 40 40 60 75 85,几种燃烧方式的烟尘颗粒概况,飞灰颗粒组成