第二章---燃烧与大气污染扩散-第1讲--燃烧技术基础-大气污染控制及设备运行课件.ppt

大气污染控制及设备运行大气污染控制及设备运行第二章第二章 燃烧与大气污染扩散燃烧与大气污染扩散 第第1讲讲 燃烧技术基础燃烧技术基础 一、燃烧概述一、燃烧概述 燃料种类燃料种类按燃料来源可分为按燃料来源可分为 天然燃料天然燃料 加工燃料加工燃料 按使用多少可分为按使用多少可分为 常规燃料常规燃料 非常规燃料非常规燃料 按物态可分为按物态可分为 固体燃料固体燃料 液态燃料液态燃料 气体燃料气体燃料 一、燃烧概述一、燃烧概述煤的种类煤的种类泥煤泥煤褐煤褐煤烟煤烟煤无烟煤无烟煤 煤的化学组成：通常用煤的化学组成：通常用C、H、O、N、S等元素等元素及及A和和W的百分数来表示的百分数来表示。1、固体燃料、固体燃料 2、液体燃料、液体燃料液体燃料液体燃料 分类分类 天然的液体燃料天然的液体燃料（石油）（石油）人为加工的液体燃料人为加工的液体燃料 汽油汽油 煤油煤油 柴油柴油 重油重油 组成组成：主要组成是烷烃、烯烃、芳香烃和环烷烃主要组成是烷烃、烯烃、芳香烃和环烷烃 一、燃烧概述一、燃烧概述二、燃料燃烧过程二、燃料燃烧过程 1.燃烧的定义燃烧的定义 燃烧是指可燃物质与空气或氧气发生化燃烧是指可燃物质与空气或氧气发生化学反并伴有光和热量产生的过程。学反并伴有光和热量产生的过程。燃烧燃烧 完全燃烧完全燃烧（热能转化率高，污染物少）（热能转化率高，污染物少）不完全燃烧（热能转化率低，污染物多）不完全燃烧（热能转化率低，污染物多）2.燃料完全燃烧的条件燃料完全燃烧的条件完全燃烧的条件完全燃烧的条件适量的空气适量的空气 足够的温度足够的温度（温度）（温度）必要的燃烧时间必要的燃烧时间（时间）（时间）燃料与空气的充分混合（湍流燃料与空气的充分混合（湍流）“三三T”二、燃料燃烧过程二、燃料燃烧过程 三、燃烧过程中主要污染物形成机制三、燃烧过程中主要污染物形成机制 燃料燃烧过程产生的大气污染物主燃料燃烧过程产生的大气污染物主要是烟尘、硫氧化物、氮氧化物、一氧要是烟尘、硫氧化物、氮氧化物、一氧化碳、金属氧化物、碳氢化合物及多环化碳、金属氧化物、碳氢化合物及多环有机物（有机物（POM）等。污染物的形成与燃）等。污染物的形成与燃料的种类及燃烧条件有密切关系。料的种类及燃烧条件有密切关系。2.硫氧化物的形成机制硫氧化物的形成机制 元素硫的燃烧元素硫的燃烧:硫化物的燃烧硫化物的燃烧：有机硫的燃烧：有机硫的燃烧：的转化：的转化：三、燃烧过程中主要污染物形成机制三、燃烧过程中主要污染物形成机制3.氮氧化物的形成机制氮氧化物的形成机制 燃烧过程形成的燃烧过程形成的NOx分为二类分为二类：燃料型燃料型NOx：燃料中的固定氮生成的：燃料中的固定氮生成的NOx 热力型热力型NOx：大气中的氮在高温下被氧化生成大气中的氮在高温下被氧化生成 降低燃烧温度，减少烟气在高温区停留时降低燃烧温度，减少烟气在高温区停留时间，有利于降低烟气中间，有利于降低烟气中NOx浓度，减少浓度，减少NOx对对大气的污染。大气的污染。三、燃烧过程中主要污染物形成机制三、燃烧过程中主要污染物形成机制建立燃烧反应方程式的假定：建立燃烧反应方程式的假定：空气仅由氮和氧组成，其体积分数为空气仅由氮和氧组成，其体积分数为79 213.76；燃料中的固定态氧参与燃烧反应；燃料中的固定态氧参与燃烧反应；燃料中的硫主要被氧化为二氧化硫；燃料中的硫主要被氧化为二氧化硫；计算理论空气量时，忽略计算理论空气量时，忽略NOx的生成量；的生成量；燃料的化学组成式为燃料的化学组成式为CxHySzOw，其中，其中x、y、z、w分别代表碳、氢、硫和氧的原子数。分别代表碳、氢、硫和氧的原子数。(2)(2)空气过剩系数空气过剩系数 燃料在燃烧装置中燃烧时，只供给理燃料在燃烧装置中燃烧时，只供给理论空气量是很难使燃料燃烧完全，为了使论空气量是很难使燃料燃烧完全，为了使燃料能够完全燃烧，实际上供给空气量应燃料能够完全燃烧，实际上供给空气量应多于理论空气量，实际供给的空气量（多于理论空气量，实际供给的空气量（Va）与理论空气量（）与理论空气量（）的比值称为空气过）的比值称为空气过剩系数。即：剩系数。即：(3)(3)空燃比空燃比 ：空燃比是指单位质量燃料完全燃烧所需要的空燃比是指单位质量燃料完全燃烧所需要的空气质量，可由燃烧方程式直接求得。例如甲烷空气质量，可由燃烧方程式直接求得。例如甲烷在理论空气下完全燃烧：在理论空气下完全燃烧：则空燃比则空燃比 2.烟气量烟气量 (1)理论烟气量与实际烟气量理论烟气量与实际烟气量 燃料燃烧后产生的二氧化碳等烟气体积，燃料燃烧后产生的二氧化碳等烟气体积，称为烟气量。称为烟气量。理论烟气量理论烟气量：在供给理论空气量（在供给理论空气量（）条）条 件下，燃料完全燃烧产生的烟件下，燃料完全燃烧产生的烟 气体积，以气体积，以 表示。表示。实际烟气量实际烟气量：实际烟气量等于理论烟气量与实际烟气量等于理论烟气量与 过剩空气量之和，即过剩空气量之和，即 四、燃烧过程污染物排放量的计算四、燃烧过程污染物排放量的计算(2)(2)烟气的体积和密度校正烟气的体积和密度校正 燃烧过程的温度和压力一般是在高于标准状燃烧过程的温度和压力一般是在高于标准状态（态（273K，1atm）下进行的，在进行烟气体积）下进行的，在进行烟气体积和密度计算时，为了便于比较应换算成标准状和密度计算时，为了便于比较应换算成标准状态。大多数烟气可以视为理想气体，因此可以态。大多数烟气可以视为理想气体，因此可以用理想气体的有关方程式进行换算。用理想气体的有关方程式进行换算。(3)(3)过剩空气校正过剩空气校正 实际燃烧过程是在空气过剩情况下进行的，实际燃烧过程是在空气过剩情况下进行的，因此实际烟气量大于理论烟气量，用奥氏气因此实际烟气量大于理论烟气量，用奥氏气体分析仪测定烟气中体分析仪测定烟气中CO2、O2和和CO等含量，等含量，可以确定燃烧设备运行中的烟气成分和空气可以确定燃烧设备运行中的烟气成分和空气过剩系数。过剩系数。考虑过剩空气校正后实际烟气量的计算为：考虑过剩空气校正后实际烟气量的计算为：3.污染物排放量的计算污染物排放量的计算 计算燃烧过程产生的污染物排放量，通常计算燃烧过程产生的污染物排放量，通常有两种方法：实测法和预测法。有两种方法：实测法和预测法。例（例（2-2）某电厂烟气温度为）某电厂烟气温度为473K，压力等于，压力等于96930Pa，湿烟气量，湿烟气量 =10400m3/min，水汽的，水汽的体积分数为体积分数为6.25%，CO210.7%，O28.2%，不，不含含CO。排放的污染物质量流量是。排放的污染物质量流量是22.7kg/min。求：求：(1)污染物排放的质量速率（单位：污染物排放的质量速率（单位：t/d）；）；(2)污染物在干烟气中的浓度；污染物在干烟气中的浓度；(3)烟气的空气烟气的空气过剩；过剩；(4)空气过剩系数空气过剩系数1.8时，污染物在烟时，污染物在烟气中的浓度。气中的浓度。四、燃烧过程污染物排放量的计算四、燃烧过程污染物排放量的计算 解：（解：（1）每天排放的质量速率为）每天排放的质量速率为：（2）测定操作条件下的干烟气量：）测定操作条件下的干烟气量：，单位为mg/m3 测定条件下干烟气中污染物的质量浓度：测定条件下干烟气中污染物的质量浓度：，单位为m3/min 标准状态下的质量浓度：标准状态下的质量浓度：