大气污染控制工程第二章精.ppt

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1、大气污染控制工程第二大气污染控制工程第二章章第1页，本讲稿共27页表表3 城市固体废弃物制备燃料方法城市固体废弃物制备燃料方法第2页，本讲稿共27页1.非常规燃料主要为固体废弃物非常规燃料主要为固体废弃物2.非常规燃料既能提供能源，本身也是处理非常规燃料既能提供能源，本身也是处理废物的方式废物的方式3.非常规燃料燃烧需要特种设备和操作条件，非常规燃料燃烧需要特种设备和操作条件，容易引起二次污染容易引起二次污染小结：小结：第3页，本讲稿共27页第4页，本讲稿共27页思考题：列举主要燃料的种类；从大气污思考题：列举主要燃料的种类；从大气污染的角度，说明这些燃料的特点。染的角度，说明这些燃料的特点。

2、第5页，本讲稿共27页2.1燃烧过程及燃烧产物燃烧过程及燃烧产物燃烧是指可燃混合物的快速氧化过程，并伴随着能量燃烧是指可燃混合物的快速氧化过程，并伴随着能量（光和热）的释放，同时使燃料的组成元素转化为相应的（光和热）的释放，同时使燃料的组成元素转化为相应的氧化物氧化物。第二节第二节 燃料的燃烧过程燃料的燃烧过程第6页，本讲稿共27页2.1.1 固体燃料的燃烧固体燃料的燃烧煤的燃烧煤的燃烧 在燃烧器中，煤主要以煤粉或块状固体形式燃烧。在燃烧器中，煤主要以煤粉或块状固体形式燃烧。a.煤粉燃烧煤粉燃烧 煤粉的燃烧受到两种形式的控制：同相燃烧和异相燃煤粉的燃烧受到两种形式的控制：同相燃烧和异相燃烧烧第

3、7页，本讲稿共27页u同相燃烧同相燃烧 燃料中挥发性组分首先被蒸馏，燃料中挥发性组分首先被蒸馏，与空气扩散混合，达到着火点后迅速与空气扩散混合，达到着火点后迅速燃烧，称为同相燃烧。燃烧，称为同相燃烧。图图4 煤的同相燃烧煤的同相燃烧u异相燃烧异相燃烧 煤粉挥发后残留的固定碳煤粉挥发后残留的固定碳与空气反应，以固态燃烧，称与空气反应，以固态燃烧，称为异相燃烧。为异相燃烧。第8页，本讲稿共27页b.煤块燃烧煤块燃烧 煤块燃烧则是将块状固体置于炉栅上或随炉栅移动而煤块燃烧则是将块状固体置于炉栅上或随炉栅移动而燃烧。右图是上部加煤的层燃炉结构示意图。燃烧。右图是上部加煤的层燃炉结构示意图。图图6 煤块

4、的燃烧煤块的燃烧第9页，本讲稿共27页2.1.2液体燃料和气体燃料的燃烧液体燃料和气体燃料的燃烧 a.液体燃料的燃烧液体燃料的燃烧 燃料油的雾化、油雾粒子中可燃物的蒸发与扩散，以及可燃料油的雾化、油雾粒子中可燃物的蒸发与扩散，以及可燃物与空气的混合燃烧，燃烧状态受蒸发过程控制。燃物与空气的混合燃烧，燃烧状态受蒸发过程控制。燃料油的燃烧过程包括：燃料油的燃烧过程包括：第10页，本讲稿共27页b.气体燃料的燃烧气体燃料的燃烧 燃烧过程包括气体燃料与空气的混合、可燃气的加热燃烧过程包括气体燃料与空气的混合、可燃气的加热与着火、燃烧反应三个阶段。燃烧状态受空气的扩散和混与着火、燃烧反应三个阶段。燃烧状

5、态受空气的扩散和混合过程控制。合过程控制。第11页，本讲稿共27页1.煤的挥发分以气态燃烧，称为固相燃烧；煤的挥发分以气态燃烧，称为固相燃烧；2.煤中的固定碳以固态燃烧，称为异相燃烧；煤中的固定碳以固态燃烧，称为异相燃烧；3.煤的燃烧速率取决于氧气向表面的扩散速率；煤的燃烧速率取决于氧气向表面的扩散速率；4.液体燃料以气态形式燃烧，燃烧过程受蒸发过液体燃料以气态形式燃烧，燃烧过程受蒸发过程控制程控制5.气体燃料最易燃烧，燃烧过程受空气的扩散和混合气体燃料最易燃烧，燃烧过程受空气的扩散和混合控制控制小结：小结：第12页，本讲稿共27页思考题：下列燃料完全燃烧的产物是什么，哪些是完思考题：下列燃料

6、完全燃烧的产物是什么，哪些是完全燃烧污染物、哪些是不完全燃烧污染物、哪些是不燃全燃烧污染物、哪些是不完全燃烧污染物、哪些是不燃烧的污染物？烧的污染物？2.2燃烧产物与污染物燃烧产物与污染物 第13页，本讲稿共27页燃料燃烧的产物可以归纳如下：燃料燃烧的产物可以归纳如下：1.多数燃料的完全燃烧产物为多数燃料的完全燃烧产物为CO2和水蒸气和水蒸气2.不完全燃烧产物主要有：不完全燃烧产物主要有：CO、黑烟和其他部分氧、黑烟和其他部分氧化产物化产物3.燃料中的硫大部分转化成燃料中的硫大部分转化成SO24.燃料中的氮大部分生成燃料中的氮大部分生成N2，一部分转化成，一部分转化成NOX5.燃烧过程产生的污

7、染物主要有：燃烧过程产生的污染物主要有：CO2、CO、SOx、NOx、CH、烟、飞灰、金属及其氧化物等。、烟、飞灰、金属及其氧化物等。第14页，本讲稿共27页2.3 影响燃烧过程的主要因素影响燃烧过程的主要因素空燃比：定义为单位质量燃料燃烧所需的空气质空燃比：定义为单位质量燃料燃烧所需的空气质量量（1）空气条件）空气条件a.富燃料条件（贫氧）富燃料条件（贫氧）b.理论空气条件理论空气条件c.贫燃料条件贫燃料条件(富氧富氧)第15页，本讲稿共27页空燃比与污染物排放的关系空燃比与污染物排放的关系思考题：思考题：贫燃料燃烧有哪些特点贫燃料燃烧有哪些特点?图图 6燃烧过程空燃比、峰值温度与污染物排放

8、的关系燃烧过程空燃比、峰值温度与污染物排放的关系第16页，本讲稿共27页（2）温度条件）温度条件表表 5 燃料的着火点温度燃料的着火点温度第17页，本讲稿共27页图图 7燃烧过程空燃比、峰值温度与污染物排放的关系燃烧过程空燃比、峰值温度与污染物排放的关系（2）温度条件）温度条件第18页，本讲稿共27页温度条件小结：温度条件小结：1.只有达到着火温度，燃料才能燃烧只有达到着火温度，燃料才能燃烧2.燃烧过程的放热速率高于周围的散热速率，才能燃烧过程的放热速率高于周围的散热速率，才能使燃烧过程继续进行使燃烧过程继续进行3.随着燃烧峰值温度增加，随着燃烧峰值温度增加，CO及燃烧的碳氢化合物及燃烧的碳氢

9、化合物含量降低，含量降低，NOx排放量增加，而排放量增加，而SO2排放量基本不变。排放量基本不变。第19页，本讲稿共27页（3）时间条件）时间条件 时间条件即燃料在燃烧室中的停留时间。燃料在高温区时间条件即燃料在燃烧室中的停留时间。燃料在高温区的停留时间应超过燃料燃烧所需要的时间。的停留时间应超过燃料燃烧所需要的时间。（4）燃料与空气的混合程度）燃料与空气的混合程度 一般取决于空气的湍流度。若混合不充分，部分燃一般取决于空气的湍流度。若混合不充分，部分燃料在富燃条件下燃烧，将产生较多未燃尽物质。料在富燃条件下燃烧，将产生较多未燃尽物质。第20页，本讲稿共27页完全燃烧需要的条件完全燃烧需要的条

10、件1.空气条件：提供充足的空气，但是空气量过大，会空气条件：提供充足的空气，但是空气量过大，会降低炉温，增加热损失降低炉温，增加热损失2.温度条件：只有达到着火温度，燃料才能燃烧，温度条件：只有达到着火温度，燃料才能燃烧，燃烧过程放热速率高于散热速率，燃烧才能持续燃烧过程放热速率高于散热速率，燃烧才能持续3.时间条件：燃料在高温的停留时间应超过燃料燃烧时间条件：燃料在高温的停留时间应超过燃料燃烧所需要的时间所需要的时间4.混合条件：燃料与氧应充分混合混合条件：燃料与氧应充分混合第21页，本讲稿共27页3.热化学关系式热化学关系式 发热量发热量发热量的分类发热量的分类 发热量根据是否考虑水的发热

11、量根据是否考虑水的状态变化分成高位和低位两种。状态变化分成高位和低位两种。图图8燃料的发热量燃料的发热量第22页，本讲稿共27页3.1 燃料设备的热损失燃料设备的热损失图图9 燃料设备的热损失燃料设备的热损失第23页，本讲稿共27页 若已知燃料中氢和水的含量，低位发热量可由高若已知燃料中氢和水的含量，低位发热量可由高位发热量减去水蒸气的凝结热而求得。若发热量以位发热量减去水蒸气的凝结热而求得。若发热量以kJkg表示，则表示，则其中其中 WH 和和 WW 分别表示燃料中氢和水分的质量百分别表示燃料中氢和水分的质量百分数。分数。qL=qh 25（9WH+WW）水的汽化潜热水的汽化潜热 第24页，本

12、讲稿共27页图图10 空燃比对燃烧热损失的影响空燃比对燃烧热损失的影响第25页，本讲稿共27页1.排烟热损失由排烟带走的热量造成，在燃烧排烟热损失由排烟带走的热量造成，在燃烧过程热损失中占的分额最大；过程热损失中占的分额最大；2.不完全燃烧热损失包括化学不完全燃烧和机不完全燃烧热损失包括化学不完全燃烧和机械不完全燃烧，前者来自烟气中残余可燃气体，械不完全燃烧，前者来自烟气中残余可燃气体，后者来自灰中未燃尽的碳；后者来自灰中未燃尽的碳；小结：小结：3.散热损失来自锅炉设备向周围环境的散热；散热损失来自锅炉设备向周围环境的散热；4.实际混合条件下，总热损失最小值出现在实际混合条件下，总热损失最小值出现在略靠近贫燃料侧；略靠近贫燃料侧；第26页，本讲稿共27页 重点重点1.掌握固体、液体和气体燃料的燃烧过程和燃烧产物；掌握固体、液体和气体燃料的燃烧过程和燃烧产物；2.理解影响燃烧过程的空燃比、温度、时间和混合条件；理解影响燃烧过程的空燃比、温度、时间和混合条件；3.建立建立“三三T条件条件”的概念，初步学会分析燃烧过程的概念，初步学会分析燃烧过程污染物产生规律；污染物产生规律；4.理解高位发热量和低位发热量的概念，了解燃料设备的理解高位发热量和低位发热量的概念，了解燃料设备的热损失热损失第27页，本讲稿共27页