大气污染控制工程第二章PPT讲稿.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，共51页，编辑于2022年，星期六内容提要内容提要1.燃烧反应方程式燃烧反应方程式2.理论空气量理论空气量4.空燃比空燃比3.空气过剩系数空气过剩系数5.理论烟气体积理论烟气体积6.污染物排放量的计算污染物排放量的计算第2页，共51页，编辑于2022年，星期六学习要求学习要求1.掌握理论空气量、理论烟气量、空气过剩系数和掌握理论空气量、理论烟气量、空气过剩系数和空燃比的概念；空燃比的概念；2.学会根据燃料组成计算理论空气量学会根据燃料组成计算理论空气量,根据空气条件计根据空气条件计算实际空气量；算实际空气量；3.掌握烟气体积和过量空气校正方法

2、，学会计算掌握烟气体积和过量空气校正方法，学会计算实际烟气量；实际烟气量；4.熟练掌握污染物排放量的计算方法。熟练掌握污染物排放量的计算方法。第3页，共51页，编辑于2022年，星期六1.1 燃烧反应方程式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：在进行燃烧计算时，经常做一些以下简化假设：v假定假定(1)空气仅是由氮和氧组成的空气仅是由氮和氧组成的,含量分别为含量分别为 79.1%和和20.9%，氮和氧的体积比为，氮和氧的体积比为 79.120.93.78；(3)燃料中的硫被氧化为燃料中的硫被氧化为 SO2；(2)燃料中的固定态氧可用于燃烧；燃料中的固定态氧可用于燃烧；第4页，共

3、51页，编辑于2022年，星期六(4)热力型热力型 NOx 可以忽略；可以忽略；(5)燃料中的氮在燃烧时转化为燃料中的氮在燃烧时转化为 N2；(6)燃料的化学式为燃料的化学式为 CxHySzOw，其中下标，其中下标 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。第5页，共51页，编辑于2022年，星期六在上述假定条件下，完全燃烧反应的反应物和生成在上述假定条件下，完全燃烧反应的反应物和生成物关系如右图：其中物关系如右图：其中Q代表燃烧热。代表燃烧热。第6页，共51页，编辑于2022年，星期六完全燃烧的化学反应方程式完全燃烧的化学反应方程式第7页，共51页，编辑

4、于2022年，星期六例例2：甲醇完全燃烧方程式的确定：甲醇完全燃烧方程式的确定第8页，共51页，编辑于2022年，星期六1.2理论空气量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。组成决定，可根据燃烧方程式计算求得。理论空气量理论空气量Va0为：为：Va0=22.44.78(x+y/4+zw/2)/(12x+1.008y+32z+16w)=107.1(x+y/4+z-w/2)/(12x+1.008y+32z+16w)m3/kg

5、 第9页，共51页，编辑于2022年，星期六例例3 假定煤的化学组成以质量计为：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：；灰分：7.9。试计算这种煤燃烧时需要的理。试计算这种煤燃烧时需要的理论空气量。论空气量。第10页，共51页，编辑于2022年，星期六第二步：确定煤的摩尔质量，即相对于每摩尔碳的第二步：确定煤的摩尔质量，即相对于每摩尔碳的质量，质量，包括灰分包括灰分，为：，为：第11页，共51页，编辑于2022年，星期六第12页，共51页，编辑于2022年，星期六一般煤的理论空气量一般煤的理论空气量 Va0=49 m3kg，液体燃料的理

6、论空气量液体燃料的理论空气量 Va0=1011 m3kg，天然气的理论空气量天然气的理论空气量 Va0=8.019.5 m3m3fuel。第13页，共51页，编辑于2022年，星期六1.3空气过剩系数空气过剩系数 实际空气量实际空气量 Va 与理论空气量与理论空气量 Va0 之比称为空气过之比称为空气过剩系数剩系数 ，即，即0VVaaa=实际空气量理论空气量 通常通常 1，值与燃料种类、燃烧装置型式及燃值与燃料种类、燃烧装置型式及燃烧条件等因素有关。烧条件等因素有关。第14页，共51页，编辑于2022年，星期六表表1部分炉型的空气过剩系数部分炉型的空气过剩系数第15页，共51页，编辑于2022

7、年，星期六空气过剩系数校正计算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。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奥氏烟气分析仪测定干烟气中 CO2、O2 和和 CO 含量，含量，其它部分是其它部分是 N2完全燃烧时，空气过剩系数为：完全燃烧时，空气过剩系数为：第16页，共51页，编辑于2022年，星期六第17页，共51页，编辑于2022年，星期六第18页，共51页，编辑于2022年，星期六第19页，共51页，编辑于2022年，星期六各组分的量均为奥氏分析仪所测得的百分数。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若燃烧不完全会产

8、生CO，须校正。即从测得，须校正。即从测得的过剩氧中减去的过剩氧中减去CO氧化为氧化为CO2所需的所需的O2第20页，共51页，编辑于2022年，星期六第21页，共51页，编辑于2022年，星期六第22页，共51页，编辑于2022年，星期六第23页，共51页，编辑于2022年，星期六1.4空燃比空燃比 空燃比（空燃比（AF）定义为单位质量燃料燃烧所需要）定义为单位质量燃料燃烧所需要的空气质量的空气质量AF理论理论理论空气质量理论空气质量/燃料质量燃料质量第24页，共51页，编辑于2022年，星期六思考题：思考题：1.试推导一般燃料理论空燃比的数值？试推导一般燃料理论空燃比的数值？2.理论空然比

9、和理论空气量有什么关系？理论空然比和理论空气量有什么关系？第25页，共51页，编辑于2022年，星期六计算题：已知某天然气组成为计算题：已知某天然气组成为CH4:59.2%;C2H6:12.9%;N2:0.7%;CO2:26.2%,试计算其完全燃烧试计算其完全燃烧的空燃比？的空燃比？第26页，共51页，编辑于2022年，星期六第27页，共51页，编辑于2022年，星期六图图6 空燃比和空气过剩系数关系图空燃比和空气过剩系数关系图第28页，共51页，编辑于2022年，星期六1.5理论烟气体积理论烟气体积理论烟气成分理论烟气成分 理论烟气成分主要是理论烟气成分主要是CO2、SO2、N2 和水蒸气；

10、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；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；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。理论烟气体积等于干烟气体积和水蒸气体积之和。第29页，共51页，编辑于2022年，星期六理论干烟气体积理论干烟气体积 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，以气体积称为理论烟气体积，以 Vfg0 表示。根据燃烧反应表示。根据燃烧反应方程式，理论干烟气体积为：方程式，理

11、论干烟气体积为：第30页，共51页，编辑于2022年，星期六第31页，共51页，编辑于2022年，星期六第32页，共51页，编辑于2022年，星期六第33页，共51页，编辑于2022年，星期六第34页，共51页，编辑于2022年，星期六实际烟气体积实际烟气体积体积密度校正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。烟温度、压力下的烟气体积换算到标准状态。式中，下标式中，下标N代表监测状态，下标代表监测状态，下标S代表标准状态代表标准状态第35页，共51页，编辑于2022年，星期六过剩空气校正过剩空气

12、校正空气过剩系数大于空气过剩系数大于1时，烟气中含有过剩空气，实际时，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。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：其中：为过剩空气系数；为过剩空气系数；V0a为理论空气量为理论空气量第36页，共51页，编辑于2022年，星期六例例4 已知空气过剩系数已知空气过剩系数 =1.1，试计算，试计算1mol的甲烷完全燃烧产生的烟气量。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：解：甲烷燃烧的燃烧方程式为：CH4+2O2+7.56N2CO2+2H2O+7.56N2 由上式可知，由上式可知，1m

13、ol甲烷完全燃烧产生的理甲烷完全燃烧产生的理论烟气量为：论烟气量为：Vofg=1+2+7.56=10.56（mol）第37页，共51页，编辑于2022年，星期六理论空气量理论空气量 V0a=2+7.56=9.56（mol）根据公式根据公式 Vfg=Vofg+V0a(1)得：得：Vfg=Vofg+V0a(1)=10.56+9.56(1.11)=11.52（mol）11.520.02240.258m31mol甲烷完全燃烧产生的烟气量为甲烷完全燃烧产生的烟气量为第38页，共51页，编辑于2022年，星期六1.6 污染物排放量的计算污染物排放量的计算污染物排放量计算有两种方法污染物排放量计算有两种方法

14、：1.根据实测的污染物浓度和排烟量来计算；根据实测的污染物浓度和排烟量来计算；2.利用排放因子（利用排放因子（Emission Factor）确定污）确定污染物排放量。染物排放量。第39页，共51页，编辑于2022年，星期六表表1 机动车排放因子一览表机动车排放因子一览表第40页，共51页，编辑于2022年，星期六第41页，共51页，编辑于2022年，星期六第42页，共51页，编辑于2022年，星期六第43页，共51页，编辑于2022年，星期六例例2-8 某电厂以烟煤做为燃料，采用液态排渣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），并安装了湿式洗的煤粉炉（也称为蒸气锅炉），并

15、安装了湿式洗涤器，可以达到涤器，可以达到98的的SO2净化效率，根据以下净化效率，根据以下条件：条件：（1）发电量）发电量1000MW（2）总体热效率）总体热效率30（3）煤中）煤中S含量含量2.1，热值，热值27770kJ/Kg，灰分含量，灰分含量8。估算：估算：单位时间的燃煤消耗量单位时间的燃煤消耗量 依据依据AP42，估算，估算TSP、SO2、NOx、CO和和NMVOC的排放量的排放量第44页，共51页，编辑于2022年，星期六(1)燃煤量燃煤量发电量发电量总体热效率总体热效率燃煤热值燃煤热值3027770120kg/s443t/h1000103(2)确定锅炉排放因子确定锅炉排放因子AP

16、42（Compilation of Air Pollutant Emission Factor）第45页，共51页，编辑于2022年，星期六 污染物污染物TSPSO2NOxCONMVOC排排 放放 因因 子子（Kg/t）3.5Aa19Ab160.250.02查查AP42中中1.1 Bituminous And Subbituminous Coal Combustion得到液态排渣粉炉的各污染物的排放得到液态排渣粉炉的各污染物的排放因子如下：因子如下：a.A=%Ash,即即TSP的排放量为的排放量为3.5(Ash)b.S=%Sulfur,即即SO2的排放量为的排放量为19(Sulfur)第46页

17、，共51页，编辑于2022年，星期六TSP=3.58433/100012.12t/hSO2=192.14330.02/10000.35t/hNOX=16433/10006.93t/hCO=0.25433/10000.108t/hNMVOC=0.02433/10000.0087t/h第47页，共51页，编辑于2022年，星期六第48页，共51页，编辑于2022年，星期六第49页，共51页，编辑于2022年，星期六第50页，共51页，编辑于2022年，星期六重点重点1.掌握理论空气量、理论烟气量、空气过剩系数掌握理论空气量、理论烟气量、空气过剩系数和空燃比的概念；和空燃比的概念；2.学会根据燃料组成计算理论空气量学会根据燃料组成计算理论空气量,根据空气条件根据空气条件计算实际空气量；计算实际空气量；3.掌握烟气体积和过量空气校正方法，学会计算实掌握烟气体积和过量空气校正方法，学会计算实际烟气量；际烟气量；4.熟练掌握污染物排放量的计算方法。熟练掌握污染物排放量的计算方法。第51页，共51页，编辑于2022年，星期六