大气污染控制工程课件--第2章(1).ppt

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1、2 燃烧与大气污染燃烧与大气污染(1)1.1.教学要求教学要求了解常见民用及工业燃料的组成和性质；了解常见民用及工业燃料的组成和性质；掌握气态、液态和固态燃料的燃烧过程，学会分析影响燃烧掌握气态、液态和固态燃料的燃烧过程，学会分析影响燃烧过程的因素；过程的因素；学会计算燃烧过程产生的烟气量和污染物浓度；学会计算燃烧过程产生的烟气量和污染物浓度；掌握颗粒物、硫氧化物和氮氧化物的产生机理，理解通过改掌握颗粒物、硫氧化物和氮氧化物的产生机理，理解通过改变燃烧条件减少污染物生成的途径变燃烧条件减少污染物生成的途径2 2、教学重点、教学重点重点理解燃烧的基本原理和相关污染物形成机理，重点掌握重点理解燃烧

2、的基本原理和相关污染物形成机理，重点掌握燃烧过程污染物排放计算。燃烧过程污染物排放计算。3 3、教学难点、教学难点 燃烧过程污染物排放计算。燃烧过程污染物排放计算。建议学时数：4学时1 焚烧秸秆焚烧秸秆23300MW、600MW火焰燃低挥发份无烟煤锅炉火焰燃低挥发份无烟煤锅炉4300MW300MW、600MW600MW火焰燃低挥发份无烟煤锅炉火焰燃低挥发份无烟煤锅炉火焰燃低挥发份无烟煤锅炉火焰燃低挥发份无烟煤锅炉该锅炉的主要技术特点：分级送风的双拱炉膛；旋风分离式煤粉浓缩型燃烧器；双进该锅炉的主要技术特点：分级送风的双拱炉膛；旋风分离式煤粉浓缩型燃烧器；双进双出球磨机正压直吹式燃烧系统。双出球

3、磨机正压直吹式燃烧系统。5600MW600MW及以上超临界本生直流机组锅炉及以上超临界本生直流机组锅炉及以上超临界本生直流机组锅炉及以上超临界本生直流机组锅炉 6600MW亚临界自然循环前后墙对冲燃烧中间再热锅炉 600MW亚临界自然循环前后墙对冲燃烧中间再热锅炉781燃料的性质燃料的性质燃料的分类燃料的分类燃料的分类燃料的分类 按获得方法分按获得方法分按获得方法分按获得方法分 按物态分按物态分按物态分按物态分 天然燃料天然燃料天然燃料天然燃料 人工燃料人工燃料人工燃料人工燃料 固体燃料固体燃料固体燃料固体燃料 木柴、煤、油页岩木柴、煤、油页岩木柴、煤、油页岩木柴、煤、油页岩 木炭、焦炭、煤粉

4、等木炭、焦炭、煤粉等木炭、焦炭、煤粉等木炭、焦炭、煤粉等 液体燃料液体燃料液体燃料液体燃料 石油石油石油石油 汽油、煤油、柴油、汽油、煤油、柴油、汽油、煤油、柴油、汽油、煤油、柴油、重油重油重油重油 气体燃料气体燃料气体燃料气体燃料 天然气天然气天然气天然气 高炉煤气、发生炉煤高炉煤气、发生炉煤高炉煤气、发生炉煤高炉煤气、发生炉煤气、焦炉煤气气、焦炉煤气气、焦炉煤气气、焦炉煤气 燃料的定义：指燃烧过程中能放出热量，且经济上可行的物质91燃料的性质燃料的性质一、煤煤定定义义：是一种复杂的物质聚集体。主要可燃成分是C、H及少量O、N、S等一起构成的有机聚合物。性性质质：煤中有机成分和无机成分的含量

5、因种类、产地不同而异。1011121燃料的性质燃料的性质1.煤煤的的分分类类：按基于沉积年代的分类法分为褐煤、烟煤、无烟煤。（1）褐褐煤煤：是由泥煤形成的初始煤化物，是煤中等级最低的一类，形成年代最短。呈黑色、褐色、泥土色，象木材结构。特特点点：挥发分较高，析出温度低；燃烧热值低，不能制炭。干燥后：C含量6075%，O2含量2025%。131燃料的性质燃料的性质（2 2）烟烟煤煤：形形形形成成成成历历历历史史史史较较较较褐褐褐褐煤煤煤煤长长长长。黑黑黑黑色色色色，外外外外形形形形有有有有可见条纹。可见条纹。可见条纹。可见条纹。挥挥挥挥发发发发分分分分2045%2045%，C C 7590%75

6、90%。成成成成焦焦焦焦性性性性较较较较强强强强，氧氧氧氧含含含含量量量量低低低低，水水水水分分分分及及及及灰灰灰灰分分分分含含含含量量量量不不不不高高高高，适适适适宜宜宜宜工工工工业使用。业使用。业使用。业使用。（3 3）无烟煤：碳碳碳碳含含含含量量量量最最最最高高高高，煤煤煤煤化化化化时时时时间间间间最最最最长长长长的的的的煤煤煤煤，具有明显的黑色光泽，机械强度高。具有明显的黑色光泽，机械强度高。具有明显的黑色光泽，机械强度高。具有明显的黑色光泽，机械强度高。CC含含含含量量量量93%,93%,无无无无机机机机物物物物量量量量10%,11部分炉型的空气过剩系数部分炉型的空气过剩系数部分炉型

7、的空气过剩系数部分炉型的空气过剩系数44 二二.燃料燃烧的理论空气量燃料燃烧的理论空气量3 3空燃比（空燃比（AFAF）定定定定义义义义：单单单单位位位位质质质质量量量量燃燃燃燃料料料料燃燃燃燃烧烧烧烧所所所所需需需需的的的的空空空空气气气气质质质质量量量量，它它它它可由燃烧方程直接求得。可由燃烧方程直接求得。可由燃烧方程直接求得。可由燃烧方程直接求得。例如，甲烷在理想空气量下的完全燃烧：例如，甲烷在理想空气量下的完全燃烧：例如，甲烷在理想空气量下的完全燃烧：例如，甲烷在理想空气量下的完全燃烧：CHCH4 42O2O2 27.56N7.56N2 2COCO2 27.56N7.56N2 2空燃比

8、空燃比：AF=(232AF=(2327.5628)/7.5628)/116=17.2116=17.2汽油（汽油（汽油（汽油（CC8 8HH1818）的理论的理论的理论的理论空燃比为空燃比为1515纯碳的理论纯碳的理论纯碳的理论纯碳的理论空燃比约为空燃比约为11.511.545 二二.燃料燃烧的理论空气量燃料燃烧的理论空气量例：某燃烧装置采用重油作燃料，重油成分分析结果如下（按质量）C：88.3%，H：9.5%,S：1.6%，灰分：0.10%。试确定燃烧1kg重油所需的理论空气量。解：以1kg重油燃烧为基础，则：46重量（g）摩尔数（mol）需氧量（mol）C88373587358H954752

9、375S160505H2O502780二二.燃料燃烧的理论空气量燃料燃烧的理论空气量47理论需氧量为：理论需氧量为：73.58+23.75+0.5=97.83 mol/kg73.58+23.75+0.5=97.83 mol/kg重油重油假定空气中假定空气中NN2 2与与OO2 2的摩尔比为的摩尔比为3.78(3.78(体积比体积比)则，理论空气量为：则，理论空气量为：mol/kgmol/kg重油重油即即 NmNm3 3/kg/kg重油重油二二.燃料燃烧的理论空气量燃料燃烧的理论空气量48三三.燃烧过程中产生的污染物燃烧过程中产生的污染物燃烧可能释放的污染物：燃烧可能释放的污染物：燃烧可能释放的

10、污染物：燃烧可能释放的污染物：COCO2 2、COCO、SOxSOx、NOxNOx、CHCH、烟、飞灰、金属及其氧化物等烟、飞灰、金属及其氧化物等烟、飞灰、金属及其氧化物等烟、飞灰、金属及其氧化物等温度对燃烧产物的绝对量和相对量都有影响温度对燃烧产物的绝对量和相对量都有影响温度对燃烧产物的绝对量和相对量都有影响温度对燃烧产物的绝对量和相对量都有影响燃料种类和燃烧方式对燃烧产物也有影响燃料种类和燃烧方式对燃烧产物也有影响燃料种类和燃烧方式对燃烧产物也有影响燃料种类和燃烧方式对燃烧产物也有影响49 三三.燃烧过程中产生的污染物燃烧过程中产生的污染物燃烧产物与温度的关系：燃烧产物与温度的关系：燃烧产

11、物与温度的关系：燃烧产物与温度的关系：50 三三.燃烧过程中产生的污染物燃烧过程中产生的污染物燃料种类对燃烧产物的影响（以燃料种类对燃烧产物的影响（以燃料种类对燃烧产物的影响（以燃料种类对燃烧产物的影响（以1000MW1000MW电站为例）电站为例）电站为例）电站为例）：51 四四.热化学关系式热化学关系式1.1.发热量发热量发热量发热量：单单单单位位位位燃燃燃燃料料料料完完完完全全全全燃燃燃燃烧烧烧烧时时时时，所所所所放放放放出出出出的的的的热热热热量量量量，即即即即在在在在反反反反应应应应物物物物开开开开始始始始状状状状态态态态和和和和反反反反应应应应产产产产物物物物终终终终了了了了状状状

12、状态态态态相相相相同同同同下下下下的的的的热热热热量量量量变变变变化化化化（kJ/kg kJ/kg or or kcal/kg kcal/kg）高位发热量：包括燃料生成物中水蒸气的汽化潜热高位发热量：包括燃料生成物中水蒸气的汽化潜热高位发热量：包括燃料生成物中水蒸气的汽化潜热高位发热量：包括燃料生成物中水蒸气的汽化潜热 低低低低位位位位发发发发热热热热量量量量：燃燃燃燃烧烧烧烧产产产产物物物物中中中中的的的的水水水水蒸蒸蒸蒸气气气气仍仍仍仍以以以以气气气气态态态态存存存存在在在在时时时时，完完完完全燃烧过程所释放的热量全燃烧过程所释放的热量全燃烧过程所释放的热量全燃烧过程所释放的热量52 四四

13、.热化学关系式热化学关系式2.2.燃烧设备的热损失燃烧设备的热损失燃烧设备的热损失燃烧设备的热损失 排烟热损失排烟热损失排烟热损失排烟热损失(省煤器、空气预热器）省煤器、空气预热器）省煤器、空气预热器）省煤器、空气预热器）不完全燃烧热损失（化学：不完全燃烧热损失（化学：不完全燃烧热损失（化学：不完全燃烧热损失（化学：COCO、HH2 2、CHCH4 4；机械；机械；机械；机械:飞灰飞灰飞灰飞灰 灰渣、漏煤，未燃尽的碳）灰渣、漏煤，未燃尽的碳）灰渣、漏煤，未燃尽的碳）灰渣、漏煤，未燃尽的碳）散热损失（锅炉炉墙、联箱、汽水管道）散热损失（锅炉炉墙、联箱、汽水管道）散热损失（锅炉炉墙、联箱、汽水管道

14、）散热损失（锅炉炉墙、联箱、汽水管道）在充分混合的条件下，热损失在理论空气量条件下最低在充分混合的条件下，热损失在理论空气量条件下最低在充分混合的条件下，热损失在理论空气量条件下最低在充分混合的条件下，热损失在理论空气量条件下最低不充分混合时，热损失最小值出现在空气过剩一侧。不充分混合时，热损失最小值出现在空气过剩一侧。不充分混合时，热损失最小值出现在空气过剩一侧。不充分混合时，热损失最小值出现在空气过剩一侧。53 四四.热化学关系式热化学关系式3.3.燃烧热损失与空燃比的关系燃烧热损失与空燃比的关系燃烧热损失与空燃比的关系燃烧热损失与空燃比的关系54省煤器（英文名称省煤器（英文名称Econo

15、mizerEconomizer）就是锅炉尾部烟道中将锅炉给水）就是锅炉尾部烟道中将锅炉给水加热成加热成汽包汽包压力下的饱和水的受热面，由于它吸收的是比较低温的烟压力下的饱和水的受热面，由于它吸收的是比较低温的烟气，降低了烟气的排烟温度，节省了能源，提高了效率，所以称之为气，降低了烟气的排烟温度，节省了能源，提高了效率，所以称之为省煤器省煤器.省煤器的分类：省煤器的分类：省煤器的分类：省煤器的分类：1.1.按材料分有按材料分有按材料分有按材料分有铸铁铸铁铸铁铸铁式和钢铁式；式和钢铁式；式和钢铁式；式和钢铁式；2.2.按烟气与给水的相对流向分有顺向式和逆向式；按烟气与给水的相对流向分有顺向式和逆向

16、式；按烟气与给水的相对流向分有顺向式和逆向式；按烟气与给水的相对流向分有顺向式和逆向式；3.3.按加热情况分有沸腾式和非沸腾式；按加热情况分有沸腾式和非沸腾式；按加热情况分有沸腾式和非沸腾式；按加热情况分有沸腾式和非沸腾式；4.4.按装置分有立式和卧式。按装置分有立式和卧式。按装置分有立式和卧式。按装置分有立式和卧式。省煤器作用：省煤器作用：1 1、吸收低温烟气的热量，降低排烟温度，减少排烟损失，节省、吸收低温烟气的热量，降低排烟温度，减少排烟损失，节省燃料。燃料。2 2、由于给水进入汽包之前先在省煤器加热，因此减少了给水在、由于给水进入汽包之前先在省煤器加热，因此减少了给水在受热面的吸热，可

17、以用省煤器来代替部分造价较高的蒸发受热面。受热面的吸热，可以用省煤器来代替部分造价较高的蒸发受热面。3 3、给水温度提高了，进入汽包就会减小壁温差，、给水温度提高了，进入汽包就会减小壁温差，热应力热应力相应的相应的减小，延长汽包使用寿命。减小，延长汽包使用寿命。4 4、省煤器再循环的作用：、省煤器再循环的作用：在锅炉在锅炉(汽包锅炉汽包锅炉)的启动过程中的启动过程中,由于其汽水管道的循环没有建由于其汽水管道的循环没有建立立,即锅炉给水处于停滞状态即锅炉给水处于停滞状态,此时省煤器内的水处于不流动的状态此时省煤器内的水处于不流动的状态,随着锅炉燃烧的加强随着锅炉燃烧的加强,烟气温度的提高烟气温度

18、的提高,省煤器内的水容易产生汽化省煤器内的水容易产生汽化,使省煤器的局部处于超温状态使省煤器的局部处于超温状态.为了避免这个情况的出现为了避免这个情况的出现,从汽包的集从汽包的集中下水管再接一管道到省煤器的入口中下水管再接一管道到省煤器的入口,作为再循环管道作为再循环管道,使省煤器内的使省煤器内的水处于流动状态水处于流动状态.避免其汽化。避免其汽化。55空气空气预热器预热器的作用是什么？的作用是什么？空气空气预热器预热器是利用烟气余热，加热燃料所需空是利用烟气余热，加热燃料所需空气的设备。采用空气气的设备。采用空气预热器预热器使锅炉排烟使锅炉排烟温度降低，锅炉热效率升高；由于采用高温空温度降低，锅炉热效率升高；由于采用高温空气燃烧，改善燃烧条件，使燃料的不完全燃烧气燃烧，改善燃烧条件，使燃料的不完全燃烧热损失下降，从而可进一步提高锅炉热效率；热损失下降，从而可进一步提高锅炉热效率；此外，采用热空气燃烧后，炉内温度升高，辐此外，采用热空气燃烧后，炉内温度升高，辐射传热加强，可节省蒸发受热面，这相当于以射传热加强，可节省蒸发受热面，这相当于以廉价的空气廉价的空气预热器预热器受热面，取代部分价格较高受热面，取代部分价格较高的蒸发受热面，这在锅炉制造的经济性上是很的蒸发受热面，这在锅炉制造的经济性上是很合算的。合算的。56