燃烧与大气污染ppt课件.ppt
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1、认识到了贫困户贫困的根本原因,才能开始对症下药,然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视,已经展开了“精准扶贫”项目第第2章燃烧与大气污染章燃烧与大气污染(2)n n教学内容n n1燃料的性质 n n2燃料燃烧过程 n n3烟气体积及污染物排放计算 n n4燃烧过程中硫氧化物的形成 n n5燃烧过程中颗粒物的形成 n n6燃烧过程中其他污染物的形成 1 1认识到了贫困户贫困的根本原因,才能开始对症下药,然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视,已经展开了“精准扶贫”项目3 3 烟气体积及污染物排放量计算烟气体积及污染物排放量计算n n一烟气体积计算一烟气体积计算n n.理论烟气体积理论烟气
2、体积n n在在理理论论空空气气量量下下,燃燃料料完完全全燃燃烧烧所所生生成成的的烟烟气气体体积积称称为为理理论论烟烟气气体体积积。以以V Vfgfg0 0表表示示,烟烟气气成成分分主主要要是是COCO2 2、SOSO2 2、N N2 2和水蒸气。和水蒸气。n n干烟气:除水蒸气以外的成分称为干烟气;干烟气:除水蒸气以外的成分称为干烟气;n n湿烟气:包括水蒸气在内的烟气。湿烟气:包括水蒸气在内的烟气。n nVfg0=V干烟气+V水蒸气n nV理论水蒸气=V燃料中氢燃烧后的水蒸气+V燃料中所含的水蒸气n n+V由供给理论空气量带入的由供给理论空气量带入的水蒸气水蒸气2 2认识到了贫困户贫困的根本
3、原因,才能开始对症下药,然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视,已经展开了“精准扶贫”项目n n2.2.烟气体积和密度的校正烟气体积和密度的校正烟气体积和密度的校正烟气体积和密度的校正n n燃燃烧烧产产生生的的烟烟气气其其T T、P P总总高高于于标标态态(273K273K、1atm1atm)故故需需换换算成标态。算成标态。n n大多数烟气可视为理气,故可应用理气方程。大多数烟气可视为理气,故可应用理气方程。n n设观测状态下(设观测状态下(T Ts s、P Ps s下):烟气的体积为下):烟气的体积为V Vs s,密度为,密度为s s。n n标态下(标态下(T Tn n、P Pn n下)
4、:下):烟气的体积为烟气的体积为V Vn n,密度为,密度为n n。n n标态下体积为:标态下体积为:n n标态下密度为:标态下密度为:n n应应指指出出,美美国国、日日本本和和国国际际全全球球监监测测系系统统网网的的标标准准态态是是298K298K、1atm1atm在作数据比较时应注意在作数据比较时应注意。3 3认识到了贫困户贫困的根本原因,才能开始对症下药,然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视,已经展开了“精准扶贫”项目n n3.3.过剩空气较正过剩空气较正n n因因为为实实际际燃燃烧烧过过程程是是有有过过剩剩空空气气的的,所所以以燃燃烧烧过过程程中中的的实实际际烟烟气气体体积积应应
5、为为理理论论烟烟气气体体积积与与过过剩空气量之和。剩空气量之和。n n用用奥奥氏氏烟烟气气分分析析仪仪测测定定烟烟气气中中的的COCO2 2、OO2 2和和COCO的的含含量量,可可以以确确定定燃燃烧烧设设备备在在运运行行中中烟烟气气成分和空气过剩系数。成分和空气过剩系数。n n空气过剩系数为空气过剩系数为=n na-a-过剩空气中过剩空气中OO2 2的过剩数的过剩数n n设设燃燃烧烧是是完完全全燃燃烧烧,过过剩剩空空气气中中的的氧氧只只以以OO2 2形形式存在,燃烧产物用下标式存在,燃烧产物用下标P P表示,表示,4 4认识到了贫困户贫困的根本原因,才能开始对症下药,然后药到病除。近年来国家
6、对扶贫工作高度重视,已经展开了“精准扶贫”项目n n假设空气只有假设空气只有OO2 2、N N2,2,分别为分别为21%21%、79%79%,则空气中总氧量为,则空气中总氧量为n n理论需氧量:理论需氧量:0.266N0.266N2P2P-O-O2P2Pn n所以(燃烧完全时)所以(燃烧完全时)若若燃燃烧烧不不完完全全会会产产生生COCO,须须校校正正。即即从从测测得得的的过过剩剩氧氧中中减减去去COCO氧化为氧化为COCO2 2所需的所需的OO2 2n nn n此时此时n n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。若燃烧是完全的,过剩空气中的O仅能够以
7、的o2形式存在,假定燃烧产物以下标p表示:实际烟气体积实际烟气体积实际烟气体积实际烟气体积 V Vfgfg0 0 VVfgfg=V=Vfgfg0 0+(+(-1)V-1)Va a5 5认识到了贫困户贫困的根本原因,才能开始对症下药,然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视,已经展开了“精准扶贫”项目二二.污染物排放量计算污染物排放量计算n n方法:方法:方法:方法:根据实测的污染物浓度和排烟量根据实测的污染物浓度和排烟量根据实测的污染物浓度和排烟量根据实测的污染物浓度和排烟量根据燃烧设备的排污系数、燃料组成和燃烧状况预测烟根据燃烧设备的排污系数、燃料组成和燃烧状况预测烟根据燃烧设备的排污系数
8、、燃料组成和燃烧状况预测烟根据燃烧设备的排污系数、燃料组成和燃烧状况预测烟气量和污染物浓度气量和污染物浓度气量和污染物浓度气量和污染物浓度排放因子(排放因子(排放因子(排放因子(Emission FactorEmission Factor)6 6认识到了贫困户贫困的根本原因,才能开始对症下药,然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视,已经展开了“精准扶贫”项目二二二二.污染物排放量计算污染物排放量计算污染物排放量计算污染物排放量计算n n排放因子举例(烟煤、次烟煤排放因子举例(烟煤、次烟煤排放因子举例(烟煤、次烟煤排放因子举例(烟煤、次烟煤SOxSOx、NOxNOx、COCO)7 7认识到了
9、贫困户贫困的根本原因,才能开始对症下药,然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视,已经展开了“精准扶贫”项目二二二二.污染物排放量计算污染物排放量计算污染物排放量计算污染物排放量计算n n排放因子举例(烟煤、次烟煤排放因子举例(烟煤、次烟煤排放因子举例(烟煤、次烟煤排放因子举例(烟煤、次烟煤 PM PM)8 8认识到了贫困户贫困的根本原因,才能开始对症下药,然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视,已经展开了“精准扶贫”项目二二二二.污染物排放量计算污染物排放量计算污染物排放量计算污染物排放量计算n n排放因子举例(机动车)排放因子举例(机动车)排放因子举例(机动车)排放因子举例(机动车)
10、EFEF车型车型车型车型 污染物污染物污染物污染物9 9认识到了贫困户贫困的根本原因,才能开始对症下药,然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视,已经展开了“精准扶贫”项目二污染物排放量的计算二污染物排放量的计算n n例例2-4对例2-3给定的重油,若燃料中硫转化为SOX(其中SO2占97%),试计算空气过剩系数a=1.20时烟气中SO2及SO3的浓度,以ppm表示,并计算此时烟气中CO2的含量,以体积百分比表示。1010认识到了贫困户贫困的根本原因,才能开始对症下药,然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视,已经展开了“精准扶贫”项目二污染物排放量的计算二污染物排放量的计算n n解解解解
11、:由例由例1 1可知,理论空气量条件下烟气组成(可知,理论空气量条件下烟气组成(molmol)为:)为:n nCOCO2 2:73.58H73.58H2 2OO:47.5+0.027847.5+0.0278n nSOSOX X:0.5N0.5NX X:n n理论烟气量:理论烟气量:理论烟气量:理论烟气量:73.58+0.5+(47.5+0.0278)+(73.58+0.5+(47.5+0.0278)+()=489.45)=489.45mol/kgmol/kg重油重油n n即即489.45=10.96489.45=10.96mm3 3/kg/kg重油重油n n空气过剩系数空气过剩系数a=1.2a
12、=1.2时,实际烟气量为:时,实际烟气量为:n n 其其中中10.4310.43为为理理论论空空气气量量,即即1 1KgKg重重油油完完全全燃燃烧烧所所需需理论空气量。理论空气量。1111认识到了贫困户贫困的根本原因,才能开始对症下药,然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视,已经展开了“精准扶贫”项目二污染物排放量的计算二污染物排放量的计算n n烟气中烟气中SOSO2 2的体积为的体积为 n n烟气中烟气中SOSO3 3的体积为的体积为 n n所以,烟气中所以,烟气中SOSO2 2、SOSO3 3的浓度分别为:的浓度分别为:n n1212认识到了贫困户贫困的根本原因,才能开始对症下药,然后
13、药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视,已经展开了“精准扶贫”项目二污染物排放量的计算二污染物排放量的计算n n当当=1.2=1.2时,干烟气量为:时,干烟气量为:CO2体积为:l所以干烟气中CO2的含量(以体积计)为:1313认识到了贫困户贫困的根本原因,才能开始对症下药,然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视,已经展开了“精准扶贫”项目二污染物排放量的计算二污染物排放量的计算n n例例2-5:已已知知某某电电厂厂烟烟气气温温度度为为473473K K,压压力力为为96.9396.93Kpa,Kpa,湿湿烟烟气气量量Q=10400mQ=10400m3 3/min/min,含含水水汽汽6.
14、25%6.25%(体体积积),奥奥萨萨特特仪仪分分析析结结果果是是:COCO2 2占占10.7%10.7%,OO2 2占占8.2%8.2%,不不含含COCO,污污染染物物排排放放的质量流量为的质量流量为22.722.7Kg/minKg/min。n n(1 1)污染物排放的质量速率(以污染物排放的质量速率(以t/dt/d表示)表示)n n(2 2)污染物在烟气中浓度污染物在烟气中浓度n n(3 3)烟气中空气过剩系数烟气中空气过剩系数n n(4 4)校校正正至至空空气气过过剩剩系系数数=1.8=1.8时时污污染染物物在在烟烟气气中的浓度。中的浓度。1414认识到了贫困户贫困的根本原因,才能开始对
15、症下药,然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视,已经展开了“精准扶贫”项目n n解:解:解:解:(1 1)污染物排放的质量流量为:)污染物排放的质量流量为:n nn nn n(2 2)测定条件下的干空气量为:)测定条件下的干空气量为:n nn n测定状态下干烟气中污染物的浓度:测定状态下干烟气中污染物的浓度:n nn nn n标态下的浓度:标态下的浓度:n n1515认识到了贫困户贫困的根本原因,才能开始对症下药,然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视,已经展开了“精准扶贫”项目n n(3)空气过剩系数:n n(4)校正至=1.8条件下的浓度:1616认识到了贫困户贫困的根本原因,才能
16、开始对症下药,然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视,已经展开了“精准扶贫”项目4 燃烧过程中硫氧化物的形成燃烧过程中硫氧化物的形成 一一、燃料中硫的氧化机理、燃料中硫的氧化机理1.燃料中硫的氧化燃料中硫的氧化 有机硫的分解温度较低有机硫的分解温度较低无机硫的分解速度较慢无机硫的分解速度较慢无机硫的分解速度较慢无机硫的分解速度较慢含硫燃料燃烧的特征是火焰呈蓝色,由于反应:含硫燃料燃烧的特征是火焰呈蓝色,由于反应:含硫燃料燃烧的特征是火焰呈蓝色,由于反应:含硫燃料燃烧的特征是火焰呈蓝色,由于反应:在所有的情况下,它都作为一种重要的反应中间体在所有的情况下,它都作为一种重要的反应中间体在所有的
17、情况下,它都作为一种重要的反应中间体在所有的情况下,它都作为一种重要的反应中间体1717认识到了贫困户贫困的根本原因,才能开始对症下药,然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视,已经展开了“精准扶贫”项目2.H2S的氧化的氧化1818认识到了贫困户贫困的根本原因,才能开始对症下药,然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视,已经展开了“精准扶贫”项目3.CS3.CS2 2和和和和COSCOS的氧化的氧化的氧化的氧化1919认识到了贫困户贫困的根本原因,才能开始对症下药,然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视,已经展开了“精准扶贫”项目4.元素元素S的氧化的氧化2020认识到了贫困户贫困的
18、根本原因,才能开始对症下药,然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视,已经展开了“精准扶贫”项目5.有机硫化物的氧化有机硫化物的氧化 2121认识到了贫困户贫困的根本原因,才能开始对症下药,然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视,已经展开了“精准扶贫”项目二二.SO2和和SO3之间的转化之间的转化 n n反应方程式反应方程式反应方程式反应方程式n nSOSO2 2+O+M+O+MSOSO3 3+M+M(1 1)n nSOSO3 3+O+OSOSO2 2+O+O2 2(2 2)n nSOSO3 3+H+HSOSO2 2+OH+OH(3 3)n nSOSO3 3+M+MSOSO2 2+O+M
19、+O+M(4 4)n n在炽热反应区在炽热反应区在炽热反应区在炽热反应区 ,OO 浓度很高,反应浓度很高,反应浓度很高,反应浓度很高,反应(1 1)和和和和(2 2)起支配作用起支配作用起支配作用起支配作用 2222认识到了贫困户贫困的根本原因,才能开始对症下药,然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视,已经展开了“精准扶贫”项目二二.SO2和和SO3之间的转化之间的转化n nSOSO3 3生成速率生成速率生成速率生成速率 n n当当当当dSOdSOdSOdSO3 3 3 3/d/d/d/dt t t t=0 =0 =0 =0 时,时,时,时,SOSOSOSO3 3 3 3浓度达到最大浓度达
20、到最大浓度达到最大浓度达到最大 n n在富燃料条件下,在富燃料条件下,在富燃料条件下,在富燃料条件下,OOOO浓度低得多,浓度低得多,浓度低得多,浓度低得多,SOSOSOSO3 3 3 3的去除反应主要为反应的去除反应主要为反应的去除反应主要为反应的去除反应主要为反应(3 3 3 3),),),),SO SO SO SO3 3 3 3的最大浓度:的最大浓度:的最大浓度:的最大浓度:2323认识到了贫困户贫困的根本原因,才能开始对症下药,然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视,已经展开了“精准扶贫”项目二二.SO2和和SO3之间的转化之间的转化n n燃烧后烟气中的水蒸气可能与燃烧后烟气中的水
21、蒸气可能与燃烧后烟气中的水蒸气可能与燃烧后烟气中的水蒸气可能与SOSO3 3结合生成结合生成结合生成结合生成HH2 2SOSO4 4,转化率,转化率,转化率,转化率:n n转化转化转化转化率与温度密切相关率与温度密切相关率与温度密切相关率与温度密切相关n nH H2 2SOSO4 4浓度越高,酸露点越高浓度越高,酸露点越高浓度越高,酸露点越高浓度越高,酸露点越高n n烟气露点升高极易引起管道和空气净化设施的腐烟气露点升高极易引起管道和空气净化设施的腐烟气露点升高极易引起管道和空气净化设施的腐烟气露点升高极易引起管道和空气净化设施的腐蚀蚀蚀蚀2424认识到了贫困户贫困的根本原因,才能开始对症下药
22、,然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视,已经展开了“精准扶贫”项目二二.SO2和和SO3之间的转化之间的转化SO3的转化率的转化率/%2525认识到了贫困户贫困的根本原因,才能开始对症下药,然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视,已经展开了“精准扶贫”项目5燃烧过程中颗粒物的形成燃烧过程中颗粒物的形成一一、碳粒子、碳粒子的生成的生成1.1.核化过程:气相脱氢反应并产生凝聚相固体碳核化过程:气相脱氢反应并产生凝聚相固体碳核化过程:气相脱氢反应并产生凝聚相固体碳核化过程:气相脱氢反应并产生凝聚相固体碳2.2.核表面上发生非均质反应核表面上发生非均质反应核表面上发生非均质反应核表面上发生非
23、均质反应3.3.较为缓慢的聚团和凝聚过程较为缓慢的聚团和凝聚过程较为缓慢的聚团和凝聚过程较为缓慢的聚团和凝聚过程燃料的分子结构是影响积炭的主导因素燃料的分子结构是影响积炭的主导因素燃料的分子结构是影响积炭的主导因素燃料的分子结构是影响积炭的主导因素积炭的生成与火焰的结构有关积炭的生成与火焰的结构有关积炭的生成与火焰的结构有关积炭的生成与火焰的结构有关提高氧气量可以防止积炭生成提高氧气量可以防止积炭生成提高氧气量可以防止积炭生成提高氧气量可以防止积炭生成压力越低则积炭的生成趋势越小压力越低则积炭的生成趋势越小压力越低则积炭的生成趋势越小压力越低则积炭的生成趋势越小2626认识到了贫困户贫困的根本
24、原因,才能开始对症下药,然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视,已经展开了“精准扶贫”项目一一.碳粒子的生成碳粒子的生成n n火焰的结构火焰的结构火焰的结构火焰的结构 预混火焰:气体燃料和空气在燃烧前充分混合(预混火焰:气体燃料和空气在燃烧前充分混合(bursenburner,meekerburnerbursenburner,meekerburner)扩散火焰:燃料和空气分别进入燃烧区,混合然后发扩散火焰:燃料和空气分别进入燃烧区,混合然后发生反应(实际中应用最多),不同的区域有不同的生反应(实际中应用最多),不同的区域有不同的(0(0)值值2727认识到了贫困户贫困的根本原因,才能开始对
25、症下药,然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视,已经展开了“精准扶贫”项目一一一一.碳粒子的生成碳粒子的生成碳粒子的生成碳粒子的生成n n火焰的结构(续)火焰的结构(续)火焰的结构(续)火焰的结构(续)层流火焰:层流火焰:Re2200Re2200Re2200,强烈的湍流作用,但分子扩散,强烈的湍流作用,但分子扩散仍然起作用仍然起作用Laminartransitiondeveloped turbulentheightJet velocity2828认识到了贫困户贫困的根本原因,才能开始对症下药,然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视,已经展开了“精准扶贫”项目一一一一.碳粒子的生成碳粒子
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