《【清华】第二章_燃烧与大气污染-1_508403799【GHOE】》由会员分享，可在线阅读，更多相关《【清华】第二章_燃烧与大气污染-1_508403799【GHOE】（45页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第二章 燃烧与大气污染 一 燃料性质一 燃料性质 二 燃烧过程 三 燃烧过程计算 四 燃烧过程硫氧化物的形成 五 燃烧过程中颗粒污染物的形成 六 氮氧化物的形成 七 燃烧过程中其他污染物的形成 本章主要内容本章主要内容 2 一 燃料性质一 燃料性质 1 1 燃料的分类燃料的分类 按获得方法分按获得方法分 按物态分按物态分 天然燃料天然燃料 人工燃料人工燃料 固体燃料固体燃料 木柴 煤 油页岩木柴 煤 油页岩 木炭 焦炭 煤粉等木炭 焦炭 煤粉等 液体燃料液体燃料 石油石油 汽油 煤油 柴油 汽油 煤油 柴油 重油重油 气体燃料气体燃料 天然气天然气 高炉煤气 发生炉煤高炉煤气 发生炉煤 气 焦
2、炉煤气气 焦炉煤气 3 一一 燃料性质 燃料性质 2 2 燃料的化学组成燃料的化学组成 决定热值和燃烧产物决定热值和燃烧产物 典型气体 液体和固体燃料的化学组成成分典型气体 液体和固体燃料的化学组成成分 4 2 2 燃料的化学组成燃料的化学组成 决定热值和燃烧产物决定热值和燃烧产物 典型气体 液体和固体燃料的化学组成成分典型气体 液体和固体燃料的化学组成成分 续续 一 燃料性质一 燃料性质 5 2 2 燃料的化学组成燃料的化学组成 液态燃料的挥发液态燃料的挥发 以汽油为例 以汽油为例 一 燃料性质一 燃料性质 3 3 燃料组成对燃烧的影响燃料组成对燃烧的影响 燃料组成燃料组成 碳碳 氮氮 硫硫
3、 其他其他 氢氢 氧氧 一 燃料性质一 燃料性质 7 3 3 燃料组成对燃烧的影响燃料组成对燃烧的影响 碳碳 可燃元素 可燃元素 1 kg纯碳完全燃烧放出纯碳完全燃烧放出7850 kcal的热的热 量 不完全燃烧生成量 不完全燃烧生成CO时放出时放出2214 kcal的热量 煤的热量 煤 中的碳不是单质状态存在 而是与氢 氮 硫等组成中的碳不是单质状态存在 而是与氢 氮 硫等组成 有机化合物 煤形成的地质年代越长 其挥发性成分有机化合物 煤形成的地质年代越长 其挥发性成分 含量越少 而含碳量则相对增加 例如 无烟煤含碳含量越少 而含碳量则相对增加 例如 无烟煤含碳 量约量约90 98 一般煤的
4、含碳量约 一般煤的含碳量约50 95 氢氢 燃料中发热量最高的元素 固体燃料中氢的含量 燃料中发热量最高的元素 固体燃料中氢的含量 为为2 10 以碳氢化合物的形式存在 以碳氢化合物的形式存在 1 kg氢完全燃氢完全燃 烧时能放出烧时能放出28780 kcal的热量的热量 氧 氧 氧在燃料中与碳和氢生成化合物 降低了燃料的氧在燃料中与碳和氢生成化合物 降低了燃料的 发热量发热量 一 燃料性质一 燃料性质 8 3 3 燃料组成对燃烧的影响燃料组成对燃烧的影响 氮 氮 燃料中含氮量很少 一般为燃料中含氮量很少 一般为0 5 1 5 硫 硫 以三种形态存在 有机硫 硫化铁硫和硫酸盐硫 以三种形态存在
5、 有机硫 硫化铁硫和硫酸盐硫 前两种能放出热量 称之为挥发硫 硫燃烧生成产物前两种能放出热量 称之为挥发硫 硫燃烧生成产物 为为SO2和和SO3 其中 其中SO2占占95 以上以上 水分 水分 水分的存在使燃料中可燃成分相对地减少 煤水分的存在使燃料中可燃成分相对地减少 煤 中水分由表面水分 外部水分 和吸附水分 内部水中水分由表面水分 外部水分 和吸附水分 内部水 分 组成 外部水分可以靠自然干燥方法除去 内部分 组成 外部水分可以靠自然干燥方法除去 内部 水分要放在干燥箱中加热到水分要放在干燥箱中加热到102 105 C 保持 保持2h后才后才 能除掉 能除掉 灰分 灰分 是燃料中不可燃矿
6、物质 为燃料中有害成分 是燃料中不可燃矿物质 为燃料中有害成分 一 燃料性质一 燃料性质 9 4 4 煤的分类和组成煤的分类和组成 煤的基本分类煤的基本分类 褐煤褐煤 最低品位的煤最低品位的煤 形成年形成年 代最短代最短 热值较低热值较低 烟煤 烟煤 形成年代较褐煤长形成年代较褐煤长 碳碳 含量含量7575 9090 成焦性较强成焦性较强 适宜工业一般应用适宜工业一般应用 无烟煤 无烟煤 煤化时间最长煤化时间最长 含碳含碳 量最高量最高 高于高于9393 成焦性成焦性 差差 发热量大发热量大 一 燃料性质一 燃料性质 10 4 4 煤的分类和组成煤的分类和组成 煤的详细分类煤的详细分类 一 燃
7、料性质一 燃料性质 11 4 4 煤的分类和组成煤的分类和组成 煤的成分煤的成分 工业分析工业分析 proximate analysis 测定煤中水分测定煤中水分 挥发分挥发分 灰分和固定碳灰分和固定碳 估估 测硫含量和热值测硫含量和热值 是评价工业用煤的主要指标是评价工业用煤的主要指标 元素分析元素分析 ultimate analysis 用化学分析的方法测定去掉外部水分的煤中用化学分析的方法测定去掉外部水分的煤中 主要组分碳主要组分碳 氢氢 氮氮 硫和氧的含量硫和氧的含量 一 燃料性质一 燃料性质 12 4 4 煤的分类和组成煤的分类和组成 煤的成分煤的成分 一 燃料性质一 燃料性质 13
8、 4 4 煤的分类和组成煤的分类和组成 煤的工业分析煤的工业分析 水分 水分 一定重量一定重量13mm以下粒度的煤样以下粒度的煤样 在干燥箱内在干燥箱内318 323K温度下干燥温度下干燥8小时小时 取出冷却取出冷却 称重称重 得到得到 外部水分外部水分 将失去外部水分的煤样保持在将失去外部水分的煤样保持在375 380K下下 约约2h 后后 称重称重 得到内部水分得到内部水分 挥发分挥发分 失去水分的试样密封在坩埚内失去水分的试样密封在坩埚内 放在放在1200K的马的马 弗炉中加热弗炉中加热7分钟分钟 放入干燥箱中冷却至常温再称放入干燥箱中冷却至常温再称 重重 一 燃料性质一 燃料性质 14
9、 4 4 煤的分类和组成煤的分类和组成 煤的工业分析煤的工业分析 续续 固定碳固定碳 从煤中扣除水分从煤中扣除水分 灰分以及挥发分后剩余的部分灰分以及挥发分后剩余的部分 为固定碳为固定碳 失去水分和挥发分后的剩余部分失去水分和挥发分后的剩余部分 焦炭焦炭 放在放在 800 20 C的环境中灼烧到重量不在变化时的环境中灼烧到重量不在变化时 取取 出冷却出冷却 焦炭所失去的重量为固定碳焦炭所失去的重量为固定碳 灰分 灰分 煤中不可燃矿物物质的总称煤中不可燃矿物物质的总称 一 燃料性质一 燃料性质 15 4 4 煤的分类和组成煤的分类和组成 煤的工业分析煤的工业分析 续续 灰分 灰分 我国煤炭的平均
10、灰分含量为我国煤炭的平均灰分含量为2525 灰分的存在降低了煤的热值灰分的存在降低了煤的热值 也增加了烟尘污染和出渣量也增加了烟尘污染和出渣量 一 燃料性质一 燃料性质 16 4 4 煤的分类和组成煤的分类和组成 煤的元素分析煤的元素分析 碳和氢 碳和氢 通过燃烧后分析尾气中通过燃烧后分析尾气中CO2和和H2O的生成的生成 量测定量测定 氮 氮 在催化剂作用下使煤中的氮转化为氨在催化剂作用下使煤中的氮转化为氨 碱液吸碱液吸 收收 滴定滴定 硫 硫 与氧化镁和无水硫酸钠混合物反应与氧化镁和无水硫酸钠混合物反应 S SO42 滴定滴定 一 燃料性质一 燃料性质 17 4 4 煤的分类和组成煤的分类
11、和组成 煤的元素分析煤的元素分析 煤煤 中中 硫硫 的的 形形 态态 一 燃料性质一 燃料性质 18 4 4 煤的分类和组成煤的分类和组成 煤的成分的表示方法煤的成分的表示方法 图 2 1 固体燃料成分及其组成相互关系 一 燃料性质一 燃料性质 19 ar ad d daf A Sly C H O Sr Wn Ww 灰分 固定碳 挥发分 水分 固体部分 焦碳 挥发部分 N 4 4 煤的分类和组成煤的分类和组成 煤的成分的表示方法煤的成分的表示方法 收到基 锅炉炉前使用的燃料收到基 锅炉炉前使用的燃料 包括全部灰分和水分包括全部灰分和水分 空气干燥基 以去掉外部水分的燃料作为空气干燥基 以去掉外
12、部水分的燃料作为100100 的成分的成分 即在实验室内进行燃料分析时的试样成分即在实验室内进行燃料分析时的试样成分 干燥基 以去掉全部水分的燃料作为干燥基 以去掉全部水分的燃料作为100100 的成分的成分 干燥干燥 基更能反映出灰分的多少基更能反映出灰分的多少 干燥无灰基 以去掉水分和灰分的燃料作为干燥无灰基 以去掉水分和灰分的燃料作为100100 的的成分成分 100 ararararararar WASNOHC 100 adadadadadadad WASNOHC 100 dafdafdafdafdaf SNOHC 100 dddddd ASNOHC 一 燃料性质一 燃料性质 20 4
13、 4 煤的分类和组成煤的分类和组成 我国部分煤种的分析结果我国部分煤种的分析结果 一 燃料性质一 燃料性质 21 4 4 煤的分类和组成煤的分类和组成 我国部分煤种的分析结果我国部分煤种的分析结果 续续 一 燃料性质一 燃料性质 22 5 5 其他燃料其他燃料 石油石油 液体燃料的主要来源液体燃料的主要来源 链烷烃链烷烃 环烷烃和芳香烃等多种化合物组成的混合物环烷烃和芳香烃等多种化合物组成的混合物 主要含碳和氢主要含碳和氢 还有少量硫还有少量硫 氮和氧氮和氧 氢含量增加时氢含量增加时 比重减少比重减少 发热量增加发热量增加 天然气天然气 典型的气体燃料典型的气体燃料 一般组成为甲烷一般组成为甲
14、烷85 乙烷乙烷10 丙烷丙烷3 一 燃料性质一 燃料性质 23 5 5 其他燃料其他燃料 非常规燃料非常规燃料 城市固体废弃物城市固体废弃物 商业和工业固体废弃物商业和工业固体废弃物 农产物和农村废物农产物和农村废物 水生植物和水生废物水生植物和水生废物 污泥处理厂废物污泥处理厂废物 可燃性工业和采矿废物可燃性工业和采矿废物 天然存在的含碳和含碳氢的资源天然存在的含碳和含碳氢的资源 合成燃料合成燃料 非常规燃料通常需要专门技术转化为易于非常规燃料通常需要专门技术转化为易于利用的形式利用的形式 城市固体废物用作燃料必须考虑其大气污染问题城市固体废物用作燃料必须考虑其大气污染问题 一 燃料性质一
15、 燃料性质 24 6 6 燃料组成的表示方法燃料组成的表示方法 CxHySzOwNv 例题例题 某燃料质量组成某燃料质量组成 C 77 2 H 5 2 N 1 2 S 2 6 O 5 9 灰分灰分 7 9 请确定该燃料的化学分子式请确定该燃料的化学分子式 元素元素 质量组成质量组成 mol 100g mol mol C 77 2 12 6 43 6 43 1 00 H 5 20 1 5 20 6 43 0 808 N 1 20 14 0 0857 6 43 0 013 S 2 60 32 0 0812 6 43 0 013 O 5 90 16 0 369 6 43 0 057 灰分灰分 7 9
16、 6 43 1 23 g molC 该燃料的化学分子式为 该燃料的化学分子式为 CH0 808N0 013S0 013O0 057 一 燃料性质一 燃料性质 25 一 燃料性质 二 燃烧过程二 燃烧过程 三 燃烧过程计算 四 燃烧过程硫氧化物的形成 五 燃烧过程中颗粒污染物的形成 六 氮氧化物的形成 七 燃烧过程中其他污染物的形成 本章主要内容本章主要内容 26 1 影响燃烧过程的主要因素影响燃烧过程的主要因素 燃烧过程及燃烧产物燃烧过程及燃烧产物 完全燃烧 完全燃烧 CO2 H2O 不完全燃烧 不完全燃烧 CO2 H2O CO 黑烟及其他部 黑烟及其他部 分氧化产物分氧化产物 如果燃料中含有如果燃料中含有S和和N 则会生成 则会生成SO2和和NO 空气中的部分空气中的部分N可能被氧化成可能被氧化成NO 热力型 热力型NOx 二 燃烧过程二 燃烧过程 27 1 1 影响燃烧过程的主要因素影响燃烧过程的主要因素 燃料完全燃烧的条件燃料完全燃烧的条件 空气条件 提供充足的空气 但是空气量过空气条件 提供充足的空气 但是空气量过 大 会降低炉温 增加热损失大 会降低炉温 增加热损失 温度条件
