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1、第一章 概论 第二章 燃烧与大气污染 第三章 大气污染气象学 第四章 大气扩散浓度估算模式 第五章 颗粒污染物控制技术基础 第六章 除尘装置 第七章 气态污染物控制技术基础 第八章 硫氧化物的污染控制 第九章 固定源氮氧化物污染控制 第十章 挥发性有机物污染控制 第十一章 城市机动车污染控制 第十二章 大气污染和全球气候 第十三章 集气罩 第十四章 管道系统的设计,目 录,第一章 绪论,大气与大气污染 大气污染物及其来源 大气污染的影响 大气污染综合防治 环境空气质量控制标准,第二章 燃烧与大气污染,燃料的性质 燃料燃烧过程 烟气体积及污染物排放量计算 燃烧过程中硫氧化物的形成 燃烧过程中颗粒
2、污染物的形成 燃烧过程中其他污染物的形成,第一节 燃料的性质,燃料的分类,1、煤,煤的基本分类 褐煤 最低品味的煤，形成年代最短，热值较低 烟煤 形成年代较褐煤长，碳含量75%-90。成焦性较强，适宜工业一般应用 无烟煤 煤化时间最长，含碳量最高（高于93），成焦性差，发热量大,煤的成分分析 工业分析（ proximate analysis ） 测定煤中水分、灰分、挥发分和固定碳，估测硫含量和热值，是评价工业用煤的主要指标。 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主要组分碳、氢、氮、硫和氧的含量。,1、煤,1、煤,煤中硫的形态,煤的成分的表示
3、方法 (1)收到基：锅炉炉前使用的燃料，包括全部灰分和水分，在进行燃料和热效应实验时使用。 (2)空气干燥基：以去掉外部水分的燃料作为100%的成分，即在实验室内进行燃料分析时的试样成分。,1、煤,煤的成分的表示方法,(3)干燥基：以去掉全部水分的燃料作为100%的成分，干燥基更能反映出灰分的多少 (4)干燥无灰基：以去掉水分和灰分的燃料作为100%的成分,1、煤,煤的成分的表示方法及其组成的相互关系,我国部分煤种的分析结果,液体燃料的主要来源 链烷烃、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，还有少量硫、氮和氧。硫主要为有机硫。 比重是热值的指示。闪点是与安全有关的性质。,2、石
4、油,典型的气体燃料 一般组成为甲烷85、乙烷10、丙烷3 总硫、硫化氢含量的最大允许值有所规定 惰性组分的影响,3、天然气,城市固体废弃物 商业和工业固体废弃物 农产物和农村废物 水生植物和水生废物 污泥处理厂废物 可燃性工业和采矿废物 天然存在的含碳和含碳氢的资源 合成燃料,4、非常规燃料,非常规燃料通常需要专门技术转化为易于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。,第二章 燃烧与大气污染,燃料的性质 燃料燃烧过程 烟气体积及污染物排放量计算 燃烧过程中硫氧化物的形成 燃烧过程中颗粒污染物的形成 燃烧过程中其他污染物的形成,1、影响燃烧过程的主要因素 燃烧过程及燃烧产物 完全燃
5、烧：CO2、H2O 不完全燃烧： CO2、H2O & CO、黑烟及其他部分氧化产物 如果燃料中含有S和N，则会生成SO2和NO 空气中的部分N可能被氧化成NO热力型NOx,第二节 燃料燃烧过程,燃料完全燃烧的条件（3T） 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 温度条件（Temperature）：达到燃料的着火温度 时间条件（Time）：燃料在高温区停留时间应超过燃料燃烧所需时间，停留时间决定于燃烧室的大小和形状 燃料与空气的混合条件（Turbulence）：燃料与氧充分混合,1、影响燃烧过程的主要因素,理论空气量的定义 建立燃烧方程式的假定： 空气组成为20.9%O
6、2和79.1%N2，两者体积比为N2/ O2 = 3.78 燃料中固定氧可用于燃烧 燃料中硫主要被氧化为 SO2 不考虑热力型NOX的生成 燃料中的N在燃烧时转化为N2 燃料的化学式为CxHySzOw,2、燃料燃烧的理论空气量,燃烧方程式： 燃料重量： 12x+1.008y+32z+16w 理论空气量： 煤的理论空气量49 m3/kg，液体燃料1011 m3/kg,例题,空气过剩系数 实际空气量与理论空气量之比。以表示，通常1 部分炉型的空气过剩系数,2、燃料燃烧的理论空气量,理论空气量,单位质量燃料燃烧所需要的空气质量 例如：汽油（C8H18）的完全燃烧： 汽油的质量：128+1.00818
7、 = 114.14 空气的质量：3212.5+283.7812.5 = 1723 空燃比 AF=15.11,2、燃料燃烧的理论空气量,理论空气量,空气过剩系数,空燃比,燃烧可能释放的污染物： CO2、CO、SOx、NOx、CH、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 燃料种类和燃烧方式对燃烧产物也有影响,3、燃烧产生的污染物,燃烧产物与温度的关系：,燃烧可能释放的污染物： CO2、CO、SOx、NOx、CH、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 燃料种类和燃烧方式对燃烧产物也有影响,3、燃烧产生的污染物,燃料种类对燃烧产物的影响,排烟热
8、损失 不完全燃烧热损失 散热损失,4、热化学关系式,发热量 燃料设备的热损失,1、烟气体积计算 理论烟气体积 CO2、SO2、N2和H2O 干烟气、湿烟气、理论水蒸气体积 烟气体积和密度的校正 转化为标态下（273K、1atm）的体积和密度 过剩空气的校正,第三节 烟气体积及污染物排放量计算,空气过剩系数： = 理论空气量/实际空气量= (1+ a)(O2+3.76N2)/(O2+3.76N2)=1+a 完全燃烧： 此时烟气中，O2P= aO2，N2P = 3.78(1+a)N2 空气中O2=(20.9/79.1)N2=0.264N2， 则= 1+ O2P /(0.264N2P- O2P) 不
9、完全燃烧： 此时烟气中， O2P - 0.5 COP 则 = 1 + (O2P - 0.5 COP )/ 0.264 N2P ( O2P - 0.5 COP ),过剩空气的校正,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%；H2O：0.05%；灰分：0.10%。求： 1）试确定燃烧1kg重油所需要的理论空气量； 2）若燃料中硫全部转化为SOx（其中 SO2占97%），试计算空气过剩系数 =1.20时烟气中SO2及SO3的浓度，用10-6表示； 3）并计算此时干烟气中CO2的含量，以体积百分比表示。,例题,2、污染物排放量计算,例：已知
10、某电厂烟气浓度为473K，压力等于96.93kPa，湿烟气量为10400m3/min，含水汽6.25%（体积），奥萨特仪分析结果是：CO2=10.7%,O2=8.2%,不含CO。污染物排放的质量流量为22.7kg/min。求： 1）污染物排放的质量速率（以t/d表示）； 2）污染物在烟气中的浓度； 3）燃烧时的空气过剩系数； 4）校正至空气过剩系数为1.4时污染物在烟气中的浓度。,例题,2、污染物排放量计算,1、硫的氧化机理 有机硫的分解温度较低 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： 在所有的情况下，它都作为一种重要的反应中间体,第四节 燃烧过程中硫氧化物的形成,硫
11、的氧化,1、硫的氧化机理,H2S的氧化,1、硫的氧化机理,CS2、COS的氧化,1、硫的氧化机理,元素 S 的氧化,1、硫的氧化机理,有机硫化物 的氧化,2、 SO2和SO3之间的转化,反应方程式 SO2 + O + M SO3 + M （1） SO3 + O SO2 + O2 （2） SO3 + H SO2 + OH （3） SO3 + M SO2 + O + M （4） 在炽热反应区 ，O 浓度很高，反应（1）和（2）起支配作用,SO3生成速率 当dSO3 /dt = 0 时，SO3浓度达到最大 在富燃料条件下，O浓度低得多，SO3的去除反应主要为反应（3）， SO3的最大浓度：,2、 S
12、O2和SO3之间的转化,燃烧后烟气中的水蒸气可能与SO3结合生成H2SO4，转化率: 转化率与温度密切相关 H2SO4浓度越高，酸露点越高 烟气露点升高极易引起管道和空气净化设施的腐蚀,2、 SO2和SO3之间的转化,SO3的转化率/%,1、碳粒子的生成 积炭的生成 核化过程：气相脱氢反应并产生凝聚相固体碳 核表面上发生非均质反应 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 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 压力越低则积炭的生成趋势越小,第五节 燃烧过程中颗粒污染物的形成,燃料油雾滴在被充分氧化之前，与炽热壁面接触，发生液相裂化和高温分解，出现结焦 多组
13、分重残油的燃烧后期会生成煤胞，难以燃烧。 焦粒生成反应的顺序：烷烃 烯烃 带支链芳烃 凝聚环系 沥青 半园体沥青 沥青焦 焦炭,1、碳粒子的生成 积炭的生成 石油焦和煤胞的生成,2、 燃煤烟尘的形成,烟尘：固体燃料燃烧产生的颗粒物，包括： 黑烟：未燃尽的碳粒 飞灰：不可燃矿物质微粒 煤粉燃烧过程 碳表面的燃烧产物为CO，它扩散离开表面并与O2反应,煤粉燃烧过程 理论上碳与氧的摩尔比近1.0时最易形成黑烟 在预混火焰中，C/O大约为0.5时最易形成黑烟 易燃烧又少出现黑烟的燃料顺序为：无烟煤 焦炭 褐煤 低挥发分烟煤 高灰发分烟煤 碳粒子燃尽的时间与粒子的初始直径、表面温度、氧气浓度等有关,2、 燃煤烟尘的形成,燃烧碳层中成分和温度分布,高灰分燃料的扩散燃烧,煤质 燃烧方式 烟气流速 炉排和炉膛的热负荷 锅炉运行负荷 锅炉结构,影响燃煤烟气中飞灰排放特征的因素,几种燃烧方式的烟尘颗粒概况,影响燃煤烟气中飞灰排放特征的因素运行负荷,日本水俣病事件(汞),日本富山骨痛病事件(镉),喝了含砷的地表水而中毒的孩子,本章总结,燃料的性质、燃料燃烧过程,烟气体积及污染物排放量计算,习题：,1. P61页2.1 2. P62页2.3 3. P62页2.4,
