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1、扬州科技学院 生化工程系 YangZhou University of Science and Technology Department of Biochemical Engineering 授课老师 ：马武生扬州科技学院 生化工程系 YangZhou University of Science and Technology Department of Biochemical Engineering 授课老师 ：马武生第二章 燃烧与大气污染（上）第二章 燃烧与大气污染（上）扬州职业大学 生物与化工工程学院 马老师能源和资源的不合理利用或浪费是造成环境污染的主要原因；而大气环境污染主要是燃料燃
2、烧造成的。因此，要解决大气环境污染间题，必须研究燃料燃烧与大气污染的关系，尽可能减少燃烧产生的大气污染物，注意节约能源，开发清洁能源。在我国能源构成中，煤炭约占70%，石油和天然气等约占30%，核电比例很小。今后相当长时间内，煤炭仍是主要能源。能源和资源的不合理利用或浪费是造成环境污染的主要原因；而大气环境污染主要是燃料燃烧造成的。因此，要解决大气环境污染间题，必须研究燃料燃烧与大气污染的关系，尽可能减少燃烧产生的大气污染物，注意节约能源，开发清洁能源。在我国能源构成中，煤炭约占70%，石油和天然气等约占30%，核电比例很小。今后相当长时间内，煤炭仍是主要能源。中国与世界能源消费结构中国与世界
3、能源消费结构十一五中国能源消费结构十一五中国能源消费结构世界各国能源消费结构对比世界各国能源消费结构对比扬州职业大学 生物与化工工程学院 马老师我国不仅水能等无污染能源开发较少，而且煤炭利用率低。因此开发新能源、提高煤炭等能源利用率，潜力很大。做好这项工作，既有利于促进国民经济发展，又可减轻大气污染，改善大气环境质量。我国不仅水能等无污染能源开发较少，而且煤炭利用率低。因此开发新能源、提高煤炭等能源利用率，潜力很大。做好这项工作，既有利于促进国民经济发展，又可减轻大气污染，改善大气环境质量。扬州职业大学 生物与化工工程学院 马老师本章内容重点与难点2.1 燃料的性质2.2 燃料的燃烧过程2.3
4、 燃烧计算2.4 燃烧过程中污染物的形成与控制2.5 其他污染物的形成2.1 燃料的性质2.2 燃料的燃烧过程2.3 燃烧计算2.4 燃烧过程中污染物的形成与控制2.5 其他污染物的形成理论空气量的计算理论与实际烟气量的计算污染物排放量4 气态污染物的控制理论空气量的计算理论与实际烟气量的计算污染物排放量4 气态污染物的控制扬州职业大学 生物与化工工程学院 马老师2.1.1 燃料的分类2.1.2 燃料的化学组成2.1.3 燃料组成对燃烧的影响2.1.4 煤的分类和组成2.1.5 其他燃料2.1.6 燃料组成的表示方法: CxHySzOwNv2.1.1 燃料的分类2.1.2 燃料的化学组成2.1
5、.3 燃料组成对燃烧的影响2.1.4 煤的分类和组成2.1.5 其他燃料2.1.6 燃料组成的表示方法: CxHySzOwNv燃料的定义：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。2 .1 燃料的性质2 .1 燃料的性质扬州职业大学 生物与化工工程学院 马老师2.1.1 燃料的分类2.1.1 燃料的分类分类方法分类方法常规燃料：如煤（coal）、petroleum、天然气(rude gas)等。如煤（coal）、petroleum、天然气(rude gas)等。非常规燃料按其物理状态按其物理状态固体燃料：挥发分被蒸馏后以气态燃烧（蒸气控制）；留挥发分被蒸馏后以气态燃烧（蒸气控制
6、）；留下的固定炭以固态燃烧（扩散控制）。下的固定炭以固态燃烧（扩散控制）。液体燃料：由蒸发过程控制（气态形式燃烧）。由蒸发过程控制（气态形式燃烧）。气态燃料：由扩散或混合控制。由扩散或混合控制。扬州职业大学 生物与化工工程学 院 马老师按获得方法分按物态分天然燃料人工燃料固体燃料木柴、煤、油页岩木炭、焦炭、煤粉等液体燃料石油汽油、煤油、柴油、 重油气体燃料天然气高炉煤气、发生炉煤 气、焦炉煤气按获得方法分按物态分天然燃料人工燃料固体燃料木柴、煤、油页岩木炭、焦炭、煤粉等液体燃料石油汽油、煤油、柴油、 重油气体燃料天然气高炉煤气、发生炉煤 气、焦炉煤气2.1.1 燃料的分类2.1.1 燃料的分类
7、扬州职业大学 生物与化工工程学 院 马老师典型气体、液体和固体燃料的化学组成成分2.1.2燃料的 化学组成扬州职业大学 生物与化工工程学院 马老师典型气体、液体和固体燃料的化学组成成分扬州职业大学 生物与化工工程学院 马老师碳：碳：可燃元素。可燃元素。1 kg纯碳完全燃烧时，放出7850 kcal的热量。1 kg纯碳完全燃烧时，放出7850 kcal的热量。当不完全燃烧生成CO时，放出2214 kcal的热量。纯碳起燃温度很高，燃烧缓慢，火焰也短。煤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，其挥发性成分含量越少，而含碳量则相对增加。当不完全燃烧生成CO时，
8、放出2214 kcal的热量。纯碳起燃温度很高，燃烧缓慢，火焰也短。煤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，其挥发性成分含量越少，而含碳量则相对增加。例如，无烟煤含碳量约9098%，一般煤的含碳量约5095%。例如，无烟煤含碳量约9098%，一般煤的含碳量约5095%。2.1.3 燃料组成对燃烧的影响2.1.3 燃料组成对燃烧的影响扬州职业大学 生物与化工工程学院 马老师氢：氢：燃料中发热量最高的元素。燃料中发热量最高的元素。固体燃料中氢的含量为210%，以碳氢化合物的形式存在，1 kg氢完全燃烧时能放出28780 kcal的热量固体燃料中氢的含量为2
9、10%，以碳氢化合物的形式存在，1 kg氢完全燃烧时能放出28780 kcal的热量氧：氧：氧在燃料中与碳和氢生成化合物，降低了燃料的发热量氧在燃料中与碳和氢生成化合物，降低了燃料的发热量氮：氮：燃料中含氮量很少，一般为0.51.5%燃料中含氮量很少，一般为0.51.5%硫：硫：三种形态：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。硫燃烧生成产物为SO三种形态：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。硫燃烧生成产物为SO2 2和SO和SO3 3，其中SO，其中SO2 2占95% 以上。占95% 以上。扬州职业大学 生物与化工工程学院 马老师水分：水分：水
10、分的存在使燃料中可燃成分相对地减少。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102105C，保持2h后才能除掉。煤中水分由表面水分（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。内部水分要放在干燥箱中加热到102105C，保持2h后才能除掉。灰分：灰分：燃料中不可燃矿物质，为燃料中有害成分。燃料中不可燃矿物质，为燃料中有害成分。扬州职业大学 生物与化工工程学院 马老师定义定义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
11、。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。性质性质有机成分和无机成分的含量因种类、产地不同而异。有机成分和无机成分的含量因种类、产地不同而异。煤的基本分类煤的基本分类褐煤：最低品味的煤，形成年代最短，热值较低褐煤：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7590。成焦性较强，适宜 工业一般应用烟煤：形成年代较褐煤长，碳含量7590。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2.1.4 煤的分类和组成2.1.
12、4 煤的分类和组成扬州职业大学 生物与化工工程学院 马老师煤的组成分析（按测定组成分析）煤的组成分析（按测定组成分析）工业分析（ proximate analysis ）：水分、灰分、挥发分、固定 碳、S含量、热值。元素分析（ ultimate analysis ）：用化学法测定的去除掉外部水 分的主要组分。C、H、N、S、O等。工业分析（ proximate analysis ）：水分、灰分、挥发分、固定 碳、S含量、热值。元素分析（ ultimate analysis ）：用化学法测定的去除掉外部水 分的主要组分。C、H、N、S、O等。扬州职业大学 生物与化工工程学院 马老师水分水分一定重
13、量13mm以下粒度的煤样，在干燥箱内318323K温度下干燥8小 时，取出冷却，称重一定重量13mm以下粒度的煤样，在干燥箱内318323K温度下干燥8小 时，取出冷却，称重外部水分外部水分将失去外部水分的煤样保持在375-380K下，约2h后，称重将失去外部水分的煤样保持在375-380K下，约2h后，称重内部水分内部水分挥发分挥发分失去水分的试样密封在坩埚内，放在1200K的马弗炉中加热7分钟，放 入干燥箱中冷却至常温再称重失去水分的试样密封在坩埚内，放在1200K的马弗炉中加热7分钟，放 入干燥箱中冷却至常温再称重固定碳固定碳从煤中扣除水分、灰分以及挥发分后剩余的部分为固定碳.从煤中扣除
14、水分、灰分以及挥发分后剩余的部分为固定碳.失去水分和挥发分后的剩余部分（焦炭）放在800失去水分和挥发分后的剩余部分（焦炭）放在800 2020 C的环境中灼烧到 重量不再变化时，取出冷却。焦炭所失去的重量为固定碳C的环境中灼烧到 重量不再变化时，取出冷却。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。煤的工业分析煤的工业分析扬州职业大学 生物与化工工程学院 马老师灰分灰分我国煤炭的平均灰分含量为25我国煤炭的平均灰分含量为25灰分的存在降低了煤的热值，也增加了烟尘污染和出渣量灰分的存在降低了煤的热值，也增加了烟尘污染和出渣量扬州职业大学 生物与化工工程学
15、院 马老师碳和氢碳和氢通过燃烧后分析尾气中CO通过燃烧后分析尾气中CO2 2 和H和H2 2O的生成量测定O的生成量测定氮氮在催化剂作用下使煤中的氮转化为氨，碱液吸收，滴定在催化剂作用下使煤中的氮转化为氨，碱液吸收，滴定硫硫与氧化镁和无水硫酸钠混合物反应，SO与氧化镁和无水硫酸钠混合物反应，SO42-42-，滴定，滴定煤的元素分析煤的元素分析扬州职业大学 生物与化工工程学院 马老师常用四种基准表示煤的成分：常用四种基准表示煤的成分：%100arararararararWASNOHC%100adadadadadadadWASNOHC%100ddddddASNOHC%100dafdafdafdaf
16、dafSNOHC2.1.4 煤的分类和组成2.1.4 煤的分类和组成收到基：锅炉炉前使用的燃料，包括全部灰分和水分收到基：锅炉炉前使用的燃料，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100%的成分，即 在实验室内进行燃料分析时的试样成分空气干燥基：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 灰分的多少干燥无灰基：以去掉水分和灰分的燃料作为100%的成分干燥无灰基：以去掉水分和灰分的燃料作为100%的成分扬州职业大学 生物与化工工程学 院 马老师煤的成分的表示方法及其组成的相互关系煤的成分
