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1、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污染物的生成与控制2.1 燃料的性质燃料：指在燃烧过程中，能够放出能量，且 在经济上可以取得效益的物质。 分类： 固体燃料（煤）常规燃料 液体燃料（石油）气体燃料（天燃气）非常规燃料非常规燃料城市固体废弃物商业和工业固体废弃物农产物及农村废物水生植物和水生废物污泥处理厂废物天然存在的含碳和含碳氢的资源合成燃料煤的分类褐煤、烟煤、无烟煤煤的工业分析水分（外部水分、内部水分）灰分（SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO等）挥发分（氢气、碳氢化合物、一氧化碳、硫化氢等 ）固定碳煤的元素分析碳、氢、氮、硫、氧等煤中硫的形
2、态硫化铁硫、有机硫、硫酸盐硫煤的成分的表示方法收到基ar、空气干燥基ad、干燥基d、干燥无灰基 dafA StyCSrwnwwH O Ndafdadar灰分固定碳挥发分水分固体部分（焦碳）挥发部分石油：液体燃料，多种化合物的混合物。（由链烷烃、环烷烃、芳香烃等碳氢化合物组成）比重：0.781.00比重：发热值闪点：安全粘度：温度天燃气：气体燃料。组成：甲烷85%、乙烷10%、丙烷3%，及其它含碳更高的碳氢化合物。2.2燃料燃烧过程燃烧可燃混合物的快速氧化过程，并伴随着能量 （光和热）的释放，同时使燃料的组成元素转化为 相应的氧化物。燃料完全燃烧的条件空气条件 温度条件时间条件 燃料与空气的混合
3、条件（满足“3T”要求：Temperature、Time、Turbulence）燃料燃烧的理论空气量单位质量的燃料按燃烧反应方程式完全燃烧 所需要的空气量。建立燃烧化学方程式的基本假定空气仅由氮、氧组成，其中氮79%、氧21%。燃料中的固定态氧可用于燃烧燃料中的硫主要被氧化成SO2（无SO3）燃料中的氮主要转化为N2（无NOX） 煤：C、S、N、H、0、H2O、灰分CO2、SO2、N2、H2O以1kg煤为基准进行燃烧计算：煤成分 含量（kg） 需O2量(m3)C WC 1.867 WCS WS 0 .7WSN WN 0H WH 5.6WHO WO -0.7WO H2O W H2O 0 灰分 W
4、灰 02.3煤的燃烧计算1kg煤的需O2量：V O 2 * = 1.867 WC + 0 .7WS + 5.6WH + （ -0.7WO ）1kg煤需要的理论空气量：V空* = V O2 * /0.21设 为空气过剩系数，则1kg煤需要的实际空气量为：V空 = V空* 烟气量计算：1kg煤生成的烟气成分 烟气量(m3)CO2 1.867 WC SO2 0 .7WS N2 0.8 WN +0.79V空*H2O 11.2 W H +1.24 W H2O +1.24V空*da烟气中的水蒸气由三部分组成：燃料中的氢生成的水蒸气： 11.2 W H燃料自身所含的水蒸气： 1.24 W H2O 空气中的水
5、蒸气： 1.24V空*da（其中， da为空气湿度，单位kg水/m3干空气 ）其中，烟气中的氮气由两部分组成： 燃料氮生成的氮气： 0.8 WN 空气中的氮气： 0.79V空*1kg煤产生的理论烟气量为：V烟* = 1.867 WC + 0 .7WS + 0.8 WN +0.79V空* +11.2 W H +1.24 W H2O +1.24V空*da1kg煤产生的实际烟气量为：V烟= V烟* + （ -1）V空* + 1.24（ -1）V空*da 污染物浓度计算：烟气中SO2的浓度:C SO2=1062ws/ V烟（mg/m3）烟气中NOX的浓度:CNOX =106wNOX/ V烟（mg/m3
6、）烟气中灰分的浓度:C 灰=106w灰a%/ V烟（mg/m3）过剩空气校正奥氏烟气分析仪当燃烧过程中碳完全燃烧，无CO生成时：当燃烧过程中碳不完全燃烧，有CO生成时：2.4燃烧过程中污染物的生成与控制燃烧过程中SO2的生成与控制燃烧过程中NOX的生成与控制燃烧过程中颗粒物的生成与控制燃烧过程中SO2的生成与控制SO2的危害燃烧过程中SO2的形成气体燃料中S以H2S形式存在液体燃料中S以有机硫形式存在固体燃料中S以三种形式存在： （FeS、硫单质、有机硫） A、前控制分选、洗选气化液化 B、中控制煤炭型煤 沥青固硫剂循环流化床：煤炭与固硫剂混合均匀后进入燃烧室，并在其中以流化态进行燃烧。 C、
7、后控制 末端控制燃烧过程中NOx的控制NOX的危害燃烧过程中NOX的形成燃料型NOX：与燃料中氮元素的含量成正比与供氧量成正比热力型NOX：与温度的关系密切t1500时，热力型NOX生成很少；t1500时，热力型NOX生成量显著增加 。A、前控制 燃煤中的N以环状、链状有机化合物形式 存在，前处理较难。 B、中控制 两个原则：控制空气量控制温度过程控制：两段式燃烧烟气再循环燃烧 C、后控制 末端控制燃烧过程中颗粒物的生成与控制颗粒物的危害燃烧过程中颗粒物的形成碳粒子的形成燃煤烟尘的形成影响燃煤烟气中飞灰排放物征的因素煤质、燃烧方式、烟气流速、炉排和炉膛的热负荷、 锅炉运行负荷及锅炉结构等。燃烧
8、过程中颗粒物的控制减小煤炭的粒度控制良好的燃烧状态（充分燃烧）几种燃烧方式的烟尘占灰分比手烧炉链条炉抛煤机炉(机械风动)沸腾炉煤粉炉燃烧方式占燃料中的灰分/%15 2 015 2024 40 40 6075 85几种燃烧方式的烟尘颗粒概况飞灰颗粒组成149m的含量手烧炉排/5830404951链条炉/71525385743抛煤机炉/112342567327煤粉炉/25497992982沸腾炉/41020267426第三章 颗粒污染物控制基础颗粒的粒径 粒径分布 粉尘的物理性 质 净化装置的性 能1.1颗粒的粒径及粒径分布单一粒径的定义投影径定向直径： dF （Feret）（与颗粒投影外形相切的
9、一对平行线之间的距 离）定向面积等分径： dM （Martin）（将颗粒的投影面积二等分的直线长度）长径：不考虑方向的最长粒径短径：不考虑方向的最短粒径1.1颗粒的粒径及粒径分布用显微镜法观测颗粒直径的三种方法dFdMdHA1A2A1 = A21.1颗粒的粒径及粒径分布单一粒径的定义几何当量径投影圆直径： dH （Heywood）（与颗粒投影面积相等的圆的直径）等体积直径：dV （与颗粒具有相同体积的圆球体直径）等表面积直径（与颗粒具有相同表面积的圆球体直径）等面积体积直径（与颗粒具有相同外表面积与体积的圆球体直径）等周长径（与颗粒的投影外形有相等周长的当量圆的直径） 1.1颗粒的粒径及粒径分
10、布单一粒径的定义物理当量径自由沉降直径：（在某介质中，与颗粒有相同的密度和沉降速度的圆球体直径 ）空气动力学当量直径：（在空气中，与颗粒有相同沉降速度，且密度为103kg/m3的圆 球体直径）斯托克斯直径（在层流区时（Rep1）的自由沉降直径）分割直径（某除尘器分级效率为50%的颗粒的直径）圆球度与颗粒体积相等的圆球的表面积和颗粒表面积之比 。 用s表示；s总是小于1。颗颗粒种类类s砂 粒 铁铁催化剂剂 烟 煤 次乙酰酰塑料 破碎的固体 二氧化硅 粉 煤0.5340.628 0.578 0.625 0.861 0.63 0.554 0.628 0.696某些颗粒的圆球度1.1颗粒的粒径及粒径分
11、布粒径分布指不同粒径范围内的颗粒个数（或质量或 表面积）所占的比例。个数分布1、个数频率2、个数筛下累积频率3、个数频率密度颗粒个数分布直方图颗粒个数累积频率分布曲线个数累积密度分布曲线粒径分布质量分布1、质量频率2、质量筛下累积频率3、质量频率密度1.1颗粒的粒径及粒径分布平均粒径的定义算术平均径（粒子群中颗粒直径的总和除以粒子群数）中位径（粒子群中把颗粒质量平分一半的颗粒直径）几何平均径（粒子群中n个颗粒粒径的乖积开n次方根）加权平均径（粒子群中各颗粒的直径乖以相应的质量分数加和而成的平均 粒径）众径（粒子群中数量最多的粒子的直径）1.1颗粒的粒径及粒径分布 平均粒径算术平均粒径几何平均径
12、加权平均径平均粒径中需重点掌握的两种粒径众径（dd）颗粒数目最多的粒子的直径。中位径（ d50 ）把颗粒数目（质量或表面积）平分一半的粒子的直径。 对于频率密度分布曲线是对称性的分布：dd d50 dL对于频率密度分布曲线非对称性的分布：ddd50 dL粒径分布函数正态分布 平均粒径 标准差粒径分布函数正态分布粒径分布函数对数正态分布粒径分布函数对数正态分布对数正态分布的频率密度分布曲线对数正态分布的累积频率分布曲线玻璃样品的对数正态分布分布曲线粒径分布函数罗辛拉姆勒分布分布指数分布系数质量筛下累积分布频率：质量筛上累积分布频率：常用的RR分布函数表达式：粒径分布函数罗辛拉姆勒分 布各种工业粉尘的RR图1.2粉尘的物理性质密度（kg/m3或g/cm3）真密度堆积密度空隙率1.2粉尘的物理性质 比表面积单位体积表示单位质量表示堆积密度表示
