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1、1.4 非常规燃料非常规燃料1.城市固体废弃物；城市固体废弃物；2.商业和工业固体废弃物；商业和工业固体废弃物；3.农产物及农村废物；农产物及农村废物；4.水生植物和水生废物；水生植物和水生废物；根据来源，非常规燃料可分为如下几类：根据来源，非常规燃料可分为如下几类：5.污水处理厂废物；污水处理厂废物；6.可燃性工业和采矿废物；可燃性工业和采矿废物；7.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；8.合成燃料。合成燃料。表表3 城市固体废弃物制备燃料方法城市固体废弃物制备燃料方法1.非常规燃料主要为固体废弃物非常规燃料主要为固体废弃物2.非常规燃料既能提供能源，本身也是处非常规
2、燃料既能提供能源，本身也是处理废物的方式理废物的方式3.非常规燃料燃烧需要特种设备和操作条非常规燃料燃烧需要特种设备和操作条件，容易引起二次污染件，容易引起二次污染小结：小结：思考题：列举主要燃料的种类；从大气思考题：列举主要燃料的种类；从大气污染的角度，说明这些燃料的特点。污染的角度，说明这些燃料的特点。2.1燃烧过程及燃烧产物燃烧过程及燃烧产物燃烧是指可燃混合物的快速氧化过程，并伴随燃烧是指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化为相应的氧化物 。第二节第二节 燃料的燃烧过程燃料的燃烧过程
3、2.1.1 固体燃料的燃烧固体燃料的燃烧煤的燃烧煤的燃烧 在燃烧器中，煤主要以煤粉或块状固体形式燃在燃烧器中，煤主要以煤粉或块状固体形式燃烧。烧。 a.煤粉燃烧煤粉燃烧 煤粉的燃烧受到两种形式的控制：同相燃烧和煤粉的燃烧受到两种形式的控制：同相燃烧和异相燃烧异相燃烧u同相燃烧同相燃烧 燃料中挥发性组分首先被蒸燃料中挥发性组分首先被蒸馏，与空气扩散混合，达到着火馏，与空气扩散混合，达到着火点后迅速燃烧，称为同相燃烧。点后迅速燃烧，称为同相燃烧。 图图4 煤的同相燃烧煤的同相燃烧u异相燃烧异相燃烧 煤粉挥发后残留的固定煤粉挥发后残留的固定碳与空气反应，以固态燃碳与空气反应，以固态燃烧，称为异相燃烧
4、。烧，称为异相燃烧。b.煤块燃烧煤块燃烧 煤块燃烧则是将块状固体置于炉栅上或随炉栅煤块燃烧则是将块状固体置于炉栅上或随炉栅移动而燃烧。右图是上部加煤的层燃炉结构示意图。移动而燃烧。右图是上部加煤的层燃炉结构示意图。 图图6 煤块的燃烧煤块的燃烧2.1.2液体燃料和气体燃料的燃烧液体燃料和气体燃料的燃烧 a.液体燃料的燃烧液体燃料的燃烧 燃料油的雾化、油雾粒子中可燃物的蒸发与扩散，燃料油的雾化、油雾粒子中可燃物的蒸发与扩散，以及可燃物与空气的混合燃烧，燃烧状态受蒸发过程以及可燃物与空气的混合燃烧，燃烧状态受蒸发过程控制。控制。燃料油的燃烧过程包括：燃料油的燃烧过程包括：b.气体燃料的燃烧气体燃料
5、的燃烧 燃烧过程包括气体燃料与空气的混合、可燃燃烧过程包括气体燃料与空气的混合、可燃气的加热与着火、燃烧反应三个阶段。燃烧状态受气的加热与着火、燃烧反应三个阶段。燃烧状态受空气的扩散和混合过程控制。空气的扩散和混合过程控制。1.煤的挥发分以气态燃烧，称为固相燃烧；煤的挥发分以气态燃烧，称为固相燃烧；2.煤中的固定碳以固态燃烧，称为异相燃烧；煤中的固定碳以固态燃烧，称为异相燃烧；3.煤的燃烧速率取决于氧气向表面的扩散速率；煤的燃烧速率取决于氧气向表面的扩散速率；4.液体燃料以气态形式燃烧，燃烧过程受蒸发过液体燃料以气态形式燃烧，燃烧过程受蒸发过程控制程控制5.气体燃料最易燃烧，燃烧过程受空气的扩
6、散和气体燃料最易燃烧，燃烧过程受空气的扩散和混合控制混合控制小结：小结：思考题：下列燃料完全燃烧的产物是什么，哪些思考题：下列燃料完全燃烧的产物是什么，哪些是完全燃烧污染物、哪些是不完全燃烧污染物、哪是完全燃烧污染物、哪些是不完全燃烧污染物、哪些是不燃烧的污染物？些是不燃烧的污染物？2.2燃烧产物与污染物燃烧产物与污染物 燃料燃烧的产物可以归纳如下：燃料燃烧的产物可以归纳如下：1.多数燃料的完全燃烧产物为多数燃料的完全燃烧产物为CO2和水蒸气和水蒸气2.不完全燃烧产物主要有：不完全燃烧产物主要有：CO、黑烟和其他部、黑烟和其他部分氧化产物分氧化产物3.燃料中的硫大部分转化成燃料中的硫大部分转化
7、成SO24.燃料中的氮大部分生成燃料中的氮大部分生成N2，一部分转化成，一部分转化成NOX5.燃烧过程产生的污染物主要有：燃烧过程产生的污染物主要有：CO2、CO、SOx、NOx 、CH、烟、飞灰、金属及其氧化物等。、烟、飞灰、金属及其氧化物等。2.3 影响燃烧过程的主要因素影响燃烧过程的主要因素空燃比：定义为单位质量燃料燃烧所需的空空燃比：定义为单位质量燃料燃烧所需的空气质量气质量（1）空气条件）空气条件a.富燃料条件（贫氧）富燃料条件（贫氧）b.理论空气条件理论空气条件c.贫燃料条件贫燃料条件(富氧富氧)空燃比与污染物排放的关系空燃比与污染物排放的关系思考题：思考题：贫燃料燃烧有哪些特点贫
8、燃料燃烧有哪些特点?图图 6燃烧过程空燃比、峰值温度与污染物排放的关系燃烧过程空燃比、峰值温度与污染物排放的关系（2）温度条件）温度条件表表 5 燃料的着火点温度燃料的着火点温度图图 7燃烧过程空燃比、峰值温度与污染物排放的关系燃烧过程空燃比、峰值温度与污染物排放的关系（2）温度条件）温度条件温度条件小结：温度条件小结：1.只有达到着火温度，燃料才能燃烧只有达到着火温度，燃料才能燃烧2.燃烧过程的放热速率高于周围的散热速率，燃烧过程的放热速率高于周围的散热速率，才能使燃烧过程继续进行才能使燃烧过程继续进行3.随着燃烧峰值温度增加，随着燃烧峰值温度增加，CO及燃烧的碳氢化及燃烧的碳氢化合物含量降
9、低，合物含量降低，NOx排放量增加，而排放量增加，而SO2排放排放量基本不变。量基本不变。（3）时间条件）时间条件 时间条件即燃料在燃烧室中的停留时间。燃料时间条件即燃料在燃烧室中的停留时间。燃料在高温区的停留时间应超过燃料燃烧所需要的时间。在高温区的停留时间应超过燃料燃烧所需要的时间。（4）燃料与空气的混合程度）燃料与空气的混合程度 一般取决于空气的湍流度。若混合不充分，部一般取决于空气的湍流度。若混合不充分，部分燃料在富燃条件下燃烧，将产生较多未燃尽物质。分燃料在富燃条件下燃烧，将产生较多未燃尽物质。 完全燃烧需要的条件完全燃烧需要的条件1.空气条件：提供充足的空气，但是空气量过空气条件：
10、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2.温度条件：只有达到着火温度，燃料才能燃温度条件：只有达到着火温度，燃料才能燃烧，燃烧过程放热速率高于散热速率，燃烧才烧，燃烧过程放热速率高于散热速率，燃烧才能持续能持续3.时间条件：燃料在高温的停留时间应超过燃时间条件：燃料在高温的停留时间应超过燃料燃烧所需要的时间料燃烧所需要的时间4.混合条件：燃料与氧应充分混合混合条件：燃料与氧应充分混合3.热化学关系式热化学关系式 发热量发热量发热量的分类发热量的分类 发热量根据是否考虑水发热量根据是否考虑水的状态变化分成高位和低位的状态变化分成高位和低位两种。两种。图图
11、8燃料的发热量燃料的发热量3.1 燃料设备的热损失燃料设备的热损失图图9 燃料设备的热损失燃料设备的热损失 若已知燃料中氢和水的含量，低位发热量可若已知燃料中氢和水的含量，低位发热量可由高位发热量减去水蒸气的凝结热而求得。若发由高位发热量减去水蒸气的凝结热而求得。若发热量以热量以kJkg表示，则表示，则其中其中 WH 和和 WW 分别表示燃料中氢和水分的分别表示燃料中氢和水分的质量百分数。质量百分数。qL = qh 25（9WH+WW） 水的汽化潜热水的汽化潜热 图图10 空燃比对燃烧热损失的影响空燃比对燃烧热损失的影响1.排烟热损失由排烟带走的热量造成，在燃排烟热损失由排烟带走的热量造成，在
12、燃烧过程热损失中占的分额最大；烧过程热损失中占的分额最大；2.不完全燃烧热损失包括化学不完全燃烧不完全燃烧热损失包括化学不完全燃烧和机械不完全燃烧，前者来自烟气中残余和机械不完全燃烧，前者来自烟气中残余可燃气体，后者来自灰中未燃尽的碳；可燃气体，后者来自灰中未燃尽的碳；小结：小结：3.散热损失来自锅炉设备向周围环境的散热；散热损失来自锅炉设备向周围环境的散热；4.实际混合条件下，总热损失最小值出现实际混合条件下，总热损失最小值出现在略靠近贫燃料侧；在略靠近贫燃料侧； 重点重点1.掌握固体、液体和气体燃料的燃烧过程和燃烧掌握固体、液体和气体燃料的燃烧过程和燃烧产物；产物；2.理解影响燃烧过程的空燃比、温度、时间和混理解影响燃烧过程的空燃比、温度、时间和混合条件；合条件；3.建立建立“三三T条件条件”的概念，初步学会分析燃烧的概念，初步学会分析燃烧过程污染物产生规律；过程污染物产生规律；4.理解高位发热量和低位发热量的概念，了解燃料理解高位发热量和低位发热量的概念，了解燃料设备的热损失设备的热损失
