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1、2、燃烧与大气污染、燃烧与大气污染12、燃烧与大气污染、燃烧与大气污染2.1燃料的分类燃料的分类燃料来源 天然燃料(一次能源) 人工燃料（二次能源） 物态固泥煤、褐煤、烟煤、无烟煤、可燃页岩等 木炭、焦碳、煤砖、煤粉 液石油石油加工产品（汽油、柴油等）、合成液体、混合悬浮燃料（如煤粉、重油混合物等） 气天然气石油气、高炉煤气、焦炉煤气、发生炉煤气、地下汽化煤气等 22.2燃料燃烧过程燃料燃烧过程1、定义、定义燃燃烧烧是是可可燃燃物物与与助助燃燃物物( (氧氧或或氧氧化化剂剂) )发发生生的的一一种种发发光光放放热热的的化化学学反反应应。是是在在单单位位时时间内产生的热量大于消耗热量的反应。间内
2、产生的热量大于消耗热量的反应。2、燃烧过程、燃烧过程可燃物质状态不同，燃烧过程也不同。可燃物质状态不同，燃烧过程也不同。3燃烧过程 4 (1)气体最易燃烧，燃烧所需热量只用于本身的氧化分解，并使其达到燃点， (2)液体在点火源作用下，先蒸发成蒸气，然后蒸气氧化分解而燃烧； (3)固体燃烧分两种情况，燃料中挥发性组分被蒸馏后以气态燃烧，而遗留下来的固定碳则以固态燃烧，后者的速率由氧向固体表面的扩散控制。 53、燃烧形式、燃烧形式由于可燃物质存在状态不同，其燃烧形式亦不同。(1)均均一一系系燃燃烧烧系系指指在在同同一一相相中中进进行行的的燃燃烧烧。如如氢氢气在氧气中的燃烧、煤气在空气中的燃烧。气在
3、氧气中的燃烧、煤气在空气中的燃烧。(2)非非均均一一系系燃燃烧烧系系指指可可燃燃物物与与助助燃燃物物并并非非同同相相，如石油如石油(液相液相)在空气在空气(气相气相)中的燃烧。中的燃烧。(3)预预混混燃燃烧烧系系指指可可燃燃气气体体同同助助燃燃气气体体预预先先混混合合而而后进行的燃烧。后进行的燃烧。(4)扩扩散散燃燃烧烧系系指指可可燃燃气气体体由由容容器器或或管管道道中中喷喷出出，其其分分子子同同空空气气中中氧氧分分子子相相互互接接触触扩扩散散而而产产生生的的燃燃烧。烧。6(5)蒸蒸发发燃燃烧烧系系指指可可燃燃液液体体蒸蒸发发产产生生可可燃燃蒸蒸气气的的燃燃烧。烧。(6)分分解解燃燃烧烧很很多
4、多固固体体变变成成不不挥挥发发件件液液体体经经热热分分解解产生可燃性气体而进行的燃烧为分解燃烧。产生可燃性气体而进行的燃烧为分解燃烧。(7)表表面面燃燃烧烧(均均热热形形燃燃烧烧)可可燃燃性性固固体体(木木材材等等)燃燃烧烧热热解解的的结结果果使使其其碳碳化化，在在已已生生成成无无定定形形碳碳的的固固体表面上所进行的燃烧为表面燃烧。体表面上所进行的燃烧为表面燃烧。(8)完完全全燃燃烧烧与与不不完完全全燃燃烧烧根根据据燃燃烧烧反反应应进进行行的的程度程度(燃烧产物燃烧产物)分为完全燃烧和不完全燃烧。分为完全燃烧和不完全燃烧。74 4、燃烧产物、燃烧产物 一般为一般为COCO2 2和水，实际过程较
5、为复杂。和水，实际过程较为复杂。 不同的物质燃烧产物不同，不同的物质燃烧产物不同， 例如：例如：芳香含硝化合物芳香含硝化合物硫化氢、硫醇、亚硫酸硫化氢、硫醇、亚硫酸酐等酐等甲醇甲醇一氧化碳、氢、甲醛、甲烷等。一氧化碳、氢、甲醛、甲烷等。85、燃烧条件（完全）、燃烧条件（完全）n空气与燃料之比空气与燃料之比n温度温度TemperatureTemperaturen时间时间TimeTimen湍流度湍流度Turbulence92.3燃烧的理论空气量燃烧的理论空气量2.3.12.3.1、假定条件：、假定条件：(1)空空 气气 仅仅 是是 由由 氮氮 和和 氧氧 组组 成成 的的 ， 其其 体体 积积 比
6、比 为为79.1/20.9=3.78(2)燃料中的固定态氧可用于燃烧；燃料中的固定态氧可用于燃烧；(3)燃料中的硫主要被氧化为燃料中的硫主要被氧化为SO2；(4)热热型型NOx的的生生成成量量较较小小，燃燃料料中中含含氮氮量量也也较较低低，计算理论空气量时可以忽略；计算理论空气量时可以忽略；(5)燃燃料料的的化化学学式式为为CxHySzOw，其其小小下下标标x、y、z、w分别代表碳、氢、硫和氧的原子数。分别代表碳、氢、硫和氧的原子数。102.3.2、反应方程式：2.3.3、理论空气量 m3/kg112.3.4、空气过剩系数 实实际际的的燃燃烧烧装装置置中中、“三三T T”条条件件不不可可能能达
7、达到到理理想想化化的的程程度度，因因此此为为使使燃燃料料完完全全燃燃烧烧，就就必必须须供供给给过过量量的的空空气气。一一般般把把超超过过理理论论空空气气量量多多供供给给的的空空气气量量称称为为过过剩剩空空气气量量，并并把把实实际际空空气气量量与与理理论论空空气气量量之之比比定定义义为为空空气气过过剩系数。剩系数。部分炉型的空气过剩系数部分炉型的空气过剩系数燃烧方式燃烧方式烟煤烟煤无烟煤无烟煤重油重油煤气煤气手烧炉和抛煤机炉手烧炉和抛煤机炉1.31.51.32.0链条炉链条炉1.31.41.31.5悬燃炉悬燃炉1.21.251.151.21.051.1122.3.5、空燃比 （AF） 空燃比定义
8、为单位质量燃料燃烧所需要的空气质量，它可以由燃烧方程式直接求得。132.4 2.4 烟气体积及污染物排放量计算烟气体积及污染物排放量计算2.4.1 2.4.1 烟气体积计算烟气体积计算1.1.理论烟气量理论烟气量 在理论空气量下，燃料完全燃烧所生成的烟气体在理论空气量下，燃料完全燃烧所生成的烟气体积称为理论烟气体积，以积称为理论烟气体积，以 表示。其主要成分是表示。其主要成分是COCO2 2、SOSO2 2、N N2 2和水蒸气。和水蒸气。 通常把烟气中除了水蒸气以外的部分称为干烟气，通常把烟气中除了水蒸气以外的部分称为干烟气，把包括水蒸气在内的烟气称为湿烟气。把包括水蒸气在内的烟气称为湿烟气
9、。 理论烟气量干烟气水蒸气理论烟气量干烟气水蒸气2.2.烟气体积和密度的校正烟气体积和密度的校正 标准状态（标准状态（273K273K、1atm1atm）：）：PnPn、TnTn、VnVn、nn 工作状态：工作状态： Ps Ps、TsTs、VsVs、ss14烟气体积烟气密度3.过剩空气校正 实际烟气量理论烟气量过剩空气量152.4.2 污染物排放量计算污染物排放浓度污染物总量实际烟气量参见P47，例24，例25。16例题：已知安徽淮南烟煤收到基的分析数例题：已知安徽淮南烟煤收到基的分析数据：据：C C： 57.42% 57.42%，H H： 3.81% 3.81%，O O： 7.16%7.16
10、%，N N： 0.93% 0.93%，S S： 0.46% 0.46%，灰分，灰分： 21.37%21.37%，水分，水分： 8.85% 8.85%，空气过剩系数，空气过剩系数 =1.4=1.4，试计算完全燃烧时的：（，试计算完全燃烧时的：（1 1）理论）理论空气量；（空气量；（2 2）理论烟气量；（）理论烟气量；（3 3）实际）实际烟气量；（烟气量；（4 4）烟气中）烟气中SOSO2 2及粉尘的浓度及粉尘的浓度（假设煤中的灰分全部进入烟气）。（假设煤中的灰分全部进入烟气）。 17解：以燃烧解：以燃烧100g100g煤进行计算煤进行计算质量质量(g)(g)摩尔质摩尔质量量(g)(g)摩尔数摩尔
11、数(mol)(mol)需氧气量需氧气量（molmol）产物产物摩尔数摩尔数(mol)(mol)C C57.4257.4212124.7854.7854.7854.785COCO2 24.7854.785H H3.813.811 13.8103.8100.9530.953H H2 2O O1.9051.905N N0.930.9314140.0660.066N N2 20.0330.033S S0.460.4632320.0140.0140.0140.014SOSO2 20.0140.014O O7.167.1616160.4480.448-0.224-0.224H H2 2O O8.858.8
12、518180.4920.492H H2 2O O0.4920.492灰灰21.3721.3718则燃烧100g煤所需氧气量为 4.785 4.7850.9530.9530.0140.0140.2240.2245.528 mol5.528 mol所需理论空气量为 5.5284.7822.41010005.5284.7822.41010005.919 m5.919 m3 3( (标准标准)/kg)/kg理论烟气量理论烟气量 (4.785 (4.7851.9051.9050.0330.0330.0140.0140.492)0.492)5.5283.7822.41010005.5283.7822.4101000=6.300 m=6.300 m3 3( (标准标准)/kg)/kg19实际烟气量实际烟气量SO2浓度浓度0.014641064108.5118.5111.053 g/m1.053 g/m3 3( (标准标准) )粉尘浓度粉尘浓度 21.3710 21.37108.5118.51125.109 g/m25.109 g/m3 3( (标准标准) )20燃烧过程中实际污染物的排放21本章习题：2.1、2.2、2.4、2.522
