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1、第二章第二章 燃烧与大气污染燃烧与大气污染学习对象：学习对象：学习对象：学习对象： 燃烧释放的能量是人类生活的主要能源。主燃烧释放的能量是人类生活的主要能源。主燃烧释放的能量是人类生活的主要能源。主燃烧释放的能量是人类生活的主要能源。主要大气污染物，例如要大气污染物，例如要大气污染物，例如要大气污染物，例如NONOx x、SOSO2 2和颗粒物，大和颗粒物，大和颗粒物，大和颗粒物，大都来自燃料燃烧。本章学习燃料性质、燃烧都来自燃料燃烧。本章学习燃料性质、燃烧都来自燃料燃烧。本章学习燃料性质、燃烧都来自燃料燃烧。本章学习燃料性质、燃烧过程、烟气组成以及燃烧过程中硫氧化物、过程、烟气组成以及燃烧过
2、程中硫氧化物、过程、烟气组成以及燃烧过程中硫氧化物、过程、烟气组成以及燃烧过程中硫氧化物、颗粒物、氮氧化物和碳氢化合物的形成机理，颗粒物、氮氧化物和碳氢化合物的形成机理，颗粒物、氮氧化物和碳氢化合物的形成机理，颗粒物、氮氧化物和碳氢化合物的形成机理，并学习如何计算污染物排放量并学习如何计算污染物排放量并学习如何计算污染物排放量并学习如何计算污染物排放量第一节第一节 燃料的性质燃料的性质l l燃料的分类燃料的分类燃料的分类燃料的分类 按获得方法分按获得方法分按获得方法分按获得方法分 按物态分按物态分按物态分按物态分 天然燃料天然燃料天然燃料天然燃料 人工燃料人工燃料人工燃料人工燃料 固体燃料固体
3、燃料固体燃料固体燃料 木柴、煤、油页岩木柴、煤、油页岩木柴、煤、油页岩木柴、煤、油页岩 木炭、焦炭、煤粉等木炭、焦炭、煤粉等木炭、焦炭、煤粉等木炭、焦炭、煤粉等 液体燃料液体燃料液体燃料液体燃料 石油石油石油石油 汽油、煤油、柴油、汽油、煤油、柴油、汽油、煤油、柴油、汽油、煤油、柴油、重油重油重油重油 气体燃料气体燃料气体燃料气体燃料 天然气天然气天然气天然气 高炉煤气、发生炉煤高炉煤气、发生炉煤高炉煤气、发生炉煤高炉煤气、发生炉煤气、焦炉煤气气、焦炉煤气气、焦炉煤气气、焦炉煤气 燃料是指用以产生热量或动力的可燃性物质，主要是燃料是指用以产生热量或动力的可燃性物质，主要是含碳物质或碳氢化合物，
4、如煤、焦炭、木柴、石油、天含碳物质或碳氢化合物，如煤、焦炭、木柴、石油、天然气、发生炉煤气等。然气、发生炉煤气等。 水分：水分的存在使燃料中可燃成分相对地减少。煤中水水分：水分的存在使燃料中可燃成分相对地减少。煤中水水分：水分的存在使燃料中可燃成分相对地减少。煤中水水分：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。分由表面水分（外部水分）和吸附水分（内部水分）组成。分由表面水分（外部水分）和吸附水分（内部水分）组成。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外部水分可以靠自然干燥方法
5、除去。内部水分要放在干燥外部水分可以靠自然干燥方法除去。内部水分要放在干燥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箱中加热到箱中加热到箱中加热到102105102105 C C，保持保持保持保持2h2h后才能除掉。后才能除掉。后才能除掉。后才能除掉。 灰分：是燃料中不可燃矿物质，为燃料中有害成分。灰分：是燃料中不可燃矿物质，为燃料中有害成分。灰分：是燃料中不可燃矿物质，为燃料中有害成分。灰分：是燃料中不可燃矿物质，为燃料中有害成分。 燃料组成对燃烧的影响燃料组成对燃烧的影响燃料组成对燃烧的影响燃料组成对燃烧的影响 一、煤一、煤 煤是最重要的固体燃料。它是由地质时代植物遗体煤
6、是最重要的固体燃料。它是由地质时代植物遗体煤是最重要的固体燃料。它是由地质时代植物遗体煤是最重要的固体燃料。它是由地质时代植物遗体( (有有有有时有少量浮游生物时有少量浮游生物时有少量浮游生物时有少量浮游生物) )堆积在大陆湖盆、沼泽盆地、封闭堆积在大陆湖盆、沼泽盆地、封闭堆积在大陆湖盆、沼泽盆地、封闭堆积在大陆湖盆、沼泽盆地、封闭海湾等地方，经过复杂的生物化学和物理化学作用转海湾等地方，经过复杂的生物化学和物理化学作用转海湾等地方，经过复杂的生物化学和物理化学作用转海湾等地方，经过复杂的生物化学和物理化学作用转化而成的固体可燃矿产。化而成的固体可燃矿产。化而成的固体可燃矿产。化而成的固体可燃
7、矿产。由植物变成煤的过程通常可分为四个阶段，根据煤化由植物变成煤的过程通常可分为四个阶段，根据煤化由植物变成煤的过程通常可分为四个阶段，根据煤化由植物变成煤的过程通常可分为四个阶段，根据煤化程度的不同，可分为泥煤、褐煤、烟煤和无烟煤等。程度的不同，可分为泥煤、褐煤、烟煤和无烟煤等。程度的不同，可分为泥煤、褐煤、烟煤和无烟煤等。程度的不同，可分为泥煤、褐煤、烟煤和无烟煤等。 1 1、煤的基本分类、煤的基本分类、煤的基本分类、煤的基本分类qq泥煤泥煤泥煤泥煤 最年轻的煤，由植物刚刚衍变而来，碳含量最年轻的煤，由植物刚刚衍变而来，碳含量最年轻的煤，由植物刚刚衍变而来，碳含量最年轻的煤，由植物刚刚衍变
8、而来，碳含量7070。热值低。热值低。热值低。热值低。qq褐煤褐煤褐煤褐煤 比比比比泥泥泥泥煤煤煤煤炭炭炭炭化化化化程程程程度度度度大大大大一一一一些些些些，基基基基本本本本完完完完成成成成了了了了植植植植物物物物遗遗遗遗体体体体的的的的炭炭炭炭化化化化过过过过程程程程，结构类似木材。结构类似木材。结构类似木材。结构类似木材。碳含量碳含量碳含量碳含量70787078。热值较低。热值较低。热值较低。热值较低。qq烟煤烟煤烟煤烟煤 形形形形成成成成年年年年代代代代较较较较褐褐褐褐煤煤煤煤长长长长，碳碳碳碳含含含含量量量量75%9075%90。成成成成焦焦焦焦性性性性较较较较强强强强，适适适适宜工业
9、一般应用宜工业一般应用宜工业一般应用宜工业一般应用qq无烟煤无烟煤无烟煤无烟煤 煤煤煤煤化化化化时时时时间间间间最最最最长长长长，含含含含碳碳碳碳量量量量最最最最高高高高（高高高高于于于于9393），具具具具有有有有明明明明亮亮亮亮的的的的黑色光泽，机械强度高。黑色光泽，机械强度高。黑色光泽，机械强度高。黑色光泽，机械强度高。成焦性差成焦性差成焦性差成焦性差, ,发热量大发热量大发热量大发热量大2. 煤的成分煤的成分煤一般含有煤一般含有碳、氢、氧、氮、硫碳、氢、氧、氮、硫等元素，还有水分和无机等元素，还有水分和无机物质，它们的含量和存在形式对燃烧过程有重要的影响。物质，它们的含量和存在形式对燃
10、烧过程有重要的影响。 燃料组成对燃烧的影响燃料组成对燃烧的影响燃料组成对燃烧的影响燃料组成对燃烧的影响碳：主要可燃元素。碳：主要可燃元素。1kg纯碳完全燃烧放出纯碳完全燃烧放出32860kJ的的热量。当不完全燃烧生成热量。当不完全燃烧生成CO时，放出时，放出9268kJ的热量。的热量。氢：燃料中发热量最高的元素。氢：燃料中发热量最高的元素。1kg氢完全燃烧时能放出氢完全燃烧时能放出120500kJ的热量。的热量。氧氧：与与煤煤中中的的碳碳和和氢氢生生成成化化合合物物。氧氧的的存存在在减减少少燃燃烧烧需需要要的空气量，降低燃料的发热量。的空气量，降低燃料的发热量。氮氮：燃燃料料中中含含氮氮量量很
11、很少少，一一般般为为0.5%1.5%。燃燃烧烧时时大大部部分分以以N2的的形形式式排排放放，少少量量转转化化成成氮氮氧氧化化物物，是是燃燃料料型型NOx的主要来源。污染。的主要来源。污染。n硫硫：我我国国煤煤的的平平均均含含硫硫量量约约为为1。煤煤中中的的硫硫主主要要以以有有机机硫硫、硫硫化化铁铁硫硫和和硫硫酸酸盐盐硫硫的的形形式式存存在在。燃燃烧烧时时大大部部分分硫硫以以SO2的形式排放，是大气污染物的形式排放，是大气污染物SO2的主要排放源。的主要排放源。 水分：水分的存在使燃料中可燃成分相对地减少。煤水分：水分的存在使燃料中可燃成分相对地减少。煤水分：水分的存在使燃料中可燃成分相对地减少
12、。煤水分：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（内部水中水分由表面水分（外部水分）和吸附水分（内部水中水分由表面水分（外部水分）和吸附水分（内部水中水分由表面水分（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。内部分）组成。外部水分可以靠自然干燥方法除去。内部分）组成。外部水分可以靠自然干燥方法除去。内部分）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水分要放在干燥箱中加热到水分要放在干燥箱中加热到水分要放在干燥箱中加热到102105102105 C C，保持保持保持保持2h2h后才后才后才后才能除掉。能除
13、掉。能除掉。能除掉。 灰分：是燃料中不可燃矿物质，为燃料中有害成分。灰分：是燃料中不可燃矿物质，为燃料中有害成分。灰分：是燃料中不可燃矿物质，为燃料中有害成分。灰分：是燃料中不可燃矿物质，为燃料中有害成分。 燃料组成对燃烧的影响燃料组成对燃烧的影响燃料组成对燃烧的影响燃料组成对燃烧的影响3 3、煤的成分分析、煤的成分分析、煤的成分分析、煤的成分分析工业分析（工业分析（工业分析（工业分析（ proximate analysis proximate analysis proximate analysis proximate analysis ） 测测测测定定定定煤煤煤煤中中中中水水水水分分分分、挥
14、挥挥挥发发发发分分分分、灰灰灰灰分分分分和和和和固固固固定定定定碳碳碳碳。估估估估测测测测硫硫硫硫含含含含量量量量和和和和热值，是评价工业用煤的主要指标。热值，是评价工业用煤的主要指标。热值，是评价工业用煤的主要指标。热值，是评价工业用煤的主要指标。元素分析（元素分析（元素分析（元素分析（ ultimate analysis ultimate analysis ultimate analysis ultimate analysis ） 用用用用化化化化学学学学分分分分析析析析的的的的方方方方法法法法测测测测定定定定去去去去掉掉掉掉外外外外部部部部水水水水分分分分的的的的煤煤煤煤中中中中主主主主
15、要要要要组组组组分分分分碳碳碳碳、氢、氮、硫和氧的含量。氢、氮、硫和氧的含量。氢、氮、硫和氧的含量。氢、氮、硫和氧的含量。煤的工业分析煤的工业分析水分：水分：一一定定重重量量13mm以以下下粒粒度度的的煤煤样样，在在干干燥燥箱箱内内318323K温温度度下下干干燥燥8h，取取出出冷冷却却，称称重重 外外部部水水分分（机机械地附着在煤表面）械地附着在煤表面）将将失失去去外外部部水水分分的的煤煤样样保保持持在在375380K下下，约约2h后后，称重称重 内部水分内部水分（化学吸附水和结晶水）（化学吸附水和结晶水）挥发分：挥发分：失失去去水水分分的的试试样样密密封封在在坩坩埚埚内内，放放在在1200
16、K的的马马弗弗炉炉中中加热加热7min，放入干燥箱中冷却至常温再称重放入干燥箱中冷却至常温再称重 灰分：灰分：n 煤煤中中不不可可燃燃物物质质的的总总称称。降降低低煤煤的的发发热热量量。 增增加加烟烟尘尘污污染染。灰灰分分结结渣渣，容容易易造造成成不不完完全全燃燃烧烧，给给设设备备的的维维护护和操作带来困难。和操作带来困难。固定碳：固定碳：从从煤煤中中扣扣除除水水分分、灰灰分分以以及及挥挥发发分分后后剩剩余余的的部部分分为为固固定定碳。碳。 煤的元素分析煤的元素分析煤的元素分析煤的元素分析碳和氢：通过燃烧后分析尾气碳和氢：通过燃烧后分析尾气碳和氢：通过燃烧后分析尾气碳和氢：通过燃烧后分析尾气中
17、中中中COCOCOCO2 2 2 2和和和和H H H H2 2 2 2O O O O的生成量测定的生成量测定的生成量测定的生成量测定氮：在催化剂作用下使煤中的氮转化为氨，碱液吸收，滴定氮：在催化剂作用下使煤中的氮转化为氨，碱液吸收，滴定氮：在催化剂作用下使煤中的氮转化为氨，碱液吸收，滴定氮：在催化剂作用下使煤中的氮转化为氨，碱液吸收，滴定硫：与氧化镁和无水硫酸钠混合物反应，硫：与氧化镁和无水硫酸钠混合物反应，硫：与氧化镁和无水硫酸钠混合物反应，硫：与氧化镁和无水硫酸钠混合物反应，S SOS SOS SOS SO4 4 4 42-2-2-2-，滴定滴定滴定滴定 煤中硫的形态煤中硫的形态煤中硫的
18、形态煤中硫的形态 煤的成分的表示方法煤的成分的表示方法煤的成分的表示方法煤的成分的表示方法 要要要要确确确确切切切切说说说说明明明明煤煤煤煤的的的的特特特特性性性性，必必必必须须须须同同同同时时时时指指指指明明明明百百百百分分分分比比比比的的的的基基基基准准准准，常常常常用用用用的的的的基准有以下四种：基准有以下四种：基准有以下四种：基准有以下四种：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 空空空空气气气气干干干干燥燥燥燥基基基基：以以以以去去去去掉掉
19、掉掉外外外外部部部部水水水水分分分分的的的的燃燃燃燃料料料料作作作作为为为为100%100%100%100%的的的的成成成成分分分分，即即即即在实验室内进行燃料分析时的试样成分在实验室内进行燃料分析时的试样成分在实验室内进行燃料分析时的试样成分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干燥基：以去掉全部水分的燃料作为干燥基：以去掉全部水分的燃料作为干燥基：以去掉全部水分的燃料作为100%100%的成分，干的成分，干的成分，干的成分，干燥基更能反映出灰分的多少燥基更能反映出灰分的多少燥基更能反映出灰分的多少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干
20、燥无灰基：以去掉水分和灰分的燃料作为干燥无灰基：以去掉水分和灰分的燃料作为干燥无灰基：以去掉水分和灰分的燃料作为100%100%的成分的成分的成分的成分 煤的成分的表示方法及其组成的相互关系煤的成分的表示方法及其组成的相互关系煤的成分的表示方法及其组成的相互关系煤的成分的表示方法及其组成的相互关系 其他燃料其他燃料其他燃料其他燃料 石油石油石油石油液体燃料的主要来源液体燃料的主要来源液体燃料的主要来源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链烷烃、环烷烃和芳香烃等多种化合物组成的混合物链烷烃、环烷烃和芳香烃等多种化合物组成的混合物链烷烃、环烷烃和芳香烃等多种化合物组成的
21、混合物主要含碳和氢，还有少量硫、氮和氧主要含碳和氢，还有少量硫、氮和氧主要含碳和氢，还有少量硫、氮和氧主要含碳和氢，还有少量硫、氮和氧氢含量增加时，比重减少，发热量增加氢含量增加时，比重减少，发热量增加氢含量增加时，比重减少，发热量增加氢含量增加时，比重减少，发热量增加 天然气天然气天然气天然气典型的气体燃料典型的气体燃料典型的气体燃料典型的气体燃料一般组成为甲烷一般组成为甲烷一般组成为甲烷一般组成为甲烷85858585、乙烷、乙烷、乙烷、乙烷10101010、丙烷、丙烷、丙烷、丙烷3 3 3 3 非常规燃料非常规燃料非常规燃料非常规燃料城城城城市市市市固固固固体体体体废废废废弃弃弃弃物物物物
22、、商商商商业业业业和和和和工工工工业业业业固固固固体体体体废废废废弃弃弃弃物物物物、农农农农产产产产物物物物和和和和农农农农村村村村废废废废物物物物、水水水水生生生生植植植植物物物物和和和和水水水水生生生生废废废废物物物物、污污污污泥泥泥泥处处处处理理理理厂厂厂厂废废废废物物物物、可可可可燃燃燃燃性性性性工工工工业业业业和和和和采采采采矿矿矿矿废废废废物物物物、天天天天然然然然存存存存在在在在的的的的含含含含碳碳碳碳和和和和含含含含碳碳碳碳氢氢氢氢的的的的资资资资源源源源、合成燃料合成燃料合成燃料合成燃料 城市固体废弃物城市固体废弃物垃圾焚烧站垃圾焚烧站第二节第二节 燃料燃烧过程燃料燃烧过程
23、燃燃烧烧是是指指某某些些物物质质(如如煤煤、石石油油、天天然然气气等等)在在较较高高温温度度时时与与空空气气中中的的氧氧气气化化合合而而发发热热、发发光光的的剧剧烈烈氧氧化化反反应应现现象象。燃燃料料从从开开始始着着火火到到完完全全燃燃尽尽、火火焰焰熄熄灭灭的的全全过过程程称称为燃烧过程。为燃烧过程。 一一一一. . . .影响燃烧过程的主要因素影响燃烧过程的主要因素影响燃烧过程的主要因素影响燃烧过程的主要因素 燃烧过程及燃烧产物燃烧过程及燃烧产物燃烧过程及燃烧产物燃烧过程及燃烧产物 完全燃烧：完全燃烧：完全燃烧：完全燃烧：COCO2 2、H H2 2OO不不不不完完完完全全全全燃燃燃燃烧烧烧
24、烧： COCO2 2、H H2 2OO&COCO、黑黑黑黑烟烟烟烟及及及及其其其其他他他他部部部部分分分分氧化产物氧化产物氧化产物氧化产物如果燃料中含有如果燃料中含有如果燃料中含有如果燃料中含有S S和和和和N N，则会生成则会生成则会生成则会生成SOSO2 2和和和和NONO空气中的部分空气中的部分空气中的部分空气中的部分N N可能被氧化成可能被氧化成可能被氧化成可能被氧化成NONO热力型热力型热力型热力型NONOx x 燃料完全燃烧的条件（燃料完全燃烧的条件（燃料完全燃烧的条件（燃料完全燃烧的条件（3 3 3 3T T T T）空空空空气气气气条条条条件件件件：需需需需要要要要充充充充足足
25、足足的的的的空空空空气气气气；但但但但是是是是空空空空气气气气量量量量过过过过大大大大，会会会会降降降降低低低低炉温，增加热损失炉温，增加热损失炉温，增加热损失炉温，增加热损失温温温温度度度度条条条条件件件件（TemperatureTemperatureTemperatureTemperature）：在在氧氧存存在在下下可可燃燃质质开开始始燃燃烧烧必必须须达达到到的的最最低低温温度度，称称为为着着火火温温度度。燃燃燃燃料料料料只只只只有有有有达达达达到到到到着火温度才能开始燃烧。着火温度才能开始燃烧。着火温度才能开始燃烧。着火温度才能开始燃烧。着火温度：固体着火温度：固体着火温度：固体着火温度
26、：固体 液体液体液体液体 11部分炉型的空气过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部分炉型的空气过剩系数 空燃比空燃比空燃比空燃比单位质量燃料燃烧所需要的空气质量单位质量燃料燃烧所需要的空气质量单位质量燃料燃烧所需要的空气质量单位质量燃料燃烧所需要的空气质量 例如：例如：例如：例如：汽油（汽油（汽油（汽油（C C8 8HH1818）的完全燃烧：的完全燃烧：的完全燃烧：的完全燃烧： 1mol1mol汽油的质量：汽油的质量：汽油的质量：汽油的质量：1212 8+1.0088+1.008 18=114.1418=114.14g g 所需空气的质量：所需空气的质量：所需空气的质量：所需空
27、气的质量：3232 12.5+2812.5+28 3.3.7878 12.5=12.5=1723g1723g 空燃比空燃比空燃比空燃比 AF=15.11AF=15.11三三三三. . . .燃烧过程中产生的污染物燃烧过程中产生的污染物燃烧过程中产生的污染物燃烧过程中产生的污染物 燃烧可能释放的污染物：燃烧可能释放的污染物：燃烧可能释放的污染物：燃烧可能释放的污染物：COCO2 2、COCO、SOSOx x、NONOx x、CHCH、烟、飞灰、金属及其氧化物等烟、飞灰、金属及其氧化物等烟、飞灰、金属及其氧化物等烟、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温度对燃烧产物的绝对
28、量和相对量都有影响温度对燃烧产物的绝对量和相对量都有影响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燃料种类和燃烧方式对燃烧产物也有影响燃料种类和燃烧方式对燃烧产物也有影响燃料种类和燃烧方式对燃烧产物也有影响 燃烧产物与温度的关系：燃烧产物与温度的关系：燃烧产物与温度的关系：燃烧产物与温度的关系： 燃料种类对燃烧产物的影响（以燃料种类对燃烧产物的影响（以燃料种类对燃烧产物的影响（以燃料种类对燃烧产物的影响（以1000MW1000MW电站为例）电站为例）电站为例）电站为例）：四四四四. . . .热化学关系式热化学关系式热化学关系式热化学关系式 发热量发热量发热量
29、发热量： 单单单单位位位位燃燃燃燃料料料料完完完完全全全全燃燃燃燃烧烧烧烧时时时时，所所所所放放放放出出出出的的的的热热热热量量量量，即即即即在在在在反反反反应应应应物物物物开开开开始始始始状状状状态态态态和反应产物终了状态相同下的热量变化（和反应产物终了状态相同下的热量变化（和反应产物终了状态相同下的热量变化（和反应产物终了状态相同下的热量变化（kJ/kg or kJ/kg or kJ/mkJ/m3 3 ） 高位发热量：包括燃烧生成物中水蒸气的汽化潜热高位发热量：包括燃烧生成物中水蒸气的汽化潜热高位发热量：包括燃烧生成物中水蒸气的汽化潜热高位发热量：包括燃烧生成物中水蒸气的汽化潜热 低低低低
30、位位位位发发发发热热热热量量量量：燃燃燃燃烧烧烧烧产产产产物物物物中中中中的的的的水水水水蒸蒸蒸蒸气气气气仍仍仍仍以以以以气气气气态态态态存存存存在在在在时时时时，完完完完全全全全燃燃燃燃烧过程所释放的热量烧过程所释放的热量烧过程所释放的热量烧过程所释放的热量 燃烧设备的热损失燃烧设备的热损失燃烧设备的热损失燃烧设备的热损失 排排排排烟烟烟烟热热热热损损损损失失失失：烟烟烟烟温温温温升升升升高高高高1215K1215K，排排排排烟烟烟烟热热热热损损损损失失失失增增增增加加加加1%1%。但但但但烟温过低会造成受热面的酸腐蚀。烟温过低会造成受热面的酸腐蚀。烟温过低会造成受热面的酸腐蚀。烟温过低会造
31、成受热面的酸腐蚀。 不完全燃烧热损失：化学不完全燃烧和机械不完全燃烧。不完全燃烧热损失：化学不完全燃烧和机械不完全燃烧。不完全燃烧热损失：化学不完全燃烧和机械不完全燃烧。不完全燃烧热损失：化学不完全燃烧和机械不完全燃烧。 散散散散热热热热损损损损失失失失：由由由由于于于于设设设设备备备备管管管管道道道道温温温温度度度度高高高高于于于于周周周周围围围围空空空空气气气气温温温温度度度度造造造造成成成成热热热热损损损损失。失。失。失。 在充分混合的条件下，热损失在理论空气量条件下最低在充分混合的条件下，热损失在理论空气量条件下最低在充分混合的条件下，热损失在理论空气量条件下最低在充分混合的条件下，热
32、损失在理论空气量条件下最低 不充分混合时，热损失最小值出现在空气过剩一侧不充分混合时，热损失最小值出现在空气过剩一侧不充分混合时，热损失最小值出现在空气过剩一侧不充分混合时，热损失最小值出现在空气过剩一侧 燃烧热损失与空燃比的关系燃烧热损失与空燃比的关系燃烧热损失与空燃比的关系燃烧热损失与空燃比的关系在充分混合的条件下，热量总损失在理论空气量条件在充分混合的条件下，热量总损失在理论空气量条件下最低；混合不充分时，热量总损失的最小值出现在下最低；混合不充分时，热量总损失的最小值出现在空气过量一侧。空气过量一侧。第三节第三节 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一一一一. . .
33、.烟气体积计算烟气体积计算烟气体积计算烟气体积计算理论烟气体积理论烟气体积理论烟气体积理论烟气体积 COCO2 2、SOSO2 2、N N2 2和和和和H H2 2OO干烟气、湿烟气干烟气、湿烟气干烟气、湿烟气干烟气、湿烟气烟气体积和密度的校正烟气体积和密度的校正烟气体积和密度的校正烟气体积和密度的校正转化为标态下（转化为标态下（转化为标态下（转化为标态下（273K273K、1atm1atm）的体积和密度的体积和密度的体积和密度的体积和密度注意：美、日和全球监测系统网的标态为注意：美、日和全球监测系统网的标态为注意：美、日和全球监测系统网的标态为注意：美、日和全球监测系统网的标态为298K29
34、8K、1atm1atm。 N N实际空气量实际空气量实际空气量实际空气量 =（1 1+a a） （OO22+3.78N+3.78N2 2） 完全燃烧：与理论空气量相比多完全燃烧：与理论空气量相比多完全燃烧：与理论空气量相比多完全燃烧：与理论空气量相比多a a （OO2 2+3.78N+3.78N2 2） 此此此此时时时时烟烟烟烟气气气气中中中中，OO2 2的的的的量量量量为为为为OO2P2P=a a OO2 2，N N2 2的的的的量量量量为为为为N N2P2P =3.783.78 （1+1+a a） N N2 2 空空空空气气气气中中中中OO2 2= =（20.9/79.120.9/79.1
35、）N N2 2=0.264N=0.264N2 2，即即即即进进进进入入入入燃燃燃燃烧烧烧烧系系系系统的空气总氧量为统的空气总氧量为统的空气总氧量为统的空气总氧量为 0. 0.264264N N2P2P过剩空气校正过剩空气校正过剩空气校正过剩空气校正 理论需氧量理论需氧量理论需氧量理论需氧量 = 0.= 0.264264 N N2P2P - O - O2P2P，空气过剩系数空气过剩系数空气过剩系数空气过剩系数 = 1 = 1 + + OO2P2P / /（ 0.264 N0.264 N2P2P - O - O2P 2P ） 假假假假如如如如燃燃燃燃烧烧烧烧过过过过程程程程中中中中产产产产生生生生
36、COCO，过过过过剩剩剩剩氧氧氧氧量量量量必必必必须须须须加加加加以以以以校校校校正正正正： OO2P2P - 0.5 CO - 0.5 COP P = 1 + = 1 + （ OO2P2P - 0.5 CO - 0.5 COP P ）/ 0.264 N/ 0.264 N2P2P - - （ OO2P2P - 0.5 CO - 0.5 COP P ） 以上组分的量均可由烟气分析仪测定。以上组分的量均可由烟气分析仪测定。以上组分的量均可由烟气分析仪测定。以上组分的量均可由烟气分析仪测定。 F过剩空气较正过剩空气较正 因因因因为为为为实实实实际际际际燃燃燃燃烧烧烧烧过过过过程程程程是是是是有有有有
37、过过过过剩剩剩剩空空空空气气气气的的的的，所所所所以以以以燃燃燃燃烧烧烧烧过过过过程程程程中中中中的实际烟气体积应为理论烟气体积与过剩空气量之和。的实际烟气体积应为理论烟气体积与过剩空气量之和。的实际烟气体积应为理论烟气体积与过剩空气量之和。的实际烟气体积应为理论烟气体积与过剩空气量之和。 用用用用奥奥奥奥氏氏氏氏烟烟烟烟气气气气分分分分析析析析仪仪仪仪测测测测定定定定烟烟烟烟气气气气中中中中的的的的COCO2 2、OO2 2和和和和COCO的的的的含含含含量量量量，可以确定燃烧设备在运行中烟气成分和空气过剩系数。可以确定燃烧设备在运行中烟气成分和空气过剩系数。可以确定燃烧设备在运行中烟气成分
38、和空气过剩系数。可以确定燃烧设备在运行中烟气成分和空气过剩系数。 以碳在空气中的完全燃烧为例：以碳在空气中的完全燃烧为例：以碳在空气中的完全燃烧为例：以碳在空气中的完全燃烧为例： a a为空气过剩系数为空气过剩系数为空气过剩系数为空气过剩系数 = = a-a-过剩空气中过剩空气中过剩空气中过剩空气中OO2 2的过剩系数的过剩系数的过剩系数的过剩系数 设设设设燃燃燃燃烧烧烧烧是是是是完完完完全全全全燃燃燃燃烧烧烧烧，过过过过剩剩剩剩空空空空气气气气中中中中的的的的氧氧氧氧只只只只以以以以OO2 2形形形形式式式式存存存存在在在在，燃烧产物用下标燃烧产物用下标燃烧产物用下标燃烧产物用下标P P表示
39、，表示，表示，表示， OO22P P=aO=aO22 假假假假设设设设空空空空气气气气只只只只有有有有OO2 2、N N2,2,分分分分别别别别为为为为20.9%20.9%、79.1%79.1%，则则则则空空空空气气气气中总氧量为中总氧量为中总氧量为中总氧量为: :20.9/79.120.9/79.1N N2P2P=0.264=0.264N N2P2P 理论需氧量：理论需氧量：理论需氧量：理论需氧量： 0.264N0.264N2P2P-O-O2P2P所以所以所以所以（燃烧完全时）（燃烧完全时）（燃烧完全时）（燃烧完全时） 若若若若燃燃燃燃烧烧烧烧不不不不完完完完全全全全会会会会产产产产生生生生
40、COCO，须须须须校校校校正正正正。即即即即从从从从测测测测得得得得的的的的过过过过剩氧中减剩氧中减剩氧中减剩氧中减去去去去COCO氧化为氧化为氧化为氧化为COCO2 2所需的所需的所需的所需的OO2 2 此时此时此时此时 各组分的量均为奥氏分析仪所测得的百分数。各组分的量均为奥氏分析仪所测得的百分数。各组分的量均为奥氏分析仪所测得的百分数。各组分的量均为奥氏分析仪所测得的百分数。二二. .污染物排放量计算污染物排放量计算方法：方法：方法：方法：根据实测的污染物浓度和排烟量根据实测的污染物浓度和排烟量根据实测的污染物浓度和排烟量根据实测的污染物浓度和排烟量根据燃烧设备的排污系数、燃料组成和燃烧
41、状况预根据燃烧设备的排污系数、燃料组成和燃烧状况预根据燃烧设备的排污系数、燃料组成和燃烧状况预根据燃烧设备的排污系数、燃料组成和燃烧状况预测烟气量和污染物浓度测烟气量和污染物浓度测烟气量和污染物浓度测烟气量和污染物浓度二污染物排放量的计算例例对对对对例例例例2-32-3给给给给定定定定的的的的重重重重油油油油，若若若若燃燃燃燃料料料料中中中中硫硫硫硫转转转转化化化化为为为为SOSOX X（其其其其中中中中SOSO2 2占占占占97%97%），试试试试计计计计算算算算空空空空气气气气过过过过剩剩剩剩系系系系数数数数 =1.20=1.20时时时时烟烟烟烟气气气气中中中中SOSO2 2及及及及SOS
42、O3 3的的的的浓浓浓浓度度度度，以以以以ppmppm表表表表示示示示，并并并并计计计计算算算算此此此此时时时时烟烟烟烟气气气气中中中中COCO2 2的的的的含含含含量量量量，以以以以体体体体积积积积百百百百分分分分比比比比表表表表示。示。示。示。解解：由由例例2-3可可知知，理理论论空空气气量量条条件件下下烟烟气气组组成成（mol）为：为：COCO2 2：73.58H73.58H2 2OO：47.5+0.027847.5+0.0278SOSOX X：0.5N0.5NX X： 理论烟气量：理论烟气量： 73.58+0.5+(47.5+0.0278)+(73.58+0.5+(47.5+0.027
43、8)+()=4)=491.4mol/kg91.4mol/kg重油重油重油重油即即即即4491.491.4 0.024=11.01m0.024=11.01m3 3/kg/kg重油重油重油重油空气过剩系数空气过剩系数空气过剩系数空气过剩系数 =1.2=1.2时，实际烟气量为：时，实际烟气量为：时，实际烟气量为：时，实际烟气量为：11.01+10.4711.01+10.47 0.2=13.100.2=13.10mm3 3/kg/kg重油重油重油重油 其其其其中中中中10.410.47 7为为为为理理理理论论论论空空空空气气气气量量量量，即即即即1 1KgKg重重重重油油油油完完完完全全全全燃燃燃燃烧
44、所需理论空气量。烧所需理论空气量。烧所需理论空气量。烧所需理论空气量。烟气中烟气中SOSO2 2的体积为的体积为 烟气中烟气中SOSO3N3N的体积为的体积为 所以，烟气中所以，烟气中SOSO2 2、SOSO3 3的浓度分别为：的浓度分别为：当当=1.2=1.2时，干烟气量为：时，干烟气量为：COCO2 2体积为：体积为：所以干烟气中所以干烟气中COCO2 2的含量（以体积计）为的含量（以体积计）为：例例3：已已知知某某电电厂厂烟烟气气温温度度为为473473K K，压压力力为为96.9396.93Kpa,Kpa,湿湿烟烟气气量量Q=10400mQ=10400m3 3/min/min，含含水水
45、汽汽6.25%6.25%（体体积积），奥奥萨萨特特仪仪分分析析结结果果是是：COCO2 2占占10.7%10.7%，OO2 2占占8.2%8.2%，不不含含COCO，污污染染物物排排放放的质量流量为的质量流量为22.722.7Kg/minKg/min。（1 1） 污染物排放的质量速率（以污染物排放的质量速率（以t/dt/d表示）表示）（2 2） 污染物在干烟气中浓度污染物在干烟气中浓度（3 3） 烟气中空气过剩系数烟气中空气过剩系数（4 4）校校正正至至空空气气过过剩剩系系数数=1.8=1.8时时污污染染物物在在烟气中的浓度烟气中的浓度。解：解：解：解：（1 1）污染物排放的质量流量为：）污染
46、物排放的质量流量为： （2 2）测定条件下的干空气量为：）测定条件下的干空气量为： 测定状态下干烟气中污染物的浓度：测定状态下干烟气中污染物的浓度： 标态下的浓度：标态下的浓度： （3）空气过剩系数：（4）校正至=1.8条件下的浓度：第四节第四节 燃烧过程中硫氧化物的形成燃烧过程中硫氧化物的形成 1. 1.硫的氧化机理硫的氧化机理硫的氧化机理硫的氧化机理 有机硫的分解温度较低有机硫的分解温度较低有机硫的分解温度较低有机硫的分解温度较低无机硫的分解速度较慢无机硫的分解速度较慢无机硫的分解速度较慢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：含硫燃料燃烧的特征是火焰呈蓝色，由于反应
47、：含硫燃料燃烧的特征是火焰呈蓝色，由于反应：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在所有的情况下，它都作为一种重要的反应中间体在所有的情况下，它都作为一种重要的反应中间体在所有的情况下，它都作为一种重要的反应中间体1. 1.硫的氧化机理硫的氧化机理HH2 2S S的氧化的氧化的氧化的氧化1. 1.硫的氧化机理硫的氧化机理CSCS2 2和和和和COSCOS的氧化的氧化的氧化的氧化1. 1.硫的氧化机理硫的氧化机理元素元素元素元素S S的氧化的氧化的氧化的氧化1. 1.硫的氧化机理硫的氧化机理有机硫化物的氧化有机硫化物的氧化有机硫化物的氧化有机硫化物
48、的氧化2.SO2.SO2 2和和SOSO3 3之间的转化之间的转化 反应方程式反应方程式反应方程式反应方程式 SOSO2 2+O+M+O+MSOSO3 3+M+M（1 1） SOSO3 3+O+OSOSO2 2+O+O2 2（2 2） SOSO3 3+H+HSOSO2 2+OH+OH （3 3） SOSO3 3+M+MSOSO2 2+O+M+O+M（4 4） 在炽热反应区在炽热反应区在炽热反应区在炽热反应区 ， OO 浓度很高，反应浓度很高，反应浓度很高，反应浓度很高，反应（1 1）和和和和（2 2）起支配作起支配作起支配作起支配作用用用用 2.SO2.SO2 2和和SOSO3 3之间的转化之
49、间的转化 SOSO3 3生成速率生成速率生成速率生成速率 当当当当dSOdSOdSOdSO3 3 3 3 / / / /d d d dt t t t = 0 = 0 = 0 = 0 时，时，时，时，SOSOSOSO3 3 3 3浓度达到最大浓度达到最大浓度达到最大浓度达到最大 在富燃料条件下，在富燃料条件下，在富燃料条件下，在富燃料条件下， OOOO浓度低得多，浓度低得多，浓度低得多，浓度低得多，SOSOSOSO3 3 3 3的去除反应主要为反的去除反应主要为反的去除反应主要为反的去除反应主要为反应（应（应（应（3 3 3 3），），），）， SOSOSOSO3 3 3 3的的的的最大浓度：最
50、大浓度：最大浓度：最大浓度：2.SO2.SO2 2和和SOSO3 3之间的转化之间的转化 燃烧后烟气中的水蒸气可能与燃烧后烟气中的水蒸气可能与燃烧后烟气中的水蒸气可能与燃烧后烟气中的水蒸气可能与SOSO3 3结合生成结合生成结合生成结合生成H H2 2SOSO4 4，转转转转化率化率化率化率: : : : 转化转化转化转化率与温度密切相关率与温度密切相关率与温度密切相关率与温度密切相关 H H2 2SOSO4 4浓度越高，酸露点越高浓度越高，酸露点越高浓度越高，酸露点越高浓度越高，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烟气露点升高极易引起管道和空气净化设施的腐蚀烟气露点升高极
51、易引起管道和空气净化设施的腐蚀烟气露点升高极易引起管道和空气净化设施的腐蚀2.SO2.SO2 2和和SOSO3 3之间的转化之间的转化SO3的的转化率转化率/%SOSO2 2排放因子举例排放因子举例-fromAP-42-fromAP-42第五节第五节 燃烧过程中颗粒物的形成燃烧过程中颗粒物的形成1.1.1.1.碳粒子的生成碳粒子的生成碳粒子的生成碳粒子的生成 积炭的生成积炭的生成积炭的生成积炭的生成1.1.核化过程：气相脱氢反应并产生凝聚相固体碳核化过程：气相脱氢反应并产生凝聚相固体碳核化过程：气相脱氢反应并产生凝聚相固体碳核化过程：气相脱氢反应并产生凝聚相固体碳2.2.核表面上发生非均质反应
52、核表面上发生非均质反应核表面上发生非均质反应核表面上发生非均质反应3.3.较为缓慢的聚团和凝聚过程较为缓慢的聚团和凝聚过程较为缓慢的聚团和凝聚过程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燃料的分子结构是影响积炭的主导因素燃料的分子结构是影响积炭的主导因素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积炭的生成与火焰的结构有关积炭的生成与火焰的结构有关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提高氧气量可以防止积炭生成提高氧气量可以防止积炭生成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压力越低则积炭的生成趋势越小压力越低则积炭的生成趋
53、势越小压力越低则积炭的生成趋势越小1.1.碳碳粒子的生成粒子的生成 火焰的结构火焰的结构火焰的结构火焰的结构 预混火焰：气体燃料和空气在燃烧前充分混合（预混火焰：气体燃料和空气在燃烧前充分混合（ bursenbursenburner,meekerburnerburner,meekerburner） 扩散火焰：燃料和空气分别进入燃烧区，混合然后发扩散火焰：燃料和空气分别进入燃烧区，混合然后发生反应（实际中应用最多），不同的区域有不同的生反应（实际中应用最多），不同的区域有不同的 ( (0 0 ) )值值1.1.碳碳粒子的生成粒子的生成 火焰的结构（续）火焰的结构（续）火焰的结构（续）火焰的结构（
54、续） 层流火焰：层流火焰：Re2200Re2200Re2200，强烈的湍流作用，但分子扩散仍强烈的湍流作用，但分子扩散仍然起作用然起作用LaminartransitiondevelopedturbulentheightJetvelocity1.1.碳碳粒子的生成粒子的生成 乙炔火焰中生碳反应过程乙炔火焰中生碳反应过程乙炔火焰中生碳反应过程乙炔火焰中生碳反应过程1.1.碳碳粒子的生成粒子的生成 石油焦和煤胞的生成石油焦和煤胞的生成石油焦和煤胞的生成石油焦和煤胞的生成燃料油雾滴在被充分氧化之前，与炽热壁面接触，发生液燃料油雾滴在被充分氧化之前，与炽热壁面接触，发生液燃料油雾滴在被充分氧化之前，与炽
55、热壁面接触，发生液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，出现结焦相裂化和高温分解，出现结焦相裂化和高温分解，出现结焦相裂化和高温分解，出现结焦多组分重残油的燃烧后期会生成煤胞，难以燃烧。多组分重残油的燃烧后期会生成煤胞，难以燃烧。多组分重残油的燃烧后期会生成煤胞，难以燃烧。多组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：烷烃焦粒生成反应的顺序：烷烃焦粒生成反应的顺序：烷烃焦粒生成反应的顺序：烷烃烯烃烯烃烯烃烯烃带支链芳烃带支链芳烃带支链芳烃带支链芳烃凝聚环凝聚环凝聚环凝聚环系系系系沥青沥青沥青沥青半园体沥青半园体沥青半园体沥青半园体沥青沥青焦沥青焦
56、沥青焦沥青焦焦炭焦炭焦炭焦炭2.2.燃煤烟尘的形成燃煤烟尘的形成 烟尘烟尘烟尘烟尘：固体燃料燃烧产生的颗粒物，包括：固体燃料燃烧产生的颗粒物，包括：固体燃料燃烧产生的颗粒物，包括：固体燃料燃烧产生的颗粒物，包括：黑烟：未燃尽的碳粒黑烟：未燃尽的碳粒黑烟：未燃尽的碳粒黑烟：未燃尽的碳粒飞灰：不可燃矿物质微粒飞灰：不可燃矿物质微粒飞灰：不可燃矿物质微粒飞灰：不可燃矿物质微粒 煤粉燃烧过程煤粉燃烧过程煤粉燃烧过程煤粉燃烧过程 碳表面的燃烧产物碳表面的燃烧产物碳表面的燃烧产物碳表面的燃烧产物为为为为COCO，它扩散离开表面并与它扩散离开表面并与它扩散离开表面并与它扩散离开表面并与OO2 2反应反应反应
57、反应灰灰层层碳层碳层外扩散外扩散2.2.燃煤烟尘的形成燃煤烟尘的形成 煤粉燃烧过程煤粉燃烧过程煤粉燃烧过程煤粉燃烧过程理论上碳与氧的摩尔比近理论上碳与氧的摩尔比近理论上碳与氧的摩尔比近理论上碳与氧的摩尔比近1.01.0时最易形成黑烟时最易形成黑烟时最易形成黑烟时最易形成黑烟在预混火焰中，在预混火焰中，在预混火焰中，在预混火焰中，C/OC/O大约为大约为大约为大约为0.50.5时最易形成黑烟时最易形成黑烟时最易形成黑烟时最易形成黑烟易燃烧又少出现黑烟的燃料顺序为：无烟煤易燃烧又少出现黑烟的燃料顺序为：无烟煤易燃烧又少出现黑烟的燃料顺序为：无烟煤易燃烧又少出现黑烟的燃料顺序为：无烟煤焦炭焦炭焦炭焦
58、炭褐煤褐煤褐煤褐煤低挥发分烟煤低挥发分烟煤低挥发分烟煤低挥发分烟煤高灰发分烟煤高灰发分烟煤高灰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、氧气浓度碳粒子燃尽的时间与粒子的初始直径、表面温度、氧气浓度碳粒子燃尽的时间与粒子的初始直径、表面温度、氧气浓度碳粒子燃尽的时间与粒子的初始直径、表面温度、氧气浓度等有关等有关等有关等有关2.2.燃煤烟尘的形成燃煤烟尘的形成 燃烧碳层中成分和温度分布燃烧碳层中成分和温度分布燃烧碳层中成分和温度分布燃烧碳层中成分和温度分布2.2.燃煤烟尘的形成燃煤烟尘的形成 黑烟形成的化学过程黑烟形成的化学过程黑烟形成的化学过程黑烟形成的化学过程2.2.燃
59、煤烟尘的形成燃煤烟尘的形成 高灰分燃料的扩散燃烧高灰分燃料的扩散燃烧高灰分燃料的扩散燃烧高灰分燃料的扩散燃烧2.2.燃煤烟尘的形成燃煤烟尘的形成 灰分中含有灰分中含有灰分中含有灰分中含有HgHg、AsAs、SeSe、PbPb、CuCu、ZnZn等等等等污染元素污染元素污染元素污染元素2.2.燃煤烟尘的形成燃煤烟尘的形成 飞灰的形成过程飞灰的形成过程飞灰的形成过程飞灰的形成过程2.2.燃煤烟尘的形成燃煤烟尘的形成 影响燃煤烟气中飞灰排放特征的因素影响燃煤烟气中飞灰排放特征的因素影响燃煤烟气中飞灰排放特征的因素影响燃煤烟气中飞灰排放特征的因素煤质煤质煤质煤质燃烧方式燃烧方式燃烧方式燃烧方式烟气流速
60、烟气流速烟气流速烟气流速炉排和炉膛的热负荷炉排和炉膛的热负荷炉排和炉膛的热负荷炉排和炉膛的热负荷锅炉运行负荷锅炉运行负荷锅炉运行负荷锅炉运行负荷锅炉结构锅炉结构锅炉结构锅炉结构2.2.燃煤烟尘的形成燃煤烟尘的形成 影响燃煤烟气中飞灰排放特征的因素影响燃煤烟气中飞灰排放特征的因素影响燃煤烟气中飞灰排放特征的因素影响燃煤烟气中飞灰排放特征的因素煤质煤质煤质煤质2.2.燃煤烟尘的形成燃煤烟尘的形成 燃煤颗粒大小对飞灰含量的影响燃煤颗粒大小对飞灰含量的影响燃煤颗粒大小对飞灰含量的影响燃煤颗粒大小对飞灰含量的影响2.2.燃煤烟尘的形成燃煤烟尘的形成 影响烟煤烟气中飞灰排放特征的因素影响烟煤烟气中飞灰排放
61、特征的因素影响烟煤烟气中飞灰排放特征的因素影响烟煤烟气中飞灰排放特征的因素燃烧方式燃烧方式燃烧方式燃烧方式2.2.燃煤烟尘的形成燃煤烟尘的形成 几种燃烧方式的烟尘百分比几种燃烧方式的烟尘百分比几种燃烧方式的烟尘百分比几种燃烧方式的烟尘百分比2.2.燃煤烟尘的形成燃煤烟尘的形成 几种燃烧方式的烟尘颗粒概况几种燃烧方式的烟尘颗粒概况几种燃烧方式的烟尘颗粒概况几种燃烧方式的烟尘颗粒概况 火电厂大气污染物排放标准火电厂大气污染物排放标准vv本标准将火电厂按年限划分为以下三个时段：本标准将火电厂按年限划分为以下三个时段：vv时段时段19921992年年8 8月月1 1日之前建成投产或初步设计已通过审查批
62、日之前建成投产或初步设计已通过审查批准的新、扩、改建火电厂；准的新、扩、改建火电厂；vv时段时段19921992年年8 8月月1 1日起至日起至19961996年年1212月月3131日期间环境影响报告日期间环境影响报告书通过审查批准的新、扩、改建火电厂，包括书通过审查批准的新、扩、改建火电厂，包括19921992年年8 8月月1 1日之日之前环境影响报告书通过审查批准、初步设计待审查批准的新、前环境影响报告书通过审查批准、初步设计待审查批准的新、扩、改建火电厂；扩、改建火电厂；vv时段时段19971997年年1 1月月1 1日起环境影响报告书待审查批准的新、扩、日起环境影响报告书待审查批准的
63、新、扩、改建火电厂改建火电厂大气污染物排放标准大气污染物排放标准火电厂大气污染物排放标准火电厂大气污染物排放标准分类烟尘最高允许排放浓度（mg/m3）在县及县以上城镇规划区内的火电厂锅炉200在县规划区以外地区的火电厂锅炉500第I时段的在县及县以上城镇规划区内、1997年1月1日后还有10年及以上剩余寿命的火电厂锅炉600第第时段的火电厂锅炉最高允许烟尘排放浓度时段的火电厂锅炉最高允许烟尘排放浓度火电厂大气污染物排放标准火电厂大气污染物排放标准第第时段火电厂各烟囱时段火电厂各烟囱SOSO2 2最高允许排放浓度最高允许排放浓度燃料收到基硫分（）1.01.0最高允许排放浓度（mg/m3）2100
64、1200锅炉额定蒸发量煤粉锅炉液态排渣固态排渣1000t/h1000650第第时段的火电厂锅炉氮氧化物最高允许排放浓度（时段的火电厂锅炉氮氧化物最高允许排放浓度（mg/mmg/m3 3）2.2.燃煤烟尘的形成燃煤烟尘的形成 影响燃煤烟气中飞灰排放特征的因素影响燃煤烟气中飞灰排放特征的因素影响燃煤烟气中飞灰排放特征的因素影响燃煤烟气中飞灰排放特征的因素运行负荷运行负荷运行负荷运行负荷第六节第六节 燃烧过程中其他污染物的形成燃烧过程中其他污染物的形成1.1.1.1.有机污染物的形成有机污染物的形成有机污染物的形成有机污染物的形成 形成历程形成历程形成历程形成历程1.1.链烃分子氧化脱氢形成乙烯和乙
65、炔链烃分子氧化脱氢形成乙烯和乙炔链烃分子氧化脱氢形成乙烯和乙炔链烃分子氧化脱氢形成乙烯和乙炔2.2.延长乙炔的链形成各种不饱和基延长乙炔的链形成各种不饱和基延长乙炔的链形成各种不饱和基延长乙炔的链形成各种不饱和基3.3.不饱和基进一步脱氢形成聚乙炔不饱和基进一步脱氢形成聚乙炔不饱和基进一步脱氢形成聚乙炔不饱和基进一步脱氢形成聚乙炔4.4.不饱和基通过环化反应形成不饱和基通过环化反应形成不饱和基通过环化反应形成不饱和基通过环化反应形成C C6 6C C2 2型芳香族化合型芳香族化合型芳香族化合型芳香族化合物物物物5.5.C C6 6C C2 2基逐步合成为多环有机物基逐步合成为多环有机物基逐步合
66、成为多环有机物基逐步合成为多环有机物1.1.有机污染物的形成有机污染物的形成 比较活泼的碳氢化合物可能是产生光化学烟雾的直接比较活泼的碳氢化合物可能是产生光化学烟雾的直接比较活泼的碳氢化合物可能是产生光化学烟雾的直接比较活泼的碳氢化合物可能是产生光化学烟雾的直接原因原因原因原因 碳氢化合物的产生量与燃料组成密切相关碳氢化合物的产生量与燃料组成密切相关碳氢化合物的产生量与燃料组成密切相关碳氢化合物的产生量与燃料组成密切相关 燃料中高分子碳氢化合物浓度与燃料中高分子碳氢化合物浓度与燃料中高分子碳氢化合物浓度与燃料中高分子碳氢化合物浓度与POMPOMPOMPOM排放水平具有相关排放水平具有相关排放水
67、平具有相关排放水平具有相关性性性性 燃料与空气的充分混合可降低有机物的含量，但不利燃料与空气的充分混合可降低有机物的含量，但不利燃料与空气的充分混合可降低有机物的含量，但不利燃料与空气的充分混合可降低有机物的含量，但不利于于于于NONOx x的控制的控制的控制的控制 同时减少同时减少同时减少同时减少CHCH和和和和NONOx x的排放需要仔细控制混合的型式、的排放需要仔细控制混合的型式、的排放需要仔细控制混合的型式、的排放需要仔细控制混合的型式、温度水平和整个系统的停留时间温度水平和整个系统的停留时间温度水平和整个系统的停留时间温度水平和整个系统的停留时间2.2.COCO的形成的形成 COCO
68、是所有大气污染物中量最大、分布最广的一种是所有大气污染物中量最大、分布最广的一种是所有大气污染物中量最大、分布最广的一种是所有大气污染物中量最大、分布最广的一种 COCO的全球排放量为的全球排放量为的全球排放量为的全球排放量为20010200106 6t/at/a 燃料中的碳都先形成燃料中的碳都先形成燃料中的碳都先形成燃料中的碳都先形成COCO，然后进一步氧化然后进一步氧化然后进一步氧化然后进一步氧化 在火焰温度下有足够的氧并且停留时间足够长，可以降低在火焰温度下有足够的氧并且停留时间足够长，可以降低在火焰温度下有足够的氧并且停留时间足够长，可以降低在火焰温度下有足够的氧并且停留时间足够长，可
69、以降低COCO含量。含量。含量。含量。 COCO的形成和破坏都由动力学控制，反应路线：的形成和破坏都由动力学控制，反应路线：的形成和破坏都由动力学控制，反应路线：的形成和破坏都由动力学控制，反应路线： RHRRCHORHRRCHO RCORCO COCO2.2.COCO的形成的形成3.3.HgHg的的形成与排放形成与排放 HgHg对人的肾和神经系统有危害对人的肾和神经系统有危害对人的肾和神经系统有危害对人的肾和神经系统有危害 煤碳燃烧是煤碳燃烧是煤碳燃烧是煤碳燃烧是HgHg的一大来源的一大来源的一大来源的一大来源 煤中煤中煤中煤中HgHg的析出率与燃烧条件有关的析出率与燃烧条件有关的析出率与燃
70、烧条件有关的析出率与燃烧条件有关 燃烧温度燃烧温度燃烧温度燃烧温度900900o oC C时，析出率时，析出率时，析出率时，析出率9090 还原性气氛的析出率低于氧化性气氛还原性气氛的析出率低于氧化性气氛还原性气氛的析出率低于氧化性气氛还原性气氛的析出率低于氧化性气氛 HgHg排放控制是燃煤污染控制的新课题之一排放控制是燃煤污染控制的新课题之一排放控制是燃煤污染控制的新课题之一排放控制是燃煤污染控制的新课题之一4.4.NONOx x的的形成形成 NONOx x的形成机理的形成机理的形成机理的形成机理 燃料型燃料型燃料型燃料型NONOx x：燃料中的固定氮生成的燃料中的固定氮生成的燃料中的固定氮
71、生成的燃料中的固定氮生成的NONOx x 热力型热力型热力型热力型NONOx x： 高温下高温下高温下高温下N N2 2与与与与OO2 2反应生成的反应生成的反应生成的反应生成的NONOx x 瞬时瞬时瞬时瞬时NONOx x：低温火焰下由于含碳自由基的存在生成的低温火焰下由于含碳自由基的存在生成的低温火焰下由于含碳自由基的存在生成的低温火焰下由于含碳自由基的存在生成的NONOx x4.4.NONOx x的的形成形成4.4.NONOx x的的形成形成5. 5.二恶英的形成机理二恶英的形成机理5. 5.二恶英的形成机理二恶英的形成机理5. 5.二恶英的形成机理二恶英的形成机理5. 5.二恶英的形成机理二恶英的形成机理燃烧条件的影响燃烧条件的影响PCDD/PCDF,ng/Sm3颗粒物的影响颗粒物的影响CDD/CDF Emitted/Refuse Fed(mol/t)Uncontrolled Ash/Refuse Fed(kg/t)Data after Barton et al, 1990
