第二章燃燒與大氣污染.ppt

第二章燃燒與大氣污染 1 燃料的性質(zhì)2 燃料的燃燒過程及燃燒產(chǎn)物3 燃燒所需空氣量和產(chǎn)生煙氣量的計(jì)算4 燃燒過程中硫氧化物的形成5 燃燒過程中顆粒污染物的形成6 燃燒過程中其他污染物的形成 第一節(jié)燃料的性質(zhì) 1 燃料的分類 2 燃料的化學(xué)組成 典型液體和氣體燃料的化學(xué)組成成分 2 燃料的化學(xué)組成 典型固體燃料的化學(xué)組成成分 3 燃料組成對(duì)燃燒的影響 碳 可燃元素 1kg純碳完全燃燒時(shí) 放出32860kj的熱量 不完全燃燒生成co時(shí) 放出9268kj的熱量 無煙煤含碳量約90 98 一般煤的含碳量約50 95 氫 是燃料中發(fā)熱量最高的元素 煤中氫的含量為2 10 1kg氫完全燃燒時(shí)能放出120500kj的熱量 3 燃料組成對(duì)燃燒的影響 氧 氧在燃料中與碳和氫生成化合物 降低了燃料的發(fā)熱量氮 燃料中含氮量很少 一般為0 5 1 5 硫 以三種形態(tài)存在 有機(jī)硫 硫化鐵硫和硫酸鹽硫 前兩種能放出熱量 稱之為揮發(fā)硫 硫燃燒生成產(chǎn)物為so2和so3 其中so2占95 以上 3 燃料組成對(duì)燃燒的影響 水分 煤中水分由表面 外部 水分和吸附 內(nèi)部 水分組成 外部水分可以靠自然干燥除去 內(nèi)部水分要放在干燥箱中加熱到102 105 c 保持2h后才能除掉 灰分 是燃料中不可燃礦物質(zhì) 4 煤的分類和組成 煤的基本分類褐煤 熱值為3000 4000kcal kg最低品位的煤 形成年代最短揮發(fā)分大于40 適于燒鍋爐 氣化煙煤 熱值為4200 7500kcal kg形成年代較褐煤長(zhǎng) 碳含量75 90 成焦性較強(qiáng)揮發(fā)分在10 40 之間 適于煉焦 氣化 動(dòng)力燃料無煙煤 熱值為4200 7500kcal kg煤化時(shí)間最長(zhǎng) 含碳量最高 高于93 成焦性差揮發(fā)分小于10 適于民用 冶金 建材 氣化 4 煤的分類和組成 煤的成分分析工業(yè)分析 proximateanalysis 測(cè)定煤中水分 揮發(fā)分 固定碳和灰分 估測(cè)碳含量和熱值 是評(píng)價(jià)工業(yè)用煤的主要指標(biāo) 元素分析 ultimateanalysis 用化學(xué)分析的方法測(cè)定去掉外部水分的煤中主要組分碳 氫 氮 硫和氧的含量 4 煤的分類和組成 煤中硫的形態(tài) 4 煤的分類和組成 煤的成分的表示方法要確切說明煤的成分 必須同時(shí)指明百分比的基準(zhǔn) 常用的基準(zhǔn)有以下四種 收到基 鍋爐爐前使用的燃料 包括全部灰分和水分空氣干燥基 以去掉外部水分的燃料作為100 的成分 即在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行燃料分析時(shí)的試樣成分 4 煤的分類和組成 干燥基 以去掉全部水分的燃料作為100 的成分 干燥基更能反映出灰分的多少干燥無灰基 以去掉水分和灰分的燃料作為100 的成分 4 煤的分類和組成 煤的成分的表示方法及其組成的相互關(guān)系 第二節(jié)燃料燃燒過程及燃燒產(chǎn)物 1 燃燒過程及燃燒產(chǎn)物燃燒過程是可燃物的快速氧化過程 放熱反應(yīng) 完全燃燒的產(chǎn)物 co2 h2o不完全燃燒的產(chǎn)物 co2 h2o co 黑煙及其他部分氧化產(chǎn)物如果燃料中含有s和n 則會(huì)生成so2和no空氣中的部分n可能被氧化成no 熱力型nox 2 燃燒過程產(chǎn)生的污染物 燃燒可能釋放的污染物 co2 co sox nox ch煙 飛灰 金屬及其氧化物等溫度對(duì)燃燒產(chǎn)物的絕對(duì)量和相對(duì)量都有影響 見后圖 燃料種類和燃燒方式對(duì)燃燒產(chǎn)物也有影響 3 燃燒產(chǎn)物與溫度的關(guān)系 4 燃料完全燃燒的條件 3t 空氣條件 提供充足的空氣 但是空氣量過大 會(huì)降低爐溫 增加熱損失溫度條件 temperature 達(dá)到燃料的著火溫度時(shí)間條件 time 燃料在高溫區(qū)停留時(shí)間應(yīng)超過燃料燃燒所需時(shí)間燃料與空氣的混合條件 turbulence 燃料與氧充分混合 第三節(jié)燃燒所需空氣量和產(chǎn)生煙氣量的計(jì)算 1 燃料燃燒煙氣量計(jì)算的假定 空氣組成 20 9 o2和79 1 n2 兩者體積比為 n2 o2 3 78氣體的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài) 溫度273 15k 壓力101325pa燃料中的氧可用于燃燒燃料中硫被氧化為so2不考慮nox的生成燃料的化學(xué)式為cxhyszow 2 燃燒方程式 燃料重量 12x 1 008y 32z 16w 3 燃料燃燒所需的空氣量 理論空氣量 按化學(xué)反應(yīng)式計(jì)算 燃料完全燃燒時(shí)所需要的空氣量 3 燃料燃燒所需的空氣量 空氣過剩系數(shù)實(shí)際空氣量與理論空氣量之比 以 表示 通常 1所需實(shí)際空氣量 部分爐型的空氣過剩系數(shù) 4 燃燒產(chǎn)生的煙氣量 煙氣量計(jì)算 co2 so2 n2和h2o 完全燃燒時(shí)理論煙氣量 m3 kg 完全燃燒時(shí)理論干煙氣量 m3 kg 4 燃燒產(chǎn)生的煙氣量 完全燃燒時(shí)實(shí)際煙氣量 m3 kg 完全燃燒時(shí)實(shí)際干煙氣量 m3 kg 燃料燃燒煙氣量計(jì)算實(shí)例 例題 某種煤 收到基 的元素分析為 c65 7 h3 2 s1 7 o2 3 灰分18 1 水分9 0 假設(shè)空氣過剩系數(shù)為1 4 燃料完全燃燒 假定空氣中不含水分 1 計(jì)算燃煤1kg所需要的理論空氣量和實(shí)際空氣量 2 計(jì)算燃煤1kg所產(chǎn)生的理論煙氣量和實(shí)際煙氣量 3 計(jì)算實(shí)際煙氣中so2的濃度以 mg m3表示 4 假定煙塵的排放因子為20 計(jì)算實(shí)際煙氣中煙塵的濃度 以mg m3表示 煤組成的表示方法 cxhyszow 已知 c 65 7 h 3 2 s 1 7 o 2 3 灰分 18 1 水分 9 按1000g煤計(jì)算可燃元素質(zhì)量g摩爾數(shù)c657 12 54 75h32 1 32s17 32 0 53o23 16 1 44水分90 18 5灰分181化學(xué)分子式 c54 75h32s0 53o1 44 1 理論空氣量 實(shí)際空氣量的計(jì)算 2 理論煙氣量 實(shí)際煙氣量的計(jì)算 3 計(jì)算實(shí)際煙氣中so2的濃度 mg