燃燒產(chǎn)生煙氣量和污染物濃度（大氣污染控制）

§2.5燃燒過程污染物排放量的計算

2.5.1煙氣體積的計算(1)理論煙氣量（體積）

理論煙氣量是指在供給理論空氣量（α=1）的條件下，燃料完全燃燒時所產(chǎn)生的煙氣量。理論煙氣體積等于干煙氣的體積和水蒸氣體積之和。

(2)煙氣的體積和密度換算

(3)實際煙氣體積實際燃燒過程中空氣是有剩余的,所以燃燒過程中的實際煙氣體積應(yīng)為理論煙氣體積與過剩空氣體積之和。理論煙氣體積過?？諝怏w積實際煙氣體積【例題】試計算燃燒含C：87%，H：12%，S：1%的1Kg重油所生成的理論煙氣體積。解：計算1Kg重油燃燒生成物的量及理論需要氧氣的量：1.列出燃燒基本反應(yīng)方程式；2.列出計算表理論空氣量1份O23.76份N2假設(shè)理論空氣量：1份O2,3.76份N2CO2SO2H2O實際煙氣量=理論煙氣量+過?？諝饬?/p>

=理論煙氣量+（α-1）理論空氣量理論煙氣量理論煙氣量=生產(chǎn)物質(zhì)的量+燃料含水+N2H2O(燃料含水)過?？諝?(α-1)理論空氣實際煙氣量實際煙氣量計算關(guān)系圖O2和產(chǎn)物的物質(zhì)的量是否相等？PV=nRTV=nRT/PV1/V2=n1RT1P2/n2RT2P1

V1=V2T1P2/T2P1

V實=V標(biāo)T實P標(biāo)/T標(biāo)P實溫度T的單位為K而不是℃

0℃=0+273K標(biāo)況，溫度273K，氣壓101.3kPa§2.5燃燒過程污染物排放量的計算【例2-3】若已知排煙過程中測量的溫度是150℃，氣壓是9.8×104Pa，試計算燃燒含C：87%，H：12%，S：1%的1Kg重油所生成的理論煙氣體積。解：計算1Kg重油燃燒生成物的量及理論需要氧氣的量：1.列出燃燒基本反應(yīng)方程式；2.列出計算表可燃成分成分質(zhì)量g成分的物質(zhì)的量mol理論需O2量/(mol)生成物的量/（mol）C87072.572.572.5H1201203060S100.310.310.31合計1000192.8102.8132.8(1)理論煙氣量（體積）§2.5燃燒過程污染物排放量的計算

計算理論空氣中N2的量：

理論煙氣量為：n=（132.8+386.7）=519.5（mol）計算理論煙氣體積：假設(shè)氣體符合理想氣體狀態(tài)方程，則燃燒1kg重油所生成的理論煙氣在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的體積為：Vn=（386.7+132.8）×22.4×10-3=11.64(m3)

則理論煙氣體積為:

練習(xí)：

已知重油元素分析的結(jié)果為：C85.5%、H11.5%、O2.0%、S1.0%；試計算，1、燃燒重油所需的理論空氣量和產(chǎn)生的理論煙氣量；2、干煙氣中SO2的質(zhì)量濃度和CO2的質(zhì)量濃度。1、扣除O2、干煙氣扣除水空氣過剩系數(shù)

在實際的燃料燃燒過程中，為了使燃料能夠完全燃燒，必須提供過量的空氣。

超出理論空氣量的空氣稱為過?？諝?。

實際供給的空氣量(A)與理論空氣量(A0)的比值稱為空氣過剩系數(shù)。燃燒方式手燒爐鏈條爐振動爐排拋煤機爐粉煤爐沸騰爐油爐α1.5-2.51.2-1.51.2-1.51.2-1.41.2-1.251.1-1.251.15-1.2(3)實際煙氣體積【例2-4】某一燃燒裝置用重油作燃料，其燃用油成分如下：C：88.3%，H：9.5%，S：1.6%,H2O：0.5%，灰份：0.10%；且若空氣過剩系數(shù)α=1.2。①試求燃燒1kg重油的實際煙氣體積。②求煙氣中SO2的濃度（質(zhì)量濃度）。③計算此時干煙氣中CO2的含量（體積比）?！?.5燃燒過程污染物排放量的計算解：①根據(jù)化學(xué)反應(yīng)方程式：

C+O2=CO2，2H+1/2O2=H2O，S+O2=SO2則1kg重油中所含可燃組分的量及所需要的理論空氣量列于下表:可燃成分名稱可燃成分含量/（%）成分的量/（mol）理論需氧氣量/(mol)廢氣組成/（mol）C88.373.5873.5873.58H9.59523.7547.5S1.60.50.50.5H2O0.50.2800.28灰分0.10000合計100169.0897.83121.86§2.5燃燒過程污染物排放量的計算在空氣中，O2占21%，因此燃燒1Kg重油所需要的理論空氣量中N2的量為：則理論煙氣量為:121.86+368=489.86(mol)

在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的體積為:489.86×22.4×10-3=10.97(m3)

理論空氣量為:97.83+368=465.8(mol)

在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的體積為:465.8×22.4×10-3=10.43(m3)

在空氣過剩系數(shù)α=1.2時,實際煙氣量為:489.86+465.8×(1.2-1)=583.02（mol）

實際煙氣體積為：

583.02×22.4×10-3=13.06(m3)§2.5燃燒過程污染物排放量的計算②煙氣中SO2的質(zhì)量為:

m（SO2）=0.5×64=32(g)

則煙氣中SO2的濃度為:

C(SO2)=32×103/13.06=2450(mg/m3)§2.5燃燒過程污染物排放量的計算③當(dāng)α=1.2時,干煙氣的量為:

13.06-(47.5+0.28)×22.4×10-3=11.99(m3)CO2的體積為:

73.58×22.4×10-3=1.65(m3)

則干煙氣中CO2的體積比為:

練習(xí)：

已知某工業(yè)鍋爐使用的煤的元素分析的結(jié)果為：C85%、H11.3%、O2.0%、N0.2%、S1.0%、H2O0.5%；當(dāng)煙氣溫度為200℃，氣壓為98kPa，空氣的過剩量系數(shù)為1.2時，試計算所需的實際空氣量、產(chǎn)生的實況實際煙氣量、SO2煙氣質(zhì)量濃度。§2.5燃燒過程污染物排放量的計算(4)燃煤設(shè)備污染物產(chǎn)生量和排放量的估算煤燃設(shè)備是指工業(yè)鍋爐、茶浴爐和食堂大灶。①產(chǎn)污量和排污量的估算燃煤設(shè)備的產(chǎn)污量和排污量估算方法如下：式中Q1——燃煤設(shè)備的產(chǎn)污量，kg；

K1——燃煤設(shè)備的產(chǎn)污系數(shù)，kg/t；

Mc——耗煤量，t?！?.5燃燒過程污染物排放量的計算式中

Q2——燃煤設(shè)備的排污量,Kg；

K2——燃煤設(shè)備的排污系數(shù),Kg/t；Mc——耗煤量，t。

K2=（1-η）K1

②燃煤工業(yè)鍋爐污染物的產(chǎn)污和排污系數(shù)

a.煙塵產(chǎn)污和排污系數(shù)

b.二氧化硫產(chǎn)污和排污系數(shù)

c.NOx、CO、CH化合物產(chǎn)污和排污系數(shù)§2.5燃燒過程污染物排放量的計算【例2-5】使用煤粉爐燃燒褐煤，燃料含灰分30%、含硫為2.0%的煤。（1）估算每噸煤燃燒后煙塵的產(chǎn)污量。（2）若使用的靜電除塵器的效率為99%，試估算每噸煤燃燒后煙塵的排污量。（3）試估算每頓煤燃燒后產(chǎn)生的SO2的量。（4）若燃燒過程中脫硫效率為60%，試估算每頓煤燃燒后SO2的排污量?！?.5燃燒過程污染物排放量的計算

解：假設(shè)燃燒1000kg煤：

（1）由表可知，煤粉爐燃燒灰分為30%的煤，煙塵的產(chǎn)污系數(shù)K1為3.2A，則每噸煤燃燒后產(chǎn)生煙塵的量為：

Q1=K1Mc=3.2A×1000=960g（2）由表可知，使用除塵效率為99%的靜電除塵器，煙塵的排污系數(shù)：

K2=（1-η）K1=（1-0.99）×3.2A=0.0096g/kg

則每噸煤燃燒后排放煙塵的量為：

Q2=0.0096×1000=9.6g（3）由表可知，硫氧化物的產(chǎn)污系數(shù)為13.6Sg/kg

則每噸煤燃燒后產(chǎn)生的SO2的量為：

Q硫1=K1Mc=13.6×0.02×1000=272g（4）由表可知，脫硫效率為60%時，SO2的排污系數(shù)為

K硫2=（1-η）K硫1=（1-60%）13.6S=0.109g/kg

則每噸煤燃燒后排放煙塵的量為：

Q硫2=K2Mc=0.109×1000=109g1.普通煤的成分分析如下：C65.7%；S1.7%；H3.2%；水分9.0%；O2.3%；灰分18.1%；（含N量不計）（1）計算燃煤1kg所需要的理論空氣量和SO2在煙氣中的濃度（以體積分?jǐn)?shù)計）（2）假定煙塵的排放因子為80%，計算煙氣中灰分的濃度（以mg/m3表示）（3）假定用流化床燃燒技術(shù)加石灰石脫硫。石灰石中含Ca35%。當(dāng)Ca/S為1.7時（摩爾比），計算燃煤1kg所需加石灰石的量。練習(xí)章節(jié)設(shè)計任務(wù)第二章設(shè)計任務(wù)某市工業(yè)園某工廠現(xiàn)在需要加裝一套燃煤鍋爐的尾氣處理裝置，鍋爐的設(shè)計燃煤量為300kg/d，經(jīng)過元素分析得知燃煤的成分表如下，且燃燒時空氣過剩系數(shù)α=1.3，煙囪口處煙氣溫度180℃，大氣壓為102.7kPa，灰分轉(zhuǎn)化為煙塵的轉(zhuǎn)化系數(shù)為0.2A。

（1）估算每天產(chǎn)生的煙氣量(m3)；煙氣中SO2的濃度(mg/m3)；煙氣中粉塵濃度(mg/m3)；

（2