燃烧与大气污染

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1、第二章燃烧与大气污染主要的大气污染物，如烟尘、SO2,NO2等，都源于燃烧，本章侧重于燃烧过程的基本机理，及燃烧过程中污染物排放量的计算。课时2第二章燃烧与大气污染第一节燃料的性质第二节燃料的燃烧过程第三节【重点】烟气体积及污染物排放量计算第四节【了解】燃烧过程硫氧化物的形成第五节【了解】燃烧过程中颗粒物的形成第六节【了解】燃烧过程中其它污染物的形成第一节燃料的性质一、燃料的分类按照物理状态可以分为：固体燃料、液体燃料、气体燃料三类。固体燃料主要是煤；液体燃料主要是重油、各种渣油；气体燃料主要是天然气及各种煤气。燃料的分类表按获得方法分按物

2、态分天然燃料人工燃料固体燃料木柴、煤、油页岩木炭、焦炭、煤粉等液体燃料石油汽油、煤油、柴油、重油气体燃料天然气高炉煤气、发生炉煤气、焦炉煤气气体燃料的特点是：燃烧迅速，其燃烧状态基本上由空气与燃料的扩散或混合所控制。液体燃料也是以气态形式燃烧，因此它的燃烧速度受其蒸发过程控制。固体燃料的燃烧，受两种现象控制，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。燃料的性质影响燃烧设备的设计及运行条件，也影响其大气污染物的形成和排放。二、几种主要燃料的介绍煤【重点】、石油类液体燃料、天然气、非

3、常规燃料。1、煤煤的可燃成分主要是碳、氢及少量氧、氮、硫等一起构成的有机聚合物。煤中各成分的含量因煤的产地和种类不同而不同。（1）煤的分类我国电力部门的锅炉用煤，主要根据煤的挥发分并参考水分、灰分的含量来分类。无烟煤：挥发分含量最低，Vr<10％，含碳量最高，着火困难，燃尽不易，水分很低，发热量很高。煤的成焦性极差。烟煤：挥发分含量在10％～45％之间，含碳量在75％～90％之间，含氧量低，水分、灰分一般不高，适宜一般工业应用。煤的成焦性较强。褐煤：挥发分含量较高，Vr＝40％～50％，甚至60％，而挥发分的析出温度较低，所以着火及燃烧都比

4、较容易。但其水分及灰分都含量很高，发热量很低。（2）煤的成分分析煤是复杂的高分子碳氢化合物，通常有工业分析和元素分析两种。其主要成分是：碳(C)、氢(H)、氧(O)、氮(N)、硫(S)、灰分(A)、水分(W)、及挥发分(Vr)。除灰分、水分外，其它元素多以化合态存在。工业分析（proximateanalysis）测定煤中水分、挥发分、灰分和固定碳。估测硫含量和热值，是评价工业用煤的主要指标。元素分析（ultimateanalysis）用化学分析的方法测定去掉外部水分的煤中主要组分碳、氢、氮、硫和氧的含量。碳：碳是煤中的主要可燃元素，一般占煤

5、成分的20％～70％（指应用基成分），碳元素包括固定碳、和挥发分中的碳。固定碳（纯碳）不易着火燃烧，因此含碳量越高的煤，其着火燃尽也约困难。氢：煤中氢的含量不多，约为3％～5％，但氢的发热量最高，约为纯碳的3.7倍。氧：煤中氧的含量变化很大，一般与碳、氢结合以化合态存在。氮：煤中氮的含量很少，但它是有害元素。煤燃烧时部分氮与氧化合生成NOx，污染大气。【重点】煤中硫的形态：煤中的硫一般以三种形态存在：有机硫；硫化铁硫；硫酸盐硫。前两者参加燃烧，放出热量，后者不参加燃烧，只能计如灰分。硫化铁硫主要代表是黄铁矿硫（FeS2），是煤中主要的含硫成

6、分，它在煤中通常呈独立弥散分布，且其硬度中等，比煤重，易于用物理方法从煤中清除出去。有机硫分一般与煤中的有机杂质构成复杂的分子，不宜用一般重力分选的方法除去，需要采用化学方法进行脱硫。硫酸盐硫主要以钙、铁和锰的硫酸盐形式存在，以石膏为主。硫酸盐硫的含量比前两者要少的多。由于硫酸盐硫不参加燃烧，一般进入灰分，不构成大气污染，不是处理对象。高硫煤中的硫主要是无机硫；低硫煤中的硫主要是有机硫。通过分析，可知对煤进行脱硫处理，最好是在煤的燃烧前用物理方法处理。灰：煤中所含的矿物杂质燃烧后即形成灰分。灰分是煤中的不可燃成分，灰分增加，不仅降低了煤的发

7、热量，而且影响煤的着火及燃尽程度。灰熔点很低时易在高温受热面粘结结渣。【补充】多成分的灰没有明确的熔化温度，它的熔化特性常用t1、t2、t3三个特征温度来表示。一般用角锥法测定灰的特性温度点。灰锥的原始形状灰锥的变形温度t1灰锥的软化温度t2灰锥的熔化温度t3水：煤的全水分Wq（即Wy）由两部分组成，即外在水分及内在水分。外在水分是指13mm以下的颗粒煤样在318～323k温度干燥箱内干燥8小时冷却后失去的水分。内在水分是再失去外部水分后继续在375～380k下干燥2小时失去的水分。水分也是煤中的不可燃成分，水分增加使炉内燃烧温度下降，从而

8、影响煤的着火及燃尽。各种煤的水分含量变化也很大。挥发分：煤在隔绝空气的条件下加热分解出的可燃气体物质称为挥发分。测量条件：风干后的煤样1200k下加热7分钟后测定。挥发分主要由氢