第二章 燃烧与大气污染

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1、第二章燃烧与大气污染第一节       燃料与燃烧过程第二节       燃烧计算第三节       燃烧污染物的形成与控制重点：（二）燃烧计算１．  理论空气量、空气过剩系数２．  烟气量３．  污染物排放量§1.燃料的性质燃料的定义：指燃烧过程中能放出热量，且经济上可行的物质。燃料的分类：（1）常规燃料如煤（coal）、石油(petroleum)、天然气(rudegas)等。（2）非常规燃料按物理状态又可分为：（1）固体燃料：挥发分被蒸馏后以气态燃烧；留下的固定炭以固态燃烧。（2）液体燃料：由蒸发过程控制，气态形式燃烧。(3)气态燃料：由扩散或混合控制。几种常规燃料一、

2、煤定义：是一种复杂的物质聚集体。主要可燃成分是C、H及少量O、N、S等一起构成的有机聚合物。性质：煤中有机成分和无机成分的含量因种类、产地不同而异。分类：按基于沉积年代的分类法分为褐煤、烟煤、无烟煤。a.褐煤：是由泥煤形成的初始煤化物，是煤中等级最低的一类，形成年代最短。呈黑色、褐色、泥土色，象木材结构。特点：①挥发分较高；②燃烧热值低，不能制炭。干燥后：C含量60—75%，O2含量20—25%。b.烟煤：形成历史较褐煤长。黑色，外形有可见条纹。挥发分20—45%，C75—90%。成焦性较强，氧含量低，水分及灰分含量不高，适宜工业使用。c.无烟煤：碳含量最高，煤化时间最长的

3、煤，具有明显的黑色光泽，机械强度高。C含量>93%,无机物量<10%,着火难，不易自燃，成焦性差。2.煤的组成煤的组成按测定方法分为工业分析、元素分析两大类。a.工业分析：水分、灰分、挥发分、固定碳、S含量、热值。b.元素分析：用化学法测定的去除掉外部水分的主要组分。C、H、N、S、O等。C.煤的成分的表示方法要确切说明煤的特性，必须同时指明百分比的基准，常用的基准有以下四种：收到基：锅炉炉前使用的燃料，包括全部灰分和水分。空气干燥基：以去掉外部水分的燃料作为100%的成分，即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100%的成分，干燥基更能反映

4、出灰分的多少。干燥无灰基：以去掉水分和灰分的燃料作为100%的成分。3.煤中硫的形态(Pyrite)(Marcasite)FeAsS(Arsenopyrite)黄铁矿(愚人金)：具有NaCl型晶体结构。成分相同而属于正交（斜方）晶系的称为白铁矿。一般将黄铁矿作为生产硫磺和硫酸的原料，而不是用作提炼铁的原料，因为提炼铁有更好的铁矿石。白铁矿：白铁矿往往呈鸡冠状或束状，因此它还被称为鸡冠状黄铁矿或矛状黄铁矿。砷黄铁矿(毒砂)：中国从毒砂（旧称白砒石）中制取砒霜（As2O3）历史悠久。单斜或三斜晶系。晶体呈柱状，集合体成粒状或致密块状。锡白色，金属光泽。敲击时发出蒜臭味。a.硫酸

5、盐硫:硫酸盐硫在燃烧时不参加燃烧，留在灰渣里，是灰分的一部分，其它形态的硫能燃烧放出热量。通常所说的SOx污染物不包括MeSO4。b.硫化铁硫：是主要的含硫成分，常见形态是黄铁矿硫。黄铁矿：硬度6—6.5,比重4.7—5.2本无磁性，但在强磁场感应下能转变为顺磁性物，吸收微波能力较强，据此，可把其从煤中脱除。c.有机硫：以各种官能团形式存在。如噻吩、芳香基硫化物、硫醇等。不易用重力分选的方法除去，需采用化学方法脱硫。二、石油石油是液体燃料的主要来源。原油是天然存在的易流动液体。比重0.78—1.00主要含C、H及少量的S、N、O，此外，含有微量金属（钒、镍）、砷、铅、氯等，

6、10ppm左右。原油中的硫大部分以有机硫形式存在，形成非碳氢化合物的巨大分子团，其含硫量变化范围较大，一般为0.1—7%。原油通过蒸馏、裂化和重整过程生产出各种产品。原油中的S约有80—90%留于重馏分中。硫以复杂的环状结构存在，而需去除的仅是硫原子，故不能用物理方法分离硫化物。采用高压下的催化加氢破坏C—S—C键形成H2S气体，可达目的，但费用很高。三、天然气一般组成为CH485%,乙烷10%，丙烷3%，此外还有H2O、CO2、N2、He、H2S等。§2-2燃料燃烧过程一、影响燃烧过程的主要因素1．燃烧过程及燃烧产物2．燃料完全燃烧的条件3．发热量及热损失4.燃烧产生的污

7、染物1．燃烧过程及燃烧产物燃烧是可燃混合物的快速氧化过程，并伴有能量的释放，同时使燃料的组成元素转化成相应的氧化物。多数化石燃料完全燃烧的产物是CO2、水蒸汽；不完全燃烧过程将产生黑烟、CO和其它部分氧化产物等。若燃料中含S、N，则会生成SO2和NOx，燃烧温度较高时，空气中的部分氮会被氧化成NOx。FuelNOx(燃料型NOx)——燃料中的N；NOx生成量ThermalNOx(热力型NOx)——高温时空气中的N。2．燃料完全燃烧的条件燃料完全燃烧的条件是适量的空气、足够的温度、必要的燃烧时间、燃料与空气的充分混合