第二章 燃烧与大气污染.doc

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1、第二章燃烧与大气污染烟尘、SO2、NOx、等主要是因燃烧而引起的。本章主要介绍燃料燃烧过程中的基本原理、污染物的生成机理以及如何控制燃烧过程，减少污染物的排放。§2-1.燃料的性质燃料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）、patrolum、天然气等。（2）非常规燃料按其物理状态分为：（1）固体燃料：挥发分被蒸馏后以气态燃烧（蒸气控制）；留下的固定炭以固态燃烧（扩散控制）。（2）液体燃料：有蒸发过程控制（气态形式燃烧）。(3)气态燃料：有扩散或混合控制。燃料的性质影响大气污

2、染物的排放。一、煤：是一种复杂的物质聚集体。主要可燃成分是C、H及少量O2、N2、S等一起构成的有机聚合物。煤中有机成分和无机成分的含量因种类、产地不同而异。１．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，析出温度低；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

3、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。元素分析：用化学法测定去除掉外部水分的主要组分。C、H2、N2、S、O2等。１．煤中硫的形态有机硫（CxHySz）煤中含硫硫化物硫（FeS2）无机硫无机硫（S）硫酸盐硫（MeSO4）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，

4、其它能燃烧放出热量。我们所说的污染物SOx只包括有机硫、硫化物，不包括MeSO4，而一般给我们的含硫量是指总硫量。应注意。a.硫化铁硫：是主要的含硫成分，主要代表黄铁矿硫。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。b.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。c.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、H2、少量的S、N2、O

5、2，此外，含有微量金属（钒、镍）、砷、铅、氯等，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、裂化和重态过程生产出各种产品。原油中的S约有80—90%留于重硫分中。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

6、响燃烧过程的主要因素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的生成量ThermalNOx(热型NOx)——高温时空气中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。

7、（1）空气条件：按燃烧不同阶段供给相适应的空气量。（2）温度条件：只有达到着火温度，才能与氧化合而燃烧。着火温度：在氧存在下可燃质开始燃烧必须达到的最低温度。各种燃烧的着火温度见表2-3。P348.（3）时间条件：燃料在燃烧室中的停留时间是影响燃烧完全程度的另一基本因素。燃料在高温区的停留时间应超过燃料燃烧所需时间。（4）燃烧与空气的混合条件：燃料与空气中氧的充分混合是有效燃烧的基本条件。在大气污染物排放量最低条件实现有效燃烧的四个因素：空气与燃料之比、温度、时间、湍流度。(三T)3．发热量及热损失①发热量单位量燃料完全燃

8、烧产生的热量。即反应物开始状态和反应物终了状态相同情况下（常温298K,Pa）的热量变化值，称为燃料的发热量，单位是KJ/Kg。（固体）KJ/m3(气体)。发热量有高位、低位之分。高位：包括燃料燃烧生成物中水蒸汽的汽化潜热，Qh低位：指燃料燃烧生成物中水蒸汽仍以气态存在时，完全燃烧释放的热量。可用氧弹式