[工学]第二章 燃烧与大气污染.pptVIP

第二章 燃烧与大气污染 第一节 燃料的性质 第二节 燃料燃烧过程 第三节 烟气体积与污染物排放量的计算 第四节 燃烧过程硫氧化物的形成 第五节 燃烧过程中颗粒污染物的形成 第六节 燃烧过程中其他污染物的形成 学习要求 了解常见燃料的组成和性质； 掌握气态、液态和固态燃料的燃烧过程，学会分析影响燃烧过程的因素；掌握煤的工业分析、元素分析、及煤的成分表示方法； 学会计算燃烧过程产生的烟气量和污染物浓度； 掌握颗粒物、硫氧化物和氮氧化物的产生机理，理解通过改变燃烧条件减少污染物生成的途径。 第一节 燃烧的性质 燃料是指在燃烧过程中，能够放出热量，且在经济上可行的物质。 主要燃料是煤、石油和天然气等常规燃料，以及统称为非常规燃料的多种其它燃料。 燃料按物理状态分为固体燃料、液体燃料和气体燃料三类。 固体燃料(1)矿物燃料：煤，不可再生资源 (2)生物质燃料：木材、稷杆、草、粪便等，可再生资源 气体燃料的优点是燃烧迅速，其燃烧状态可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。 固体燃料的燃烧则受此二种现象控制：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。 一、煤 是最重要的固体燃料，能源结构中占80%以上，它是—种不均匀的有机燃料，主要是植物的部分分解和变质形成的。煤中的有机成分和无机成分因煤的产地和种类不同有较大的差别。 煤的可燃成分:主要是由碳、氢及少量氧、氮和硫等一起构成的有机聚合物。各种聚合物之间由不同的碳氢支链互相连接成更大的颗粒。 煤的不可燃成分：灰份、水分 1、煤的分类 煤是由古代的生物特别是植物在地层内部经过长时间炭化衍变形成，并且碳化年代越老，煤质越好，含碳量越高。 最常用的是基于沉积年代（炭化程度）的分类法。分为： (1)褐煤 (2)烟煤 (3)无烟煤 (1)褐煤： 褐煤是由泥煤形成的初始煤化物，形成年代最短。呈黑色、褐色、或泥土色，其结构类似木材。褐煤的挥发分较高且析出温度较低。干燥后无灰的褐煤中碳的含量为60—75％，氧含量为20—25％，含氧量高，易着火。褐煤的水分和灰分含量都较高，燃烧热值较低，是最低品位的煤，不能用制焦炭，易于破裂。 1、煤的分类 (2)烟煤 烟煤的形成历史较褐煤为长， 呈黑色，外形有可见条纹，挥发分含量为20-45％，碳含量为75-90％。烟煤的成焦性较强,且含氧量低，水分和灰分含量一般不高，适宜工业上的—般应用 (3)无烟煤 无烟煤是碳含量最高，煤化时间最长的煤。它具有明亮的黑色光泽，机械强度高。碳的含量一般高于93％，无机物含量低于10％，因而着火困难，储存时稳定，不易自燃。无烟煤的成焦性极差。 2、煤组成-工业分析 测定煤组成的方法分工业分析和元素分析两大类。 包括测定煤中水分、灰分、挥发分和固定碳以及估测硫含量和热值，这是评价工业用煤的主要指标。 [1]水分：水分包括外部水分和内部水分。测定外部水分的方法是：称取一定量的13mm以下粒度的煤样，置于干燥箱内，在318—323K（45-50℃）温度下于燥8h，取出冷却，干燥后所失去的水分质量占煤样原来质量的百分数就是煤的外部水分（WW）。测定内部水分的方法是将上述失去外部水分的煤样继续在375—380K(102-107℃)干燥约2h，所失去的水分质量占试样原来质量的百分数即内部水分Wn。两部分水分之和即为煤所含的全水分。 2、煤组成-工业分析 [2]灰分 灰分是煤中不可燃矿物物质的总称。其含量和组成因煤种和粗加工的不同而异。我国煤炭的平均灰分为25%。灰分的存在降低了煤的热值，增加了烟尘污染和出渣量。高灰分、低熔点的煤极易结渣，使煤不能充分燃烧，从而影响热效率。以氧化物形式表示. ? 煤中灰分的组成 2、煤组成-工业分析 [3]挥发分： 系干馏时（与空气隔绝的条件下加热分解所释放出的可燃气体物质，通过将风干的煤样在1200K的炉中加热7min而测定。挥发分主要有氢气、碳氢化合物、一氧化碳和少量的硫化氢等组成。在相同的热值下，煤中挥发分越高，就越容易着火，火焰越长，燃烧越完全。但挥发分越高，容易造成炉膛内没有充足的空间、