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1、第2章燃烧与大气污染1第1页，共62页，编辑于2022年，星期一2 燃烧与大气污染燃烧与大气污染(1)1.1.教学要求教学要求了解常见民用及工业燃料的组成和性质；了解常见民用及工业燃料的组成和性质；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；学会计算燃烧过程产生的烟气量和污染物浓度；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燃烧条件减少污染物生成的途径2、教学重点重点理解燃烧的
2、基本原理和相关污染物形成机理，重点掌握燃烧过程污重点理解燃烧的基本原理和相关污染物形成机理，重点掌握燃烧过程污染物排放计算。染物排放计算。3 3、教学难点、教学难点 燃烧过程污染物排放计算。燃烧过程污染物排放计算。建议学时数：4学时2第2页，共62页，编辑于2022年，星期一 焚烧秸秆焚烧秸秆3第3页，共62页，编辑于2022年，星期一4第4页，共62页，编辑于2022年，星期一300MW、600MWW形火焰燃低挥发份无烟煤锅炉形火焰燃低挥发份无烟煤锅炉5第5页，共62页，编辑于2022年，星期一600MW600MW亚临界自然循环前后墙对冲燃烧中间再热锅炉亚临界自然循环前后墙对冲燃烧中间再热锅
3、炉 600MW亚临界自然循环前后墙对冲燃烧中间再热锅炉6第6页，共62页，编辑于2022年，星期一300MW300MW、600MW600MW“WW”形火焰燃低挥发份无烟煤锅炉形火焰燃低挥发份无烟煤锅炉形火焰燃低挥发份无烟煤锅炉形火焰燃低挥发份无烟煤锅炉该锅炉的主要技术特点：分级送风的双拱炉膛；旋风分离式煤粉浓缩型燃烧器；双进双出球磨机该锅炉的主要技术特点：分级送风的双拱炉膛；旋风分离式煤粉浓缩型燃烧器；双进双出球磨机正压直吹式燃烧系统。正压直吹式燃烧系统。7第7页，共62页，编辑于2022年，星期一600MW600MW及以上超临界本生直流机组锅炉及以上超临界本生直流机组锅炉及以上超临界本生直流
4、机组锅炉及以上超临界本生直流机组锅炉 8第8页，共62页，编辑于2022年，星期一600MW亚临界自然循环前后墙对冲燃烧中间再热锅炉 600MW亚临界自然循环前后墙对冲燃烧中间再热锅炉9第9页，共62页，编辑于2022年，星期一10第10页，共62页，编辑于2022年，星期一1燃料的性质燃料的性质燃料的分类燃料的分类燃料的分类燃料的分类 按获得方法分按获得方法分 按物态分按物态分 天然燃料天然燃料 人工燃料人工燃料 固体燃料固体燃料 木柴、煤、油页岩木柴、煤、油页岩 木炭、焦炭、煤粉等木炭、焦炭、煤粉等 液体燃料液体燃料 石油石油 汽油、煤油、柴油、汽油、煤油、柴油、重油重油 气体燃料气体燃料
5、 天然气天然气 高炉煤气、发生炉煤高炉煤气、发生炉煤气、焦炉煤气气、焦炉煤气 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11第11页，共62页，编辑于2022年，星期一1燃料的性质燃料的性质一、煤煤定定义义：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。性性质质：煤中有机成分和无机成分的含量因种类、产地不同而异。12第12页，共62页，编辑于2022年，星期一13第13页，共62页，编辑于2022年，星期一14第14页，共62页，编辑于2022年，星期一1燃料的性质燃料的性质1.煤煤的的分分类类：按基于沉积年代的分类法分为褐煤、烟煤、无烟煤
6、。（1）褐褐煤煤：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。特特点点：挥发分较高，析出温度低；燃烧热值低，不能制炭。干燥后：C含量6075%，O2含量2025%。15第15页，共62页，编辑于2022年，星期一1燃料的性质燃料的性质（2）烟烟煤煤：形形形形成成成成历历历历史史史史较较较较褐褐褐褐煤煤煤煤长长长长。黑黑黑黑色色色色，外外外外形形形形有有有有可可可可见见见见条纹。条纹。条纹。条纹。挥挥挥挥发发发发分分分分202045%45%，C C 757590%90%。成成成成焦焦焦焦性性性性较较较较强强强强，氧含量低，水分及灰分含量不高，适
7、宜工业使用。氧含量低，水分及灰分含量不高，适宜工业使用。氧含量低，水分及灰分含量不高，适宜工业使用。氧含量低，水分及灰分含量不高，适宜工业使用。（3）无烟煤：碳碳含含量量最最高高，煤煤化化时时间间最最长长的的煤煤，具有明显的黑色光泽，机械强度高。具有明显的黑色光泽，机械强度高。CC含含含含量量量量93%,93%,无无无无机机机机物物物物量量量量10%,11部分炉型的空气过剩系数部分炉型的空气过剩系数部分炉型的空气过剩系数部分炉型的空气过剩系数49第49页，共62页，编辑于2022年，星期一 二二.燃料燃烧的理论空气量燃料燃烧的理论空气量3 3空燃比（空燃比（AFAF）定定义义：单单位位质质量量
8、燃燃料料燃燃烧烧所所需需的的空空气气质质量量，它它可可由燃烧方程直接求得。由燃烧方程直接求得。例如，甲烷在理想空气量下的完全燃烧：例如，甲烷在理想空气量下的完全燃烧：例如，甲烷在理想空气量下的完全燃烧：例如，甲烷在理想空气量下的完全燃烧：CHCH4 42O2O2 27.56N7.56N2 2COCO2 27.56N7.56N2空燃比空燃比：AF=2327.5628/116=17.2汽油（汽油（汽油（汽油（CC8 8HH1818）的理论）的理论）的理论）的理论空燃比为空燃比为1515纯碳的理论纯碳的理论纯碳的理论纯碳的理论空燃比约为空燃比约为11.511.550第50页，共62页，编辑于2022
9、年，星期一 二二.燃料燃烧的理论空气量燃料燃烧的理论空气量例：某燃烧装置采用重油作燃料，重油成分分析结果如下（按质量）C：88.3%，H：9.5%,S：1.6%，灰分：0.10%。试确定燃烧1kg重油所需的理论空气量。解：以1kg重油燃烧为基础，则：51第51页，共62页，编辑于2022年，星期一重量（g）摩尔数（mol）需氧量（mol）C88373587358H954752375S160505H2O05002780二二.燃料燃烧的理论空气量燃料燃烧的理论空气量52第52页，共62页，编辑于2022年，星期一理论需氧量为：73.58+23.75+0.5=97.83 mol/kg重油假定空气中N
10、2与O2的摩尔比为3.76(体积比)则，理论空气量为：mol/kg重油即 Nm3/kg重油二二.燃料燃烧的理论空气量燃料燃烧的理论空气量53第53页，共62页，编辑于2022年，星期一三三.燃烧过程中产生的污染物燃烧过程中产生的污染物燃烧可能释放的污染物：燃烧可能释放的污染物：燃烧可能释放的污染物：燃烧可能释放的污染物：COCO2 2、COCO、SOxSOx、NOxNOx、CHCH、烟、飞灰、金属及其氧化物等、烟、飞灰、金属及其氧化物等、烟、飞灰、金属及其氧化物等、烟、飞灰、金属及其氧化物等 温度对燃烧产物的绝对量和相对量都有影响温度对燃烧产物的绝对量和相对量都有影响温度对燃烧产物的绝对量和相
11、对量都有影响温度对燃烧产物的绝对量和相对量都有影响燃料种类和燃烧方式对燃烧产物也有影响燃料种类和燃烧方式对燃烧产物也有影响燃料种类和燃烧方式对燃烧产物也有影响燃料种类和燃烧方式对燃烧产物也有影响54第54页，共62页，编辑于2022年，星期一 三三.燃烧过程中产生的污染物燃烧过程中产生的污染物燃烧产物与温度的关系：燃烧产物与温度的关系：燃烧产物与温度的关系：燃烧产物与温度的关系：55第55页，共62页，编辑于2022年，星期一 三三.燃烧过程中产生的污染物燃烧过程中产生的污染物燃料种类对燃烧产物的影响（以燃料种类对燃烧产物的影响（以燃料种类对燃烧产物的影响（以燃料种类对燃烧产物的影响（以100
12、0MW1000MW电站为例）：电站为例）：电站为例）：电站为例）：56第56页，共62页，编辑于2022年，星期一 三三.燃烧过程中产生的污染物燃烧过程中产生的污染物典型固态燃料的燃烧产物：典型固态燃料的燃烧产物：典型固态燃料的燃烧产物：典型固态燃料的燃烧产物：57第57页，共62页，编辑于2022年，星期一 三三.燃烧过程中产生的污染物燃烧过程中产生的污染物典型液态燃料的燃烧产物：典型液态燃料的燃烧产物：典型液态燃料的燃烧产物：典型液态燃料的燃烧产物：58第58页，共62页，编辑于2022年，星期一 三三.燃烧过程中产生的污染物燃烧过程中产生的污染物典型气态燃料的燃烧产物：典型气态燃料的燃烧
13、产物：典型气态燃料的燃烧产物：典型气态燃料的燃烧产物：59第59页，共62页，编辑于2022年，星期一 四四.热化学关系式热化学关系式1.1.发热量发热量发热量发热量：单单单单位位位位燃燃燃燃料料料料完完完完全全全全燃燃燃燃烧烧烧烧时时时时，所所所所放放放放出出出出的的的的热热热热量量量量，即即即即在在在在反反反反应应应应物物物物开开开开始始始始状状状状态态态态和和和和反应产物终了状态相同下的热量变化（反应产物终了状态相同下的热量变化（反应产物终了状态相同下的热量变化（反应产物终了状态相同下的热量变化（kJ/kg or kcal/kg kJ/kg or kcal/kg）高位发热量：包括燃料生成
14、物中水蒸气的汽化潜热高位发热量：包括燃料生成物中水蒸气的汽化潜热高位发热量：包括燃料生成物中水蒸气的汽化潜热高位发热量：包括燃料生成物中水蒸气的汽化潜热 低低低低位位位位发发发发热热热热量量量量：燃燃燃燃烧烧烧烧产产产产物物物物中中中中的的的的水水水水蒸蒸蒸蒸气气气气仍仍仍仍以以以以气气气气态态态态存存存存在在在在时时时时，完完完完全全全全燃燃燃燃烧烧烧烧过过过过程所释放的热量程所释放的热量程所释放的热量程所释放的热量60第60页，共62页，编辑于2022年，星期一 四四.热化学关系式热化学关系式2.2.燃烧设备的热损失燃烧设备的热损失燃烧设备的热损失燃烧设备的热损失 排烟热损失排烟热损失排烟
15、热损失排烟热损失 不完全燃烧热损失不完全燃烧热损失不完全燃烧热损失不完全燃烧热损失 散热损失散热损失散热损失散热损失在充分混合的条件下，热损失在理论空气量条件下最低在充分混合的条件下，热损失在理论空气量条件下最低在充分混合的条件下，热损失在理论空气量条件下最低在充分混合的条件下，热损失在理论空气量条件下最低不充分混合时，热损失最小值出现在空气过剩一侧。不充分混合时，热损失最小值出现在空气过剩一侧。不充分混合时，热损失最小值出现在空气过剩一侧。不充分混合时，热损失最小值出现在空气过剩一侧。61第61页，共62页，编辑于2022年，星期一 四四.热化学关系式热化学关系式3.3.燃烧热损失与空燃比的关系燃烧热损失与空燃比的关系燃烧热损失与空燃比的关系燃烧热损失与空燃比的关系62第62页，共62页，编辑于2022年，星期一