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1、第二章第二章 燃烧与大气污染燃烧与大气污染学习对象：学习对象：学习对象：学习对象：燃烧释放的能量是人类生活的主要能源。主燃烧释放的能量是人类生活的主要能源。主燃烧释放的能量是人类生活的主要能源。主燃烧释放的能量是人类生活的主要能源。主要大气污染物，例如要大气污染物，例如要大气污染物，例如要大气污染物，例如NONOx x、SOSO2 2和颗粒物，大和颗粒物，大和颗粒物，大和颗粒物，大都来自燃料燃烧。本章学习燃料性质、燃烧都来自燃料燃烧。本章学习燃料性质、燃烧都来自燃料燃烧。本章学习燃料性质、燃烧都来自燃料燃烧。本章学习燃料性质、燃烧过程、烟气组成以及燃烧过程中硫氧化物、过程、烟气组成以及燃烧过程
2、中硫氧化物、过程、烟气组成以及燃烧过程中硫氧化物、过程、烟气组成以及燃烧过程中硫氧化物、颗粒物、氮氧化物和碳氢化合物的形成机理，颗粒物、氮氧化物和碳氢化合物的形成机理，颗粒物、氮氧化物和碳氢化合物的形成机理，颗粒物、氮氧化物和碳氢化合物的形成机理，并学习如何计算污染物排放量并学习如何计算污染物排放量并学习如何计算污染物排放量并学习如何计算污染物排放量第一节第一节 燃料的性质燃料的性质l l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获得方法分按获得方法分 按物态分按物态分按物态分按物态分 天然燃料天然燃料天然燃料天然燃料 人工燃料人工燃料人工燃料人工燃料 固体燃料固体燃
3、料固体燃料固体燃料 木柴、煤、油页岩木柴、煤、油页岩木柴、煤、油页岩木柴、煤、油页岩 木炭、焦炭、煤粉等木炭、焦炭、煤粉等木炭、焦炭、煤粉等木炭、焦炭、煤粉等 液体燃料液体燃料液体燃料液体燃料 石油石油石油石油 汽油、煤油、柴油、汽油、煤油、柴油、汽油、煤油、柴油、汽油、煤油、柴油、重油重油重油重油 气体燃料气体燃料气体燃料气体燃料 天然气天然气天然气天然气 高炉煤气、发生炉煤高炉煤气、发生炉煤高炉煤气、发生炉煤高炉煤气、发生炉煤气、焦炉煤气气、焦炉煤气气、焦炉煤气气、焦炉煤气 燃料是指用以产生热量或动力的可燃性物质，主要是燃料是指用以产生热量或动力的可燃性物质，主要是含碳物质或碳氢化合物，如
4、煤、焦炭、木柴、石油、天含碳物质或碳氢化合物，如煤、焦炭、木柴、石油、天然气、发生炉煤气等。然气、发生炉煤气等。水分：水分的存在使燃料中可燃成分相对地减少。煤中水水分：水分的存在使燃料中可燃成分相对地减少。煤中水水分：水分的存在使燃料中可燃成分相对地减少。煤中水水分：水分的存在使燃料中可燃成分相对地减少。煤中水分由表面水分（外部水分）和吸附水分（内部水分）组成。分由表面水分（外部水分）和吸附水分（内部水分）组成。分由表面水分（外部水分）和吸附水分（内部水分）组成。分由表面水分（外部水分）和吸附水分（内部水分）组成。外部水分可以靠自然干燥方法除去。内部水分要放在干燥外部水分可以靠自然干燥方法除去
5、。内部水分要放在干燥外部水分可以靠自然干燥方法除去。内部水分要放在干燥外部水分可以靠自然干燥方法除去。内部水分要放在干燥箱中加热到箱中加热到箱中加热到箱中加热到102105102105 C C，保持，保持，保持，保持2h2h后才能除掉。后才能除掉。后才能除掉。后才能除掉。灰分：是燃料中不可燃矿物质，为燃料中有害成分。灰分：是燃料中不可燃矿物质，为燃料中有害成分。灰分：是燃料中不可燃矿物质，为燃料中有害成分。灰分：是燃料中不可燃矿物质，为燃料中有害成分。燃料组成对燃烧的影响燃料组成对燃烧的影响燃料组成对燃烧的影响燃料组成对燃烧的影响 一、煤一、煤 煤是最重要的固体燃料。它是由地质时代植物遗体煤是
6、最重要的固体燃料。它是由地质时代植物遗体煤是最重要的固体燃料。它是由地质时代植物遗体煤是最重要的固体燃料。它是由地质时代植物遗体(有有有有时有少量浮游生物时有少量浮游生物时有少量浮游生物时有少量浮游生物)堆积在大陆湖盆、沼泽盆地、封闭堆积在大陆湖盆、沼泽盆地、封闭堆积在大陆湖盆、沼泽盆地、封闭堆积在大陆湖盆、沼泽盆地、封闭海湾等地方，经过复杂的生物化学和物理化学作用转海湾等地方，经过复杂的生物化学和物理化学作用转海湾等地方，经过复杂的生物化学和物理化学作用转海湾等地方，经过复杂的生物化学和物理化学作用转化而成的固体可燃矿产。化而成的固体可燃矿产。化而成的固体可燃矿产。化而成的固体可燃矿产。由植
7、物变成煤的过程通常可分为四个阶段，根据煤化由植物变成煤的过程通常可分为四个阶段，根据煤化由植物变成煤的过程通常可分为四个阶段，根据煤化由植物变成煤的过程通常可分为四个阶段，根据煤化程度的不同，可分为泥煤、褐煤、烟煤和无烟煤等。程度的不同，可分为泥煤、褐煤、烟煤和无烟煤等。程度的不同，可分为泥煤、褐煤、烟煤和无烟煤等。程度的不同，可分为泥煤、褐煤、烟煤和无烟煤等。1 1、煤的基本分类、煤的基本分类、煤的基本分类、煤的基本分类qq泥煤泥煤泥煤泥煤 最年轻的煤，由植物刚刚衍变而来，碳含量最年轻的煤，由植物刚刚衍变而来，碳含量最年轻的煤，由植物刚刚衍变而来，碳含量最年轻的煤，由植物刚刚衍变而来，碳含量
8、7070。热值低。热值低。热值低。热值低。qq褐煤褐煤褐煤褐煤 比比比比泥泥泥泥煤煤煤煤炭炭炭炭化化化化程程程程度度度度大大大大一一一一些些些些，基基基基本本本本完完完完成成成成了了了了植植植植物物物物遗遗遗遗体体体体的的的的炭炭炭炭化化化化过过过过程程程程，结构类似木材。结构类似木材。结构类似木材。结构类似木材。碳含量碳含量碳含量碳含量70787078。热值较低。热值较低。热值较低。热值较低。qq烟煤烟煤烟煤烟煤 形形形形成成成成年年年年代代代代较较较较褐褐褐褐煤煤煤煤长长长长，碳碳碳碳含含含含量量量量75%9075%90。成成成成焦焦焦焦性性性性较较较较强强强强，适适适适宜工业一般应用宜工
9、业一般应用宜工业一般应用宜工业一般应用qq无烟煤无烟煤无烟煤无烟煤 煤煤煤煤化化化化时时时时间间间间最最最最长长长长，含含含含碳碳碳碳量量量量最最最最高高高高（高高高高于于于于9393），具具具具有有有有明明明明亮亮亮亮的的的的黑色光泽，机械强度高。黑色光泽，机械强度高。黑色光泽，机械强度高。黑色光泽，机械强度高。成焦性差成焦性差成焦性差成焦性差,发热量大发热量大发热量大发热量大2.2.煤的成分煤的成分煤的成分煤的成分煤一般含有煤一般含有煤一般含有煤一般含有碳、氢、氧、氮、硫碳、氢、氧、氮、硫碳、氢、氧、氮、硫碳、氢、氧、氮、硫等元素，还有水分和无机等元素，还有水分和无机等元素，还有水分和无机
10、等元素，还有水分和无机物质，它们的含量和存在形式对燃烧过程有重要的影响。物质，它们的含量和存在形式对燃烧过程有重要的影响。物质，它们的含量和存在形式对燃烧过程有重要的影响。物质，它们的含量和存在形式对燃烧过程有重要的影响。燃料组成对燃烧的影响燃料组成对燃烧的影响燃料组成对燃烧的影响燃料组成对燃烧的影响 碳：主要可燃元素。碳：主要可燃元素。碳：主要可燃元素。碳：主要可燃元素。1kg1kg纯碳完全燃烧放出纯碳完全燃烧放出纯碳完全燃烧放出纯碳完全燃烧放出32860kJ32860kJ的的的的热量。当不完全燃烧生成热量。当不完全燃烧生成热量。当不完全燃烧生成热量。当不完全燃烧生成COCO时，放出时，放出
11、时，放出时，放出9268kJ9268kJ的热量。的热量。的热量。的热量。氢：燃料中发热量最高的元素。氢：燃料中发热量最高的元素。氢：燃料中发热量最高的元素。氢：燃料中发热量最高的元素。1kg1kg氢完全燃烧时能放出氢完全燃烧时能放出氢完全燃烧时能放出氢完全燃烧时能放出120500kJ120500kJ的热量。的热量。的热量。的热量。氧氧氧氧：与与与与煤煤煤煤中中中中的的的的碳碳碳碳和和和和氢氢氢氢生生生生成成成成化化化化合合合合物物物物。氧氧氧氧的的的的存存存存在在在在减减减减少少少少燃燃燃燃烧烧烧烧需需需需要要要要的空气量，降低燃料的发热量。的空气量，降低燃料的发热量。的空气量，降低燃料的发热
12、量。的空气量，降低燃料的发热量。氮氮氮氮：燃燃燃燃料料料料中中中中含含含含氮氮氮氮量量量量很很很很少少少少，一一一一般般般般为为为为0.5%1.5%0.5%1.5%。燃燃燃燃烧烧烧烧时时时时大大大大部部部部分分分分以以以以N N2 2的的的的形形形形式式式式排排排排放放放放，少少少少量量量量转转转转化化化化成成成成氮氮氮氮氧氧氧氧化化化化物物物物，是是是是燃燃燃燃料料料料型型型型NOxNOx的主要来源。污染。的主要来源。污染。的主要来源。污染。的主要来源。污染。n n硫硫硫硫：我我我我国国国国煤煤煤煤的的的的平平平平均均均均含含含含硫硫硫硫量量量量约约约约为为为为1 1。煤煤煤煤中中中中的的的
13、的硫硫硫硫主主主主要要要要以以以以有有有有机机机机硫硫硫硫、硫硫硫硫化化化化铁铁铁铁硫硫硫硫和和和和硫硫硫硫酸酸酸酸盐盐盐盐硫硫硫硫的的的的形形形形式式式式存存存存在在在在。燃燃燃燃烧烧烧烧时时时时大大大大部部部部分分分分硫硫硫硫以以以以SOSO2 2的形式排放，是大气污染物的形式排放，是大气污染物的形式排放，是大气污染物的形式排放，是大气污染物SOSO2 2的主要排放源。的主要排放源。的主要排放源。的主要排放源。水分：水分的存在使燃料中可燃成分相对地减少。煤水分：水分的存在使燃料中可燃成分相对地减少。煤水分：水分的存在使燃料中可燃成分相对地减少。煤水分：水分的存在使燃料中可燃成分相对地减少。
14、煤中水分由表面水分（外部水分）和吸附水分（内部水中水分由表面水分（外部水分）和吸附水分（内部水中水分由表面水分（外部水分）和吸附水分（内部水中水分由表面水分（外部水分）和吸附水分（内部水分）组成。外部水分可以靠自然干燥方法除去。内部分）组成。外部水分可以靠自然干燥方法除去。内部分）组成。外部水分可以靠自然干燥方法除去。内部分）组成。外部水分可以靠自然干燥方法除去。内部水分要放在干燥箱中加热到水分要放在干燥箱中加热到水分要放在干燥箱中加热到水分要放在干燥箱中加热到102105102105 C C，保持，保持，保持，保持2h2h后才后才后才后才能除掉。能除掉。能除掉。能除掉。灰分：是燃料中不可燃矿
15、物质，为燃料中有害成分。灰分：是燃料中不可燃矿物质，为燃料中有害成分。灰分：是燃料中不可燃矿物质，为燃料中有害成分。灰分：是燃料中不可燃矿物质，为燃料中有害成分。燃料组成对燃烧的影响燃料组成对燃烧的影响燃料组成对燃烧的影响燃料组成对燃烧的影响3 3、煤的成分分析、煤的成分分析、煤的成分分析、煤的成分分析工业分析（工业分析（工业分析（工业分析（proximate analysis proximate analysis proximate analysis proximate analysis）测测测测定定定定煤煤煤煤中中中中水水水水分分分分、挥挥挥挥发发发发分分分分、灰灰灰灰分分分分和和和和固固
16、固固定定定定碳碳碳碳。估估估估测测测测硫硫硫硫含含含含量量量量和和和和热值，是评价工业用煤的主要指标。热值，是评价工业用煤的主要指标。热值，是评价工业用煤的主要指标。热值，是评价工业用煤的主要指标。元素分析（元素分析（元素分析（元素分析（ultimate analysis ultimate analysis ultimate analysis ultimate analysis）用用用用化化化化学学学学分分分分析析析析的的的的方方方方法法法法测测测测定定定定去去去去掉掉掉掉外外外外部部部部水水水水分分分分的的的的煤煤煤煤中中中中主主主主要要要要组组组组分分分分碳碳碳碳、氢、氮、硫和氧的含量。氢
17、、氮、硫和氧的含量。氢、氮、硫和氧的含量。氢、氮、硫和氧的含量。煤的工业分析煤的工业分析煤的工业分析煤的工业分析水分：水分：水分：水分：一一一一定定定定重重重重量量量量13mm13mm以以以以下下下下粒粒粒粒度度度度的的的的煤煤煤煤样样样样，在在在在干干干干燥燥燥燥箱箱箱箱内内内内318318323323KK温温温温度度度度下下下下干干干干燥燥燥燥8 8h h，取取取取出出出出冷冷冷冷却却却却，称称称称重重重重 外外外外部部部部水水水水分分分分（机机机机械地附着在煤表面）械地附着在煤表面）械地附着在煤表面）械地附着在煤表面）将将将将失失失失去去去去外外外外部部部部水水水水分分分分的的的的煤煤煤
18、煤样样样样保保保保持持持持在在在在375375380380KK下下下下，约约约约2h2h后后后后，称重称重称重称重 内部水分内部水分内部水分内部水分（化学吸附水和结晶水）（化学吸附水和结晶水）（化学吸附水和结晶水）（化学吸附水和结晶水）挥发分：挥发分：挥发分：挥发分：失失失失去去去去水水水水分分分分的的的的试试试试样样样样密密密密封封封封在在在在坩坩坩坩埚埚埚埚内内内内，放放放放在在在在1200K1200K的的的的马马马马弗弗弗弗炉炉炉炉中中中中加热加热加热加热7 7minmin，放入干燥箱中冷却至常温再称重放入干燥箱中冷却至常温再称重放入干燥箱中冷却至常温再称重放入干燥箱中冷却至常温再称重
19、灰分：灰分：灰分：灰分：n n 煤煤煤煤中中中中不不不不可可可可燃燃燃燃物物物物质质质质的的的的总总总总称称称称。降降降降低低低低煤煤煤煤的的的的发发发发热热热热量量量量。增增增增加加加加烟烟烟烟尘尘尘尘污污污污染染染染。灰灰灰灰分分分分结结结结渣渣渣渣，容容容容易易易易造造造造成成成成不不不不完完完完全全全全燃燃燃燃烧烧烧烧，给给给给设设设设备备备备的的的的维维维维护护护护和操作带来困难。和操作带来困难。和操作带来困难。和操作带来困难。固定碳：固定碳：固定碳：固定碳：从从从从煤煤煤煤中中中中扣扣扣扣除除除除水水水水分分分分、灰灰灰灰分分分分以以以以及及及及挥挥挥挥发发发发分分分分后后后后剩剩
20、剩剩余余余余的的的的部部部部分分分分为为为为固固固固定定定定碳。碳。碳。碳。煤的元素分析煤的元素分析煤的元素分析煤的元素分析碳和氢：通过燃烧后分析尾气中碳和氢：通过燃烧后分析尾气中碳和氢：通过燃烧后分析尾气中碳和氢：通过燃烧后分析尾气中COCOCOCO2 2 2 2和和和和H H H H2 2 2 2O O O O的生成量测定的生成量测定的生成量测定的生成量测定氮：在催化剂作用下使煤中的氮转化为氨，碱液吸收，滴定氮：在催化剂作用下使煤中的氮转化为氨，碱液吸收，滴定氮：在催化剂作用下使煤中的氮转化为氨，碱液吸收，滴定氮：在催化剂作用下使煤中的氮转化为氨，碱液吸收，滴定硫：与氧化镁和无水硫酸钠混合
21、物反应，硫：与氧化镁和无水硫酸钠混合物反应，硫：与氧化镁和无水硫酸钠混合物反应，硫：与氧化镁和无水硫酸钠混合物反应，S SOS SOS SOS SO4 4 4 42-2-2-2-，滴定滴定滴定滴定 煤中硫的形态煤中硫的形态煤中硫的形态煤中硫的形态 煤的成分的表示方法煤的成分的表示方法煤的成分的表示方法煤的成分的表示方法 要要要要确确确确切切切切说说说说明明明明煤煤煤煤的的的的特特特特性性性性，必必必必须须须须同同同同时时时时指指指指明明明明百百百百分分分分比比比比的的的的基基基基准准准准，常常常常用用用用的的的的基准有以下四种：基准有以下四种：基准有以下四种：基准有以下四种：收到基：锅炉炉前使
22、用的燃料，包括全部灰分和水分收到基：锅炉炉前使用的燃料，包括全部灰分和水分收到基：锅炉炉前使用的燃料，包括全部灰分和水分收到基：锅炉炉前使用的燃料，包括全部灰分和水分 空空空空气气气气干干干干燥燥燥燥基基基基：以以以以去去去去掉掉掉掉外外外外部部部部水水水水分分分分的的的的燃燃燃燃料料料料作作作作为为为为100%100%100%100%的的的的成成成成分分分分，即即即即在实验室内进行燃料分析时的试样成分在实验室内进行燃料分析时的试样成分在实验室内进行燃料分析时的试样成分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干燥基：以去掉全部水分的燃料作为干燥基：以去掉全部水分的燃
23、料作为干燥基：以去掉全部水分的燃料作为100%100%的成分，干的成分，干的成分，干的成分，干燥基更能反映出灰分的多少燥基更能反映出灰分的多少燥基更能反映出灰分的多少燥基更能反映出灰分的多少干燥无灰基：以去掉水分和灰分的燃料作为干燥无灰基：以去掉水分和灰分的燃料作为干燥无灰基：以去掉水分和灰分的燃料作为干燥无灰基：以去掉水分和灰分的燃料作为100%100%的成分的成分的成分的成分 煤的成分的表示方法及其组成的相互关系煤的成分的表示方法及其组成的相互关系煤的成分的表示方法及其组成的相互关系煤的成分的表示方法及其组成的相互关系 其他燃料其他燃料其他燃料其他燃料 石油石油石油石油液体燃料的主要来源液
24、体燃料的主要来源液体燃料的主要来源液体燃料的主要来源链烷烃、环烷烃和芳香烃等多种化合物组成的混合物链烷烃、环烷烃和芳香烃等多种化合物组成的混合物链烷烃、环烷烃和芳香烃等多种化合物组成的混合物链烷烃、环烷烃和芳香烃等多种化合物组成的混合物主要含碳和氢，还有少量硫、氮和氧主要含碳和氢，还有少量硫、氮和氧主要含碳和氢，还有少量硫、氮和氧主要含碳和氢，还有少量硫、氮和氧氢含量增加时，比重减少，发热量增加氢含量增加时，比重减少，发热量增加氢含量增加时，比重减少，发热量增加氢含量增加时，比重减少，发热量增加 天然气天然气天然气天然气典型的气体燃料典型的气体燃料典型的气体燃料典型的气体燃料一般组成为甲烷一般
25、组成为甲烷一般组成为甲烷一般组成为甲烷85858585、乙烷、乙烷、乙烷、乙烷10101010、丙烷、丙烷、丙烷、丙烷3 3 3 3 非常规燃料非常规燃料非常规燃料非常规燃料城城城城市市市市固固固固体体体体废废废废弃弃弃弃物物物物、商商商商业业业业和和和和工工工工业业业业固固固固体体体体废废废废弃弃弃弃物物物物、农农农农产产产产物物物物和和和和农农农农村村村村废废废废物物物物、水水水水生生生生植植植植物物物物和和和和水水水水生生生生废废废废物物物物、污污污污泥泥泥泥处处处处理理理理厂厂厂厂废废废废物物物物、可可可可燃燃燃燃性性性性工工工工业业业业和和和和采采采采矿矿矿矿废废废废物物物物、天天天
26、天然然然然存存存存在在在在的的的的含含含含碳碳碳碳和和和和含含含含碳碳碳碳氢氢氢氢的的的的资资资资源源源源、合成燃料合成燃料合成燃料合成燃料 城市固体废弃物城市固体废弃物垃圾焚烧站垃圾焚烧站第二节第二节 燃料燃烧过程燃料燃烧过程 燃燃燃燃烧烧烧烧是是是是指指指指某某某某些些些些物物物物质质质质(如如如如煤煤煤煤、石石石石油油油油、天天天天然然然然气气气气等等等等)在在在在较较较较高高高高温温温温度度度度时时时时与与与与空空空空气气气气中中中中的的的的氧氧氧氧气气气气化化化化合合合合而而而而发发发发热热热热、发发发发光光光光的的的的剧剧剧剧烈烈烈烈氧氧氧氧化化化化反反反反应应应应现现现现象象象象
27、。燃燃燃燃料料料料从从从从开开开开始始始始着着着着火火火火到到到到完完完完全全全全燃燃燃燃尽尽尽尽、火火火火焰焰焰焰熄熄熄熄灭灭灭灭的的的的全全全全过过过过程程程程称称称称为燃烧过程。为燃烧过程。为燃烧过程。为燃烧过程。一一一一.影响燃烧过程的主要因素影响燃烧过程的主要因素影响燃烧过程的主要因素影响燃烧过程的主要因素 燃烧过程及燃烧产物燃烧过程及燃烧产物燃烧过程及燃烧产物燃烧过程及燃烧产物 完全燃烧：完全燃烧：完全燃烧：完全燃烧：COCO2 2、H H2 2OO不不不不完完完完全全全全燃燃燃燃烧烧烧烧：COCO2 2、H H2 2OO&COCO、黑黑黑黑烟烟烟烟及及及及其其其其他他他他部部部部
28、分分分分氧化产物氧化产物氧化产物氧化产物如果燃料中含有如果燃料中含有如果燃料中含有如果燃料中含有S S和和和和N N，则会生成则会生成则会生成则会生成SOSO2 2和和和和NONO空气中的部分空气中的部分空气中的部分空气中的部分N N可能被氧化成可能被氧化成可能被氧化成可能被氧化成NONO热力型热力型热力型热力型NONOx x 燃料完全燃烧的条件（燃料完全燃烧的条件（燃料完全燃烧的条件（燃料完全燃烧的条件（3T3T3T3T）空空空空气气气气条条条条件件件件：需需需需要要要要充充充充足足足足的的的的空空空空气气气气；但但但但是是是是空空空空气气气气量量量量过过过过大大大大，会会会会降降降降低低低
29、低炉温，增加热损失炉温，增加热损失炉温，增加热损失炉温，增加热损失温温温温度度度度条条条条件件件件（TemperatureTemperatureTemperatureTemperature）：在在在在氧氧氧氧存存存存在在在在下下下下可可可可燃燃燃燃质质质质开开开开始始始始燃燃燃燃烧烧烧烧必必必必须须须须达达达达到到到到的的的的最最最最低低低低温温温温度度度度，称称称称为为为为着着着着火火火火温温温温度度度度。燃燃燃燃料料料料只只只只有有有有达达达达到到到到着火温度才能开始燃烧。着火温度才能开始燃烧。着火温度才能开始燃烧。着火温度才能开始燃烧。着火温度：固体着火温度：固体着火温度：固体着火温度：
30、固体 液体液体液体液体 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 空燃比空燃比空燃比空燃比单位质量燃料燃烧所需要的空气质量单位质量燃料燃烧所需要的空气质量单位质量燃料燃烧所需要的空气质量单位质量燃料燃烧所需要的空气质量 例如：例如：例如：例如：汽油（汽油（汽油（汽油（C C8 8HH1818）的完全燃烧：的完全燃烧：的完全燃烧：的完全燃烧：1mol1mol汽油的质量：汽油的质量：汽油的质量：汽油的质量：1212 8+1.0088+1.008 18=114.1418=114.14g g 所需空气的质量：所需空气的质量：所需空气的质量：所需空气的
31、质量：3232 12.5+2812.5+28 3.3.7878 12.5=12.5=1723g1723g 空燃比空燃比空燃比空燃比 AF=15.11AF=15.11三三三三.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、SOSOx x、NONOx x、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
32、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 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：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1000MW1000MW电站为例）：电站为例）：电站为例）：电站为例）：四四四四.热化学关系式热化学关系式热化学关系式热化学关系式 发热量发热量发热量发热量：单单单单位
33、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反应产物终了状态相同下的热量变化（和反应产物终了状态相同下的热量变化（和反应产物终了状态相同下的热量变化（和反应产物终了状态相同下的热量变化（kJ/kg or kJ/kg or kJ/mkJ/m3 3 ）高位发热量：包括燃烧生成物中水蒸气的汽化潜热高位发热量：包括燃烧生成物中水蒸气的汽化潜热高位发热量：包括燃烧生成物中水蒸气的汽化潜热高位发热量：包括燃烧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
34、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过程所释放的热量烧过程所释放的热量烧过程所释放的热量烧过程所释放的热量 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 排排排排烟烟烟烟热热热热损损损损失失失失：烟烟烟烟温温温温升升升升高高高高1215K1215K，排排排排烟烟烟烟热热热热损损损损失失失失增增增增加加加加1%1%。但但但但烟温过低会造成受热面的酸腐蚀。烟温过低会造成受热面的酸腐蚀。烟温过低会造成受热面的酸腐蚀。烟温过低会造成受热面的酸腐蚀。不完
35、全燃烧热损失：化学不完全燃烧和机械不完全燃烧。不完全燃烧热损失：化学不完全燃烧和机械不完全燃烧。不完全燃烧热损失：化学不完全燃烧和机械不完全燃烧。不完全燃烧热损失：化学不完全燃烧和机械不完全燃烧。散散散散热热热热损损损损失失失失：由由由由于于于于设设设设备备备备管管管管道道道道温温温温度度度度高高高高于于于于周周周周围围围围空空空空气气气气温温温温度度度度造造造造成成成成热热热热损损损损失。失。失。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
36、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 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在充分混合的条件下，热量总损失在理论空气量条件在充分混合的条件下，热量总损失在理论空气量条件下最低；混合不充分时，热量总损失的最小值出现在下最低；混合不充分时，热量总损失的最小值出现在空气过量一侧。空气过量一侧。第三节第三节 烟气体积及污染物排放量计算烟气体积及污染物排放量计算一一一一.烟气体积计算烟气体积计算烟气体积计算烟
37、气体积计算理论烟气体积理论烟气体积理论烟气体积理论烟气体积 COCO2 2、SOSO2 2、N N2 2和和和和H H2 2OO干烟气、湿烟气干烟气、湿烟气干烟气、湿烟气干烟气、湿烟气烟气体积和密度的校正烟气体积和密度的校正烟气体积和密度的校正烟气体积和密度的校正转化为标态下（转化为标态下（转化为标态下（转化为标态下（273K273K、1atm1atm）的体积和密度的体积和密度的体积和密度的体积和密度注意：美、日和全球监测系统网的标态为注意：美、日和全球监测系统网的标态为注意：美、日和全球监测系统网的标态为注意：美、日和全球监测系统网的标态为298K298K、1atm1atm。N N实际空气量
38、实际空气量实际空气量实际空气量=（1 1+a a）（OO22+3.78N+3.78N2 2）完全燃烧：与理论空气量相比多完全燃烧：与理论空气量相比多完全燃烧：与理论空气量相比多完全燃烧：与理论空气量相比多a a （OO2 2+3.78N+3.78N2 2）此此此此时时时时烟烟烟烟气气气气中中中中，OO2 2的的的的量量量量为为为为OO2P2P=a a OO2 2，N N2 2的的的的量量量量为为为为N N2P2P=3.783.78 （1+1+a a）N N2 2 空空空空气气气气中中中中OO2 2=（20.9/79.120.9/79.1）N N2 2=0.264N=0.264N2 2，即即即即
39、进进进进入入入入燃燃燃燃烧烧烧烧系系系系统的空气总氧量为统的空气总氧量为统的空气总氧量为统的空气总氧量为 0.0.264264N N2P2P过剩空气校正过剩空气校正过剩空气校正过剩空气校正 理论需氧量理论需氧量理论需氧量理论需氧量 =0.=0.264264 N N2P2P-O-O2P2P，空气过剩系数空气过剩系数空气过剩系数空气过剩系数 =1=1+OO2P2P/（0.264 N0.264 N2P2P-O-O2P 2P）假假假假如如如如燃燃燃燃烧烧烧烧过过过过程程程程中中中中产产产产生生生生COCO，过过过过剩剩剩剩氧氧氧氧量量量量必必必必须须须须加加加加以以以以校校校校正正正正：OO2P2P-
40、0.5 CO-0.5 COP P =1+=1+（OO2P2P-0.5 CO-0.5 COP P ）/0.264 N/0.264 N2P2P-（OO2P2P-0.5 CO-0.5 COP P ）以上组分的量均可由烟气分析仪测定。以上组分的量均可由烟气分析仪测定。以上组分的量均可由烟气分析仪测定。以上组分的量均可由烟气分析仪测定。F过剩空气较正过剩空气较正 因因因因为为为为实实实实际际际际燃燃燃燃烧烧烧烧过过过过程程程程是是是是有有有有过过过过剩剩剩剩空空空空气气气气的的的的，所所所所以以以以燃燃燃燃烧烧烧烧过过过过程程程程中中中中的实际烟气体积应为理论烟气体积与过剩空气量之和。的实际烟气体积应为
41、理论烟气体积与过剩空气量之和。的实际烟气体积应为理论烟气体积与过剩空气量之和。的实际烟气体积应为理论烟气体积与过剩空气量之和。用用用用奥奥奥奥氏氏氏氏烟烟烟烟气气气气分分分分析析析析仪仪仪仪测测测测定定定定烟烟烟烟气气气气中中中中的的的的COCO2 2、OO2 2和和和和COCO的的的的含含含含量量量量，可以确定燃烧设备在运行中烟气成分和空气过剩系数。可以确定燃烧设备在运行中烟气成分和空气过剩系数。可以确定燃烧设备在运行中烟气成分和空气过剩系数。可以确定燃烧设备在运行中烟气成分和空气过剩系数。以碳在空气中的完全燃烧为例：以碳在空气中的完全燃烧为例：以碳在空气中的完全燃烧为例：以碳在空气中的完全
42、燃烧为例：a a为空气过剩系数为空气过剩系数为空气过剩系数为空气过剩系数 =a-a-过剩空气中过剩空气中过剩空气中过剩空气中OO2 2的过剩系数的过剩系数的过剩系数的过剩系数 设设设设燃燃燃燃烧烧烧烧是是是是完完完完全全全全燃燃燃燃烧烧烧烧，过过过过剩剩剩剩空空空空气气气气中中中中的的的的氧氧氧氧只只只只以以以以OO2 2形形形形式式式式存存存存在在在在，燃烧产物用下标燃烧产物用下标燃烧产物用下标燃烧产物用下标P P表示，表示，表示，表示，OO22P P=aO=aO22 假假假假设设设设空空空空气气气气只只只只有有有有OO2 2、N N2,2,分分分分别别别别为为为为20.9%20.9%、79
43、.1%79.1%，则则则则空空空空气气气气中总氧量为中总氧量为中总氧量为中总氧量为:20.9/79.1:20.9/79.1N N2P2P=0.264=0.264N N2P2P 理论需氧量：理论需氧量：理论需氧量：理论需氧量：0.264N0.264N2P2P-O-O2P2P所以所以所以所以（燃烧完全时）（燃烧完全时）（燃烧完全时）（燃烧完全时）若若若若燃燃燃燃烧烧烧烧不不不不完完完完全全全全会会会会产产产产生生生生COCO，须须须须校校校校正正正正。即即即即从从从从测测测测得得得得的的的的过过过过剩氧中减去剩氧中减去剩氧中减去剩氧中减去COCO氧化为氧化为氧化为氧化为COCO2 2所需的所需的所
44、需的所需的OO2 2 此时此时此时此时 各组分的量均为奥氏分析仪所测得的百分数。各组分的量均为奥氏分析仪所测得的百分数。各组分的量均为奥氏分析仪所测得的百分数。各组分的量均为奥氏分析仪所测得的百分数。二二.污染物排放量计算污染物排放量计算方法：方法：方法：方法：根据实测的污染物浓度和排烟量根据实测的污染物浓度和排烟量根据实测的污染物浓度和排烟量根据实测的污染物浓度和排烟量根据燃烧设备的排污系数、燃料组成和燃烧状况预根据燃烧设备的排污系数、燃料组成和燃烧状况预根据燃烧设备的排污系数、燃料组成和燃烧状况预根据燃烧设备的排污系数、燃料组成和燃烧状况预测烟气量和污染物浓度测烟气量和污染物浓度测烟气量和
45、污染物浓度测烟气量和污染物浓度二污染物排放量的计算例例对对对对例例例例2-32-3给给给给定定定定的的的的重重重重油油油油，若若若若燃燃燃燃料料料料中中中中硫硫硫硫转转转转化化化化为为为为SOSOX X（其其其其中中中中SOSO2 2占占占占97%97%），试试试试计计计计算算算算空空空空气气气气过过过过剩剩剩剩系系系系数数数数=1.20=1.20时时时时烟烟烟烟气气气气中中中中SOSO2 2及及及及SOSO3 3的的的的浓浓浓浓度度度度，以以以以ppmppm表表表表示示示示，并并并并计计计计算算算算此此此此时时时时烟烟烟烟气气气气中中中中COCO2 2的的的的含含含含量量量量，以以以以体体体
46、体积积积积百百百百分分分分比比比比表表表表示。示。示。示。解解：由由由由例例例例2-32-3可可可可知知知知，理理理理论论论论空空空空气气气气量量量量条条条条件件件件下下下下烟烟烟烟气气气气组组组组成成成成（molmol）为：）为：）为：）为：COCO2 2：73.58H73.58H2 2OO：47.5+0.027847.5+0.0278SOSOX X：0.5N0.5NX X：理论烟气量：理论烟气量：理论烟气量：理论烟气量：73.58+0.5+(47.5+0.0278)+(73.58+0.5+(47.5+0.0278)+()=4)=491.4mol/kg91.4mol/kg重油重油重油重油即即
47、即即4491.491.4 0.024=11.01m0.024=11.01m3 3/kg/kg重油重油重油重油空气过剩系数空气过剩系数空气过剩系数空气过剩系数=1.2=1.2时，实际烟气量为：时，实际烟气量为：时，实际烟气量为：时，实际烟气量为：11.01+10.4711.01+10.470.2=13.100.2=13.10mm3 3/kg/kg重油重油重油重油 其其其其中中中中10.410.47 7为为为为理理理理论论论论空空空空气气气气量量量量，即即即即1 1KgKg重重重重油油油油完完完完全全全全燃燃燃燃烧所需理论空气量。烧所需理论空气量。烧所需理论空气量。烧所需理论空气量。烟气中烟气中S
48、OSO2 2的体积为的体积为 烟气中烟气中SOSO3N3N的体积为的体积为 所以，烟气中所以，烟气中SOSO2 2、SOSO3 3的浓度分别为：的浓度分别为：当当=1.2=1.2时，干烟气量为：时，干烟气量为：COCO2 2体积为：体积为：所以干烟气中所以干烟气中COCO2 2的含量（以体积计）为的含量（以体积计）为：例例3：已已知知某某电电厂厂烟烟气气温温度度为为473473K K，压压力力为为96.9396.93Kpa,Kpa,湿湿烟烟气气量量Q=10400mQ=10400m3 3/min/min，含含水水汽汽6.25%6.25%（体体积积），奥奥萨萨特特仪仪分分析析结结果果是是：COCO
49、2 2占占10.7%10.7%，OO2 2占占8.2%8.2%，不不含含COCO，污污染染物物排排放放的质量流量为的质量流量为22.722.7Kg/minKg/min。（1 1）污染物排放的质量速率（以污染物排放的质量速率（以t/dt/d表示）表示）（2 2）污染物在干烟气中浓度污染物在干烟气中浓度（3 3）烟气中空气过剩系数烟气中空气过剩系数（4 4）校校正正至至空空气气过过剩剩系系数数=1.8=1.8时时污污染染物物在在烟气中的浓度。烟气中的浓度。解：解：解：解：（1 1）污染物排放的质量流量为：）污染物排放的质量流量为：（2 2）测定条件下的干空气量为：）测定条件下的干空气量为：测定状态
50、下干烟气中污染物的浓度：测定状态下干烟气中污染物的浓度：标态下的浓度：标态下的浓度：（3）空气过剩系数：（4）校正至=1.8条件下的浓度：第四节第四节 燃烧过程中硫氧化物的形成燃烧过程中硫氧化物的形成 1.1.硫的氧化机理硫的氧化机理硫的氧化机理硫的氧化机理 有机硫的分解温度较低有机硫的分解温度较低有机硫的分解温度较低有机硫的分解温度较低无机硫的分解速度较慢无机硫的分解速度较慢无机硫的分解速度较慢无机硫的分解速度较慢含硫燃料燃烧的特征是火焰呈蓝色，由于反应：含硫燃料燃烧的特征是火焰呈蓝色，由于反应：含硫燃料燃烧的特征是火焰呈蓝色，由于反应：含硫燃料燃烧的特征是火焰呈蓝色，由于反应：在所有的情况