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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(1)燃料的性质燃料的性质 燃料燃烧过程燃料燃烧过程 烟气体积及污染物排放计算烟气体积及污染物排放计算 燃烧过程中硫氧化物的形成燃烧过程中硫氧化物的形成 燃烧过程中颗粒物的形成燃烧过程中颗粒物的形成 燃烧过程中其他污染物的形成燃烧过程中其他污染物的形成 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
2、和氮氧化物的产生机理，理解通过改变燃烧条件减掌握颗粒物、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。少污染物生成的途径。建议学时数：6学时第一节第一节第一节第一节 燃料的性质燃料的性质燃料的性质燃料的性质1.1.1.1.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
3、、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 2.2.2.2.燃料的化学组成燃料的化学组成燃料的化学组成燃料的化学组成典型气体、液体和固体燃料的化学组成成分典型气体、液体和固体燃料的化学组成成分典型气体、液体和固体燃料的化学组成成分典型气体、液体和固体燃料的化学组成成分2.2.2.2.燃料的化学组成燃料的
4、化学组成燃料的化学组成燃料的化学组成典型气体、液体和固体燃料的化学组成成分（续）典型气体、液体和固体燃料的化学组成成分（续）典型气体、液体和固体燃料的化学组成成分（续）典型气体、液体和固体燃料的化学组成成分（续）2.2.2.2.燃料的化学组成燃料的化学组成燃料的化学组成燃料的化学组成液态燃料的挥发液态燃料的挥发液态燃料的挥发液态燃料的挥发（以汽油为例）（以汽油为例）（以汽油为例）（以汽油为例）3.3.3.3.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：可燃元素。碳：可燃元素。碳：可燃元素。碳：可燃元素。1 kg1 kg纯碳完全燃烧时，放出纯碳完全燃烧时，
5、放出纯碳完全燃烧时，放出纯碳完全燃烧时，放出7850 kcal7850 kcal的热量。的热量。的热量。的热量。当不完全燃烧生成当不完全燃烧生成当不完全燃烧生成当不完全燃烧生成COCO时，放出时，放出时，放出时，放出2214 kcal2214 kcal的热量。纯碳起燃温的热量。纯碳起燃温的热量。纯碳起燃温的热量。纯碳起燃温度很高，燃烧缓慢，火焰也短。煤中的碳不是单质状态存在，而度很高，燃烧缓慢，火焰也短。煤中的碳不是单质状态存在，而度很高，燃烧缓慢，火焰也短。煤中的碳不是单质状态存在，而度很高，燃烧缓慢，火焰也短。煤中的碳不是单质状态存在，而是与氢、氮、硫等组成有机化合物。煤形成的地质年代越长
6、，其是与氢、氮、硫等组成有机化合物。煤形成的地质年代越长，其是与氢、氮、硫等组成有机化合物。煤形成的地质年代越长，其是与氢、氮、硫等组成有机化合物。煤形成的地质年代越长，其挥发性成分含量越少，而含碳量则相对增加。例如，无烟煤含碳挥发性成分含量越少，而含碳量则相对增加。例如，无烟煤含碳挥发性成分含量越少，而含碳量则相对增加。例如，无烟煤含碳挥发性成分含量越少，而含碳量则相对增加。例如，无烟煤含碳量约量约量约量约90-98%90-98%，一般煤的含碳量约，一般煤的含碳量约，一般煤的含碳量约，一般煤的含碳量约50-95%50-95%。氢：是燃料中发热量最高的元素。固体燃料中氢的含量为氢：是燃料中发热
7、量最高的元素。固体燃料中氢的含量为氢：是燃料中发热量最高的元素。固体燃料中氢的含量为氢：是燃料中发热量最高的元素。固体燃料中氢的含量为2-2-10%10%，以碳氢化合物的形式存在，以碳氢化合物的形式存在，以碳氢化合物的形式存在，以碳氢化合物的形式存在，1 kg1 kg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28780 kcal28780 kcal的热量。的热量。的热量。的热量。3.3.3.3.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氧：氧在燃料中与碳和氢生成化合物，降低了燃料的发热量氧：氧在燃料中与碳和氢生成化合物，降低了
8、燃料的发热量氧：氧在燃料中与碳和氢生成化合物，降低了燃料的发热量氧：氧在燃料中与碳和氢生成化合物，降低了燃料的发热量氮：燃料中含氮量很少，一般为氮：燃料中含氮量很少，一般为氮：燃料中含氮量很少，一般为氮：燃料中含氮量很少，一般为0.5-1.5%0.5-1.5%硫硫硫硫：以以以以三三三三种种种种形形形形态态态态存存存存在在在在：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。前前前前两两两两种种种种能能能能放放放放出出出出热热热热量量量量，称称称称之之之之为为为为挥挥挥挥发发发发硫硫硫硫。硫硫硫硫燃燃燃燃烧烧烧烧生生生生成成成成产产产产物物物物
9、为为为为SOSO2 2和和和和SOSO3 3，其中其中其中其中SOSO2 2占占占占95%95%以上。以上。以上。以上。3.3.3.3.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
10、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。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102-105102-105 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。4.4.4.4.煤的分类和组成煤的分类和组
11、成煤的分类和组成煤的分类和组成 煤的煤的煤的煤的基本分类基本分类基本分类基本分类qq褐煤褐煤褐煤褐煤 最低品味的煤，形成年代最短，热值较低最低品味的煤，形成年代最短，热值较低qq烟煤烟煤烟煤烟煤 形形成成年年代代较较褐褐煤煤长长，碳碳含含量量75-9075-90。成成焦焦性性较较强强，适适宜宜工工业一般应用业一般应用qq无烟煤无烟煤无烟煤无烟煤 煤煤化化时时间间最最长长，含含碳碳量量最最高高（高高于于9393），成成焦焦性性差差,发发热热量大量大4.4.4.4.煤的分类和组成煤的分类和组成煤的分类和组成煤的分类和组成 煤的煤的煤的煤的详细分类详细分类详细分类详细分类4.4.4.4.煤的分类和组
12、成煤的分类和组成煤的分类和组成煤的分类和组成 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）测测定定煤煤中中水水分分、挥挥发发分分、灰灰分分和和固固定定碳碳。估估测测硫硫含含量量和和热热量，是评价工业用煤的主要指标。量，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 ultima
13、te analysis）用用化化学学分分析析的的方方法法测测定定去去掉掉外外部部水水分分的的煤煤中中主主要要组组分分碳碳、氢氢、氮、硫和氧的含量。氮、硫和氧的含量。4.4.4.4.煤的分类和组成煤的分类和组成煤的分类和组成煤的分类和组成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318-323K318-323K温温温温度下干燥度下干燥度下干燥度下干燥8 8小时，取出冷却，称重小时，取出冷却，称重小时，取出冷却，称重小时，取
14、出冷却，称重 外部水分外部水分外部水分外部水分 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煤样样样样保保保保持持持持在在在在375-380K375-380K下下下下，约约约约2h2h后后后后，称称称称重重重重 内部水分内部水分内部水分内部水分挥发分：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加加加热热热热7 7分钟，放入干燥箱中冷却至常温再称重分钟，放入干燥箱中冷却至常温再称重分钟，放入干燥箱中冷却至常
15、温再称重分钟，放入干燥箱中冷却至常温再称重 4.4.4.4.煤的分类和组成煤的分类和组成煤的分类和组成煤的分类和组成煤的工业分析（续）煤的工业分析（续）煤的工业分析（续）煤的工业分析（续）固定碳固定碳固定碳固定碳 失失失失去去去去水水水水分分分分和和和和挥挥挥挥发发发发分分分分后后后后的的的的剩剩剩剩余余余余部部部部分分分分（焦焦焦焦炭炭炭炭）放放放放在在在在800800 2020 C C的的的的环环环环境境境境中中中中灼灼灼灼烧烧烧烧到到到到重重重重量量量量不不不不在在在在变变变变化化化化时时时时，取取取取出出出出冷冷冷冷却却却却。焦焦焦焦炭炭炭炭所所所所失失失失去去去去的重量为固定碳的重量
16、为固定碳的重量为固定碳的重量为固定碳灰分：灰分：灰分：灰分：从煤中扣除水分、灰分以及灰发分后剩余的部分为固定碳从煤中扣除水分、灰分以及灰发分后剩余的部分为固定碳从煤中扣除水分、灰分以及灰发分后剩余的部分为固定碳从煤中扣除水分、灰分以及灰发分后剩余的部分为固定碳4.4.4.4.煤的分类和组成煤的分类和组成煤的分类和组成煤的分类和组成煤中灰分的组成：煤中灰分的组成：煤中灰分的组成：煤中灰分的组成：我国煤炭的平均灰分含量为我国煤炭的平均灰分含量为我国煤炭的平均灰分含量为我国煤炭的平均灰分含量为25252525灰分的存在降低了煤的热值，也增加了烟尘污染和出渣量灰分的存在降低了煤的热值，也增加了烟尘污染
17、和出渣量灰分的存在降低了煤的热值，也增加了烟尘污染和出渣量灰分的存在降低了煤的热值，也增加了烟尘污染和出渣量4.4.4.4.煤的分类和组成煤的分类和组成煤的分类和组成煤的分类和组成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碳和氢：通过燃烧后分析尾气碳和氢：通过燃烧后分析尾气碳和氢：通过燃烧后分析尾气中中中中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氮氮氮：在在在在催催催催化化化化剂剂剂剂作作作作用用用用下下下下使使使使煤煤煤煤中中中中的的的的氮氮氮氮转转转转化化化化为为为为氨
18、氨氨氨，碱碱碱碱液液液液吸吸吸吸收收收收，滴定滴定滴定滴定硫硫硫硫：与与与与氧氧氧氧化化化化镁镁镁镁和和和和无无无无水水水水硫硫硫硫酸酸酸酸钠钠钠钠混混混混合合合合物物物物反反反反应应应应，S S S S SOSOSOSO4 4 4 42-2-2-2-，滴滴滴滴定定定定4.4.4.4.煤的分类和组成煤的分类和组成煤的分类和组成煤的分类和组成煤中硫的形态煤中硫的形态煤中硫的形态煤中硫的形态4.4.4.4.煤的分类和组成煤的分类和组成煤的分类和组成煤的分类和组成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
19、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基准有以下四种的基准有以下四种的基准有以下四种的基准有以下四种：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，即在实验室内进行燃料分析时的
20、试样成分即在实验室内进行燃料分析时的试样成分即在实验室内进行燃料分析时的试样成分即在实验室内进行燃料分析时的试样成分 4.4.4.4.煤的分类和组成煤的分类和组成煤的分类和组成煤的分类和组成干干干干燥燥燥燥基基基基：以以以以去去去去掉掉掉掉全全全全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，干干干干燥燥燥燥基更能反映出灰分的多少基更能反映出灰分的多少基更能反映出灰分的多少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
21、：以去掉水分和灰分的燃料作为100%100%100%100%的成分的成分的成分的成分4.4.4.4.煤的分类和组成煤的分类和组成煤的分类和组成煤的分类和组成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 4.4.4.4.煤的分类和组成煤的分类和组成煤的分类和组成煤的分类和组成我国部分煤种的分析结果我国部分煤种的分析结果我国部分煤种的分析结果我国部分煤种的分析结果 4.4.4.4.煤的分类和组成煤的分类和组成煤的分类和组成煤的分类和组成我国部分煤种的分析结果我国部分煤种的分析结果我国部分煤种的分析结
22、果我国部分煤种的分析结果(续）续）续）续）5.5.5.5.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
23、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 36.6.6.6.燃料组成的表示方法燃料组成的表示方法燃料组成的表示方法燃料组成的表示方法:CxHySzOwNv CxHySzOwNv CxHySzOwNv CxHySzOwNv Sample:Sample:C:C:77.2%,77.2%,H:H:5.2%,5.2%,N:N:1.2%,1.2%,S:S:2.6%,2.6%,O:O:5.9%5.
24、9%and and ash:ash:7.9%by weight.Determine the normalized molar composition.7.9%by weight.Determine the normalized molar composition.Element Wt%mol/100g mol/molElement Wt%mol/100g mol/mol C 77.2 C 77.2 12 =6.43 12 =6.43 6.43 =1.00 6.43 =1.00 H 5.20 H 5.20 1 =5.20 1 =5.20 6.43 =0.808 6.43 =0.808 N 1.2
25、0 N 1.20 14 =0.0857 14 =0.0857 6.43 =0.013 6.43 =0.013 S 2.60 S 2.60 32 =0.0812 32 =0.0812 6.43 =0.013 6.43 =0.013 O 5.90 O 5.90 16 =0.369 16 =0.369 6.43 =0.057 6.43 =0.057 ash 7.9 ash 7.9 6.43 =1.23 g/6.43 =1.23 g/molCmolCThe normalized molar composition:CHThe normalized molar composition:CH0.8080.
26、808N N0.0130.013S S0.0130.013OO0.0570.057 燃料的最重要的两个属性燃料的最重要的两个属性vv热值决定燃料的消耗量决定燃料的消耗量vv杂质污染物产生的来源污染物产生的来源5.5.5.5.其他燃料其他燃料其他燃料其他燃料 非常规燃料非常规燃料非常规燃料非常规燃料城市固体废弃物城市固体废弃物城市固体废弃物城市固体废弃物商业和工业固体废弃物商业和工业固体废弃物商业和工业固体废弃物商业和工业固体废弃物农产物和农村废物农产物和农村废物农产物和农村废物农产物和农村废物水生植物和水生废物水生植物和水生废物水生植物和水生废物水生植物和水生废物污泥处理厂废物污泥处理厂废物污
27、泥处理厂废物污泥处理厂废物可燃性工业和采矿废物可燃性工业和采矿废物可燃性工业和采矿废物可燃性工业和采矿废物天然存在的含碳和含碳氢的资源天然存在的含碳和含碳氢的资源天然存在的含碳和含碳氢的资源天然存在的含碳和含碳氢的资源合成燃料合成燃料合成燃料合成燃料 非常规燃料通常需要专门技术转化为易于利用的形式非常规燃料通常需要专门技术转化为易于利用的形式非常规燃料通常需要专门技术转化为易于利用的形式非常规燃料通常需要专门技术转化为易于利用的形式城市固体废物用作燃料必须考虑其大气污染问题城市固体废物用作燃料必须考虑其大气污染问题城市固体废物用作燃料必须考虑其大气污染问题城市固体废物用作燃料必须考虑其大气污染
28、问题第二节第二节第二节第二节 燃料燃烧过程燃料燃烧过程燃料燃烧过程燃料燃烧过程 1.1.1.1.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、HH2 2OO不不不不完完完完全全全全燃燃燃燃烧烧烧烧：COCO2 2、HH2 2O O&COCO、黑黑烟烟及及其其他他部分氧化产物部分氧化产物如果燃料中含有如果燃料中含有S S和和NN，则会生成则会生成SOSO2 2和和NONO空气中的部分空气中的部分NN可能被氧化成可能被氧化成NO
29、NO热力型热力型NOxNOx1.1.1.1.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（3 3 3 3T T T T）空空空空气气气气条条条条件件件件：提提提提供供供供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，增加热损失温度条件（温度条件（温度条件（温度条件（TemperatureTemperatureTemperatureTempera
30、ture）：）：）：）：达到燃料的着火温度达到燃料的着火温度达到燃料的着火温度达到燃料的着火温度时时时时间间间间条条条条件件件件（TimeTimeTimeTime）：燃燃燃燃料料料料在在在在高高高高温温温温区区区区停停停停留留留留时时时时间间间间应应应应超超超超过过过过燃燃燃燃料料料料燃烧所需时间燃烧所需时间燃烧所需时间燃烧所需时间燃燃燃燃料料料料与与与与空空空空气气气气的的的的混混混混合合合合条条条条件件件件（TurbulenceTurbulenceTurbulenceTurbulence）：燃燃燃燃料料料料与与与与氧氧氧氧充充充充分分分分混合混合混合混合1.1.1.1.影响燃烧过程的主要因
31、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典型燃料的着火温度典型燃料的着火温度典型燃料的着火温度典型燃料的着火温度1.1.1.1.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火焰温度与燃料混合比的关系（以燃烧火焰温度与燃料混合比的关系（以燃烧火焰温度与燃料混合比的关系（以燃烧火焰温度与燃料混合比的关系（以CHCH4 4为例）为例）为例）为例）1.1.1.1.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典型锅炉热损失与过剩空气量的关系典型锅炉热损失与过剩空气量的关系典型锅炉热损失
32、与过剩空气量的关系典型锅炉热损失与过剩空气量的关系1.1.1.1.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气比和混合程度对燃烧产物的影响燃气比和混合程度对燃烧产物的影响燃气比和混合程度对燃烧产物的影响燃气比和混合程度对燃烧产物的影响2.2.2.2.燃料燃烧的理论空气量燃料燃烧的理论空气量燃料燃烧的理论空气量燃料燃烧的理论空气量建立燃烧方程式的假定建立燃烧方程式的假定建立燃烧方程式的假定建立燃烧方程式的假定：空气组成空气组成空气组成空气组成 20.9%O20.9%O2 2和和和和79.1%N79.1%N2 2，两两两两者者者者体体体体积积积积比比
33、比比为为为为：NN2 2/OO2 2=3.78=3.78燃料中固定氧可用于燃烧燃料中固定氧可用于燃烧燃料中固定氧可用于燃烧燃料中固定氧可用于燃烧燃料中硫主要被氧化为燃料中硫主要被氧化为燃料中硫主要被氧化为燃料中硫主要被氧化为 SOSO2 2不考虑不考虑不考虑不考虑NONOXX的生成的生成的生成的生成燃料中的燃料中的燃料中的燃料中的N N在燃烧时转化为在燃烧时转化为在燃烧时转化为在燃烧时转化为NN2 2燃料的化学方程式为燃料的化学方程式为燃料的化学方程式为燃料的化学方程式为CxHySzOwCxHySzOw2.2.2.2.燃料燃烧的理论空气燃料燃烧的理论空气燃料燃烧的理论空气燃料燃烧的理论空气量量
34、量量燃烧方程式：燃烧方程式：燃烧方程式：燃烧方程式：燃料重量燃料重量 =12x+1.008y+32z+16w=12x+1.008y+32z+16w理论空气量：理论空气量：煤煤 4-7 m4-7 m3 3/kg/kg，液体燃料液体燃料10-11 m10-11 m3 3/kg/kg 2.2.2.2.燃料燃烧的理论空气量燃料燃烧的理论空气量燃料燃烧的理论空气量燃料燃烧的理论空气量例题：例题：例题：例题：2.2.2.2.燃料燃烧的理论空气燃料燃烧的理论空气燃料燃烧的理论空气燃料燃烧的理论空气量量量量空气过剩系数空气过剩系数空气过剩系数空气过剩系数实际空气量与理论空气量之比。以实际空气量与理论空气量之比
35、。以实际空气量与理论空气量之比。以实际空气量与理论空气量之比。以 表示，表示，表示，表示，通常通常通常通常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3.3.3.3.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、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
36、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3.3.3.3.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：3.3.3.3.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料种类对燃烧产物的影响（以燃料种类对燃烧产物的影
37、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）：3.3.3.3.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：3.3.3.3.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：3.3.3.3.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
38、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产物典型气态燃料的燃烧产物典型气态燃料的燃烧产物：4.4.4.4.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反反反应应应应产产产产物物物物终终终终了了了了状状状状态态态态相相相相同同同同下下下下的的的的热热热热量量量量变变变变化化化化（kJ/kg kJ/kg or or kcal/kg kcal/kg
39、）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，完完完完全燃烧过程所释放的热量全燃烧过程所释放的热量全燃烧过程所释放的热量全燃烧过程所释放的热量4.4.4.4.热化学关系式热化学关系式热化学关系式热化学关系式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
40、烟热损失排烟热损失 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。4.4.4.4.热化学关系式热化学关系式热化学关系式热化学关系式燃烧热损失与空燃比的关系燃烧热损失与空燃比
41、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第四节第四节第四节第四节 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：在所有的情况下，它都作为一种重要的反
42、应中间体在所有的情况下，它都作为一种重要的反应中间体在所有的情况下，它都作为一种重要的反应中间体在所有的情况下，它都作为一种重要的反应中间体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HH2 2S S的氧化的氧化的氧化的氧化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CSCS2 2和和和和COSCOS的氧化的氧化的氧化的氧化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元素元素元素元素S S的氧化的氧化的氧化的氧化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化物的氧化有机硫化物的氧化有机硫化物的氧化有机硫化物的氧化 2.SO2.SO2 2和和
43、和和SOSO3 3之间的转化之间的转化之间的转化之间的转化 反应方程式反应方程式反应方程式反应方程式 SOSO2 2+O+M +O+M SO SO3 3+M +M （1 1）SOSO3 3+O +O SO SO2 2+O+O2 2 （2 2）SOSO3 3+H +H SO SO2 2+OH +OH （3 3）SOSO3 3+M +M SO SO2 2+O+M +O+M （4 4）在炽热反应区在炽热反应区在炽热反应区在炽热反应区 ，OO 浓度很高，反应浓度很高，反应浓度很高，反应浓度很高，反应（1 1）和和和和（2 2）起支配起支配起支配起支配作用作用作用作用 2.SO2.SO2 2和和和和SO
44、SO3 3之间的转化之间的转化之间的转化之间的转化SOSO3 3生成速率生成速率生成速率生成速率 当当当当dSOdSOdSOdSO3 3 3 3/dtdtdtdt=0 =0 =0 =0 时，时，时，时，SOSOSOSO3 3 3 3浓度达到最大浓度达到最大浓度达到最大浓度达到最大 在富氧条件下，在富氧条件下，在富氧条件下，在富氧条件下，OOOO浓度低得多，浓度低得多，浓度低得多，浓度低得多，SOSOSOSO3 3 3 3的去除反应主要为反应的去除反应主要为反应的去除反应主要为反应的去除反应主要为反应（3 3 3 3），），），），SOSOSOSO3 3 3 3的的的的最大浓度：最大浓度：最大浓
45、度：最大浓度：2.SO2.SO2 2和和和和SOSO3 3之间的转化之间的转化之间的转化之间的转化燃烧后烟气中的水蒸气可能与燃烧后烟气中的水蒸气可能与燃烧后烟气中的水蒸气可能与燃烧后烟气中的水蒸气可能与SOSO3 3结合生成结合生成结合生成结合生成HH2 2SOSO4 4，转化率转化率转化率转化率:转化转化转化转化率与温度密切相关率与温度密切相关率与温度密切相关率与温度密切相关HH2 2SOSO4 4浓度越高，酸露点越高浓度越高，酸露点越高浓度越高，酸露点越高浓度越高，酸露点越高烟气露点升高极易引起管道和空气净化设施的腐蚀烟气露点升高极易引起管道和空气净化设施的腐蚀烟气露点升高极易引起管道和空气净化设施的腐蚀烟气露点升高极易引起管道和空气净化设施的腐蚀2.SO2.SO2 2和和和和SOSO3 3之间的转化之间的转化之间的转化之间的转化SOSO2 2排放因子举例排放因子举例排放因子举例排放因子举例-from AP-42-from AP-42