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1、第二章燃烧与大气污染第二章燃烧与大气污染严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。教材教材n n郝吉明郝吉明 马广大主编马广大主编 大气污染控制工程大气污染控制工程 第二版第二版 高等教育出版社高等教育出版社n n蒲恩奇主编蒲恩奇主编 大气污染治理工程大气污染治理工程 高等教育出版社高等教育出版社n nNoel de NeversNoel de Nevers Air Pollution Control Engineering Air Pollution Control Engineering (second edition)
2、McGraw-Hill (second edition)McGraw-Hill严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。教学大纲教学大纲第一章第一章 概论概论第二章第二章 燃烧与大气污染燃烧与大气污染第三章第三章 颗粒物污染物控制技术基础颗粒物污染物控制技术基础第四章第四章 除尘装置除尘装置第五章第五章 气态污染物控制技术基础气态污染物控制技术基础第六章第六章 硫氧化物的污染控制硫氧化物的污染控制第七章第七章 固定源氮氧化物污染控制固定源氮氧化物污染控制第八章第八章 挥发性有机物污染控制挥发性有机物污染控制第九章第九章 城市
3、机动车污染控制城市机动车污染控制第十章第十章 大气污染和全球气候大气污染和全球气候第二章第二章 燃烧与大气污染燃烧与大气污染 严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。主要的大气污染物：烟尘、主要的大气污染物：烟尘、NOx和和SO2源于燃料燃烧源于燃料燃烧 燃料燃烧过程的基本原理；燃料燃烧过程的基本原理；污染物的生成机理；污染物的生成机理；如何控制燃烧过程，以便减少污染物如何控制燃烧过程，以便减少污染物的排放量。的排放量。严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突
4、发事件。第一节、第一节、燃料的性质燃料的性质 一、煤一、煤n煤是重要的固体燃料，是一种不均匀的有机煤是重要的固体燃料，是一种不均匀的有机燃料，主要是植物的部分分解和变质形成。燃料，主要是植物的部分分解和变质形成。n煤的可燃成分主要是碳、氢及少量氧、氮和煤的可燃成分主要是碳、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相互连成更大的颗粒。间由不同的碳氢支链相互连成更大的颗粒。n煤中有机成分和无机成分的含量，因煤的种煤中有机成分和无机成分的含量，因煤的种类和产地的不同而有很大差别。类和产地的不同而有很大差别。严格执行突发事件上报制度
5、、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。1 1 煤的分类煤的分类n n褐煤褐煤褐煤褐煤 最低品位的煤，是由泥煤形成的初始煤化物，形成年代最最低品位的煤，是由泥煤形成的初始煤化物，形成年代最最低品位的煤，是由泥煤形成的初始煤化物，形成年代最最低品位的煤，是由泥煤形成的初始煤化物，形成年代最短。呈黑色、褐色和泥土色，其结构类似木材。褐煤呈现短。呈黑色、褐色和泥土色，其结构类似木材。褐煤呈现短。呈黑色、褐色和泥土色，其结构类似木材。褐煤呈现短。呈黑色、褐色和泥土色，其结构类似木材。褐煤呈现出粘结状及带状，水分含量高，与高品位煤相比，其热值出粘结状及带状
6、，水分含量高，与高品位煤相比，其热值出粘结状及带状，水分含量高，与高品位煤相比，其热值出粘结状及带状，水分含量高，与高品位煤相比，其热值较低。较低。较低。较低。n n烟煤烟煤烟煤烟煤 形成年代较褐煤长，呈黑色，外形有可见条文，挥发分形成年代较褐煤长，呈黑色，外形有可见条文，挥发分形成年代较褐煤长，呈黑色，外形有可见条文，挥发分形成年代较褐煤长，呈黑色，外形有可见条文，挥发分含量为含量为含量为含量为20%-45%20%-45%20%-45%20%-45%，碳含量为，碳含量为，碳含量为，碳含量为75%-90%75%-90%75%-90%75%-90%。烟煤的成焦性较。烟煤的成焦性较。烟煤的成焦性较
7、。烟煤的成焦性较强，且含氧量低，水分和灰分含量一般不高，适宜于工业强，且含氧量低，水分和灰分含量一般不高，适宜于工业强，且含氧量低，水分和灰分含量一般不高，适宜于工业强，且含氧量低，水分和灰分含量一般不高，适宜于工业上的一般应用。在空气中，它比褐煤更能抵抗风化。上的一般应用。在空气中，它比褐煤更能抵抗风化。上的一般应用。在空气中，它比褐煤更能抵抗风化。上的一般应用。在空气中，它比褐煤更能抵抗风化。n n无烟煤无烟煤无烟煤无烟煤 无烟煤是碳含量最高、煤化时间最长的煤。它具有明显的无烟煤是碳含量最高、煤化时间最长的煤。它具有明显的无烟煤是碳含量最高、煤化时间最长的煤。它具有明显的无烟煤是碳含量最高
8、、煤化时间最长的煤。它具有明显的黑色光泽，机械强度高。碳的含量一般高于黑色光泽，机械强度高。碳的含量一般高于黑色光泽，机械强度高。碳的含量一般高于黑色光泽，机械强度高。碳的含量一般高于93%93%93%93%，无机物，无机物，无机物，无机物含量低于含量低于含量低于含量低于10%10%10%10%，因而着火困难，储存时稳定，不易自燃。，因而着火困难，储存时稳定，不易自燃。，因而着火困难，储存时稳定，不易自燃。，因而着火困难，储存时稳定，不易自燃。无烟煤的成焦性极差。无烟煤的成焦性极差。无烟煤的成焦性极差。无烟煤的成焦性极差。严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、
9、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。2 2 煤的工业分析煤的工业分析 n水分水分:包括外部和内部水分包括外部和内部水分n灰分：煤中不可燃矿物物质的总称，其含量和组成灰分：煤中不可燃矿物物质的总称，其含量和组成因煤种及粗加工的不同而异，我国煤炭的平均灰分因煤种及粗加工的不同而异，我国煤炭的平均灰分约约2525。它的存在降低了煤的热值，也增加了烟尘。它的存在降低了煤的热值，也增加了烟尘污染及出渣量。污染及出渣量。n挥发分：煤在与空气隔绝的条件下加热分解出的可挥发分：煤在与空气隔绝的条件下加热分解出的可燃气体物质称为挥发分。燃气体物质称为挥发分。n固定碳：从煤中扣除水分、灰分及挥发分后剩余的固定
10、碳：从煤中扣除水分、灰分及挥发分后剩余的部分就是固定碳，是煤的主要可燃物质。部分就是固定碳，是煤的主要可燃物质。n估测硫含量估测硫含量n热值热值 严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。3 3 煤的元素分析煤的元素分析 n碳碳n氢氢n氮氮:在催化剂作用下使煤中氮转变为氨，继而在催化剂作用下使煤中氮转变为氨，继而用碱吸收，最后用酸滴定。用碱吸收，最后用酸滴定。n硫：将样品中放在硫：将样品中放在MgOMgO和无水和无水Na2CO3Na2CO3的混的混合物上加热，使硫化物变为硫酸盐，再以重合物上加热，使硫化物变为硫酸盐，再以重量
11、法测定硫酸钡沉淀。量法测定硫酸钡沉淀。n氧氧 通过燃烧后分析尾气中CO2和H2O的生成量。严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。4 4 煤中硫的形态煤中硫的形态 n n采用物理、化学和放射化学法测定结果证实，采用物理、化学和放射化学法测定结果证实，煤中含有四种形态的硫：黄铁矿硫煤中含有四种形态的硫：黄铁矿硫(FeS(FeS2 2)、硫、硫酸盐硫（酸盐硫（MeSOMeSO4 4)、有机硫、有机硫(CxHySz)(CxHySz)和元素硫。和元素硫。n n煤中各种形态硫的比例，直接影响煤炭脱硫煤中各种形态硫的比例，直接影响煤炭
12、脱硫方法的选择。一般把硫分为硫化铁硫、有机方法的选择。一般把硫分为硫化铁硫、有机硫和硫酸盐硫。前两种能燃烧放出热量称为硫和硫酸盐硫。前两种能燃烧放出热量称为挥发硫，硫酸盐硫不参加燃烧，是灰分的一挥发硫，硫酸盐硫不参加燃烧，是灰分的一部分。部分。严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。二、石油二、石油石油是液体燃料的主要来源。原油是天然存石油是液体燃料的主要来源。原油是天然存在的易流动的液体，比重在在的易流动的液体，比重在0.78-1.000.78-1.00之间。之间。它是多种化合物的混合物，主要由链烷烃、它是多种化合物的混
13、合物，主要由链烷烃、环烷烃和芳香烃等碳氢化合物组成。环烷烃和芳香烃等碳氢化合物组成。原油通过蒸馏、裂化和重整生产出各种汽油、原油通过蒸馏、裂化和重整生产出各种汽油、溶剂、化学产品和燃料油。溶剂、化学产品和燃料油。原油中的硫大部分以有机硫的形式存在，形原油中的硫大部分以有机硫的形式存在，形成非碳氢化合物的巨大分子团。原油中硫的成非碳氢化合物的巨大分子团。原油中硫的含量变化范围较大，一般为含量变化范围较大，一般为0.10.17 7。原油中的硫分约有原油中的硫分约有80809090留于重馏分中，留于重馏分中，一复杂的环状结构存在。一复杂的环状结构存在。严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关
14、规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。三、三、天然气天然气 天然气是典型的气体燃料，它的组成一般天然气是典型的气体燃料，它的组成一般为甲烷为甲烷85%85%、乙烷、乙烷10%10%、丙烷、丙烷3%3%；含碳更；含碳更高的碳氢化合物也可能存在于天然气中。高的碳氢化合物也可能存在于天然气中。天然气还含有碳氢化合物以外的其他组分，天然气还含有碳氢化合物以外的其他组分，如如H2OH2O、CO2CO2、N2N2、HeHe和和H2SH2S等。等。天然气中的硫化氢具有腐蚀性，它的燃烧天然气中的硫化氢具有腐蚀性，它的燃烧产物为硫的氧化物，因此许多国家规定了产物为硫的氧化物，因此许多国
15、家规定了天然气中总硫含量和硫化氢含量的最大允天然气中总硫含量和硫化氢含量的最大允许值。许值。严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。四、非常规燃料四、非常规燃料 n城市固体废弃物；城市固体废弃物；n商业和工业固体废弃物；商业和工业固体废弃物；n农产品及农村废物；农产品及农村废物；n水生植物和水生废物；水生植物和水生废物；n污泥处理厂废物；污泥处理厂废物；n可燃性工业和采矿废物；可燃性工业和采矿废物；n天然存在的含碳和含碳氢的资源；合成染天然存在的含碳和含碳氢的资源；合成染料。料。严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等
16、相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。第二节第二节 燃料燃烧过程燃料燃烧过程 一、燃烧过程及其主要影响因素一、燃烧过程及其主要影响因素 1 1 燃烧过程及燃烧产物燃烧过程及燃烧产物 n燃烧是指可燃混合物的快速氧化过程，并伴随着能燃烧是指可燃混合物的快速氧化过程，并伴随着能量（光和热）的释放，同时使燃料的组成元素转化量（光和热）的释放，同时使燃料的组成元素转化成为相应的氧化物。成为相应的氧化物。n多数化石燃料完全燃烧的产物是多数化石燃料完全燃烧的产物是CO2CO2和和H2OH2O。然而，。然而，不完全燃烧过程将产生黑烟、不完全燃烧过程将产生黑烟、COCO和其他部分氧
17、化产和其他部分氧化产物等大气污染物。若燃烧过程含有氮和硫，则会生物等大气污染物。若燃烧过程含有氮和硫，则会生成成SO2SO2和和NONO，以污染物形式存在在于烟气中。，以污染物形式存在在于烟气中。n此外，当燃烧温室温度较高时，空气中的部分氮也此外，当燃烧温室温度较高时，空气中的部分氮也会被氧化成为会被氧化成为NOxNOx，常称为热力型氮氧化物。，常称为热力型氮氧化物。严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。2 2 燃料完全燃烧的条件燃料完全燃烧的条件 （1 1 1 1）空气条件空气条件空气条件空气条件 燃料燃烧时必须保证供
18、应与燃料燃烧相适应的空气燃料燃烧时必须保证供应与燃料燃烧相适应的空气燃料燃烧时必须保证供应与燃料燃烧相适应的空气燃料燃烧时必须保证供应与燃料燃烧相适应的空气量。如果空气供应不足，燃烧就不安全。相反空气量。如果空气供应不足，燃烧就不安全。相反空气量。如果空气供应不足，燃烧就不安全。相反空气量。如果空气供应不足，燃烧就不安全。相反空气量过大，也会降低炉温，增加锅炉的排烟损失。因量过大，也会降低炉温，增加锅炉的排烟损失。因量过大，也会降低炉温，增加锅炉的排烟损失。因量过大，也会降低炉温，增加锅炉的排烟损失。因此，按燃烧不同阶段供给相适应的空气量是十分必此，按燃烧不同阶段供给相适应的空气量是十分必此，
19、按燃烧不同阶段供给相适应的空气量是十分必此，按燃烧不同阶段供给相适应的空气量是十分必要的。要的。要的。要的。（2 2 2 2）温度条件）温度条件）温度条件）温度条件 燃料只有达到着火温度才能与氧化合燃烧。着火燃料只有达到着火温度才能与氧化合燃烧。着火燃料只有达到着火温度才能与氧化合燃烧。着火燃料只有达到着火温度才能与氧化合燃烧。着火温度是在氧存在下可燃物质开始燃烧所必须达到的温度是在氧存在下可燃物质开始燃烧所必须达到的温度是在氧存在下可燃物质开始燃烧所必须达到的温度是在氧存在下可燃物质开始燃烧所必须达到的最低温度。各种燃料都具有自己特征的着火温度，最低温度。各种燃料都具有自己特征的着火温度，最
20、低温度。各种燃料都具有自己特征的着火温度，最低温度。各种燃料都具有自己特征的着火温度，按固体燃料、液体燃料、气体燃料的顺序上升。按固体燃料、液体燃料、气体燃料的顺序上升。按固体燃料、液体燃料、气体燃料的顺序上升。按固体燃料、液体燃料、气体燃料的顺序上升。严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。（3 3）时间条件时间条件 （4 4）燃料与空气的混合条件）燃料与空气的混合条件 燃料和空气中氧的充分混合也是有效燃烧的燃料和空气中氧的充分混合也是有效燃烧的基本条件。混合程度取决于空气的湍流度。基本条件。混合程度取决于空气的湍流度。
21、若混合不充分，将导致不完全燃烧产物的产若混合不充分，将导致不完全燃烧产物的产生。对于蒸汽相的燃烧，湍流可以加速液体生。对于蒸汽相的燃烧，湍流可以加速液体燃料的蒸发。对于固体燃料的燃烧，湍流有燃料的蒸发。对于固体燃料的燃烧，湍流有助于破坏燃烧产物在燃料表面形成的边界层，助于破坏燃烧产物在燃料表面形成的边界层，从而提高表面反应的氧利用率，并使燃烧过从而提高表面反应的氧利用率，并使燃烧过程加速。程加速。通常把温度、时间和湍流称为燃烧过程的通常把温度、时间和湍流称为燃烧过程的“三三T”T”严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。二
22、、燃料燃烧的理论空气量二、燃料燃烧的理论空气量 1 1 理论空气量理论空气量 燃料燃烧所需要的氧气，一般是从空气中燃料燃烧所需要的氧气，一般是从空气中获得的；单位量燃料按燃烧反应方程式完获得的；单位量燃料按燃烧反应方程式完全燃烧所需要的空气量称为理论空气量，全燃烧所需要的空气量称为理论空气量，由燃料的组成决定，可根据燃烧方程式计由燃料的组成决定，可根据燃烧方程式计算求得。算求得。严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。建立燃烧化学方程式时，通常假设：建立燃烧化学方程式时，通常假设：（1 1）空气仅是由氮和氧组成的，其体积比
23、为）空气仅是由氮和氧组成的，其体积比为79.1:20.9=3.78 79.1:20.9=3.78；（2 2）燃料中的固态氧可用于燃烧；）燃料中的固态氧可用于燃烧；（3 3）燃料中的硫主要被氧化为）燃料中的硫主要被氧化为SO2SO2；（4 4）热力型）热力型NOxNOx的生成量较小，燃料中含氮量的生成量较小，燃料中含氮量也较低，在计算理论空气量时可以忽略；也较低，在计算理论空气量时可以忽略；（5 5）燃料中的氮在燃烧时转化为）燃料中的氮在燃烧时转化为N2N2和和NONO，一般，一般以以N2N2为主；为主；（6 6）燃料的化学式为）燃料的化学式为CxHySzOwCxHySzOw，其下标，其下标x
24、x、y y、z z、ww分别代表碳、氢、硫和氧的原子数分别代表碳、氢、硫和氧的原子数 严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。于是，理论空气量于是，理论空气量 严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。例例例例1 1 1 1 计算辛烷计算辛烷计算辛烷计算辛烷(C(C(C(C8 8 8 8H HH H18181818)在理论空气量条件下燃烧时的在理论空气量条件下燃烧时的在理论空气量条件下燃烧时的在理论空气量条件下燃烧时的燃料燃料燃料燃料/空气质量比，并确定
25、燃烧产物气体的组成。空气质量比，并确定燃烧产物气体的组成。空气质量比，并确定燃烧产物气体的组成。空气质量比，并确定燃烧产物气体的组成。显然，燃烧1mol辛烷需要12.54.7859.75mol空气。辛烷的摩尔质量为114，于是理论空气量下燃烧时燃料/空气的质量比为：气体组成通常以摩尔百分比表示，它不随气体温度和压力变化。气体组成通常以摩尔百分比表示，它不随气体温度和压力变化。气体组成通常以摩尔百分比表示，它不随气体温度和压力变化。气体组成通常以摩尔百分比表示，它不随气体温度和压力变化。燃烧产物的总摩尔数为燃烧产物的总摩尔数为燃烧产物的总摩尔数为燃烧产物的总摩尔数为8 8 8 89 9 9 94
26、7.2547.2547.2547.2564.2564.2564.2564.25，因此烟气组成为：，因此烟气组成为：，因此烟气组成为：，因此烟气组成为：x x x xCO2CO2CO2CO2=8/64.25=0.125=12.5%=8/64.25=0.125=12.5%=8/64.25=0.125=12.5%=8/64.25=0.125=12.5%x x x xH2OH2OH2OH2O=9/64.25=0.140=14.0%=9/64.25=0.140=14.0%=9/64.25=0.140=14.0%=9/64.25=0.140=14.0%x x x xN2N2N2N2=47.25/64.25
27、=0.735=73.5%=47.25/64.25=0.735=73.5%=47.25/64.25=0.735=73.5%=47.25/64.25=0.735=73.5%严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。例例例例2 2 2 2 假定煤的化学组成以质量计为：假定煤的化学组成以质量计为：假定煤的化学组成以质量计为：假定煤的化学组成以质量计为：C:77.2%C:77.2%C:77.2%C:77.2%，H:5.2%H:5.2%H:5.2%H:5.2%，N:1.2N:1.2N:1.2N:1.2，S:2.6%S:2.6%S:2.6
28、%S:2.6%，O:5.9%O:5.9%O:5.9%O:5.9%，灰分，灰分，灰分，灰分:7.9%:7.9%:7.9%:7.9%。试计算这种煤燃。试计算这种煤燃。试计算这种煤燃。试计算这种煤燃烧时的理论空气量。烧时的理论空气量。烧时的理论空气量。烧时的理论空气量。解：首先确定煤的摩尔组成。为计算简便，相对于单一原解：首先确定煤的摩尔组成。为计算简便，相对于单一原解：首先确定煤的摩尔组成。为计算简便，相对于单一原解：首先确定煤的摩尔组成。为计算简便，相对于单一原子标准化其摩尔组成。子标准化其摩尔组成。子标准化其摩尔组成。子标准化其摩尔组成。(以以以以质质质质量量量量计计计计)mol/100g(m
29、ol/100g(煤煤煤煤)mol/mol(mol/mol(碳碳碳碳)C C77.277.212126.436.436.436.431.001.00HH5.25.2115.25.26.436.430.8080.808N N1.21.214140.08570.08576.436.430.0130.013S S2.62.632320.08120.08126.436.430.0130.013OO5.95.916160.3690.3696.436.430.0570.057灰分灰分灰分灰分7.97.96.436.431.231.23严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制
30、止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。对于该种煤，其组成可表示为对于该种煤，其组成可表示为对于该种煤，其组成可表示为对于该种煤，其组成可表示为:CH:CH:CH:CH0.8080.8080.8080.808N N N N0.0130.0130.0130.013S S S S0.0130.0130.0130.013O O O O0.0570.0570.0570.057燃料的摩尔质量，即相对于每摩尔碳的质量，包括灰分，为燃料的摩尔质量，即相对于每摩尔碳的质量，包括灰分，为燃料的摩尔质量，即相对于每摩尔碳的质量，包括灰分，为燃料的摩尔质量，即相对于每摩尔碳的质量，包括灰分，为M=100g/6.43m
31、ol(M=100g/6.43mol(M=100g/6.43mol(M=100g/6.43mol(碳碳碳碳)15.55g/mol15.55g/mol15.55g/mol15.55g/mol（碳）（碳）（碳）（碳）一般煤的理论空气量Va049m3/kg，液体燃料的Va0=10-11m3/kg严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。2 2 空气过剩系数空气过剩系数 在理想的混合状态下，理论量的空气即可保证完全燃烧；在理想的混合状态下，理论量的空气即可保证完全燃烧；在理想的混合状态下，理论量的空气即可保证完全燃烧；在理想的混合状态
32、下，理论量的空气即可保证完全燃烧；但实际的燃烧装置中，但实际的燃烧装置中，但实际的燃烧装置中，但实际的燃烧装置中，“三三三三T”T”T”T”条件不可能达到理想化条件不可能达到理想化条件不可能达到理想化条件不可能达到理想化的程度，因此为使燃料完全燃烧，就必须供给过量的空的程度，因此为使燃料完全燃烧，就必须供给过量的空的程度，因此为使燃料完全燃烧，就必须供给过量的空的程度，因此为使燃料完全燃烧，就必须供给过量的空气。一般把超过理论空气量多供给的空气量称为过剩空气。一般把超过理论空气量多供给的空气量称为过剩空气。一般把超过理论空气量多供给的空气量称为过剩空气。一般把超过理论空气量多供给的空气量称为过
33、剩空气量，并把实际空气量气量，并把实际空气量气量，并把实际空气量气量，并把实际空气量V V V Va a a a与理论空气量与理论空气量与理论空气量与理论空气量V V V Va a a a0 0 0 0之比定义为之比定义为之比定义为之比定义为空气过剩系数空气过剩系数空气过剩系数空气过剩系数，即，即，即，即 通常通常通常通常1 1 1 1，值的大小取决于燃料种类、燃烧装置形值的大小取决于燃料种类、燃烧装置形值的大小取决于燃料种类、燃烧装置形值的大小取决于燃料种类、燃烧装置形式及燃烧条件等因素。式及燃烧条件等因素。式及燃烧条件等因素。式及燃烧条件等因素。严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等
34、相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。3、空燃比、空燃比 单位质量燃料燃烧所需要的空气质量，可以单位质量燃料燃烧所需要的空气质量，可以由燃烧方程式直接求得。由燃烧方程式直接求得。例如，甲烷燃烧：例如，甲烷燃烧：空燃比：空燃比：随着燃料中氢相对含量的减少，碳相对含量随着燃料中氢相对含量的减少，碳相对含量的增加，理论空燃比随之减少。的增加，理论空燃比随之减少。严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。三、三、燃烧产生的污染物燃烧产生的污染物 燃料燃烧过程并不是那么简单，还有分燃料燃烧过程并不是那么简
35、单，还有分解和其他的氧化、聚合过程。解和其他的氧化、聚合过程。n燃烧烟气主要由悬浮的少量颗粒物、燃燃烧烟气主要由悬浮的少量颗粒物、燃烧产物、未燃烧和部分燃烧的燃料、氧烧产物、未燃烧和部分燃烧的燃料、氧化剂以及惰性气体（主要是化剂以及惰性气体（主要是NN2 2）等组成。）等组成。n燃烧可能释放出的污染物有：燃烧可能释放出的污染物有：COCO2 2、COCO、SOxSOx、NOxNOx、烟、飞灰、金属及其氧化、烟、飞灰、金属及其氧化物、金属盐类、醛、酮和绸环碳氢化合物、金属盐类、醛、酮和绸环碳氢化合物等。这些都是有害物质，它们的形成物等。这些都是有害物质，它们的形成与燃烧条件有关。与燃烧条件有关。
36、严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。燃烧产物与温度的关系燃烧产物与温度的关系严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。四、热化学关系式四、热化学关系式 n n发热量发热量n n燃料设备的热损失燃料设备的热损失严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。燃烧热损失与空然比的关系燃烧热损失与空然比的关系严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处
37、理各类违纪行为或突发事件。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、烟气体积计算 1.理论烟气量与实际烟气量 在理论空气量下，燃料完全燃烧所生成的烟气体积称为理论烟气体积，以Vfg0表示。烟气成分主要是CO2、SO2、N2和水蒸气，通常分为干烟气（不含水蒸汽）和湿烟气（含水蒸汽）。理论烟气量干烟气量水蒸气体积 理论水蒸气体积燃料中氢燃烧后生成的水蒸气体积燃料中所含的水蒸气体积由供给的理论空气量带入的水蒸气体积 严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。实际烟气量理论烟气量过剩空气量实际烟气量理论
38、烟气量过剩空气量实际烟气量理论烟气量过剩空气量实际烟气量理论烟气量过剩空气量 V V V Vfgfgfgfg=V=V=V=Vfgfgfgfg0 0 0 0+(-1)V+(-1)V+(-1)V+(-1)Va a a a0 0 0 0理论烟气量可由燃烧方程计算，如理论烟气量可由燃烧方程计算，如理论烟气量可由燃烧方程计算，如理论烟气量可由燃烧方程计算，如CH4CH4CH4CH4燃烧：燃烧：燃烧：燃烧：1mol1mol1mol1mol的的的的CHCHCHCH4 4 4 4完全燃烧产生完全燃烧产生完全燃烧产生完全燃烧产生10.52mol10.52mol10.52mol10.52mol的烟气。根据的烟气。
39、根据的烟气。根据的烟气。根据理想气体定律，近似认为烟气中各组分的摩尔理想气体定律，近似认为烟气中各组分的摩尔理想气体定律，近似认为烟气中各组分的摩尔理想气体定律，近似认为烟气中各组分的摩尔比等于体积比，所以比等于体积比，所以比等于体积比，所以比等于体积比，所以1m1m1m1m3 3 3 3的甲烷完全燃烧产生的甲烷完全燃烧产生的甲烷完全燃烧产生的甲烷完全燃烧产生10.52m10.52m10.52m10.52m3 3 3 3的烟气，假设空气过剩系数为的烟气，假设空气过剩系数为的烟气，假设空气过剩系数为的烟气，假设空气过剩系数为1.051.051.051.05，则，则，则，则V V V Vfgfgf
40、gfg=V=V=V=Vfgfgfgfg0 0 0 0+(-1)V+(-1)V+(-1)V+(-1)Va a a a0 0 0 0=10.52+(1.05-=10.52+(1.05-=10.52+(1.05-=10.52+(1.05-1)9.52=10.996 1)9.52=10.996 1)9.52=10.996 1)9.52=10.996 严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。燃烧装置产生的烟气的温度和压力总是高于标准燃烧装置产生的烟气的温度和压力总是高于标准状态（状态（273K273K、1atm1atm），烟气体积和
41、密度往往需要），烟气体积和密度往往需要换算成为标准状态。假设烟气体积和密度可应用换算成为标准状态。假设烟气体积和密度可应用理想气体状态方程换算。于是，对于温度理想气体状态方程换算。于是，对于温度TsTs、压、压力力PsPs的烟气，其体积的烟气，其体积VsVs、密度、密度ss，在标准状态下，在标准状态下（温度（温度TnTn、压力、压力PnPn）烟气的体积为）烟气的体积为VnVn，密度为，密度为nn，则标准状态下的烟气体积则标准状态下的烟气体积：2 2 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 严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及
42、时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。美国、日本和国际全球监测系统网的标准是指出美国、日本和国际全球监测系统网的标准是指出美国、日本和国际全球监测系统网的标准是指出美国、日本和国际全球监测系统网的标准是指出298K298K298K298K和和和和1atm1atm1atm1atm，在作数据比较或校对时需要注意。，在作数据比较或校对时需要注意。，在作数据比较或校对时需要注意。，在作数据比较或校对时需要注意。标准状态下烟气的密度：标准状态下烟气的密度：严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。3 3 过剩空气校正过剩空气
43、校正 实际燃烧过程是有过剩空气的，所以燃烧过程实际燃烧过程是有过剩空气的，所以燃烧过程中的实际烟气体积应为理论烟气气体与过剩空中的实际烟气体积应为理论烟气气体与过剩空气量之和。用奥氏烟气分析仪测定干烟气中气量之和。用奥氏烟气分析仪测定干烟气中COCO2 2、OO2 2和和COCO的含量，就可以确定燃烧设备的含量，就可以确定燃烧设备运行时的烟气成分和空气过剩系数。运行时的烟气成分和空气过剩系数。以碳在空气中完全燃烧为例：以碳在空气中完全燃烧为例：C+O C+O2 2+3.78N+3.78N2 2COCO2 2+3.78N+3.78N2 2 烟气中仅含有烟气中仅含有COCO2 2和和NN2 2，若
44、空气过剩，则燃烧，若空气过剩，则燃烧方程式变为方程式变为 C+C+（1+a1+a）OO2 2+（1+a1+a）3.78N3.78N2 2COCO2 2+aO+aO2 2+（1+a1+a）3.78N3.78N2 2 严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。a是过剩空气中O2的过剩摩尔数。根据定义，空气过剩系数：要计算要计算,必须知道过剩氧的摩尔数。必须知道过剩氧的摩尔数。若燃烧是完全的，过剩空气中的氧仅能够以若燃烧是完全的，过剩空气中的氧仅能够以OO2 2的形式存在，假如燃烧产物以小标的形式存在，假如燃烧产物以小标P P表示
45、表示C+C+（1+a1+a）OO2 2+（1+a1+a）3.78N3.78N2 2COCO2p2p+O+O2p2p+N+N2p2p其中，其中，OO2p2p=aO=aO2 2，表示过剩氧量，表示过剩氧量，NN2p2p为实际为实际空气量中所含的总氮量。空气量中所含的总氮量。严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。假定空气的体积组成为假定空气的体积组成为20.9%O2和和79.1%N2，则实际空气量中所含的总氧量为则实际空气量中所含的总氧量为 n理论需氧量为0.264N2pO2p，因此空气过剩系数：n假设燃烧过程产生CO，过剩氧
46、量必须加以校正，即从测得的过剩氧中减去氧化CO为CO2所需要的氧。严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。因此因此因此因此 ，式中各组分的量均为奥萨特仪所测得的各组分的式中各组分的量均为奥萨特仪所测得的各组分的式中各组分的量均为奥萨特仪所测得的各组分的式中各组分的量均为奥萨特仪所测得的各组分的百分数。百分数。百分数。百分数。例如，奥萨特仪分析结果为：例如，奥萨特仪分析结果为：例如，奥萨特仪分析结果为：例如，奥萨特仪分析结果为：COCO2 2=10%=10%，OO2 2=4%=4%，CO=1%CO=1%，那么，那么，那么，那
47、么N N2 2=85%=85%，则，则，则，则 考虑过剩空气校正后，实际烟气体积：考虑过剩空气校正后，实际烟气体积：考虑过剩空气校正后，实际烟气体积：考虑过剩空气校正后，实际烟气体积：严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。二、污染物排放量计算二、污染物排放量计算 通过测定烟气中污染物的浓度，根据实际排通过测定烟气中污染物的浓度，根据实际排烟量，很容易计算污染物的排放量。但在很烟量，很容易计算污染物的排放量。但在很多情况下，需要根据同类燃烧设备的排污系多情况下，需要根据同类燃烧设备的排污系数、燃料组成和燃烧状态，预测烟气量
48、和污数、燃料组成和燃烧状态，预测烟气量和污染物浓度。各种污染物的排污系数由其形成染物浓度。各种污染物的排污系数由其形成机理和燃烧条件决定。机理和燃烧条件决定。严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。例例例例3 3 3 3 某燃烧装置采用重油作燃料，重油成分分析结果某燃烧装置采用重油作燃料，重油成分分析结果某燃烧装置采用重油作燃料，重油成分分析结果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）：如下（按质量）：如下（按质量）：如下（按质量）：C88.3C88.3C88.3C88.3，H9.5H9.5H9.5H9.5
49、，S 1.6S 1.6S 1.6S 1.6，H HH H2 2 2 2O O O O 0.050.050.050.05，灰分，灰分，灰分，灰分0.10%0.10%0.10%0.10%。试确定（。试确定（。试确定（。试确定（1 1 1 1）燃烧）燃烧）燃烧）燃烧1kg1kg1kg1kg重油所需重油所需重油所需重油所需要的理论空气量；（要的理论空气量；（要的理论空气量；（要的理论空气量；（2 2 2 2）若燃料中硫全部转化为）若燃料中硫全部转化为）若燃料中硫全部转化为）若燃料中硫全部转化为SOxSOxSOxSOx（其中（其中（其中（其中SOSOSOSO2 2 2 2占占占占97979797），试计
50、算空气过剩系数为），试计算空气过剩系数为），试计算空气过剩系数为），试计算空气过剩系数为1.201.201.201.20时烟气中时烟气中时烟气中时烟气中SOSOSOSO2 2 2 2及及及及SOSOSOSO3 3 3 3的浓度，以的浓度，以的浓度，以的浓度，以101010106 6 6 6表示，并计表示，并计表示，并计表示，并计算此时干烟气中算此时干烟气中算此时干烟气中算此时干烟气中COCOCOCO2 2 2 2的含量，以体积百分比表示。的含量，以体积百分比表示。的含量，以体积百分比表示。的含量，以体积百分比表示。解：以解：以解：以解：以1kg1kg1kg1kg重油燃烧为基础，则重油燃烧为基础