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1、第一章工程化学概论第1页，本讲稿共68页本课程考试方式本课程考试方式本课程考试方式本课程考试方式 1 1）课程结束参加由学校组织的统考：闭卷考试。）课程结束参加由学校组织的统考：闭卷考试。）课程结束参加由学校组织的统考：闭卷考试。）课程结束参加由学校组织的统考：闭卷考试。2 2）最后成绩由）最后成绩由）最后成绩由）最后成绩由4 4部分组成，考试成绩部分组成，考试成绩部分组成，考试成绩部分组成，考试成绩5050，课堂到课率及随，课堂到课率及随，课堂到课率及随，课堂到课率及随堂测试堂测试堂测试堂测试1010，作业，作业，作业，作业1515，积极参与课程讨论，积极参与课程讨论，积极参与课程讨论，积极
2、参与课程讨论25%25%。暑假期间：学校召开教风和学风建设工作会议暑假期间：学校召开教风和学风建设工作会议暑假期间：学校召开教风和学风建设工作会议暑假期间：学校召开教风和学风建设工作会议 高度重视，实施学业评价体系改革，大力推行高度重视，实施学业评价体系改革，大力推行高度重视，实施学业评价体系改革，大力推行高度重视，实施学业评价体系改革，大力推行“形成性评价形成性评价形成性评价形成性评价”。改革试点课程终结性评价成绩一般不得高于课程总成绩的改革试点课程终结性评价成绩一般不得高于课程总成绩的改革试点课程终结性评价成绩一般不得高于课程总成绩的改革试点课程终结性评价成绩一般不得高于课程总成绩的50%
3、50%。提高命题质量，增加主观题减少客观题，尽可能不使用如名词提高命题质量，增加主观题减少客观题，尽可能不使用如名词提高命题质量，增加主观题减少客观题，尽可能不使用如名词提高命题质量，增加主观题减少客观题，尽可能不使用如名词解释、填空、是非判断等题，不得使用解释、填空、是非判断等题，不得使用解释、填空、是非判断等题，不得使用解释、填空、是非判断等题，不得使用4 4年内学生考试使用的年内学生考试使用的年内学生考试使用的年内学生考试使用的试题。试题。试题。试题。第2页，本讲稿共68页教材及参考书教材及参考书教材及参考书教材及参考书 教教教教材：唐和清材：唐和清材：唐和清材：唐和清,工科基础化学工科
4、基础化学工科基础化学工科基础化学.北京北京北京北京:化学工业出版社化学工业出版社化学工业出版社化学工业出版社,20,2009,09,第二版。第二版。第二版。第二版。参考书：浙江大学参考书：浙江大学参考书：浙江大学参考书：浙江大学,普通化学普通化学普通化学普通化学.北京北京北京北京:高等教育出版社高等教育出版社高等教育出版社高等教育出版社,2003,6,2003,6 江棂江棂江棂江棂,工科化学工科化学工科化学工科化学.北京北京北京北京:化学工业出版社化学工业出版社化学工业出版社化学工业出版社,2003,8,2003,8 曲保中曲保中曲保中曲保中,新大学化学新大学化学新大学化学新大学化学.北京北京
5、北京北京:科学出版社科学出版社科学出版社科学出版社,2002,12,2002,12 武汉大学武汉大学武汉大学武汉大学,无机化学无机化学无机化学无机化学.武汉武汉武汉武汉:武汉大学出版社武汉大学出版社武汉大学出版社武汉大学出版社,1997,1,1997,1第3页，本讲稿共68页机械学科领域的相关化学问题机械学科领域的相关化学问题机械学科领域的相关化学问题机械学科领域的相关化学问题首先看看目前国家在基础研究领域对机械学科提出的要求。机械学机械学机械学机械学机械学是对各类机械产品进行功能综合、定量描述以及性能控制的基础技术科学，主要研究机械系统的特性，试图应用机械系统相关的知识和信息发展新的设计理论
6、与方法。机械学包括机构学与机器组成原理、机械系统动力学、机械结构强度学机械结构强度学机械结构强度学机械结构强度学、机械摩擦学与表面技术机械摩擦学与表面技术机械摩擦学与表面技术机械摩擦学与表面技术、机械仿生学、机械设计理论和方法学、传动机械学、机器人机械学等。制造科学主要研究加工出符合设计要主要研究加工出符合设计要主要研究加工出符合设计要主要研究加工出符合设计要求求求求、提升客户价值的产品所涉及的各种制造理论、方法、技术、工艺、装备与系统等，包括零件成形制造、零件加工制造、制造系统与自动化、机械测试理论与技术、微微微微/纳机械系统纳机械系统纳机械系统纳机械系统等。第4页，本讲稿共68页 目前上述
7、领域主要发展趋势是：面向国家战略需求和学科目前上述领域主要发展趋势是：面向国家战略需求和学科目前上述领域主要发展趋势是：面向国家战略需求和学科目前上述领域主要发展趋势是：面向国家战略需求和学科发展前沿，以及（潜在的）工业应用的基础研究；面向环发展前沿，以及（潜在的）工业应用的基础研究；面向环发展前沿，以及（潜在的）工业应用的基础研究；面向环发展前沿，以及（潜在的）工业应用的基础研究；面向环境友好、资源节约的设计与制造一体化的研究；面向超、境友好、资源节约的设计与制造一体化的研究；面向超、境友好、资源节约的设计与制造一体化的研究；面向超、境友好、资源节约的设计与制造一体化的研究；面向超、精、尖、
8、特（大精、尖、特（大精、尖、特（大精、尖、特（大/重）装备的创新设计、制造原理与测试重）装备的创新设计、制造原理与测试重）装备的创新设计、制造原理与测试重）装备的创新设计、制造原理与测试理论的研究，包括工艺机理、装备原型样机理论与技术；理论的研究，包括工艺机理、装备原型样机理论与技术；理论的研究，包括工艺机理、装备原型样机理论与技术；理论的研究，包括工艺机理、装备原型样机理论与技术；面向极端工况的设计与制造方法的研究，如尺度从宏观面向极端工况的设计与制造方法的研究，如尺度从宏观面向极端工况的设计与制造方法的研究，如尺度从宏观面向极端工况的设计与制造方法的研究，如尺度从宏观向介观、微观、纳观扩展
9、，参数由常规向超常或极端发向介观、微观、纳观扩展，参数由常规向超常或极端发向介观、微观、纳观扩展，参数由常规向超常或极端发向介观、微观、纳观扩展，参数由常规向超常或极端发展；机电液磁信息等多学科交叉、多场耦合的展；机电液磁信息等多学科交叉、多场耦合的展；机电液磁信息等多学科交叉、多场耦合的展；机电液磁信息等多学科交叉、多场耦合的分析与设计方法的研究。分析与设计方法的研究。分析与设计方法的研究。分析与设计方法的研究。第5页，本讲稿共68页例如：化学机械系统例如：化学机械系统例如：化学机械系统例如：化学机械系统 经过几十年的发展电子期间的微小化改变了人类的生活方式，微型经过几十年的发展电子期间的微
10、小化改变了人类的生活方式，微型经过几十年的发展电子期间的微小化改变了人类的生活方式，微型经过几十年的发展电子期间的微小化改变了人类的生活方式，微型机电系统应运而生。进入机电系统应运而生。进入机电系统应运而生。进入机电系统应运而生。进入21212121世纪，纳米科技的研究急速兴起，生世纪，纳米科技的研究急速兴起，生世纪，纳米科技的研究急速兴起，生世纪，纳米科技的研究急速兴起，生态环境和能源问题成为焦点，人们将更关注空间科技、地球科技态环境和能源问题成为焦点，人们将更关注空间科技、地球科技态环境和能源问题成为焦点，人们将更关注空间科技、地球科技态环境和能源问题成为焦点，人们将更关注空间科技、地球科
11、技和海洋科技，新的形势对特种机械装置的微小化提出了迫切的要和海洋科技，新的形势对特种机械装置的微小化提出了迫切的要和海洋科技，新的形势对特种机械装置的微小化提出了迫切的要和海洋科技，新的形势对特种机械装置的微小化提出了迫切的要求，如化学化工装置等。求，如化学化工装置等。求，如化学化工装置等。求，如化学化工装置等。尽管电子元器件实现了微小化，但实际应用于过程机械装置时，尽管电子元器件实现了微小化，但实际应用于过程机械装置时，尽管电子元器件实现了微小化，但实际应用于过程机械装置时，尽管电子元器件实现了微小化，但实际应用于过程机械装置时，涉及化学化工、热力过程的微小化。涉及化学化工、热力过程的微小化
12、。涉及化学化工、热力过程的微小化。涉及化学化工、热力过程的微小化。例如：氢能提供了解决未来能源和环境问题的无线可能，但应用于例如：氢能提供了解决未来能源和环境问题的无线可能，但应用于例如：氢能提供了解决未来能源和环境问题的无线可能，但应用于例如：氢能提供了解决未来能源和环境问题的无线可能，但应用于汽车、深海潜艇时，制氢系统的微小化是关键。汽车、深海潜艇时，制氢系统的微小化是关键。汽车、深海潜艇时，制氢系统的微小化是关键。汽车、深海潜艇时，制氢系统的微小化是关键。第6页，本讲稿共68页 微型飞行器：微型飞行器：微型飞行器：微型飞行器：要实现良好的作战性能，化学能源动力装置的微小化是不可回避的问题
13、。要实现良好的作战性能，化学能源动力装置的微小化是不可回避的问题。要实现良好的作战性能，化学能源动力装置的微小化是不可回避的问题。要实现良好的作战性能，化学能源动力装置的微小化是不可回避的问题。微型化学机械系统（微型化学机械系统（微型化学机械系统（微型化学机械系统（McMS Micro-Chemo-Mechanical SystemMcMS Micro-Chemo-Mechanical SystemMcMS Micro-Chemo-Mechanical SystemMcMS Micro-Chemo-Mechanical System）与）与）与）与微机电系统（微机电系统（微机电系统（微机电系统
14、（MEMSMEMSMEMSMEMS）将具有同等重要的地位。）将具有同等重要的地位。）将具有同等重要的地位。）将具有同等重要的地位。第7页，本讲稿共68页微槽道换热器结构微槽道换热器结构微槽道换热器结构微槽道换热器结构“蛟龙”号“载人潜水器于2010年7月在中国南海执行一次成功下潜任务。到达3759米深的海底。9小时03分的水下及海底作业第8页，本讲稿共68页化学化工学科发展需要化学化工学科发展需要化学化工学科发展需要化学化工学科发展需要“三传一反三传一反三传一反三传一反”概括了化工生产过程的全部特征。概括了化工生产过程的全部特征。概括了化工生产过程的全部特征。概括了化工生产过程的全部特征。“三
15、传三传三传三传”为为为为动量传递、热量传递和质量传递（化工单元操作），动量传递、热量传递和质量传递（化工单元操作），动量传递、热量传递和质量传递（化工单元操作），动量传递、热量传递和质量传递（化工单元操作），“一一一一反反反反”为化学反应过程。为化学反应过程。为化学反应过程。为化学反应过程。作为学校创新人才的培养，交叉学科更容易产生学术火花。通过本课程的学习，希望化学基础知识能给大家专业发展提供帮助。第9页，本讲稿共68页第一章第一章第一章第一章概概概概论论论论1.11.1化学与化学工业化学与化学工业化学与化学工业化学与化学工业研究研究研究研究物质的组成、结构、性质及化学变化的规律物质的组成、
16、结构、性质及化学变化的规律物质的组成、结构、性质及化学变化的规律物质的组成、结构、性质及化学变化的规律的科学，是研究的科学，是研究的科学，是研究的科学，是研究分子分子分子分子层次层次层次层次范围内的范围内的范围内的范围内的物质的结构和能量变化物质的结构和能量变化物质的结构和能量变化物质的结构和能量变化的科学；化学是的科学；化学是的科学；化学是的科学；化学是分子科学分子科学分子科学分子科学，是物质，是物质，是物质，是物质科学的基础学科之一，化学是一门中心的、实用的、创造性的科学。科学的基础学科之一，化学是一门中心的、实用的、创造性的科学。科学的基础学科之一，化学是一门中心的、实用的、创造性的科学
17、。科学的基础学科之一，化学是一门中心的、实用的、创造性的科学。1.1.化学化学化学化学第10页，本讲稿共68页 现代化学：现代化学：现代化学：现代化学：研究泛分子的科学研究泛分子的科学研究泛分子的科学研究泛分子的科学-研究原子层次、分子层次、研究原子层次、分子层次、研究原子层次、分子层次、研究原子层次、分子层次、超分子层次、高分子层次、生物分子、纳米分子与超分子层次、高分子层次、生物分子、纳米分子与超分子层次、高分子层次、生物分子、纳米分子与超分子层次、高分子层次、生物分子、纳米分子与 聚集聚集聚集聚集体、体、体、体、复杂分子层次的科学。复杂分子层次的科学。复杂分子层次的科学。复杂分子层次的科
18、学。由于传统化学会造成环境环境污染，化学又开始了保由于传统化学会造成环境环境污染，化学又开始了保由于传统化学会造成环境环境污染，化学又开始了保由于传统化学会造成环境环境污染，化学又开始了保护世界，推动了传统化学向绿色化学转变。护世界，推动了传统化学向绿色化学转变。护世界，推动了传统化学向绿色化学转变。护世界，推动了传统化学向绿色化学转变。第11页，本讲稿共68页 2.2.化学工业化学工业化学工业化学工业以化学过程为核心内容和关键步骤的工业，通过化学过程实现全部或部以化学过程为核心内容和关键步骤的工业，通过化学过程实现全部或部以化学过程为核心内容和关键步骤的工业，通过化学过程实现全部或部以化学过
19、程为核心内容和关键步骤的工业，通过化学过程实现全部或部分生产目的的工业。现代化学已经不是单一学科，化学与生命科学、材料分生产目的的工业。现代化学已经不是单一学科，化学与生命科学、材料分生产目的的工业。现代化学已经不是单一学科，化学与生命科学、材料分生产目的的工业。现代化学已经不是单一学科，化学与生命科学、材料科学、能源科学、生态环境学、信息学、纳米技术、系统学等学科的交叉科学、能源科学、生态环境学、信息学、纳米技术、系统学等学科的交叉科学、能源科学、生态环境学、信息学、纳米技术、系统学等学科的交叉科学、能源科学、生态环境学、信息学、纳米技术、系统学等学科的交叉融合。作为工科大学生必须将强基础化
20、学知识的学习。融合。作为工科大学生必须将强基础化学知识的学习。融合。作为工科大学生必须将强基础化学知识的学习。融合。作为工科大学生必须将强基础化学知识的学习。第12页，本讲稿共68页1.21.2化学工业的地位及影响化学工业的地位及影响化学工业的地位及影响化学工业的地位及影响化学与生活：衣化学与生活：衣化学与生活：衣化学与生活：衣-服装；食服装；食服装；食服装；食-农业、食品；住农业、食品；住农业、食品；住农业、食品；住-建筑材料、装饰、建筑材料、装饰、建筑材料、装饰、建筑材料、装饰、家庭陈设品；行：交通工具、燃料；日用品。家庭陈设品；行：交通工具、燃料；日用品。家庭陈设品；行：交通工具、燃料；
21、日用品。家庭陈设品；行：交通工具、燃料；日用品。化学与国防：武器、动力。化学与国防：武器、动力。化学与国防：武器、动力。化学与国防：武器、动力。化学对健康和生命的贡献：药物化学。化学对健康和生命的贡献：药物化学。化学对健康和生命的贡献：药物化学。化学对健康和生命的贡献：药物化学。化学与当今世界四大热点问题：环境保护；能源的开发和利用；新材化学与当今世界四大热点问题：环境保护；能源的开发和利用；新材化学与当今世界四大热点问题：环境保护；能源的开发和利用；新材化学与当今世界四大热点问题：环境保护；能源的开发和利用；新材料研制；生命科学。料研制；生命科学。料研制；生命科学。料研制；生命科学。第13页
22、，本讲稿共68页1.1.化学与生活化学与生活化学与生活化学与生活1)1)衣衣衣衣人造纤维：粘胶纤维、醋酸纤维和铜氨纤维。人造纤维：粘胶纤维、醋酸纤维和铜氨纤维。人造纤维：粘胶纤维、醋酸纤维和铜氨纤维。人造纤维：粘胶纤维、醋酸纤维和铜氨纤维。(人造棉、人造丝、人造棉、人造丝、人造棉、人造丝、人造棉、人造丝、人造毛和富强纤维等人造毛和富强纤维等人造毛和富强纤维等人造毛和富强纤维等)都属于人造纤维。都属于人造纤维。都属于人造纤维。都属于人造纤维。合成纤维：以有机化合物为原料，利用化学合成的方法，经过聚合合成纤维：以有机化合物为原料，利用化学合成的方法，经过聚合合成纤维：以有机化合物为原料，利用化学合
23、成的方法，经过聚合合成纤维：以有机化合物为原料，利用化学合成的方法，经过聚合反应合成的高分子聚合物。锦纶反应合成的高分子聚合物。锦纶反应合成的高分子聚合物。锦纶反应合成的高分子聚合物。锦纶(尼龙尼龙尼龙尼龙)-)-聚酰胺纤维，涤纶聚酰胺纤维，涤纶聚酰胺纤维，涤纶聚酰胺纤维，涤纶(的确良的确良的确良的确良)-)-聚酯聚酯聚酯聚酯纤维，腈纶纤维，腈纶纤维，腈纶纤维，腈纶-聚丙烯脂纤维；维纶聚丙烯脂纤维；维纶聚丙烯脂纤维；维纶聚丙烯脂纤维；维纶(维尼纶维尼纶维尼纶维尼纶)-)-聚乙烯醇纤维；丙纶聚乙烯醇纤维；丙纶聚乙烯醇纤维；丙纶聚乙烯醇纤维；丙纶-聚丙聚丙聚丙聚丙烯纤维；氯纶烯纤维；氯纶烯纤维；氯
24、纶烯纤维；氯纶-聚氯乙烯纤维。合成纤维具有强度高，耐磨，弹性好，保暖，聚氯乙烯纤维。合成纤维具有强度高，耐磨，弹性好，保暖，聚氯乙烯纤维。合成纤维具有强度高，耐磨，弹性好，保暖，聚氯乙烯纤维。合成纤维具有强度高，耐磨，弹性好，保暖，不发霉，但也存在致命的缺点，吸湿性差，不透气等。不发霉，但也存在致命的缺点，吸湿性差，不透气等。不发霉，但也存在致命的缺点，吸湿性差，不透气等。不发霉，但也存在致命的缺点，吸湿性差，不透气等。第14页，本讲稿共68页3)3)日用化学品日用化学品日用化学品日用化学品 食食食食物物物物的的的的本本本本质质质质是是是是化化化化学学学学物物物物质质质质，主主主主要要要要营营
25、营营养养养养物物物物质质质质包包包包括括括括：蛋蛋蛋蛋白白白白质质质质、脂脂脂脂肪肪肪肪、碳碳碳碳水化食物水化食物水化食物水化食物(糖糖糖糖)、维生素、无机盐、维生素、无机盐、维生素、无机盐、维生素、无机盐(矿物质矿物质矿物质矿物质)、纤维素等。、纤维素等。、纤维素等。、纤维素等。2)2)食食食食 合成洗涤剂、肥皂、香精、香料、化妆品、牙膏、油墨、火柴、合成洗涤剂、肥皂、香精、香料、化妆品、牙膏、油墨、火柴、合成洗涤剂、肥皂、香精、香料、化妆品、牙膏、油墨、火柴、合成洗涤剂、肥皂、香精、香料、化妆品、牙膏、油墨、火柴、干电池、烷基苯、五钠（三聚磷酸钠）、骨胶、明胶、皮胶、甘油、干电池、烷基苯、
26、五钠（三聚磷酸钠）、骨胶、明胶、皮胶、甘油、干电池、烷基苯、五钠（三聚磷酸钠）、骨胶、明胶、皮胶、甘油、干电池、烷基苯、五钠（三聚磷酸钠）、骨胶、明胶、皮胶、甘油、硬脂酸、感光胶片、感光纸等。硬脂酸、感光胶片、感光纸等。硬脂酸、感光胶片、感光纸等。硬脂酸、感光胶片、感光纸等。肥皂：含有肥皂：含有肥皂：含有肥皂：含有822822个碳原子的脂肪酸或混合脂肪酸的碱性盐类个碳原子的脂肪酸或混合脂肪酸的碱性盐类个碳原子的脂肪酸或混合脂肪酸的碱性盐类个碳原子的脂肪酸或混合脂肪酸的碱性盐类(无机的或有机的无机的或有机的无机的或有机的无机的或有机的)的总称，是脂肪酸盐：的总称，是脂肪酸盐：的总称，是脂肪酸盐：
27、的总称，是脂肪酸盐：RCOOMRCOOM。第15页，本讲稿共68页2.2.化学与能源化学与能源化学与能源化学与能源 C C、HH、O O、N N、S S、P P (C C135135HH9696O O9 9NSNS)煤的化学组成虽然各有差别，公认平均组成煤的化学组成虽然各有差别，公认平均组成煤的化学组成虽然各有差别，公认平均组成煤的化学组成虽然各有差别，公认平均组成(C C135135HH9696O O9 9NSNS)。煤的热值煤的热值煤的热值煤的热值(发热量，标准煤发热量，标准煤发热量，标准煤发热量，标准煤29.329.3MJkgMJkg-1-1，高质煤，高质煤，高质煤，高质煤3030MJM
28、J kgkg-1-1)。1)1)煤煤煤煤煤的成分煤的成分煤的成分煤的成分煤的洁净利用技术煤的洁净利用技术煤的洁净利用技术煤的洁净利用技术水煤气水煤气水煤气水煤气合成气合成气合成气合成气煤的液化燃料煤的液化燃料煤的液化燃料煤的液化燃料水煤浆燃料水煤浆燃料水煤浆燃料水煤浆燃料第16页，本讲稿共68页a a.水煤气：水煤气：水煤气：水煤气：C C(s s)+H+H2 2O O(g g)=COCO(g g)+H+H2 2(g g)c c.煤的液化燃料：煤的液化燃料：煤的液化燃料：煤的液化燃料：以合成气为原料，生产液体燃料。以合成气为原料，生产液体燃料。以合成气为原料，生产液体燃料。以合成气为原料，生产
29、液体燃料。1 12 20000K K缺氧缺氧缺氧缺氧b b.合成气：合成气：合成气：合成气：煤煤煤煤=HH2 2(40%)+(40%)+COCO(15%)+(15%)+CHCH4 4(15%)+(15%)+CO CO2 2(30%)(30%)水蒸气水蒸气水蒸气水蒸气O O2 2将将将将HH2 2和和和和 COCO进行甲烷化反应，进行甲烷化反应，进行甲烷化反应，进行甲烷化反应，制取合成天然气。制取合成天然气。制取合成天然气。制取合成天然气。COCO(g g)+3)+3HH2 2(g g)=)=CHCH4 4+HH2 2O O(l l)(合成天然气合成天然气合成天然气合成天然气)合成气油：合成气油
30、：合成气油：合成气油：nCOnCO+(2+(2n n+1)+1)HH2 2=C Cn nHH2 2n n+2+2+nHnH2 2O O活性活性活性活性Fe-CoFe-Co170200170200,12,12MPMPa a合成甲醇：合成甲醇：合成甲醇：合成甲醇：CO CO+2 2HH2 2O=CHO=CH3 3OHOHCuCu3 30000,20,20 3030MPMPa ad d.水煤浆燃料：水煤浆燃料：水煤浆燃料：水煤浆燃料：70%70%煤粉煤粉煤粉煤粉+30%+30%水水水水+少量添加剂，可代替油使用。少量添加剂，可代替油使用。少量添加剂，可代替油使用。少量添加剂，可代替油使用。细菌选煤脱
31、硫细菌选煤脱硫细菌选煤脱硫细菌选煤脱硫(合成气合成气合成气合成气)第17页，本讲稿共68页一、一、一、一、煤洁净技术煤洁净技术煤洁净技术煤洁净技术 煤洁净技术包括煤炭燃烧前处理和净化技术；煤炭高效清洁燃烧煤洁净技术包括煤炭燃烧前处理和净化技术；煤炭高效清洁燃烧煤洁净技术包括煤炭燃烧前处理和净化技术；煤炭高效清洁燃烧煤洁净技术包括煤炭燃烧前处理和净化技术；煤炭高效清洁燃烧技术；煤炭燃烧后净化技术以及煤炭转化技术等四个领域技术；煤炭燃烧后净化技术以及煤炭转化技术等四个领域技术；煤炭燃烧后净化技术以及煤炭转化技术等四个领域技术；煤炭燃烧后净化技术以及煤炭转化技术等四个领域。（1 1）燃烧前的处理和净
32、化技术）燃烧前的处理和净化技术）燃烧前的处理和净化技术）燃烧前的处理和净化技术 （2 2）燃烧中净化）燃烧中净化）燃烧中净化）燃烧中净化（3 3）燃烧后净化）燃烧后净化）燃烧后净化）燃烧后净化烟气净化烟气净化烟气净化烟气净化第18页，本讲稿共68页（1）燃烧前的处理和净化技术）燃烧前的处理和净化技术洗选处理洗选处理。这是除去或减少原煤中所含的灰。这是除去或减少原煤中所含的灰粉、硫等杂质，并按不同煤种、灰分、热值和粉、硫等杂质，并按不同煤种、灰分、热值和粒度分成不同品种等级，以满足不同用户需要粒度分成不同品种等级，以满足不同用户需要的方法。目前我国原煤洗选约为的方法。目前我国原煤洗选约为1/3，
33、远远低，远远低于发达国家于发达国家70以上的水平。以上的水平。型煤加工型煤加工。这是用机械方法将粉煤和低品位。这是用机械方法将粉煤和低品位煤制成具有一定粒度和形状的煤制品。高硫煤煤制成具有一定粒度和形状的煤制品。高硫煤成型时可加入适量固硫剂，大大减少成型时可加入适量固硫剂，大大减少SO2排放。排放。第19页，本讲稿共68页水煤浆水煤浆。这是。这是1970年代发展起来的一年代发展起来的一种以煤代油的新燃料。它是把灰分很低种以煤代油的新燃料。它是把灰分很低而挥发成分高的煤，研磨成而挥发成分高的煤，研磨成250300微微米的微细煤粉，按煤约米的微细煤粉，按煤约70、水约、水约30的比例，加入的比例，
34、加入0.51.0%分散剂和分散剂和0.020.1的稳定剂配制而成的，水煤浆可以像的稳定剂配制而成的，水煤浆可以像燃料油一样运输、储存和燃烧。我国制燃料油一样运输、储存和燃烧。我国制浆工艺已达国际水平，并已建成商业性浆工艺已达国际水平，并已建成商业性示范工程。（示范工程。（同学们可以查阅微生物氧同学们可以查阅微生物氧化亚铁硫杆菌水煤浆料制备中的脱硫机化亚铁硫杆菌水煤浆料制备中的脱硫机理理）第20页，本讲稿共68页（2）燃烧中净化）燃烧中净化 先进的燃烧器是通过改进电站锅炉以及工业锅炉和窑炉的先进的燃烧器是通过改进电站锅炉以及工业锅炉和窑炉的先进的燃烧器是通过改进电站锅炉以及工业锅炉和窑炉的先进的
35、燃烧器是通过改进电站锅炉以及工业锅炉和窑炉的设计和燃烧技术，以减少污染物排放，并提高燃烧效率。设计和燃烧技术，以减少污染物排放，并提高燃烧效率。设计和燃烧技术，以减少污染物排放，并提高燃烧效率。设计和燃烧技术，以减少污染物排放，并提高燃烧效率。国外已商业应用的有低国外已商业应用的有低国外已商业应用的有低国外已商业应用的有低NOxNOx燃烧器，其燃烧过程是燃料和空气燃烧器，其燃烧过程是燃料和空气燃烧器，其燃烧过程是燃料和空气燃烧器，其燃烧过程是燃料和空气逐渐混合，以降低火焰温度，从而减少逐渐混合，以降低火焰温度，从而减少逐渐混合，以降低火焰温度，从而减少逐渐混合，以降低火焰温度，从而减少NOxN
36、Ox生成；或者调节燃料生成；或者调节燃料生成；或者调节燃料生成；或者调节燃料与空气的混合比，提供只够燃料燃烧的氧，而不足以和氮结合成与空气的混合比，提供只够燃料燃烧的氧，而不足以和氮结合成与空气的混合比，提供只够燃料燃烧的氧，而不足以和氮结合成与空气的混合比，提供只够燃料燃烧的氧，而不足以和氮结合成NOxNOx。第21页，本讲稿共68页（3）燃烧后净化）燃烧后净化烟气净化烟气净化 包括包括包括包括SOSO2 2、和颗粒、和颗粒、和颗粒、和颗粒NONOx x物的控制。烟尘，物的控制。烟尘，物的控制。烟尘，物的控制。烟尘，SOSO2 2变成亚变成亚变成亚变成亚硫酸钙浆状物。干法是用浆状脱硫剂（石灰
37、石）喷硫酸钙浆状物。干法是用浆状脱硫剂（石灰石）喷硫酸钙浆状物。干法是用浆状脱硫剂（石灰石）喷硫酸钙浆状物。干法是用浆状脱硫剂（石灰石）喷雾，与烟气中的雾，与烟气中的雾，与烟气中的雾，与烟气中的SOSO2 2反应，生成硫酸钙，水分被蒸反应，生成硫酸钙，水分被蒸反应，生成硫酸钙，水分被蒸反应，生成硫酸钙，水分被蒸发，干燥颗粒用集尘器收集。这两种方法脱硫效率发，干燥颗粒用集尘器收集。这两种方法脱硫效率发，干燥颗粒用集尘器收集。这两种方法脱硫效率发，干燥颗粒用集尘器收集。这两种方法脱硫效率达达达达9 9。反应式为：反应式为：反应式为：反应式为：SOSO2 2+CaO+O+CaO+O2 2CaSOCa
38、SO4 4 烟气除尘，目前大型电站一般采用静电除尘器，除烟气除尘，目前大型电站一般采用静电除尘器，除烟气除尘，目前大型电站一般采用静电除尘器，除烟气除尘，目前大型电站一般采用静电除尘器，除尘效率可达尘效率可达尘效率可达尘效率可达9999以上。以上。以上。以上。国外目前正在研究开发先进的脱硫工艺，以及可以国外目前正在研究开发先进的脱硫工艺，以及可以国外目前正在研究开发先进的脱硫工艺，以及可以国外目前正在研究开发先进的脱硫工艺，以及可以同时脱除同时脱除同时脱除同时脱除9090 SOSO2 2和和和和NONOx x的烟气净化新技术。的烟气净化新技术。的烟气净化新技术。的烟气净化新技术。烟气净化技术又
39、分为除尘、脱硫、脱硝烟气净化技术又分为除尘、脱硫、脱硝烟气净化技术又分为除尘、脱硫、脱硝烟气净化技术又分为除尘、脱硫、脱硝3 3类。类。类。类。第22页，本讲稿共68页 二、二、烟气脱硫脱硝技术烟气脱硫脱硝技术 近期日本新开发出组合烟囱型简易湿式脱硫装置、卧式小型脱硫装置、简近期日本新开发出组合烟囱型简易湿式脱硫装置、卧式小型脱硫装置、简近期日本新开发出组合烟囱型简易湿式脱硫装置、卧式小型脱硫装置、简近期日本新开发出组合烟囱型简易湿式脱硫装置、卧式小型脱硫装置、简易石灰石易石灰石易石灰石易石灰石-石膏脱硫装置石膏脱硫装置石膏脱硫装置石膏脱硫装置(可同时脱硫、除尘可同时脱硫、除尘可同时脱硫、除尘
40、可同时脱硫、除尘)；美国研制成功高效烟；美国研制成功高效烟；美国研制成功高效烟；美国研制成功高效烟气脱硫洗涤器及高利用率新型吸附剂；美国气脱硫洗涤器及高利用率新型吸附剂；美国气脱硫洗涤器及高利用率新型吸附剂；美国气脱硫洗涤器及高利用率新型吸附剂；美国ALANCOALANCOALANCOALANCO环境公司开发研制环境公司开发研制环境公司开发研制环境公司开发研制了荷电干式喷射脱硫法；了荷电干式喷射脱硫法；了荷电干式喷射脱硫法；了荷电干式喷射脱硫法；ABBABBABBABB公司开发了近海燃煤电厂海水烟气脱硫技术。公司开发了近海燃煤电厂海水烟气脱硫技术。公司开发了近海燃煤电厂海水烟气脱硫技术。公司开
41、发了近海燃煤电厂海水烟气脱硫技术。国内针对大量中小型锅炉开发了经济适用的烟气净化技术，如冲击国内针对大量中小型锅炉开发了经济适用的烟气净化技术，如冲击国内针对大量中小型锅炉开发了经济适用的烟气净化技术，如冲击国内针对大量中小型锅炉开发了经济适用的烟气净化技术，如冲击-鼓鼓鼓鼓泡式和旋流水膜式烟气脱硫除尘技术，碱性工业废水烟气脱硫工泡式和旋流水膜式烟气脱硫除尘技术，碱性工业废水烟气脱硫工泡式和旋流水膜式烟气脱硫除尘技术，碱性工业废水烟气脱硫工泡式和旋流水膜式烟气脱硫除尘技术，碱性工业废水烟气脱硫工艺、陶瓷窑炉湿法收尘技术等。艺、陶瓷窑炉湿法收尘技术等。艺、陶瓷窑炉湿法收尘技术等。艺、陶瓷窑炉湿法
42、收尘技术等。烟气脱硝技术有选择催化还原法、非催化还原法及吸附法等。烟气脱硝技术有选择催化还原法、非催化还原法及吸附法等。烟气脱硝技术有选择催化还原法、非催化还原法及吸附法等。烟气脱硝技术有选择催化还原法、非催化还原法及吸附法等。第23页，本讲稿共68页三三三三、国外洁净煤技术、国外洁净煤技术、国外洁净煤技术、国外洁净煤技术 国外洁净煤技术也发展较快，国外洁净煤技术也发展较快，国外洁净煤技术也发展较快，国外洁净煤技术也发展较快，19861986年年年年3 3月美国率先推出月美国率先推出月美国率先推出月美国率先推出“洁净煤洁净煤洁净煤洁净煤技术示范计划（技术示范计划（技术示范计划（技术示范计划（C
43、CTPCCTP）”，主要包含四个方面：，主要包含四个方面：，主要包含四个方面：，主要包含四个方面：(1)(1)先进的燃煤发先进的燃煤发先进的燃煤发先进的燃煤发电技术（整体煤气化联合循环发电电技术（整体煤气化联合循环发电电技术（整体煤气化联合循环发电电技术（整体煤气化联合循环发电IGCCIGCC，流化床燃烧，流化床燃烧，流化床燃烧，流化床燃烧CFBCCFBC，改进燃烧和直接燃煤热机）；，改进燃烧和直接燃煤热机）；，改进燃烧和直接燃煤热机）；，改进燃烧和直接燃煤热机）；(2)(2)环境保护设备（环境保护设备（环境保护设备（环境保护设备（NOXNOX与与与与SOxSOx控制）；控制）；控制）；控制）
44、；(3)(3)煤炭加工成洁净能源技术（洗选、温和气化、液化）；煤炭加工成洁净能源技术（洗选、温和气化、液化）；煤炭加工成洁净能源技术（洗选、温和气化、液化）；煤炭加工成洁净能源技术（洗选、温和气化、液化）；(4)(4)工业应用（炼铁、水泥及其他行业控制硫、氮、灰尘排放和烟工业应用（炼铁、水泥及其他行业控制硫、氮、灰尘排放和烟工业应用（炼铁、水泥及其他行业控制硫、氮、灰尘排放和烟工业应用（炼铁、水泥及其他行业控制硫、氮、灰尘排放和烟气回收洗涤等）。已有气回收洗涤等）。已有气回收洗涤等）。已有气回收洗涤等）。已有1313项取得初步商业化成果。欧共体国家正项取得初步商业化成果。欧共体国家正项取得初步
45、商业化成果。欧共体国家正项取得初步商业化成果。欧共体国家正在研究开发的项目有煤气化联合循环发电（在研究开发的项目有煤气化联合循环发电（在研究开发的项目有煤气化联合循环发电（在研究开发的项目有煤气化联合循环发电（IGCCIGCC），煤和生物质），煤和生物质），煤和生物质），煤和生物质及废弃物联合气化（或燃烧），循环流化床燃烧，固体燃料气化及废弃物联合气化（或燃烧），循环流化床燃烧，固体燃料气化及废弃物联合气化（或燃烧），循环流化床燃烧，固体燃料气化及废弃物联合气化（或燃烧），循环流化床燃烧，固体燃料气化与燃料电池联合循环技术等。日本近年来开始较大幅度的增加煤与燃料电池联合循环技术等。日本近年来开
46、始较大幅度的增加煤与燃料电池联合循环技术等。日本近年来开始较大幅度的增加煤与燃料电池联合循环技术等。日本近年来开始较大幅度的增加煤炭的消费量，发展洁净煤技术成为热点。炭的消费量，发展洁净煤技术成为热点。炭的消费量，发展洁净煤技术成为热点。炭的消费量，发展洁净煤技术成为热点。第24页，本讲稿共68页 正在开发的项目正在开发的项目正在开发的项目正在开发的项目包括包括包括包括 (1)(1)提高煤炭利用效率的技术；提高煤炭利用效率的技术；提高煤炭利用效率的技术；提高煤炭利用效率的技术；(2)(2)脱硫、脱氮技术，如先进的煤炭洗选技术，氧燃烧技术，先进的脱硫、脱氮技术，如先进的煤炭洗选技术，氧燃烧技术，
47、先进的脱硫、脱氮技术，如先进的煤炭洗选技术，氧燃烧技术，先进的脱硫、脱氮技术，如先进的煤炭洗选技术，氧燃烧技术，先进的废烟处理技术，先进的焦炭生产技术等；废烟处理技术，先进的焦炭生产技术等；废烟处理技术，先进的焦炭生产技术等；废烟处理技术，先进的焦炭生产技术等；(3)(3)煤炭转化技术，如煤炭直接液化，加氢气化，煤气化联合煤炭转化技术，如煤炭直接液化，加氢气化，煤气化联合煤炭转化技术，如煤炭直接液化，加氢气化，煤气化联合煤炭转化技术，如煤炭直接液化，加氢气化，煤气化联合燃料电池和煤的热解等；燃料电池和煤的热解等；燃料电池和煤的热解等；燃料电池和煤的热解等；(4)(4)粉煤灰的有效利用技术。粉煤
48、灰的有效利用技术。粉煤灰的有效利用技术。粉煤灰的有效利用技术。第25页，本讲稿共68页2)2)石油和天然气石油和天然气石油和天然气石油和天然气4 4)干净、无毒、无污染的二次能源干净、无毒、无污染的二次能源干净、无毒、无污染的二次能源干净、无毒、无污染的二次能源-氢氢氢氢石油以汽油石油以汽油石油以汽油石油以汽油(辛烷辛烷辛烷辛烷)为代表：为代表：为代表：为代表：C C8 8HH1818(l l)+25/2)+25/2O O2 2=8=8COCO2 2(g g)+)+HH2 2O O(l l)天然气以甲烷为代表：天然气以甲烷为代表：天然气以甲烷为代表：天然气以甲烷为代表：CHCH4 4(g g)
49、+2)+2O O2 2=COCO2 2(g g)+2)+2HH2 2O O(l l)3)3)城市煤气和液化气城市煤气和液化气城市煤气和液化气城市煤气和液化气城市煤气：城市煤气：城市煤气：城市煤气：煤的合成气和炼焦气，主要成分为煤的合成气和炼焦气，主要成分为煤的合成气和炼焦气，主要成分为煤的合成气和炼焦气，主要成分为HH2 2(50%)+(50%)+COCO(15%)+(15%)+CHCH4 4(15%)(15%)。液化气：液化气：液化气：液化气：来自油田气或炼厂气，主要成分为高压液化后的来自油田气或炼厂气，主要成分为高压液化后的来自油田气或炼厂气，主要成分为高压液化后的来自油田气或炼厂气，主要
50、成分为高压液化后的C C3 3HH8 8+C+C4 4HH1010。需解决的三个问题：氢的制取、储存、利用。需解决的三个问题：氢的制取、储存、利用。需解决的三个问题：氢的制取、储存、利用。需解决的三个问题：氢的制取、储存、利用。第26页，本讲稿共68页氢能源氢能源氢能源氢能源 氢能作为一种无污染的二次能源，由于具有资源丰富，氢燃烧热值大且燃氢能作为一种无污染的二次能源，由于具有资源丰富，氢燃烧热值大且燃氢能作为一种无污染的二次能源，由于具有资源丰富，氢燃烧热值大且燃氢能作为一种无污染的二次能源，由于具有资源丰富，氢燃烧热值大且燃烧产物是水，不会产生大量的烃、烧产物是水，不会产生大量的烃、烧产物