注册考试辅导-XXXX-燃烧与大气污染

大气污染控制工程（基础）注册环保工程师考试培训清华大学环境学院大气污染与控制研究所马永亮燃料的种类与性质污染物的产生与控制污染物排放量的估算第二章燃烧过程中大气污染物的产生与排放燃料的分类按获得方法分按物态分天然燃料人工燃料固体燃料木柴、煤、油页岩木炭、焦炭、煤粉等液体燃料石油汽油、煤油、柴油、重油气体燃料天然气高炉煤气、发生炉煤气、焦炉煤气燃料的种类与性质煤的基本分类褐煤•最低品味的煤，形成年代最短，热值较低烟煤•形成年代较褐煤长，碳含量75%~90％。成焦性较强，适宜工业一般应用无烟煤•煤化时间最长，含碳量最高（高于93％），成焦性差，发热量大煤的分类和组成燃料的种类与性质煤的成分分析工业分析（proximateanalysis）测定煤中水分、挥发分、灰分和固定碳。估测硫含量和热值，是评价工业用煤的主要指标。元素分析（ultimateanalysis）用化学分析的方法测定去掉外部水分的煤中主要组分碳、氢、氮、硫和氧的含量。煤的分类和组成燃料的种类与性质煤的分类和组成煤的工业分析水分：•一定重量13mm以下粒度的煤样，在干燥箱内318～323K温度下干燥8h，取出冷却，称重外部水分•将失去外部水分的煤样保持在375～380K下，约2h后，称重内部水分挥发分：•失去水分的试样密封在坩埚内，放在1200K的马弗炉中加热7min，放入干燥箱中冷却至常温再称重固定碳•失去水分和挥发分后的剩余部分（焦炭）放在80020C的环境中灼烧到重量不再变化时，取出冷却。焦炭所失去的重量为固定碳灰分：•从煤中扣除水分、灰分以及挥发分后剩余的部分为固定碳燃料的种类与性质煤中灰分的组成：我国煤炭的平均灰分含量为25％灰分的存在降低了煤的热值，也增加了烟尘污染和出渣量煤的分类和组成燃料的种类与性质煤中硫的形态燃料的种类与性质煤的成分的表示方法要确切说明煤的特性，必须同时指明百分比的基准，常用的基准有以下四种：收到基：锅炉炉前使用的燃料，包括全部灰分和水分空气干燥基：以去掉外部水分的燃料作为100%的成分，即在实验室内进行燃料分析时的试样成分ararararararar100%CHONSAWadadadadadadad100%CHONSAW燃料的种类与性质干燥基：以去掉全部水分的燃料作为100%的成分，干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100%的成分dddddd100%CHONSAdafdafdafdafdaf100%CHONS燃料的种类与性质煤的成分的表示方法及其组成的相互关系燃料的种类与性质其他燃料石油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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天然气典型的气体燃料一般组成为甲烷85％、乙烷10％、丙烷3％燃料的种类与性质非常规燃料城市固体废弃物商业和工业固体废弃物农产物和农村废物水生植物和水生废物污泥处理厂废物可燃性工业和采矿废物天然存在的含碳和含碳氢的资源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城市固体废物用作燃料必须考虑其大气污染问题燃料的种类与性质燃料组成的表示方法:CxHySzOwNv举例:燃料重量比组成C:77.2%,H:5.2%,N:1.2%,S:2.6%,O:5.9%灰分:7.9%.确定其分子表达方式.元素Wt%mol/100gmol/mol(碳)C77.212=6.436.43=1.00H5.201=5.206.43=0.808N1.2014=0.08576.43=0.013S2.6032=0.08126.43=0.013O5.9016=0.3696.43=0.057灰分7.96.43=1.23g/molCThenormalizedmolarcomposition:CH0.808N0.013S0.013O0.057100gg15.556.43molmolfM（碳）（碳）燃料的种类与性质燃烧产物完全燃烧：CO2、H2O不完全燃烧：CO2、H2O&CO、黑烟及其他部分氧化产物如果燃料中含有S和N，则会生成SO2和NO空气中的部分N可能被氧化成NO－热力型NOx第二节燃料燃烧过程及大气污染物产生燃料完全燃烧的条件（3T）空气条件：提供充足的空气；但是空气量过大，会降低炉温，增加热损失温度条件（Temperature）：达到燃料的着火温度时间条件（Time）：燃料在高温区停留时间应超过燃料燃烧所需时间燃料与空气的混合条件（Turbulence）：燃料与氧充分混合影响燃烧过程的主要因素燃料燃烧过程及大气污染物产生建立燃烧方程式的假定：空气组成20.9%O2和79.1%N2，两者体积比为：N2/O2=3.78燃料中固定氧可用于燃烧燃料中硫主要被氧化为SO2不考虑NOX的生成燃料中的N在燃烧时转化为N2燃料的化学式为CxHySzOw燃料燃烧的理论空气量燃料燃烧过程及大气污染物产生燃烧方程式：燃料重量=12x+1.008y+32z+16w理论空气量煤4~7m3/kg，液体燃料10~11m3/kg222222CHSOO3.78N4242COHOSO3.78N242xyzwywywxzxzyywxzxzQ322.44.78/(121.0083216)m/kg42ywxzxyzw燃料燃烧的理论空气量燃料燃烧过程及大气污染物产生燃料燃烧的理论空气量空气过剩系数实际空气量与理论空气量之比。以表示，通常10实际空气量理论空气量aaVV燃料燃烧过程及大气污染物产生空燃比单位质量燃料燃烧所需要的空气质量例如：汽油（～C8H18）的完全燃烧：•汽油的质量：128+1.00818=114.14•空气的质量：3212.5+283.7812.5=1723•空燃比AF=15.11燃烧可能释放的污染物：CO2、CO、SOx、NOx、CH、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燃料种类和燃烧方式对燃烧产物也有影响燃烧过程中产生的污染物燃料燃烧过程及大气污染物产生燃烧产物与温度的关系：燃料燃烧过程及大气污染物产生NOx的形成机理燃料型NOx：燃料中的固定氮生成的NOx热力型NOx：高温下N2与O2反应生成的NOx瞬时NOx：低温火焰下由于含碳自由基的存在生成的NOxNOx的形成燃料燃烧过程及大气污染物产生1.烟气体积计算理论烟气体积CO2、SO2、N2和H2O干烟气、标准干烟气、湿烟气烟气体积和密度的校正转化为标态下（273K、1atm）的体积和密度注意：美、日和全球监测系统网的标态为298K、1atm。第三节烟气体积及污染物排放量计算污染物排放量的估算过剩空气校正实际空气量=（1+）（O2+3.78N2）完全燃烧：与理论空气量相比多（O2+3.78N2）此时烟气中，O2的量为O2P=O2，N2的量为N2P=3.78（1+）N2空气中O2=（20.9/79.1）N2=0.264N2，即进入燃烧系统的空气总氧量为0.264N2P污染物排放量的估算过剩空气校正理论需氧量=0.264N2P-O2P，空气过剩系数=1+O2P/（0.264N2P-O2P）假如燃烧过程中产生CO，过剩氧量必须加以校正：O2P-0.5COP=1+（O2P-0.5COP）/[0.264N2P-（O2P-0.5COP）]以上组分的量均可由烟气分析仪测定。