气控教学课件 马老师 第2章 燃烧与大气污染(上)
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大气污染控制工程课件 第二章(一)
工业一般应用
无烟煤(Anthracite) • 煤化时间最长，含碳量最高（高于93％），成焦性差,发热量
大
一. 煤
• 煤的成分分析
工业分析（ proximate analysis ）
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（ ultimate analysis ）
燃料重量 = 12x+1.008y+32z+16w 理论空气量：
y w 22.4 4.78 x z /(12 x 1.008 y 32 z 16 w ) m 3 /kg 4 2
煤 4~7 m3/kg，液体燃料10~11 m3/kg
2.燃料燃烧的理论空气量
天然燃料
木柴、煤 石油
人工燃料
木炭、焦炭、煤粉等 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
气体燃料的优点是燃烧迅速，其燃烧状态可基 本上由空气与燃料的扩散或混合所控制。 液体燃料也是以气态形式燃烧，因此它的燃烧
速度受其蒸发过程控制。
固体燃料的燃烧则受这两种现象的控制：燃料
中挥发性组分被蒸馏后以气态燃烧，而遗留下
来的固定碳则以固态燃烧，后者的速率由氧向 固体表面的扩散控制。
一. 煤
• 煤的分类
褐煤（Ligite, Brown coal) • 最低品味的煤，形成年代最短，热值较低 烟煤(Bituminous) • 形成年代较褐煤长，碳含量 75%~90 ％。成焦性较强，适宜
3.燃烧产生的污染物
• 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
无烟煤(Anthracite) • 煤化时间最长，含碳量最高（高于93％），成焦性差,发热量
大
一. 煤
• 煤的成分分析
工业分析（ proximate analysis ）
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（ ultimate analysis ）
燃料重量 = 12x+1.008y+32z+16w 理论空气量：
y w 22.4 4.78 x z /(12 x 1.008 y 32 z 16 w ) m 3 /kg 4 2
煤 4~7 m3/kg，液体燃料10~11 m3/kg
2.燃料燃烧的理论空气量
天然燃料
木柴、煤 石油
人工燃料
木炭、焦炭、煤粉等 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
气体燃料的优点是燃烧迅速，其燃烧状态可基 本上由空气与燃料的扩散或混合所控制。 液体燃料也是以气态形式燃烧，因此它的燃烧
速度受其蒸发过程控制。
固体燃料的燃烧则受这两种现象的控制：燃料
中挥发性组分被蒸馏后以气态燃烧，而遗留下
来的固定碳则以固态燃烧，后者的速率由氧向 固体表面的扩散控制。
一. 煤
• 煤的分类
褐煤（Ligite, Brown coal) • 最低品味的煤，形成年代最短，热值较低 烟煤(Bituminous) • 形成年代较褐煤长，碳含量 75%~90 ％。成焦性较强，适宜
3.燃烧产生的污染物
• 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
大气污染控制技术课件——燃烧与大气污染
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； 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
2、教学重点
重点理解燃烧的基本原理和相关污染物形成机理，重点掌握 燃烧过程污染物排放计算。
3、教学难点
燃烧过程污染物排放计算。
3
600MW亚临界自然循环前后墙对冲燃烧中间再热锅炉
6
§1燃料的性质
一、煤 煤定义：是一种复杂的物质聚集体。主要可燃
成分是C、H及少量O2、N2、S等一起构成的 有机聚合物。
性质：煤中有机成分和无机成分的含量因种
类、产地不同而异。
7
8
9
§1燃料的性质
1.煤的分类：按基于沉积年代的分类法分为褐煤、烟
煤、无烟煤。 （1）褐煤：是由泥煤形成的初始煤化物，是煤中等
是灰分的一部分，其它形态的硫能燃烧放出热量。通常所 说的SOx污染物只包括有机硫、硫化物，不包括MeSO4。
c.有机硫：以各种官能团形式存在。如噻吩、芳香基硫化
物、硫醇等。不易用重力分选的方法除去，需采用化学方 法脱硫。
21
（4）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：
16
（1）煤的工业分析
√ 固定碳
• 从煤中扣除水分、灰分以及挥发分后剩余的部分为 固定碳，是煤的主要可燃物质。
• 失去水分和挥发分后的剩余部分（焦炭）放在 80020C的环境中灼烧到重量不在变化时，取出冷 却。焦炭所失去的重量为固定碳。
√灰分：
• 灰分是煤中不可燃矿物物质的总称。
高灰分、低熔点的煤极易结渣，从尔影响热效率。
• 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
变燃烧条件减少污染物生成的途径
2、教学重点
重点理解燃烧的基本原理和相关污染物形成机理，重点掌握 燃烧过程污染物排放计算。
3、教学难点
燃烧过程污染物排放计算。
3
600MW亚临界自然循环前后墙对冲燃烧中间再热锅炉
6
§1燃料的性质
一、煤 煤定义：是一种复杂的物质聚集体。主要可燃
成分是C、H及少量O2、N2、S等一起构成的 有机聚合物。
性质：煤中有机成分和无机成分的含量因种
类、产地不同而异。
7
8
9
§1燃料的性质
1.煤的分类：按基于沉积年代的分类法分为褐煤、烟
煤、无烟煤。 （1）褐煤：是由泥煤形成的初始煤化物，是煤中等
是灰分的一部分，其它形态的硫能燃烧放出热量。通常所 说的SOx污染物只包括有机硫、硫化物，不包括MeSO4。
c.有机硫：以各种官能团形式存在。如噻吩、芳香基硫化
物、硫醇等。不易用重力分选的方法除去，需采用化学方 法脱硫。
21
（4）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：
16
（1）煤的工业分析
√ 固定碳
• 从煤中扣除水分、灰分以及挥发分后剩余的部分为 固定碳，是煤的主要可燃物质。
• 失去水分和挥发分后的剩余部分（焦炭）放在 80020C的环境中灼烧到重量不在变化时，取出冷 却。焦炭所失去的重量为固定碳。
√灰分：
• 灰分是煤中不可燃矿物物质的总称。
高灰分、低熔点的煤极易结渣，从尔影响热效率。
• 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
燃烧与大气污染教学课件
全球问题
全球大气污染问题日益严重，特别是发展中国家的城市和工 业区，空气质量普遍较差。
区域问题
不同地区的大气污染类型和程度存在差异，如欧洲的颗粒物 污染、北美的酸雨等。
03
燃烧产生的污染物与排放控制
燃烧产生的污染物及其危害
颗粒物
煤、油等燃料燃烧产生大量细颗
粒物，影响空气质量，Байду номын сангаас人体健
康产生危害。
大气污染治理的未来趋势与挑战
未来趋势
随着科技的不断进步和社会经济的发展，大 气污染治理将不断向精细化、综合化方向发 展。
未来挑战
随着大气污染治理工作的深入推进，面临着 技术、经济、社会等多方面的挑战。
06
结语与展望
大气污染治理的重要性和紧迫性
大气污染对人类健康的影响
01
大气污染可以导致各种呼吸道疾病、心脏病等健康问题，对人
对人类健康的影响
大气污染可导致呼吸系统 疾病、心血管疾病等，严 重时甚至可能导致肺癌等
恶性肿瘤。
对环境的影响
大气污染会破坏生态平衡， 影响植物生长，加速材料 和设备的腐蚀和损坏。
对气候的影响
大气污染可能导致全球气 候变暖、臭氧层破坏、酸 雨等环境问题，对人类社 会和自然环境造成严重影响。
大气污染的全球与区域问题
加强污染物排放控制，推广低碳交通、绿 色农业等，可以有效降低大气污染物的排放。
区域联防联控
大气环境监测与评估
加强区域合作，建立联防联控机制，协同 解决大气污染问题，是未来发展的重要趋势。
加强大气环境监测与评估，掌握大气污染 的现状和变化趋势，为制定有效的大气污 染治理政策提供科学依据。
谢谢您的聆听
政策效果
全球大气污染问题日益严重，特别是发展中国家的城市和工 业区，空气质量普遍较差。
区域问题
不同地区的大气污染类型和程度存在差异，如欧洲的颗粒物 污染、北美的酸雨等。
03
燃烧产生的污染物与排放控制
燃烧产生的污染物及其危害
颗粒物
煤、油等燃料燃烧产生大量细颗
粒物，影响空气质量，Байду номын сангаас人体健
康产生危害。
大气污染治理的未来趋势与挑战
未来趋势
随着科技的不断进步和社会经济的发展，大 气污染治理将不断向精细化、综合化方向发 展。
未来挑战
随着大气污染治理工作的深入推进，面临着 技术、经济、社会等多方面的挑战。
06
结语与展望
大气污染治理的重要性和紧迫性
大气污染对人类健康的影响
01
大气污染可以导致各种呼吸道疾病、心脏病等健康问题，对人
对人类健康的影响
大气污染可导致呼吸系统 疾病、心血管疾病等，严 重时甚至可能导致肺癌等
恶性肿瘤。
对环境的影响
大气污染会破坏生态平衡， 影响植物生长，加速材料 和设备的腐蚀和损坏。
对气候的影响
大气污染可能导致全球气 候变暖、臭氧层破坏、酸 雨等环境问题，对人类社 会和自然环境造成严重影响。
大气污染的全球与区域问题
加强污染物排放控制，推广低碳交通、绿 色农业等，可以有效降低大气污染物的排放。
区域联防联控
大气环境监测与评估
加强区域合作，建立联防联控机制，协同 解决大气污染问题，是未来发展的重要趋势。
加强大气环境监测与评估，掌握大气污染 的现状和变化趋势，为制定有效的大气污 染治理政策提供科学依据。
谢谢您的聆听
政策效果
第2章 燃烧与大气污染(1)PPT课件
07.11.2020
15
§1燃料的性质
（2）烟煤：形成历史较褐煤长。黑色，外形有
可见条纹。 ➢ 挥发分20—45%，C 75—90%。成焦性较
强，氧含量低，水分及灰分含量不高，适宜工 业使用。
（3）无烟煤：碳含量最高，煤化时间最长的
煤，具有明显的黑色光泽，机械强度高。 ➢ C含量>93%, 无机物量<10%, 着火难，不易
✓ 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7 分钟，放入干燥箱中冷却至常温再称重 。
07.11.2020
21
（1）煤的工业分析
√ 固定碳
• 从煤中扣除水分、灰分以及挥发分后剩余的部分为 固定碳，是煤的主要可燃物质。
• 失去水分和挥发分后的剩余部分（焦炭）放在 80020C的环境中灼烧到重量不在变化时，取出冷 却。焦炭所失去的重量为固定碳。
燃烧过程污染物排放计算。
07.11.2020
建议学时数：4学时
2
焚烧秸秆
07.11.2020
3
07.11.2020
4
300MW、600MW"W"形火焰燃低挥发份无烟煤锅炉
07.11.2020
5
600MW亚临界自然循环前后墙对冲燃烧中间再热锅炉
600MW亚临界自然循环前后墙对冲燃烧中间再热锅炉
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；
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
➢ 2、教学重点
重点理解燃烧的基本原理和相关污染物形成机理，重点掌握 燃烧过程污染物排放计算。
中农大大气污染控制课件第2章 燃烧与大气污染-1燃料性质、燃烧过程及计算
无烟煤 碳含量高于93%，无机物含量低于10%， 煤化时间最长，具有明显黑色光泽，机械 强度高，成焦性极差，储存稳定，不易自 燃。
1.煤的分类
煤的详细分类
2.煤的工业分析（ proximate analysis ）
煤的工业分析，又叫煤的技术分析或实用分析，是评 价煤质的基本依据。
在国家标准中，煤的工业分析包括煤的水分、灰分、 挥发分和固定碳等指标的测定。
2.煤的工业分析
固定碳 ：从煤中扣除水分、灰分及挥发分后剩下的部 分就是固定碳，是煤中的主要可燃物质。
煤中的碳与氢、氮、硫、氧等组成有机化合物，结构 复杂多变。
失去水分和挥发分后的剩余部分（焦炭）放在 80020C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。
3.煤的元素分析（ ultimate analysis ）
第二章 燃烧与大气污染
1. 燃料的性质 2. 燃料的燃烧过程 3. 燃烧过程计算 4. 燃烧过程中硫氧化物的形成 5. 颗粒污染物的形成 6. 其他污染物的形成
学习要求
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； 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、硫氧化物和氮氧化物的产生机理，理解通过
挥发分是煤分类的重要指标。煤的挥发分反映了煤的变质程度， 挥发分由大到小，煤的变质程度由小到大。如泥炭的挥发分高达 70%，褐煤一般为40～60%，烟煤一般为10～50%，高变质的无 烟煤则小于10%。煤的挥发分和煤岩组成有关，角质类的挥发分 最高，镜煤、亮煤次之，丝碳最低。所以世界各国和我国都以煤 的挥发分作为煤分类的最重要的指标。
(2)内在水分(Wn)吸附或凝聚在煤粒内部的毛细孔中的水，它主要 以物理化学方式(吸附等)与煤相连结着，较难蒸发，故蒸气压小 于纯水的蒸汽压 。将风干煤加热到105～110℃时所失去的水分 为内在水分，失去内在水分的煤称为绝对干燥煤或干煤。
1.煤的分类
煤的详细分类
2.煤的工业分析（ proximate analysis ）
煤的工业分析，又叫煤的技术分析或实用分析，是评 价煤质的基本依据。
在国家标准中，煤的工业分析包括煤的水分、灰分、 挥发分和固定碳等指标的测定。
2.煤的工业分析
固定碳 ：从煤中扣除水分、灰分及挥发分后剩下的部 分就是固定碳，是煤中的主要可燃物质。
煤中的碳与氢、氮、硫、氧等组成有机化合物，结构 复杂多变。
失去水分和挥发分后的剩余部分（焦炭）放在 80020C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。
3.煤的元素分析（ ultimate analysis ）
第二章 燃烧与大气污染
1. 燃料的性质 2. 燃料的燃烧过程 3. 燃烧过程计算 4. 燃烧过程中硫氧化物的形成 5. 颗粒污染物的形成 6. 其他污染物的形成
学习要求
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； 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、硫氧化物和氮氧化物的产生机理，理解通过
挥发分是煤分类的重要指标。煤的挥发分反映了煤的变质程度， 挥发分由大到小，煤的变质程度由小到大。如泥炭的挥发分高达 70%，褐煤一般为40～60%，烟煤一般为10～50%，高变质的无 烟煤则小于10%。煤的挥发分和煤岩组成有关，角质类的挥发分 最高，镜煤、亮煤次之，丝碳最低。所以世界各国和我国都以煤 的挥发分作为煤分类的最重要的指标。
(2)内在水分(Wn)吸附或凝聚在煤粒内部的毛细孔中的水，它主要 以物理化学方式(吸附等)与煤相连结着，较难蒸发，故蒸气压小 于纯水的蒸汽压 。将风干煤加热到105～110℃时所失去的水分 为内在水分，失去内在水分的煤称为绝对干燥煤或干煤。
内科大大气污染控制工程课件第2章 燃烧与大气污染-2燃烧过程中各类污染物的形成
k1 SO 2 M O k3 H
2. SO2和SO3之间的转化
燃烧后烟气中的水蒸气可能与SO3结合生成H2SO4， 转化率:
x 100PH2SO4 /(PSO3 PH2SO4 )
%
转化率与温度密切相关 H2SO4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
2. SO2和SO3之间的转化
1. 碳粒子的生成
火焰的结构
预混火焰：气体燃料和空气在燃烧前充分混合 （ bursen burner, meeker burner）
扩散火焰：燃料和空气分别进入燃烧区，混合然后 发生反应（实际中应用最多），不同的区域有不同
的 (0～) 值
1. 碳粒子的生成
火焰的结构（续）
层流火焰：Re<2200，分子扩散和传导是控制过程 湍流火焰：Re>2200，强烈的湍流作用，但分子扩散仍
O SO SO2 hv
在所有的情况下，它都作为一种重要的反应中间体
1.硫的氧化机理
✓ H2S的氧化
O H 2S SO H 2 SO O2 SO2 O O H 2S O H SH H2 O OH H H O2 OH O OH H 2 H 2O H
1.硫的氧化机理
CmHn
O2
2CO
2 n
H2
(m
2)Cs
✓ 在预混火焰中，C/O大约为0.5时最易形成黑烟
✓ 易燃烧又少出现黑烟的燃料顺序为：无烟煤 焦炭 褐 煤 低挥发分烟煤 高灰发分烟煤
✓ 碳粒子燃尽的时间与粒子的初始直径、表面温度、氧气浓 度等有关
2. 燃煤烟尘的形成
燃烧碳层中成分和温度分布
2. 燃煤烟尘的形成
✓ CS2和COS的氧化
《大气污染物控制工程》燃烧与大气污染共97页
文 家 。汉 族 ，东 晋 浔阳 柴桑 人 （今 江西 九江 ） 。曾 做过 几 年小 官， 后辞 官 回家 ，从 此 隐居 ，田 园生 活 是陶 渊明 诗 的主 要题 材， 相 关作 品有 《饮 酒 》 、 《 归 园 田 居 》 、 《 桃花 源 记 》 、 《 五 柳先 生 传 》 、 《 归 去来 兮 辞 》 等 。
《大气污染物控制工程》燃烧与大气 污染
6
、
露
凝
无
游
氛
，
天
高
风
景
澈
。
7、翩翩新 来燕，双双入我庐 ，先巢故尚在，相 将还旧居。
8
、
吁
嗟
身
后
名
，
于
我
若
浮
烟
。
9、 陶渊 明（ 约 365年 —427年 ），字 元亮， （又 一说名 潜，字 渊明 ）号五 柳先生 ，私 谥“靖 节”， 东晋 末期南 朝宋初 期诗 人、文 学家、 辞赋 家、散
1
0
、
倚
南
窗
以
寄
傲
，
审
容
膝
之
易
安
。
▪
26、要使整个人生都过得舒适、愉快，这是不可能的，因为人类必须具备一种能应付逆境的态度。——卢梭
▪
27、只有把抱怨环境的心情，化为上进的力量，才是成功的保证。——罗曼·罗兰
▪
28、知之者不如好之者，好之者不如乐之者。——孔子
▪
29、勇猛、大胆和坚定的决心能够抵得上武器的精良。——达·芬奇
▪
30、意志是一个强壮的盲人，倚靠在明眼的跛子肩上。——叔本华
谢谢！
97
《大气污染物控制工程》燃烧与大气 污染
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露
凝
无
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高
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7、翩翩新 来燕，双双入我庐 ，先巢故尚在，相 将还旧居。
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嗟
身
后
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我
若
浮
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9、 陶渊 明（ 约 365年 —427年 ），字 元亮， （又 一说名 潜，字 渊明 ）号五 柳先生 ，私 谥“靖 节”， 东晋 末期南 朝宋初 期诗 人、文 学家、 辞赋 家、散
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之
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26、要使整个人生都过得舒适、愉快，这是不可能的，因为人类必须具备一种能应付逆境的态度。——卢梭
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27、只有把抱怨环境的心情，化为上进的力量，才是成功的保证。——罗曼·罗兰
▪
28、知之者不如好之者，好之者不如乐之者。——孔子
▪
29、勇猛、大胆和坚定的决心能够抵得上武器的精良。——达·芬奇
▪
30、意志是一个强壮的盲人，倚靠在明眼的跛子肩上。——叔本华
谢谢！
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第02章燃烧与大气污染1
✓ 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
2.燃料燃烧的理论空气量
➢ 燃烧方程式：
➢ 燃料重量 = 12x+1.008y+32z+16w
5.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％
5.其他燃料
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
Element Wt %
mol/100g
mol/mol(碳)
C
77.2 12 = 6.43 6.43 = 1.00
H
5.20 1 = 5.20 6.43 = 0.808
N
1.20 14 = 0.0857 6.43 = 0.013
S
2.60 32 = 0.0812 6.43 = 0.013
O
5.90 16 = 0.369 6.43 = 0.057
ash
7.9
6.43 = 1.23 g/molC
The normalized molar composition:CH0.808N0.013S0.013O0.057
M f 6 1 . 0 4 0 3 m o l （ g 碳 ） 1 5 . 5 5 m o l （ g 碳 ）
✓ 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
2.燃料燃烧的理论空气量
➢ 燃烧方程式：
➢ 燃料重量 = 12x+1.008y+32z+16w
5.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％
5.其他燃料
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
Element Wt %
mol/100g
mol/mol(碳)
C
77.2 12 = 6.43 6.43 = 1.00
H
5.20 1 = 5.20 6.43 = 0.808
N
1.20 14 = 0.0857 6.43 = 0.013
S
2.60 32 = 0.0812 6.43 = 0.013
O
5.90 16 = 0.369 6.43 = 0.057
ash
7.9
6.43 = 1.23 g/molC
The normalized molar composition:CH0.808N0.013S0.013O0.057
M f 6 1 . 0 4 0 3 m o l （ g 碳 ） 1 5 . 5 5 m o l （ g 碳 ）
大气污染控制工程-讲稿_02燃烧与污染
第2章燃烧与大气污染人类所造成的环境污染物很大一部分也是来自燃烧。
特别是空气污染，其污染源主要是各种燃烧设备。
每年用于防治空气污染的费用中95 %以上是消耗在燃烧装置上的。
由于燃烧而产生的著名污染事件有伦敦烟雾事件（在潮湿的空气中SO2和粉尘的综合作用结果）、洛山矶光化学烟雾事件邙日光下NO x和。
3等产生强烈刺激的二次污染物）等。
而频繁出现的酸雨事件更是令人头痛不已，并曾造成国际纠纷。
我国的酸雨情况更是不容乐观60年代对大气污染来源的统计结果:2.1燃料的性质常规燃料按其物理形态可以分固体燃料、液体燃料和气体燃料三大类。
2.1.1 固体燃料固体燃料包括煤、木材、焦炭等。
煤是一种重要的固体燃料，在我国的能源总消费中煤炭约占3/4以上，用于火力发电、工业锅炉和民用等领域。
1. 煤的分类煤的形成要经历一个很长的时间，分阶段的逐渐转化。
按沉积年代不同，煤被分为褐煤、烟煤和无烟煤三种。
（1）褐煤褐煤形成年代最短，褐煤中的水分和灰分含量都很高，干燥无灰的褐煤中碳含量为60 % ~ 75 %，挥发分为40 % ~ 50 % ;燃烧热值低，低位发热量11.7 ~ 15.5 MJ/kg。
（2）烟煤烟煤的形成历史较长，挥发分含量占19 % ~ 40 %，碳含量为75 % ~90 %，低位发热量15.5 ~ 18.4 MJ/kg。
（3）无烟煤无烟煤是含碳量最高、煤化时间最长的煤。
碳的含量一般高于93 %，无机物含量低于10 %，挥发分小于9 %，低位发热量> 20.9 MJ/kg 。
2. 煤的组成一一工业分析（1）水分：外部水分（45 ~ 50 C下失水）和内部水分（102 ~ 107 C下失水）；（2）灰分：不可燃矿物质总称，主要是铝、硅、铁、钙、镁等的氧化物。
我国煤炭平均灰分为25 % ；（3）挥发分：煤在隔绝空气的条件下加热（干馏）时所释放的气态可燃物；（4）固形碳：从煤中扣除水分、灰分和挥发分后剩下的部分。
燃烧与大气污染课件
燃烧产生的污染物对大气环境的影响
燃烧产生的污染物会对大气环境 产生严重影响。
烟尘和颗粒物会降低大气能见度 ，影响人类健康和生态环境。
二氧化硫、氮氧化物等气体污染 物会形成酸雨和光化学烟雾，对 人类健康和生态环境造成危害。
大气污染对气候变化和自然环境的影响
大气污染会对气候变化产生影 响。
大气中温室气体的增加导致全 球气温上升，进而引发极端气 候事件。
总结词
该城市通过实施一系列大气污染治理措施，成功改善了空气质量。
详细描述
该城市面临严重的大气污染问题，政府采取了多项措施，包括限制工业排放、加强环保法规、推广清洁能源等， 有效降低了污染物排放，改善了空气质量。
某企业节能减排实践案例
总结词
某企业通过技术创新和设备更新，实现了节能减排的目标。
详细描述
大气污染会对孕妇的呼吸系统和心血管系统产生严重的影 响，并通过胎盘影响到胎儿的健康，导致胎儿发育受阻或 畸形。
03
CATALOGUE
燃烧与大气污染的关系
燃烧是大气污染的主要来源之一
燃烧是人为产生大气污染的主要来源之一。
燃烧过程会产生大量的烟尘、气体和颗粒物等污染物，对大气环境造成严重影响。
燃烧的主要来源包括燃煤、燃油和燃气等能源消耗，以及工业生产和民用燃烧活动 。
大气污染对人类健康的影响
大气污染对儿童的影响
大气污染会对儿童的呼吸系统和免疫系统产生严重的影响 ，导致儿童患上哮喘、支气管炎、肺炎等疾病的风险增加 。
大气污染对老年人的影响
大气污染会对老年人的呼吸系统和心血管系统产生严重的 影响，导致老年人患上慢性阻塞性肺病、冠心病等疾病的 风险增加。
大气污染对孕妇的影响
提高环境意识与加强环境管理
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The normalized molar composition:CH0.808N0.013S0.013O0.057
扬州职业大学 生物与化工工程学院 马老师
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2.2 燃料燃烧过程
2.2.1 影响燃烧过程的主要因素 2.2.2 燃料燃烧的理论空气量 2.2.3 燃烧过程中产生的污染物 2.2.4 热化学关系式
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不同的甲烷和空气混合比和不同的爆炸 极限下计算的绝热火焰温度
空 燃比和混合程度对燃烧产物的影响
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空燃比和燃烧气体成分混合质量作用
燃烧设备的热损失 排烟热损失 不完全燃烧热损失 散热损失 在充分混合的条件下，热
►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
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2.1.6 燃料组成的表示方法：CxHySzOwNv
Sample: C: 77.2%, H: 5.2%, N: 1.2%, S: 2.6%, O: 5.9% and ash: 7.9% by weight. Determine the normalized molar composition. Element C H N S O ash Wt % 77.2 5.20 1.20 2.60 5.90 7.9 12 1 14 32 16 mol/100g = = = = = 6.43 5.20 0.0857 0.0812 0.369 6.43 6.43 6.43 6.43 6.43 6.43 mol/mol = 1.00 = 0.808 = 0.013 = 0.013 = 0.057 = 1.23 g/molC
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2.1.1 燃料的分类 2.1.2 燃料的化学组成 2.1.3 燃料组成对燃烧的影响 2.1.4 煤的分类和组成 2.1.5 其他燃料 2.1.6 燃料组成的表示方法: CxHySzOwNv
2.1.1 燃料的分类
分类方法 常规燃料：如煤（coal）、petroleum、天然气(rude gas)等。 非常规燃料 按其物理状态 固体燃料：挥发分被蒸馏后以气态燃烧（蒸气控制）；留 下的固定炭以固态燃烧（扩散控制）。 液体燃料：由蒸发过程控制（气态形式燃烧）。 气态燃料：由扩散或混合控制。
2.2.2 燃料燃烧的理论空气量
燃烧方程式：
y w y w C x H y S z Ow x z O2 3.78 x z N 2 4 2 4 2 y y w xCO2 H 2O zSO2 3.78 x z N 2 Q 2 4 2 燃料重量 = 12x+1.008y+32z+16w
2.1 燃料的性质 2.2 燃料的燃烧过程 2.3 燃烧计算
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本章内容 重点与难点
2.4 燃烧过程中污染物的形成与控制 2.5 其他污染物的形成
１．理论空气量的计算 ２．理论与实际烟气量的计算 ３．污染物排放量 4 ．气态污染物的控制
2 .1 燃料的性质
燃料的定义： 指燃烧过程中能放出热量，且经济上可行的物质。
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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。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102~105C，保持2h后才能除掉。 灰分： 燃料中不可燃矿物质，为燃料中有害成分。
固定碳
从煤中扣除水分、灰分以及挥发分后剩余的部分为固定碳. 失去水分和挥发分后的剩余部分（焦炭）放在80020C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
煤中不可燃矿物物质的总称。 扬州职业大学 生物与化工工程学院 马老师
灰分
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
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2.1.4 煤的分类和组成
定义 一种复杂的物质聚集体。主要可燃成分是C、H及少量O、N、S 等一起构成的有机聚合物。 性质 有机成分和无机成分的含量因种类、产地不同而异。 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
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煤的组成分析（按测定组成分析） 工业分析（ proximate analysis ）：水分、灰分、挥发分、固定 碳、S含量、热值。 元素分析（ ultimate analysis ）：用化学法测定的去除掉外部水 扬州职业大学 生物与化工工程学院 马老师 分的主要组分。C、H、N、S、O等。
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， 其挥发性成分含量越少，而含碳量则相对增加。
例如，无烟煤含碳量约90~98%，一般煤的含碳量约50~95%。
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氢： 燃料中发热量最高的元素。 固体燃料中氢的含量为2~10%，以碳氢化合物的形式存在，1 kg氢完全燃烧时能放出28780 kcal的热量 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0.5~1.5% 硫： 三种形态：有机硫、硫化铁硫和硫酸盐硫。前两种能放出热量， 称之为挥发硫。硫燃烧生成产物为SO2和SO3，其中SO2占95% 以上。
2.2.1 影响燃烧过程的主要因素
燃烧是可燃混合物的快速氧化过程，并伴有能量的释放， 同时使燃料的组成元素转化成相应的氧化物。 完全燃烧的产物：CO2、水蒸汽； 不完全燃烧：产生黑烟、CO和其它部分氧化产物等。 若燃料中含S、N会生成SO2 和NOx，燃烧温度较高时，空 气中的部分氮会被氧化成NOx。
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煤的元素分析
碳和氢 通过燃烧后分析尾气中CO2 和H2O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 硫
与氧化镁和无水硫酸钠混合
物反应，SO42-，滴定
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2.1.4 煤的分类和组成
天然气
典型的气体燃料 一般组成为甲烷85％、乙烷10％、丙烷3％，此外还有H2O、
CO2、N2、He、H2S等。
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2.1.5 其他燃料
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
中国与世界能源消费结构
十一五中国能源消费结构
世界各国能源消费结构对比 扬州职业大学 生物与化工工程学院 马老师
我国不仅水能等无污染能源开发较少，而且煤炭利用率低。因此开发新能 源、提高煤炭等能源利用率，潜力很大。做好这项工作，既有利于促进国 民经济发展，又可减轻大气污染，改善大气环境质量。
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院 马老师
煤的成分的表示方法及其组成的相互关系
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我国部分煤种的分析结果：
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我国部分煤种的分析结果：
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2.1.5 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
. . 燃料的 化学组成
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典型气体、液体和固体燃料的化学组成成分
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Байду номын сангаас
2.1.3 燃料组成对燃烧的影响
碳：
可燃元素。 1 kg纯碳完全燃烧时，放出7850 kcal的热量。 当不完全燃烧生成CO时，放出2214 kcal的热量。纯碳起燃温
扬州职业大学 生物与化工工程学 院 马老师
2.1.1 燃料的分类
按获得方法分 按物态分 固体燃料 天然燃料 人工燃料
木柴、煤、油页岩
木炭、焦炭、煤粉等 汽油、煤油、柴油、 重油 高炉煤气、发生炉煤 气、焦炉煤气
液体燃料
石油
气体燃料
天然气
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2 1 2
典型气体、液体和固体燃料的化学组成成分
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8小 时，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7分钟，放
入干燥箱中冷却至常温再称重
第二章 燃烧与大气污染（上）
扬州科技学院 生化工程系 YangZhou University of Science and Technology Department of Biochemical Engineering 授课老师 ：马武生 扬州职业大学 生物与化工工程学院 马老师
能源和资源的不合理利用或浪费是造成环 境污染的主要原因；而大气环境污染主要 是燃料燃烧造成的。因此，要解决大气环 境污染间题，必须研究燃料燃烧与大气污 染的关系，尽可能减少燃烧产生的大气污 染物，注意节约能源，开发清洁能源。在 我国能源构成中，煤炭约占70%，石油和天 然气等约占30%，核电比例很小。今后相当 长时间内，煤炭仍是主要能源。