大气污染课件1

• 对于固体燃料，湍流有助于破坏燃烧产物在燃料颗 粒表面形成的边界层，从而提高表面反应的氧利用 率．并使燃烧过程加速
5、 燃料燃烧的理论空气量
• 燃料燃烧所需要的氧一般从空气中获得 • 单位量的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
• 理论空气量由燃料的组成决定．可根据燃烧方 程式计算求得
• 最低品位的煤，形成年代最短 • 挥发分大于40%，适于烧锅炉、气化
烟煤：热值为4200~7500kcal/kg
• 形成年代较褐煤长，碳含量75%~90％，成焦性较强 • 挥发分在10% ~40%之间，适于炼焦、气化、动力燃料
无烟煤：热值为4200~7500kcal/kg
• 煤化时间最长，含碳量最高（高于93％），成焦性差 • 挥发分小于10%，适于民用、冶金、建材、气化
• 煤的成分的表示方法
要确切说明煤的成分，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
Car H ar Oar N ar S ar Aar W ar 100%
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
2. 燃烧过程产生的污染物
• 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 • 温度对燃烧产物的绝对量和相对量都有影响（见后图） • 燃料种类和燃烧方式对燃烧产物也有影响
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32860 kJ的热量。 • 不完全燃烧生成CO时，放出9268kJ的热量。 • 无烟煤含碳量约90%~98%，一般煤的含碳量约50%~95%。
• 请仔细阅读教材
• 重点了解和掌握煤炭、石油、天然气， 同种燃料产地不同，可能性质差异巨大 • 新能源：太阳能、水能、风能、生物能、 核能等对环境保护的作用 太阳能发电及其悖论
• 水能、风能、生物能（生物柴油、沼气 等）实际上是广义的太阳能
煤的分类和组成
• 煤的基本分类
褐煤：热值为3000~4000kcal/kg
煤的分类和组成
• 煤的成分分析
工业分析（ proximate analysis ）
测定煤中水分、挥发分、固定碳和灰分。估测碳含量和热 值，是评价工业用煤的主要指标。
元素分析（ ultimate analysis ）
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
PM2.5与PM10
• 来源： • 粒径2.5-10微米：主要来自道路扬尘 • PM2.5：日常发电、工业生产、汽车尾气 排放等过程中经过燃烧而排放的残留物， 大多含有重金属等有毒物质
课程组成
• 大气物理与大气化学
• 大气物理：大气结构及其特点、状况的描述；大气运动特点及其 动力系统；大气稳定度状况；影响大气污染物扩散的因素 • 大气化学：
对生态环境的影响
• 对生态环境的影响主要表现为对生物原始生境的改 变，及生物对生态环境改变的适应，包括： • 原始生态环境破坏：生物发生适应，不适应者被淘汰
• 原始生态环境毁灭：原生物灭绝，但可能引入或创生新物种
• 原始生态环境灭绝（可逆）：生物消失，但可恢复 • 原始生态环境灭绝（不可逆）：生物消失且不可恢复
Cad H ad Oad N ad S ad Aad W ad 100%
煤的分类和组成
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

Cd H d Od N d S d Ad 100%
干燥无灰基：以去掉水分和灰分的燃料作为100%的成分
Cdaf H daf Odaf N daf S daf 100%
油料
• 汽油：主要是由C4~C10各族烃类组成，按辛烷值分为90号、93 号、97号三个牌号。具有较高的辛烷值和优良的抗爆性，用于高 压缩比的汽化器式汽油发动机上，可提高发动机的功率，减少燃 料消耗量；具有良好的蒸发性和燃烧性，能保证发动机运转平稳、 燃烧完全、积炭少
PM2.5与PM10
• 总悬浮颗粒物（TSP）也称为PM100，即直径 小于或等于100微米的颗粒物 • 空气动力学当量直径在10微米以下的颗粒物称 为PM10，又称为可吸入颗粒物或飘尘 • 直径小于或等于2.5微米的颗粒物，也称为可入 肺颗粒物 • 单位：mg/m3
PM2.5与PM10
• 可吸入颗粒物被人吸入后，会累积在呼吸系统中 • 越细小的颗粒物对人体危害越大，粒径超过10微米的 颗粒物可被鼻毛吸留，也可通过咳嗽排出人体，而粒 径小于10微米的可吸入颗粒物可随人的呼吸沉积肺部， 甚至可以进入肺泡、血液 • 在肺部沉积率最高的是粒径为1微米左右的颗粒物。这 些颗粒物在肺泡上沉积下来，损伤肺泡和粘膜，引起 肺组织的慢性纤维化 • 人体生理结构决定了对PM2.5基本没有过滤、阻拦能力 • PM2.5占PM10七成左右
• 大气污染的扩散理论、研究方法与应用 • 大气污染的控制理论、设备原理与应用
什么是大气污染
大气中污染物或由它转化成的二次污染物的浓度达到了有害 程度的现象，称为大气污染。
当大气中某些有毒、有害物质的含量超过正常值或大气的自 净能力时，就发生了大气污染。 有害物质进入大气，对人类和生物造成危害的现象 有害物质的排放达到致害程度，即构成污染，排放地为大气 层的即大气污染
大气污染对人主要表现为呼吸道疾病，另外降低能见度导 致紫外线强度城市比农村少10～25%，城市佝偻发病率增加 大气污染使植物生理机制受抑制，生长不良，抗病抗虫能 力减弱，甚至死亡 大气污染物能腐蚀物品，影响产品质量 酸雨使河湖、土壤酸化、鱼类减少甚至灭绝，森林发育受 影响
第二章 燃烧与大气污染
第一节 燃料性质
第一章 大气和大气污染
大气的组成
• 大气组成相对稳定
大气层的结构
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1、大气分层 大气层在垂直方向上分为5层： 对流层 平流层 中间层 热层 散逸层
2、对流层
• 对流层的高度：因维度、季节不同而差异很大
• 对流层的高度绝对值也很大，因此也存在分层问题， 且异常复杂，人们看到的简单对流层模式在实际应用 中几乎是不存在的 • 对流层的分层：常见的有边界层概念、逆温层等概念
按化学反应的需氧量而供给的空气量。 液体燃料完全燃烧时所需的理论空气量 C+O2─→CO H2+O2─→H2O 燃烧1kg碳需用氧=2.67 kg 燃烧1kg氢需用氧=8 kg
• 煤油：C12~C15烃类混合物：航空煤油纯度高、热值高、燃点高 （非气化不燃烧）、不粘结，因此安全性高、动力强劲 • 柴油：轻质石油产品，C10~C22复杂烃类混合物，含更多的杂质， 燃烧时更容易产生烟尘，造成空气污染，但柴油机较汽油机热效 率高，功率大，燃料单耗低 • 重油：原油提取汽油、柴油后的剩余重质油，其特点是分子量大、 粘度高、难挥发 ，比重超过0.91 ，含有大量的氮、硫、蜡质以及 金属，基本不流动
时间条件
• 燃料在高温区的停留时间应不短于燃料燃烧所需要 的时间 • 停留时间由燃烧室的大小、形状和燃料燃烧速度 （即温度）共同决定
燃料与空气的混合条件
• 燃料和空气的充分混合可加快燃烧过程，混合程度 则取决于空气的湍流度 • 混合不充分，将导致不完全燃烷 • 对于气相的燃烧，湍流可加速液体燃料的蒸发
燃料组成对燃烧的影响
• 水分：
面条可燃
• 煤中水分由表面（外部）水分和吸附（内部）水分组成。 • 外部水分可以靠自然干燥除去。 • 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：是燃料中不可燃矿物质。
3. 燃烧产物与温度的关系
也就是污染物
4.燃烧条件
用风机灭火 • • • • • • • 影响完全燃烧的条件： 空气条件 充足的空气。过小，气量不足；过大，温度不能保证。 温度条件 达到着火点 时间条件 燃料在高温区停留时间应超过燃料燃烧所需时间 湍流混合 燃料与空气的混合条件 链式反应 释放的热量足够维持燃烧
• 氢：是燃料中发热量最高的元素。
• 煤中氢的含量为2%~10% • 1 kg氢完全燃烧时能放出120500 kJ的热量。
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 • 氮：燃料中含氮量很少，一般为0.5%~1.5% • 硫：以三种形态存在：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。
（环境）自净能力
• 包括稀释、转化、沉降、清洗等，不同 条件下有一定差异
常见的污染源
标准不同，对污染源的描述不同： • 从几何状态分：点源、线源、面源 • 从运动状态分：运动源、固定源 • 从排放点高度分：高架源、地面源
常见的污染物
• ⑴气溶胶（aerosol ）类 • 分散相为固体或液体小质点，其大小为10-2mm-10-6mm • 固态：粉尘、烟、飞灰、黑烟，等 • 液态：各种污染雾 • ⑵气体类 • SOX、NOX、COX、CHX等
• 由于大气环流的作用，大气污染具有了全 球性
4、 能见度
• 概念 • 分级：根据能见距离的不同，分为 10 级，见下表（表 中视程为“白日视程”，单位m）
大气污染对气候与 生态环境的影响
对气候的影响
• 以CO2等气体的“温室效应” 为例
• 另外，气溶胶对气候也有重要影响，如降低大 气能见度、增加云雾量等
适当的控制这些因素：空气与燃料之比、温度．时间 和湍流度，是在大气污染物排放量最低条件下实现有 效燃烧所必须的，评价燃烧过程和燃烧设备时，必须 认真地考虑这些因素。 • 通常把温度、时间和湍流称为燃烧过程的三“T”