第二章燃烧与大气污染全解
大气污染控制工程第二章1-2
大气污染控制工程
第二章 燃烧与大气污染
（3）时间条件
时间条件即燃料在燃烧室中的停留时间。燃料 在高温区的停留时间应超过燃料燃烧所需要的时间。
（4）燃料与空气的混合程度
一般取决于空气的湍流度。若混合不充分， 部分燃料在富燃条件下燃烧，将产生较多未燃尽物 质。
大气污染控制工程
第二章 燃烧与大气污染
完全燃烧需要的条件
2.1.1 固体燃料的燃烧
煤的燃烧 在燃烧器中，煤主要以煤粉或块状固体形式燃 烧。 a.煤粉燃烧 煤粉的燃烧受到两种形式的控制：同相燃烧和 异相燃烧
大气污染控制工程
第二章 燃烧与大气污染
同相燃烧
燃料中挥发性组分首先被蒸 馏，与空气扩散混合，达到着火 点后迅速燃烧，称为同相燃烧。
异相燃烧
煤粉挥发后残留的固定 碳与空气反应，以固态燃 烧，称为异相燃烧。
图4 煤的同相燃烧
大气污染控制工程
第二章 燃烧与大气污染
b.煤块燃烧
煤块燃烧则是将块状固体置于炉栅上或随炉栅 移动而燃烧。右图是上部加煤的层燃炉结构示意图。
图6 煤块的燃烧
大气污染控制工程
第二章 燃烧与大气污染
2.1.2液体燃料和气体燃料的燃烧
a.液体燃料的燃烧
燃料油的燃烧过程包括： 燃料油的雾化、油雾粒子中可燃物的蒸发与扩散， 以及可燃物与空气的混合燃烧，燃烧状态受蒸发过程 控制。
大气污染控制工程
第二章 燃烧与大气污染
b.气体燃料的燃烧
燃烧过程包括气体燃料与空气的混合、可燃 气的加热与着火、燃烧反应三个阶段。燃烧状态 受空气的扩散和混合过程控制。
大气污染控制工程
第二章 燃烧与大气污染
小结：
1.煤的挥发分以气态燃烧，称为固相燃烧； 2.煤中的固定碳以固态燃烧，称为异相燃烧； 3.煤的燃烧速率取决于氧气向表面的扩散速率； 4.液体燃料以气态形式燃烧，燃烧过程受蒸发 过程控制 5.气体燃料最易燃烧，燃烧过程受空气的扩散 和混合控制
郝吉明第三版大气污染控制工程课后答案完整版
大气污染控制工程课后答案（第三版）主编:郝吉明马广大王书肖目录第一章概论第二章燃烧与大气污染第三章大气污染气象学第四章大气扩散浓度估算模式第五章颗粒污染物控制技术基础第六章除尘装置第七章气态污染物控制技术基础第八章硫氧化物的污染控制第九章固定源氮氧化物污染控制第十章挥发性有机物污染控制第十一章城市机动车污染控制第一章概论1。
1干结空气中N2、O2、Ar和CO2气体所占的质量百分数是多少? 解:按1mol干空气计算，空气中各组分摩尔比即体积比,故n N2=0。
781mol，n O2=0。
209mol，n Ar=0.00934mol，n CO2=0。
00033mol.质量百分数为，；,.1.2根据我国的《环境空气质量标准》的二级标准,求出SO2、NO2、CO三种污染物日平均浓度限值的体积分数.解:由我国《环境空气质量标准》二级标准查得三种污染物日平均浓度限值如下:SO2：0。
15mg/m3，NO2：0。
12mg/m3，CO：4.00mg/m3.按标准状态下1m3干空气计算，其摩尔数为。
故三种污染物体积百分数分别为：SO2：,NO2：CO:。
1.3 CCl4气体与空气混合成体积分数为1。
50×10－4的混合气体，在管道中流动的流量为10m3N、/s，试确定：1)CCl4在混合气体中的质量浓度(g/m3N）和摩尔浓度c（mol/m3N）；2）每天流经管道的CCl4质量是多少千克？解：1）（g/m3N)c（mol/m3N)。
2)每天流经管道的CCl4质量为1。
031×10×3600×24×10－3kg=891kg 1。
4成人每次吸入的空气量平均为500cm3，假若每分钟呼吸15次，空气中颗粒物的浓度为200/m3，试计算每小时沉积于肺泡内的颗粒物质量.已知该颗粒物在肺泡中的沉降系数为0。
12。
解：每小时沉积量200×（500×15×60×10－6)×0。
《大气污染治理工程》 课后习题解
《大气污染治理工程》习题解编者：蒲恩奇任爱玲前言《大气污染治理工程》是环境工程专业的主干专业课之一。
这本教材共分十三章，可分成六大部分。
第一部分介绍大气组成、大气环境质量标准及当代主要大气环境问题；第二部分介绍燃料、燃烧及计算；第三部分介绍大气污染气象学的基本知识，着重阐述了污染物在大气中扩散的基本理论，还阐述了厂址选择及烟囱高度设计；第四部分介绍了除尘技术基础知识及各种除尘器除尘机理、性能特点及设计选型等知识；第五部分介绍了吸收法、吸附法和催化转化法治理气态污染物的原理和典型工艺流程；第六部分介绍集气罩与净化系统的选择和设计。
为了配合《大气污染治理工程》的教学，为学习使用此教材的师生提供一个参考。
我们特意编写了这本《大气污染治理工程习题解》，对各章的习题作了解答。
由于水平有限，时间仓促，书中难免有错误，敬请各位老师和同学批评指正。
王宜明等老师做了部分工作，提供了有关习题的解法。
九五届环境学院的李丽霞、佟魏同学进行了演算。
特此说明，以示射意。
蒲恩奇2000.2.8第一章 概论1.1 计算干洁空气中N 2、O 2、A r 和CO 2气体质量百分数。
解：由表1-1查得干洁空气中各气体的体积百分数如下： N 2 O 2 A r CO 2 78.08 20.95 0.93 0.03 以N 2为以例，计算其质量百分数已知N 2分子量为28.016，干洁空气平均分子量为28.966，N 2的质量百分数：N 2%=%52.75%100966.28%08.78016.28=⨯⨯同理得：N 2 O 2 A r CO 2 体积百分数（%） 78.08 20.95 0.93 0.03 质量百分数（%） 75.52 23.14 1.28 0.04561.2 根据我国的《环境空气质量标准》求SO 2、NO 2、CO 三种污染物二级标准日平均质量浓度限值的体积分数。
解：由表1—6查得三种污染物二级标准（日平均质量浓度）为： SO 2 NO 2 CO Cm(mg/m 3) 0.15 0.08 4.00 以SO 2为例计算体积分数 C v =3104.222-⨯⨯SO mM C 33104.22641015.0--⨯⨯⨯==0.053×10-6=0.053×10-4%同理得：SO 2 NO 2 CO 体积百分数（%） 0.053×10-4% 0.039×10-4% 3.20×10-4% 1.3 CCl 4气体和空气混合成体积百分数为1.5×10-2%的混合气体，在管道中流量为10m 3/s ，试确定。
第二章 燃烧与大气污染
按获得方法分 按物态分 固体燃料 液体燃料 气体燃料 天然燃料 木柴、煤、油页岩 木柴、 石油 天然气 人工燃料 木炭、焦炭、煤粉等 木炭、焦炭、 汽油、煤油、柴油、 汽油、煤油、柴油、 重油 高炉煤气、 高炉煤气、发生炉煤 气、焦炉煤气
第二章 燃烧与大气污染
本章主要内容
主要的大气污染物：烟尘、NOx和 主要的大气污染物：烟尘、NOx和 SO2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， 如何控制燃烧过程，以便减少污染物 的排放量。 的排放量。
第一节 燃料的性质
mf m a 114 114 = = 12.5(32 + 3.78 × 28) 1723 = 0.0662 s
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8 47.25＝64.25，因此烟气组成为： 燃烧产物的总摩尔数为8＋9＋47.25＝64.25，因此烟气组成为：
３、煤的元素分析
用化学分析的方法测定去掉外部水分的煤中主要组分 硫和氧的含量 的含量。 碳、氢、氮、硫和氧的含量。 碳和氢：通过燃烧后分析尾气中CO 碳和氢：通过燃烧后分析尾气中CO2和H2O的生成量测定 在催化剂作用下使煤中的氮转化为氨，碱液吸收， 氮：在催化剂作用下使煤中的氮转化为氨，碱液吸收， 滴定 与氧化镁和无水硫酸钠混合物反应， 硫：与氧化镁和无水硫酸钠混合物反应，S 定 SO42-，滴
燃料燃烧、空气量、烟气量计算
元素 C
重量（g） 摩尔数（mol） 需氧量（mol）
855
71.25
71.25
H
113
56.5
28.25
S
10
0.31
0.31
O
20
0.625
—
N2
2
—
—
燃烧1kg重油所需要的氧气量为： 71.25 + 28.25 + 0.31 － 0.625 =99.185 （mol/kg）
则理论空气量Va0 =（3.78+1）×99.185×22.4/1000 = 10.62 （m3/kg）
气量和SO2在烟气中的浓度（以体积分数计）。
解：
元素
重量（g） 摩尔数（mol）需氧量（mol）
C
657
54.75
54.75
S
17
0.53
0.53
H
3216Leabharlann 8H2O90
5
0
O
23
0.72
-0.72
污染物排放量的计算
①理论空气量
Va 0
(54.75
0.53
8 0.72) 1000
4.76 22.4
所以实际烟气体积Vfg=V0fg + V0a(α-1) = 11.01+10.47×（1.2-1）= 13.10 m3N/kg
污染物排放量的计算
例3 普通煤的元素分析如下：C 65.7％；灰分18.1％；S 1.7％；H 3.2；
水分 9.0％；O 2.3％。（含N量不计）试计算燃煤1kg所需要的理论空
量时可以忽略； e)燃料中氮主要被转化成氮气N2； f）燃料的化学式设为CxHySzOw，其中下标x、y、z、w分别代
大气污染控制工程燃烧与大气污染
例 2-5 ： 已知某电厂烟气温度为 473K， 压力为 已知某电厂烟气温度为473 K
解：（1）污染物排放的质量流量为： 污染物排放的质量流量为：
22 . 7 Kg 60 min h t × × 24 × = 32 . 7 t / d min h d 1000 Kg
（2）测定条件下的干空气量为： 测定条件下的干空气量为：
第2章燃烧与大气污染(2) 章燃烧与大气污染(2)
教学内容
§1燃料的性质 §2燃料燃烧过程 §3烟气体积及污染物排放计算 §4燃烧过程中硫氧化物的形成 §5燃烧过程中颗粒物的形成 §6燃烧过程中其他污染物的形成
§3 烟气体积及污染物排放量计算
一．烟气体积计算 １. 理论烟气体积
在理论空气量下， 在理论空气量下，燃料完全燃烧所生成的烟气体积称 表示， 烟气成分主要是CO 为理论烟气体积。 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。 和水蒸气。 干烟气：除水蒸气以外的成分称为干烟气； 干烟气：除水蒸气以外的成分称为干烟气； 湿烟气：包括水蒸气在内的烟气。 湿烟气：包括水蒸气在内的烟气。
1.648 × 100 = 13.69% 12.04
9 6 . 9 3 Kpa, 湿 烟 气 量 Q=10400m3/min， 含 水 汽 Q=10400m /min， 6 . 25 % （ 体积 ） ， 奥萨特仪分析结果是 ： CO2 占 25% 体积） 奥萨特仪分析结果是： 10.7%， O2占 8.2%， 不含 CO，污染物排放的质量 10. 不含CO， 流量为22. kg/min。 流量为22.7kg/min。 污染物排放的质量速率（ t/d表示 表示） （1） 污染物排放的质量速率（以t/d表示） （2） 污染物在烟气中浓度 （3） 烟气中空气过剩系数 校正至空气过剩系数α （4）校正至空气过剩系数α=1.4时污染物在烟气 中的浓度。 中的浓度。
大气污染控制工程课后题
第二章：燃烧与大气污染2.1 已知重油元素分析结果如下：C ：85.5% H ：11.3% O ：2.0% N ：0.2% S ：1.0%，试计算：1）燃油1kg 所需理论空气量和产生的理论烟气量； 2）干烟气中SO 2的浓度和CO 2的最大浓度；3）当空气的过剩量为10%时，所需的空气量及产生的烟气量。
【解】：1kg 燃油含：重量（g ） 摩尔数（g ） 需氧数（g ）C 855 71.25 71.25H 113－2.5 55.25 27.625（转化为氧，即原料中含有氧，20g ，相当于0.625molO2，转化为H 为2.5g ）S 10 0.3125 0.3125 H 2O 22.5 1.25 0 N 元素忽略。
1）理论需氧量 71.25+27.625+0.3125=99.1875mol/kg设干空气O 2：N 2体积比为1：3.78，则理论空气量99.1875×4.78=474.12mol/kg 重油。
即474.12×22.4/1000=10.62m 3N /kg 重油。
烟气组成为CO 271.25mol ，H 2O 55.25+11.25=56.50mol ，SO 20.1325mol ，N 23.78×99.1875=374.93mol 。
理论烟气量 71.25+56.50+0.3125+374.93=502.99mol/kg 重油。
即502.99×22.4/1000=11.27 m 3N /kg 重油。
2）干烟气量为502.99－56.50=446.49mol/kg 重油。
SO 2百分比浓度为%07.0%10049.4463125.0=⨯，空气燃烧时CO 2存在最大浓度%96.15%10049.44625.71=⨯。
3）过剩空气为10%时，所需空气量为1.1×10.62=11.68m 3N /kg 重油， 产生烟气量为11.267+0.1×10.62=12.33 m 3N /kg 重油。
郝吉明第三版大气污染控制工程课后答案完整版
大气污染控制工程课后答案（第三版） 主编：郝吉明 马广大 王书肖目录第一章 概 论第二章 燃烧与大气污染 第三章 大气污染气象学 第四章 大气扩散浓度估算模式 第五章 颗粒污染物控制技术基础 第六章 除尘装置第七章 气态污染物控制技术基础 第八章 硫氧化物的污染控制 第九章 固定源氮氧化物污染控制 第十章 挥发性有机物污染控制 第十一章 城市机动车污染控制第一章 概 论1.1 干结空气中N 2、O 2、Ar 和CO 2气体所占的质量百分数是多少？解：按1mol 干空气计算，空气中各组分摩尔比即体积比，故n N2=0.781mol ，n O2=0.209mol ，n Ar =0.00934mol ，n CO2=0.00033mol 。
质量百分数为%51.75%100197.2801.28781.0%2=⨯⨯⨯=N ，%08.23%100197.2800.32209.0%2=⨯⨯⨯=O ；%29.1%100197.2894.3900934.0%=⨯⨯⨯=Ar ，%05.0%100197.2801.4400033.0%2=⨯⨯⨯=CO 。
1.2 根据我国的《环境空气质量标准》的二级标准，求出SO 2、NO 2、CO 三种污染物日平均浓度限值的体积分数。
解：由我国《环境空气质量标准》二级标准查得三种污染物日平均浓度限值如下：SO2：0.15mg/m 3，NO2：0.12mg/m 3，CO ：4.00mg/m 3。
按标准状态下1m 3干空气计算，其摩尔数为mol 643.444.221013=⨯。
故三种污染物体积百分数分别为： SO 2：ppm 052.0643.44641015.03=⨯⨯-，NO 2：ppm 058.0643.44461012.03=⨯⨯- CO ：ppm 20.3643.44281000.43=⨯⨯-。
1.3 CCl 4气体与空气混合成体积分数为1.50×10－4的混合气体，在管道中流动的流量为10m 3N 、/s ，试确定：1）CCl 4在混合气体中的质量浓度ρ（g/m 3N ）和摩尔浓度c （mol/m 3N ）；2）每天流经管道的CCl 4质量是多少千克？解：1）ρ（g/m 3N ）334/031.1104.221541050.1N m g =⨯⨯⨯=-- c （mol/m 3N）3334/1070.6104.221050.1N m mol ---⨯=⨯⨯=。
《大气污染控制工程》郝吉明 第二章燃烧与大气污染
1.硫的氧化机理
✓ 元素S的氧化
S8 S7 S S O2 SO O S8 O SO S S6 SO O SO2* SO2 hv SO O2 SO2 O SO2 O2 SO3 O SO2 O M SO3 M
1.硫的氧化机理
✓ 有机硫化物的氧化
RCH2SSCH2R O2 RCH2S S CHR HO2 RCH2S S CHR RCH2S RCHS RCH2S RH RCH2SH R RSH O2 RS HO2 RS O2 R SO2
2. SO2和SO3之间的转化
SO3生成速率
d
SO3
dt
k1SO2
OM
k2
SO3
O
当d[SO3] /dt = 0 时，SO3浓度达到最大
SO3 max
k1SO2 M
k2
在富氧条件下，[O]浓度低得多，SO3的去除反应主要为反 应（3）， SO3的最大浓度：
SO3 max
k1SO2 M k3H
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 (走马看花)
✓ H2S的氧化
O H2S SO H2 SO O2 SO2 O O H2S OH SH H2 O OH H H O2 OH O OH H 2 H 2O H
1.硫的氧化机理
✓ CS2和COS的氧化
测定煤中水分、挥发分、灰分和固定碳。估测硫含量和热 量，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。
4.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8小时，取出冷却，称重 外部水分
《大气污染物控制工程》燃烧与大气污染
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%
三、煤的性质 3、煤的成分的表示方法
ar ad d daf
A Sly 灰分
C 固定碳
固体部分 （焦炭）
O + SO → SO2 + h
在所有的情况下，SO都作为一种重要的反应中间体
二、硫的氧化机理 有机硫化物的氧化
RCH2SSCH2R O2 RCH2S S CHR HO2 RCH2SS CHR RCH2S RCHS RCH2S RH RCH2SH R RSH O2 RS HO2 RS O2 R SO2
原油中还含有微量金属，如钒、镍、氯、砷、铅等。
氢含量增加时，比重减少，发热量增加
五、天然气的组成与性质
典型的气体燃料 一般组成为甲烷85％、
乙烷10％、丙烷3％ 单位热量产生的CO2最少，且无灰分，是最清洁的化石燃料 天然气中还含有H2O、CO2、N2、He、H2S等。
东华大学
第二章 燃烧与大气污染
磷黄铁矿(Fe1-xS)
无机硫
黄铜矿(CuFeS2)
石膏(CaSO4·2H2O)
煤
硫酸盐硫 绿矾(FeSO4 ·7H2O)
中
重晶石(BaSO4)
硫 的
硫醇或醚基化合物（R-SH)
形
硫醚(R-S-R)
态
有机硫
二硫醇羧(R-S-S-R)
噻吩类环硫化物
环醌化合物
元素硫
环境工程学《大气污染治理工程》习题集汇总
《大气污染治理工程》习题解前言《第一章 概论1.1 计算干洁空气中N 2、O 2、A r 和CO 2气体质量百分数。
解：由表1-1查得干洁空气中各气体的体积百分数如下： N 2 O 2 A r CO 2 78.08 20.95 0.93 0.03 以N 2为以例，计算其质量百分数已知N 2分子量为28.016，干洁空气平均分子量为28.966，N 2的质量百分数：N 2%=%52.75%100966.28%08.78016.28=⨯⨯同理得：N 2 O 2 A r CO 2 体积百分数（%） 78.08 20.95 0.93 0.03 质量百分数（%） 75.52 23.14 1.28 0.04561.2 根据我国的《环境空气质量标准》求SO 2、NO 2、CO 三种污染物二级标准日平均质量浓度限值的体积分数。
解：由表1—6查得三种污染物二级标准（日平均质量浓度）为： SO 2 NO 2 CO Cm(mg/m 3) 0.15 0.08（2012） 4.00 以SO 2为例计算体积分数C v =3104.222-⨯⨯SO m M C=0.053×10-6=0.053×10-4 %同理得：SO 2 NO 2 CO体积百分数（%） 0.053×10-4 % 0.0389×10-4 % 3.20×10-4 %1.3 CCl 4气体和空气混合成体积百分数为1.5×10-2%的混合气体，在管道中流量为10m 3/s ，试确定。
（1）CCl 4在混合气体中的质量浓度C m （单位g/m 3）和浓度C m ′（单位mg/mol ）。
（2）每天流经管道的CCl 4质量是多少kg解：已知 1544=CCl M 1.5×10-2%=1.5×10-4（1）C m ′=334/03.1154104.22105.1m g =⨯⨯⨯-- C m =1.5×10-4×154×10-3=2.31×10-5kg/mol（2）已知：1d=86400s 每天流经管道的CCl 4质量： 1.03×10×10-3×86400=889.92kg/d1.4 成人每次吸入的空气量平均为500cm 3，假如每分钟呼吸15次，空气颗粒物的质量浓度为200μg/m 3。
燃烧与大气污染更新
烷、3%丙烷及少量含C更高的碳氢化合物组成。此外还含有水、二氧
化碳和硫化氢等。硫化氢燃烧生成硫氧化物，污染环境，很多国家都
规定了天然气中总硫量和硫化氢的最大允许值。
•
液化石油气主要成分是C2、C3、C4。具有易运输、储存、发热
高、含硫低、轻污染等特点。广泛用于汽车和民用生活燃料。
24
非常规燃料
• 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 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
• 用作锅炉燃料或化工原料 ，当地使用。
泥煤
• 褐煤：形成时间较短，黑
、褐色，含炭量较高 ，氢 、氧含量较低；水分和灰 分含量较高 ，热值较低； 易碎，当地使用。
褐煤
• 烟煤：形成时间较长，含
碳量高，氢、氧含量较低； 密度较大，含水量较少，燃 烧易粘结；
• 品种多（长烟煤、气煤、肥 煤、瘦煤、结焦煤等）
Va01.1045 .1Q 8l17300.02
43
• 例：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）C： 88.3%，H：9.5%,H2O：0.5 % ，S：1.6%，灰分：0.10%。试确定燃烧1kg重油 所需的理论空气量。
解：以1kg重油燃烧为基础，则：
重量（g）
C
883
第一节 燃料的性质
• 燃料：在燃烧过程中能散发出热量，并能被利用的可燃性物质。 • 燃料分类
（1）按物理状态分 固体燃料: 液体燃料： 气体燃料：
（2）按燃料来源分： 天然燃料：
燃烧与大气污染
Vy Vyo 1.016(a 1)Vko
VyVo ຫໍສະໝຸດ O2Vo SO2Vo N2
Vo H2O
1.016(a 1)Vko
•§2.3.1 污染物排放量的计算
• 通过测定烟气中污染物的浓度，根据实际排烟 量，很容易计算污染物排放量。但在很多情况下， 需要根据同类燃烧设备的排污系数，燃料组成和燃 烧情况，预测烟气量和污染物浓度。
•§2.4 燃烧过程硫氧化物的形成与控制 •§2.4.1硫氧化物发生机制
燃料燃烧过程中硫氧化物生成的主要化学反应为
•单体硫的燃烧： •硫铁矿的燃烧
S O2 SO2
SO2
1 2
O2
SO3
4FeS2 11O2 2Fe2O3 8SO2
SO2
1 2
O2
SO3
• 硫醚等有机硫的燃烧
• CH3CH2
• §2.2.燃烧产生的污染物 • 燃烧烟其主要有颗粒物、氧化物、氧化剂 及惰性气
体组成。主要物按物有硫氧化物、氮氧化物、碳氧化 物、碳氢化合物、飞灰等。其形成与燃料种类、燃烧 条件等有关。
• §2.3 燃烧过程污染物排放量计算 • §2.3.1 烟气体积计算 • 1.理论烟气体积 • 若供给燃料以理论空气量，燃料完全燃烧，烟气中
•
振动炉：
烟尘浓度 ~7 g / Nm3；
•
抛煤机炉：
烟尘浓度 9 ~ 13 g / Nm3
燃煤锅炉初始排放最高允许烟尘浓度和烟气黑度
燃烧方式
烟尘浓度(mg/m3)
Ⅰ时段
Ⅱ时段
烟气黑度 (林格曼黑度,级)
煤炭灰分
煤炭灰分
层燃炉
Aad≤18% Aad≤10% 10%≤Aad≤18%
1
大气污染控制工程-4版大气污染控制工程思考与练习-第二章
《大气污染控制工程》思考与作业
第二章燃烧与大气污染
1.列举燃料的主要元素成分。
其中哪些是可燃的，哪些是不可燃的？
各成分燃烧以后的变化是什么？
2.根据形成年代分，主要的煤种有哪些？它们各有什么特点？
3.煤的成分分析都有哪几种方法？它们各自的分析内容是什么？
4.煤的成分分析的基准都有哪些？解释它们的含义。
5.列举燃料完全燃烧需要的条件；解释“3T”的含义。
6.煤中硫的存在形态主要有哪几种？简单描述它们的氧化机理。
7.影响燃煤飞灰排放特征的因素主要有哪些？
8.计算甲烷的理论空燃比（用质量比表示）；计算H和C的理论空燃
比；以H和C的分子个数比为自变量，写出燃料的理论空燃比的计算方程（假定燃料只含有C、H两种元素）。
（课后作业）
9.某燃烧装置采用重油作燃料，重油成分分析结果如下（质量分
数）：C：88.3% ；H：9.5%；S：1.6%；H2O：0.05%；灰分：
0.10%。
试确定：
⑴燃烧1kg重油所需要的理论空气量；
⑵若燃料中硫全部转化为SO x（其中SO2占97％），试计算空气
过剩系数为1.20时湿烟气中SO2及SO3的浓度，以10-6表示，并计算此时干烟气中CO2的含量，以体积百分比表示。
大气污染控制工程 期末复习
大气复习第一章概论一、大气与大气污染1、大气：指环绕地球的全部空气的总和2、环境空气：指人类、植物、动物、和建筑物暴露于其中的室外空气3、大气组成：干洁空气、水蒸气、各种杂质4、大气污染：指由于人类活动或自然过程使得某些物质进入大气中，呈现出足够的浓度，达到了足够的时间，并因此而危害了人体的舒适、健康和人们的福利，甚至危害生态环境。
按照大气污染范围分为：局部地区污染、地区性污染、广域污染、全球性污染。
全球大气污染问题：温室效应、臭氧层破坏、酸雨5、大气污染物：1、气溶胶状态污染物粉尘：指悬浮于气体介质中的小固体颗粒，受重力作用能发生沉降，但在一段时间内能保持悬浮状态烟：烟一般指由冶金过程形成的固体颗粒的气溶胶飞灰：指随燃料燃烧产生的烟气排出的分散的较细的灰分黑烟：由燃烧产生的能见气溶胶雾：气体中液滴悬浮体的总称总悬浮颗粒物（TSP）：指悬浮在空气中，d≦100的颗粒物可吸入颗粒物（PM10）：……d≦10的颗粒物2、气体状态污染物硫氧化物、氮氧化物、碳氧化物、有机化合物、硫酸烟雾、光化学烟雾6、大气污染源：按来源分：自然污染源和人为污染源空间分：点源、面源、人为源：生活污染源、工业污染源、交通运输污染源对主要大气污染物的分类统计：燃料燃烧、工业生产、交通运输7、大气污染的影响：大气污染物侵入人体的主要三条途径：表面接触、食入含污染物的食物和水、吸入被污染的空气a)对人体健康的影响颗粒物、硫氧化物、一氧化碳、氮氧化物、光化学氧化剂、有机化合物b)对植物的影响c)对器物和材料的影响d)对大气能见度和气候的影响最常见的后果是能见度降低（气溶胶粒子、能通过大气反应生成气溶胶粒子的气体或有色气体）潜在影响污染物有：a、总悬浮颗粒物（TSP）b、二氧化硫和其他气态含硫化合物，这些气体在大气中以较大的反应速度生成硫酸盐和硫酸气溶胶粒子c、一氧化氮和二氧化氮，在大气中反应生成硝酸盐和硝酸气溶胶粒子，红棕色的二氧化氮会导致烟羽和城市霾云出现可见着色，d、光化学烟雾，生成亚微米的气溶胶粒子。
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什么是洗中煤？（P35）
一般炼焦用煤、化工用煤、出口用煤及某些特殊用 煤的原煤，都要预先送选煤厂洗选。在重力选煤过
程中的中间产物称洗中煤。经过洗选后的精煤，其
灰分、硫分都大大降低。洗中煤是选煤厂选出的灰 分高于精煤而低于煤矸石的产品。
我国洗中煤的挥发分Vdaf约在25-40范围内，水
分Mar根据脱水程度而异，一般在10-15，灰分
和硫等一起构成的有机聚合物。
煤的不可燃成分：灰份、水分
1、煤的分类
煤是由古代的生物特别是植物在地层内部经过长
时间碳化衍变形成，并且碳化年代越老，煤质越
好，含碳量越高。
最常用的是基于沉积年代的分类法。 分为： (1)褐煤 (2)烟煤 (3)无烟煤
(1)褐煤：
褐煤是由泥煤形成的初始煤化物，形成年代最 短。呈黑色、褐色、或泥土色，其结构类似木 材。
再以重量法测定硫酸钡沉淀而决定的。
4、煤的成分表示法
由于煤中水分和灰分受外界条件的影响 ,其百分比也随
之改变。煤的特性必须指明百分比的基准。
(1)收到基
(2)空气干燥基
(3)干燥基 (4)干燥无灰基
(1)收到基：以包括全部水分和灰分的燃料作为 100% 的成分，亦即锅炉燃烧的实际成分。 表示为:
第二章 燃烧与大气污染
第一节 燃料的性质
第二节 燃料燃烧过程
第三节 烟气体积与污染物排放量的计算
第四节 燃烧过程硫氧化物的形成
第五节 燃烧过程中颗粒污染物的形成
第六节 燃烧过程中其他污染物的形成
第一节 燃烧的性质
燃料是指在燃烧过程中，能够放出热量，
且在经济上可行的物质。
主要燃料是煤、石油和天然气等常规燃料， 以及统称为非常规燃料的多种其它燃料。
三、天然气
是典型的气体燃料，它的组成一般为甲烷 85 ％、 乙烷10％、丙烷3％；含碳更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
的其它组分，如H20、CO2、N2 He和H2S等。
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。
四、非常规燃料
根据来源、非常规燃料可分为如下几类：
7500kcal/kg。
(3)无烟煤
无烟煤是碳含量最高，煤化时间最长的煤。它 具有明亮的黑色光泽，机械强度高。碳的含量 一般高于 93 ％，无机物含量低于 10 ％，成焦
性极差。适于民用、冶金、建材、气化。
2、煤组成-工业分析
测定煤组成的方法分工业分析和元素分析 两大类。 工业分析：包括测定煤中水分、灰分、挥 发分和固定碳以及估测硫含量和热值。
第二节 燃料燃烧过程
一、影响燃烧过程的主要因素
二、燃料燃烧的理论空气量 三、燃烧产生的污染物
四、热化学关系式
一、影响燃烧过程的主要因素
1、燃烧过程及燃烧产物
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
2、燃料完全燃烧的条件
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
燃料分类
按获得方法
天然燃料 按物态分 固体燃料 木柴、煤等 木炭、焦炭等 汽油、煤油、柴油、 重油 高炉煤气、转炉煤 气、焦炉煤气 人工燃料
液体燃料
气体燃料
石油
天然气
一、煤
是最重要的固体燃料，能源结构中占80%以
上，它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的。煤中的有机成 分和无机成分因煤的产地和种类不同有较大 的差别。 煤的可燃成分 : 主要是由碳、氢及少量氧、氮
二、石油
液体燃料的主要来源，比重0.78至1.00之间。
主要是链烷烃、环烷烃和芳香烃等碳氢化合物组成。
这些化合物主要含碳和氢，还有少量的硫、氮和
它们的含量因产地而异。
氧，
原油还含有微量金属，钒和镍，也会受到氯、砷和铅的 污染。这些微量金属和污染物质通常的体积分数为 10*10-6左右。
原油虽然是易燃的、但出于安全和经济的考虑，一般将
和煤矽肺；另一方面是煤尘能爆炸。
煤尘爆炸同样必须具备三个条件：一是煤尘具 有爆炸性，二是空气中浮游煤尘具有一定的浓 度，三是存在能点燃煤尘的引火源。
煤的含硫量Sar大于3%的煤称为高硫煤 主要为无机硫，约为有机硫的3倍。 含硫量小于1%的是低硫煤 主要为有机硫，约为无机硫的8倍 含硫量1~3%的为中硫煤
[1]水分 水分包括外部水分和内部水分。
测定外部水分的方法是：称取一定量的13mm
以下粒度的煤样，置于干燥箱内，在318323K（45-50℃）温度下于燥8h，取出冷却， 干燥后所失去的水分质量占煤样原来质量的百 分数就是煤的外部水分（WW）。
测定内部水分的方法是将上述失去外部水 分的煤样继续在375-380K(102-107℃) 干燥约2h，所失去的水分质量占试样原 来质量的百分数即内部水分Wn。两部分 水分之和即为煤所含的全水分。
入矿石中的岩石（废石）。俗称矸子。煤层中
间的薄岩层叫夹石或夹心矸子。在煤的开采中， 大于50毫米的矸石量占全部煤产量的百分率称 为含矸率。矸石常是煤的灰分增加的重要原因 。 所以在生产过程中应积极采取措施，减少矸石
的混入，降低含矸率，提高原煤质量。
煤矸石是一种沉积岩，是在煤层形成的时 候就同期形成的，大多数是石灰岩，由于长 期受煤层浸润扩散，也有比较低的含碳量， 颜色呈黑灰色，煤矸石单独燃烧很困难，可 以制成粉末状配合好煤在煤粉炉中燃烧利用， 也可以在特殊设计的沸腾炉中当作燃料，粉 煤灰可以当作建材原料。
通常把温度、时间和湍流称为燃烧过程的三”T”。
二、燃料燃烧的理论空气量
1、理论空气量：
单位量燃料按燃烧反应方程式完全燃烧所需要的空气量。
建立燃烧化学方程式的假定：
(1)空气仅由氮和氧的组成的，其体积比为 79.1/20.9=3.78 (2)燃料中的固定态氧可用于燃烧； (3)燃料中的硫主要被氧化为S02；
度在5%-16%范围内；二是具有一定温度的
高温热源；三是氧浓度，一般在12%以上。
爆炸的危害：主要表现在两个方面；一是产生 高温高压导致人员伤亡，破坏矿井设备；二是 产生CO等有害气体，这是造成人员伤害的主要 原因。
煤尘是煤矿生产中的另一大危害。其危害主要 有两个方面：一方面是引起职业病——煤肺病
Car+Har+Oar+Nar+Sar+Aar+War=100%
意义：角码ar表示收到基成分 ,表示的实际燃料 ,所以在
进行燃料计算和热效应实验时 ,以它为准。但由于煤的
外部水分不稳定,收到基的百分成分也随之波动,利用收 到基评价煤的性质是不准确的。
(2)空气干燥基：
以去掉外部水分的燃料作为100%的成分
[2]灰分
灰分是煤中不可燃矿物物质的总称。其含量和组
成因煤种和粗加工的不同而异。我国煤炭的平均
灰分为25%。灰分的存在降低了煤的热值，增加 了烟尘污染和出渣量。高灰分、低熔点的煤极易 结渣，使煤不能充分燃烧，从而影响热效率。 以氧化物形式表示。
[3]挥发分：
系干馏时（与空气隔绝的条件下加热分解）所 释放出的可燃气体物质，通过将风干的煤样在 1200K的炉中加热7min而测定。 挥发分主要有氢气、碳氢化合物、一氧化碳和 少量的硫化氢等组成。
煤矿井下常见的自然灾害有顶板、水、火、 瓦斯和煤尘五种，简称“五害”，工作的核心
仍然是防治瓦斯、煤尘事故。
瓦斯是矿井在开采过程中，从煤岩体内涌 出的有害气体的总称，其主要成分是甲烷 （CH4），俗称沼气，它是一种无色、无味、 无臭的气体，而且具有燃烧性和爆炸性，对安
全生产危害最大。
瓦斯爆炸必须同时具备三个条件：一是瓦斯浓
Cad+Had+Oad+Nad+Sad+Aad+Wad=100%
意义：在试验室内进行燃料分析时的试样成分，
以角码ad表示。
(3)干燥基： 以去掉全部水分的燃料作为100%的成分，以角码d
表示，即
Cd+Hd+Od+Nd+Sd+Ad =100%
意义：灰分含量常用干燥基成分表示，因为排除了
水分的影响，干燥基能确切的反应出灰分的多少。
理论空气量
Va0 y w 22 .4 4.78( x z ) 4 2 12 x 1.008 y 32 z 16 w
P40 例2-1
一般：
煤的理论空气量Va0＝4-9m3／kg， 液体燃料的Va0=10-11m3／kg
2、空气过剩系数 为使燃料完全燃烧，就必须供给过量的空气。 把超过理论空气量多供给的空气量称为过剩空气量。实
Aar则较高，一般为30-40，有的高达50。由于
送选的原煤质量都较好，故洗中煤的发热量多为 中等水平，一般Qnet,ar=16000-21000kJ/kg。
洗中煤由于灰分高，结渣的倾向较大。大多数为
电站锅炉所燃用。因此，洗中煤在动力燃料中占 有相当重要的地位。
矸石
采矿过程中，从井下或露天矿采场采出的或混
热值为3000-4000kcal/kg
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。
(2)烟煤
烟煤的形成历史较褐煤为长，呈黑色，外形有可见
条纹，挥发分含量为20-45％，碳含量为75-90％。