第2章 燃烧与大气污染-PPT精品
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（由链烷烃、环烷烃、芳香烃等碳氢化合物组成） 比重：0.78～1.00
比重：发热值 闪点：安全 粘度：温度
• 天燃气：气体燃料。
组成：甲烷85%、乙烷10%、丙烷3%，及其它含碳更高的 碳氢化合物。
2020/4/8
2.2燃料燃烧过程
• 燃烧
可燃混合物的快速氧化过程，并伴随着能量（光 和热）的释放，同时使燃料的组成元素转化为相应 的氧化物。
B、中控制
两个原则：控制空气量 控制温度
过程控制：两段式燃烧 烟气再循环燃烧
C、后控制 末端控制
2020/4/8
燃烧过程中颗粒物的生Βιβλιοθήκη Baidu与控制
➢ 颗粒物的危害 ➢ 燃烧过程中颗粒物的形成
碳粒子的形成 燃煤烟尘的形成 影响燃煤烟气中飞灰排放物征的因素 煤质、燃烧方式、烟气流速、炉排和炉膛的热负荷、锅
炉运行负荷及锅炉结构等。
第二章 燃烧与大气污染
燃料的性质 燃料燃烧过程 烟气体积及污染物排放量计算 燃烧过程中污染物的生成与控制
2020/4/8
2.1 燃料的性质
燃料：指在燃烧过程中，能够放出能量，且在
经济上可以取得效益的物质。
分类：
固体燃料（煤）
常规燃料 液体燃料（石油）
气体燃料（天燃气）
非常规燃料
2020/4/8
非常规燃料
1kg煤产生的实际烟气量为：
V烟= V烟* + （ -1）V空* + 1.24（-1）V空*da
2020/4/8
污染物浓度计算：
• 烟气中SO2的浓度: C SO2=106×2ws/ V烟（mg/m3）
• 烟气中NOX的浓度: CNOX =106×wNOX/ V烟（mg/m3）
• 烟气中灰分的浓度: C 灰=106×w灰×a%/ V烟（mg/m3）
➢ NOX的危害 ➢ 燃烧过程中NOX的形成
燃料型NOX： 与燃料中氮元素的含量成正比 与供氧量成正比
热力型NOX：与温度的关系密切 t﹤1500℃时，热力型NOX生成很少； t﹤1500℃时，热力型NOX生成量显著增加。
2020/4/8
A、前控制
燃煤中的N以环状、链状有机化合物形式存 在，前处理较难。
2020/4/8
飞灰颗粒组成
<10μm的含量 <20μm 的含量 <44μm的含量 <74μm的含量 <149μm的含量 >149μm的含量
手烧炉排 /％ 5 8 30 40 49 51
链条炉 抛煤机炉
/％
/％
7
11
15
23
25
42
38
56
57
73
43
27
煤粉炉 /％ 25 49 79 92 98 2
沸腾炉 /％ 4 10 20 26 74 26
0 0
2020/4/8
1kg煤的需O2量： V O 2 * = 1.867 WC + 0 .7WS + 5.6WH + （ -0.7WO ） 1kg煤需要的理论空气量：
V空* = V O2 * /0.21
设 为空气过剩系数，则1kg煤需要的实际空气量为：
V空 =
V空*
2020/4/8
烟气量计算：
2020/4/8
煤：C、S、N、H、0、H2O、灰分 CO2、SO2、N2、H2O
2020/4/8
2.3煤的燃烧计算
以1kg煤为基准进行燃烧计算：
煤成分 C S N H O
H2O 灰分
含量（kg）
WC WS WN WH WO
W H2O W灰
需O2量(m3) 1.867 WC 0 .7WS
0 5.6WH -0.7WO
• 城市固体废弃物 • 商业和工业固体废弃物 • 农产物及农村废物 • 水生植物和水生废物 • 污泥处理厂废物 • 天然存在的含碳和含碳氢的资源 • 合成燃料
2020/4/8
• 煤的分类
褐煤、烟煤、无烟煤
• 煤的工业分析
水分（外部水分、内部水分） 灰分（SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO等） 挥发分（氢气、碳氢化合物、一氧化碳、硫化氢等） 固定碳
O2
2020/4/8
SO2H2O
A、前控制
分选、洗选
气化
液化
B、中控制
煤炭
CaCO3 1000cCaOCO2
型煤 沥青
CaOSO2 CaSO3
固硫剂
2CaSO3 O2 2CaSO4
循环流化床：煤炭与固硫剂混合均匀后进入燃烧室，
并在其中以流化态进行燃烧。
C、后控制 末端控制
2020/4/8
燃烧过程中NOx的控制
• 燃料完全燃烧的条件
空气条件 温度条件 时间条件 燃料与空气的混合条件
（满足“3T”要求：Temperature、Time、Turbulence）
2020/4/8
• 燃料燃烧的理论空气量
单位质量的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基本假定
– 空气仅由氮、氧组成，其中氮79%、氧21%。 – 燃料中的固定态氧可用于燃烧 – 燃料中的硫主要被氧化成SO2（无SO3） – 燃料中的氮主要转化为N2（无NOX）
烟气中的水蒸气由三部分组成：
➢燃料中的氢生成的水蒸气： 11.2 W H ➢燃料自身所含的水蒸气： 1.24 W H2O ➢空气中的水蒸气： 1.24V空*da
（其中， da为空气湿度，单位kg水/m3干空气 ）
2020/4/8
1kg煤产生的理论烟气量为： V烟* = 1.867 WC + 0 .7WS + 0.8 WN +0.79V空* + 11.2 W H +1.24 W H2O +1.24V空*da
➢ 燃烧过程中颗粒物的控制
减小煤炭的粒度 控制良好的燃烧状态（充分燃烧）
2020/4/8
几种燃烧方式的烟尘占灰分比
燃烧方式
手烧炉 链条炉 抛煤机炉(机械风动) 沸腾炉 煤粉炉
占燃料中的灰分/%
15 ～2 0 15 ～ 20 24 ～40 40 ～ 60 75 ～ 85
2020/4/8
几种燃烧方式的烟尘颗粒概况
2020/4/8
过剩空气校正
• 奥氏烟气分析仪
• 当燃烧过程中碳完全燃烧，无CO生成时：
1
O2p
0.264N2P O2p
• 当燃烧过程中碳不完全燃烧，有CO生成时：
1
O2p0.5C2O P
0.26N24P(O2p0.5C2O P)
2020/4/8
2.4燃烧过程中污染物的生成与控制
• 燃烧过程中SO2的生成与控制 • 燃烧过程中NOX的生成与控制 • 燃烧过程中颗粒物的生成与控制
2020/4/8
燃烧过程中SO2的生成与控制
➢ SO2的危害 ➢ 燃烧过程中SO2的形成
气体燃料中S以H2S形式存在 液体燃料中S以有机硫形式存在
固体燃料中S以三种形式存在： （FeS、硫单质、有机硫）
Fe S O2F2eO3SO 2 S O2SO 2 (CH 3CH 2)2S O2H2SH2C2H4C
• 煤的元素分析
碳、氢、氮、硫、氧等
• 煤中硫的形态
硫化铁硫、有机硫、硫酸盐硫
2020/4/8
• 煤的成分的表示方法
收到基ar、空气干燥基ad、干燥基d、干燥无灰基daf
ar ad
d daf
A Sty
灰分
C
固定碳
H O N Sr wn ww
挥发分
水分
固体部分（焦碳）
挥发部分
2020/4/8
• 石油：液体燃料，多种化合物的混合物。
1kg煤生成的烟气成分 烟气量(m3)
CO2 SO2 N2 H2O
1.867 WC 0 .7WS 0.8 WN +0.79V空* 11.2 W H +1.24 W H2O +1.24V空*da
2020/4/8
其中，烟气中的氮气由两部分组成： ➢燃料氮生成的氮气： 0.8 WN ➢空气中的氮气： 0.79V空*
比重：发热值 闪点：安全 粘度：温度
• 天燃气：气体燃料。
组成：甲烷85%、乙烷10%、丙烷3%，及其它含碳更高的 碳氢化合物。
2020/4/8
2.2燃料燃烧过程
• 燃烧
可燃混合物的快速氧化过程，并伴随着能量（光 和热）的释放，同时使燃料的组成元素转化为相应 的氧化物。
B、中控制
两个原则：控制空气量 控制温度
过程控制：两段式燃烧 烟气再循环燃烧
C、后控制 末端控制
2020/4/8
燃烧过程中颗粒物的生Βιβλιοθήκη Baidu与控制
➢ 颗粒物的危害 ➢ 燃烧过程中颗粒物的形成
碳粒子的形成 燃煤烟尘的形成 影响燃煤烟气中飞灰排放物征的因素 煤质、燃烧方式、烟气流速、炉排和炉膛的热负荷、锅
炉运行负荷及锅炉结构等。
第二章 燃烧与大气污染
燃料的性质 燃料燃烧过程 烟气体积及污染物排放量计算 燃烧过程中污染物的生成与控制
2020/4/8
2.1 燃料的性质
燃料：指在燃烧过程中，能够放出能量，且在
经济上可以取得效益的物质。
分类：
固体燃料（煤）
常规燃料 液体燃料（石油）
气体燃料（天燃气）
非常规燃料
2020/4/8
非常规燃料
1kg煤产生的实际烟气量为：
V烟= V烟* + （ -1）V空* + 1.24（-1）V空*da
2020/4/8
污染物浓度计算：
• 烟气中SO2的浓度: C SO2=106×2ws/ V烟（mg/m3）
• 烟气中NOX的浓度: CNOX =106×wNOX/ V烟（mg/m3）
• 烟气中灰分的浓度: C 灰=106×w灰×a%/ V烟（mg/m3）
➢ NOX的危害 ➢ 燃烧过程中NOX的形成
燃料型NOX： 与燃料中氮元素的含量成正比 与供氧量成正比
热力型NOX：与温度的关系密切 t﹤1500℃时，热力型NOX生成很少； t﹤1500℃时，热力型NOX生成量显著增加。
2020/4/8
A、前控制
燃煤中的N以环状、链状有机化合物形式存 在，前处理较难。
2020/4/8
飞灰颗粒组成
<10μm的含量 <20μm 的含量 <44μm的含量 <74μm的含量 <149μm的含量 >149μm的含量
手烧炉排 /％ 5 8 30 40 49 51
链条炉 抛煤机炉
/％
/％
7
11
15
23
25
42
38
56
57
73
43
27
煤粉炉 /％ 25 49 79 92 98 2
沸腾炉 /％ 4 10 20 26 74 26
0 0
2020/4/8
1kg煤的需O2量： V O 2 * = 1.867 WC + 0 .7WS + 5.6WH + （ -0.7WO ） 1kg煤需要的理论空气量：
V空* = V O2 * /0.21
设 为空气过剩系数，则1kg煤需要的实际空气量为：
V空 =
V空*
2020/4/8
烟气量计算：
2020/4/8
煤：C、S、N、H、0、H2O、灰分 CO2、SO2、N2、H2O
2020/4/8
2.3煤的燃烧计算
以1kg煤为基准进行燃烧计算：
煤成分 C S N H O
H2O 灰分
含量（kg）
WC WS WN WH WO
W H2O W灰
需O2量(m3) 1.867 WC 0 .7WS
0 5.6WH -0.7WO
• 城市固体废弃物 • 商业和工业固体废弃物 • 农产物及农村废物 • 水生植物和水生废物 • 污泥处理厂废物 • 天然存在的含碳和含碳氢的资源 • 合成燃料
2020/4/8
• 煤的分类
褐煤、烟煤、无烟煤
• 煤的工业分析
水分（外部水分、内部水分） 灰分（SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO等） 挥发分（氢气、碳氢化合物、一氧化碳、硫化氢等） 固定碳
O2
2020/4/8
SO2H2O
A、前控制
分选、洗选
气化
液化
B、中控制
煤炭
CaCO3 1000cCaOCO2
型煤 沥青
CaOSO2 CaSO3
固硫剂
2CaSO3 O2 2CaSO4
循环流化床：煤炭与固硫剂混合均匀后进入燃烧室，
并在其中以流化态进行燃烧。
C、后控制 末端控制
2020/4/8
燃烧过程中NOx的控制
• 燃料完全燃烧的条件
空气条件 温度条件 时间条件 燃料与空气的混合条件
（满足“3T”要求：Temperature、Time、Turbulence）
2020/4/8
• 燃料燃烧的理论空气量
单位质量的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基本假定
– 空气仅由氮、氧组成，其中氮79%、氧21%。 – 燃料中的固定态氧可用于燃烧 – 燃料中的硫主要被氧化成SO2（无SO3） – 燃料中的氮主要转化为N2（无NOX）
烟气中的水蒸气由三部分组成：
➢燃料中的氢生成的水蒸气： 11.2 W H ➢燃料自身所含的水蒸气： 1.24 W H2O ➢空气中的水蒸气： 1.24V空*da
（其中， da为空气湿度，单位kg水/m3干空气 ）
2020/4/8
1kg煤产生的理论烟气量为： V烟* = 1.867 WC + 0 .7WS + 0.8 WN +0.79V空* + 11.2 W H +1.24 W H2O +1.24V空*da
➢ 燃烧过程中颗粒物的控制
减小煤炭的粒度 控制良好的燃烧状态（充分燃烧）
2020/4/8
几种燃烧方式的烟尘占灰分比
燃烧方式
手烧炉 链条炉 抛煤机炉(机械风动) 沸腾炉 煤粉炉
占燃料中的灰分/%
15 ～2 0 15 ～ 20 24 ～40 40 ～ 60 75 ～ 85
2020/4/8
几种燃烧方式的烟尘颗粒概况
2020/4/8
过剩空气校正
• 奥氏烟气分析仪
• 当燃烧过程中碳完全燃烧，无CO生成时：
1
O2p
0.264N2P O2p
• 当燃烧过程中碳不完全燃烧，有CO生成时：
1
O2p0.5C2O P
0.26N24P(O2p0.5C2O P)
2020/4/8
2.4燃烧过程中污染物的生成与控制
• 燃烧过程中SO2的生成与控制 • 燃烧过程中NOX的生成与控制 • 燃烧过程中颗粒物的生成与控制
2020/4/8
燃烧过程中SO2的生成与控制
➢ SO2的危害 ➢ 燃烧过程中SO2的形成
气体燃料中S以H2S形式存在 液体燃料中S以有机硫形式存在
固体燃料中S以三种形式存在： （FeS、硫单质、有机硫）
Fe S O2F2eO3SO 2 S O2SO 2 (CH 3CH 2)2S O2H2SH2C2H4C
• 煤的元素分析
碳、氢、氮、硫、氧等
• 煤中硫的形态
硫化铁硫、有机硫、硫酸盐硫
2020/4/8
• 煤的成分的表示方法
收到基ar、空气干燥基ad、干燥基d、干燥无灰基daf
ar ad
d daf
A Sty
灰分
C
固定碳
H O N Sr wn ww
挥发分
水分
固体部分（焦碳）
挥发部分
2020/4/8
• 石油：液体燃料，多种化合物的混合物。
1kg煤生成的烟气成分 烟气量(m3)
CO2 SO2 N2 H2O
1.867 WC 0 .7WS 0.8 WN +0.79V空* 11.2 W H +1.24 W H2O +1.24V空*da
2020/4/8
其中，烟气中的氮气由两部分组成： ➢燃料氮生成的氮气： 0.8 WN ➢空气中的氮气： 0.79V空*