大气污染控制工程 第二章 燃烧与大气污染汇编
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22
✓氧
•煤中第三重要的组成元素。以有机和无机两种 状态存在。有机氧如羧基(-COOH)，羟基(-OH) 和甲氧基（-OCH3)等；无机氧主要存在于煤中 水分、硅酸盐、碳酸盐、硫酸盐和氧化物中等。
•煤中有机氧随煤化度的加深而减少，甚至趋于 消失。褐煤在干燥无灰基碳含量小于70％时， 其氧含量可高达20％以上。烟煤碳含量在85％ 附近时，氧含量几乎都小于10％。当无烟煤碳 含量在92％以上时，其氧含量都降至5%以下。
23
✓氮
•煤中的氮含量比较少，约为0.5～3.0％。煤中 有机氮化物被认为是比较稳定的杂环和复杂的 非环结构的化合物。
•动物脂肪、植物中的植物碱、叶绿素和其他组
织，相当稳定，在煤化过程中不发生变化，成
为煤中保留的氮化物。以蛋白质形态存在的氮，
仅在泥炭和褐煤中发现，在烟煤很少，几乎没
有发现。煤中氮含量随煤的变质程度的加深而
✓氢
是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 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%。
9
✓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。 ✓水分
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✓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。
✓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在变化时， 取出冷却。焦炭所失去的重量为固定1碳8 。
3
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 液体燃料 气体燃料
木柴、煤、 木炭、焦炭、煤
油页岩
粉等
石油 天然气
汽油、煤油、柴 油、重油
高炉煤气、发生 炉煤气、焦炉煤
气4
燃料的化学组成
典型的气体燃料的化学组成成分
5
典型的液体燃料的化学组成成分
6
典型的固体燃料的化学组成成分
7
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 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50-958 %。
其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102105C，保持2h后才能除掉。
✓灰分
是燃料中不可燃矿物质，为燃料中有害1成0 分。
煤
煤是重要的固体燃料，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。 煤的可燃成分主要是碳、氢及少量氧、 氮和硫等一起构成的有机聚合物。 煤中有机成分和无机成分的含量，因 煤的种类和产地的不同而有很大差别。
11
煤的基本分类
✓ 褐煤
最低品位的煤，是由泥煤形成的 初始煤化物，形成年代最短。呈 黑色、褐色和泥土色，其结构类 似木材。褐煤呈现出粘结状及带 状，水分含量高，与高品位煤相 比，其热值较低。
12
✓ 烟煤
形成年代较褐煤长，呈黑色， 外形有可见条文，挥发分含量为 20%-45%，碳含量为75%-90%。 烟煤的成焦性较强，且含氧量低， 水分和灰分含量一般不高，适宜 于工业上的一般应用。在空气中， 它比褐煤更能抵抗风化。
•煤中还存在着少量的无机碳，主要来自碳酸盐类 矿物，如石灰岩和方解石等。
21
✓氢
•煤中第二重要的组成元素。除有机氢外，在 煤的矿物质中也含有少量的无机氢。它主要 存在于矿物质的结晶水中，如高岭土 (Al2O3·2SiO2·2H2O)、石膏(CaSO4·2H2O )等。 •在煤的整个变质过程中，随着煤化度的加深， 氢含量随碳含量的增加而降低。尤其在无烟 煤阶段尤为明显。当碳含量由92%增至98％ 时，氢含量则由2.1%降到1%以下。
✓灰分 •煤中不可燃矿物物质的总称。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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煤的元素分析
20
✓碳
•碳元素是组成煤的有机高分子的最主要元素。碳 含量随煤化度的升高而增加。在我国泥炭中干燥 无灰基碳含量为55～62％；成为褐煤以后碳含量 就增加到60～76.5％；烟煤的碳含量为77～92.7％； 一直到高变质的无烟煤，碳含量为88.98％。个别 煤化度更高的无烟煤，其碳含量多在90％以上， 如北京、四望峰等地的无烟煤，碳含量高达95～ 98％。
13
✓ 无烟煤 无烟煤是碳含量最高、煤化时间 最长的煤。它具有明显的黑色光 泽，机械强度高。碳的含量一般 高于93%，无机物含量低于10%， 因而着火困难，储存时稳定，不 易自燃。无烟煤的成焦性极差。
14
wenku.baidu.com 煤的详细分类
15
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。 估测硫含量和热量，是评价工业用煤的主 要指标。
第二章 燃烧与大气污染
1
OUTLINE
➢2.1 燃料的性质 ➢2.2 燃料的燃烧过程 ➢2.3 与燃烧相关的计算 ➢2.4 燃烧过程中硫氧化物的形成 ➢2.5 燃烧过程中颗粒污染物的形成 ➢2.6 燃烧过程中其他污染物的形成
2
2.1 燃料的性质
燃料的分类 燃料的化学组成 燃料组成对燃烧的影响 煤 其他燃料 燃料组成的化学表达式
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。
16
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375380K下，约2h后，称重 内部水分。
✓氧
•煤中第三重要的组成元素。以有机和无机两种 状态存在。有机氧如羧基(-COOH)，羟基(-OH) 和甲氧基（-OCH3)等；无机氧主要存在于煤中 水分、硅酸盐、碳酸盐、硫酸盐和氧化物中等。
•煤中有机氧随煤化度的加深而减少，甚至趋于 消失。褐煤在干燥无灰基碳含量小于70％时， 其氧含量可高达20％以上。烟煤碳含量在85％ 附近时，氧含量几乎都小于10％。当无烟煤碳 含量在92％以上时，其氧含量都降至5%以下。
23
✓氮
•煤中的氮含量比较少，约为0.5～3.0％。煤中 有机氮化物被认为是比较稳定的杂环和复杂的 非环结构的化合物。
•动物脂肪、植物中的植物碱、叶绿素和其他组
织，相当稳定，在煤化过程中不发生变化，成
为煤中保留的氮化物。以蛋白质形态存在的氮，
仅在泥炭和褐煤中发现，在烟煤很少，几乎没
有发现。煤中氮含量随煤的变质程度的加深而
✓氢
是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 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%。
9
✓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。 ✓水分
17
✓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。
✓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在变化时， 取出冷却。焦炭所失去的重量为固定1碳8 。
3
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 液体燃料 气体燃料
木柴、煤、 木炭、焦炭、煤
油页岩
粉等
石油 天然气
汽油、煤油、柴 油、重油
高炉煤气、发生 炉煤气、焦炉煤
气4
燃料的化学组成
典型的气体燃料的化学组成成分
5
典型的液体燃料的化学组成成分
6
典型的固体燃料的化学组成成分
7
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 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50-958 %。
其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102105C，保持2h后才能除掉。
✓灰分
是燃料中不可燃矿物质，为燃料中有害1成0 分。
煤
煤是重要的固体燃料，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。 煤的可燃成分主要是碳、氢及少量氧、 氮和硫等一起构成的有机聚合物。 煤中有机成分和无机成分的含量，因 煤的种类和产地的不同而有很大差别。
11
煤的基本分类
✓ 褐煤
最低品位的煤，是由泥煤形成的 初始煤化物，形成年代最短。呈 黑色、褐色和泥土色，其结构类 似木材。褐煤呈现出粘结状及带 状，水分含量高，与高品位煤相 比，其热值较低。
12
✓ 烟煤
形成年代较褐煤长，呈黑色， 外形有可见条文，挥发分含量为 20%-45%，碳含量为75%-90%。 烟煤的成焦性较强，且含氧量低， 水分和灰分含量一般不高，适宜 于工业上的一般应用。在空气中， 它比褐煤更能抵抗风化。
•煤中还存在着少量的无机碳，主要来自碳酸盐类 矿物，如石灰岩和方解石等。
21
✓氢
•煤中第二重要的组成元素。除有机氢外，在 煤的矿物质中也含有少量的无机氢。它主要 存在于矿物质的结晶水中，如高岭土 (Al2O3·2SiO2·2H2O)、石膏(CaSO4·2H2O )等。 •在煤的整个变质过程中，随着煤化度的加深， 氢含量随碳含量的增加而降低。尤其在无烟 煤阶段尤为明显。当碳含量由92%增至98％ 时，氢含量则由2.1%降到1%以下。
✓灰分 •煤中不可燃矿物物质的总称。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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煤的元素分析
20
✓碳
•碳元素是组成煤的有机高分子的最主要元素。碳 含量随煤化度的升高而增加。在我国泥炭中干燥 无灰基碳含量为55～62％；成为褐煤以后碳含量 就增加到60～76.5％；烟煤的碳含量为77～92.7％； 一直到高变质的无烟煤，碳含量为88.98％。个别 煤化度更高的无烟煤，其碳含量多在90％以上， 如北京、四望峰等地的无烟煤，碳含量高达95～ 98％。
13
✓ 无烟煤 无烟煤是碳含量最高、煤化时间 最长的煤。它具有明显的黑色光 泽，机械强度高。碳的含量一般 高于93%，无机物含量低于10%， 因而着火困难，储存时稳定，不 易自燃。无烟煤的成焦性极差。
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wenku.baidu.com 煤的详细分类
15
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。 估测硫含量和热量，是评价工业用煤的主 要指标。
第二章 燃烧与大气污染
1
OUTLINE
➢2.1 燃料的性质 ➢2.2 燃料的燃烧过程 ➢2.3 与燃烧相关的计算 ➢2.4 燃烧过程中硫氧化物的形成 ➢2.5 燃烧过程中颗粒污染物的形成 ➢2.6 燃烧过程中其他污染物的形成
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2.1 燃料的性质
燃料的分类 燃料的化学组成 燃料组成对燃烧的影响 煤 其他燃料 燃料组成的化学表达式
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。
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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375380K下，约2h后，称重 内部水分。