燃烧与大气污染(1)
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
煤炭燃烧与大气污染
煤炭燃烧与大气污染燃煤是一种常见的能源来源，但它的燃烧会带来大气污染问题。
本文将详细讨论煤炭燃烧与大气污染的关系，并提出相应的解决方案。
一、煤炭燃烧导致的大气污染1. 二氧化碳排放：煤炭燃烧释放出大量的二氧化碳，这是主要的温室气体之一，对全球气候变化产生负面影响。
2. 硫化物排放：煤炭中含有硫，燃烧时会生成二氧化硫等硫化物，它们是酸雨的主要成分，对土壤和水体造成危害。
3. 氮氧化物排放：煤炭燃烧也会释放出氮氧化物，它们是光化学烟雾的组成部分，会导致雾霾天气。
4. 颗粒物排放：煤炭燃烧会产生大量的颗粒物，如细颗粒物（PM2.5）和可吸入颗粒物（PM10），它们对人体健康造成严重威胁。
二、解决煤炭燃烧带来的大气污染问题的措施1. 清洁煤技术：采用高效清洁煤燃烧技术，如煤的洗选、超低排放燃烧技术等，可以大大减少煤炭燃烧带来的污染物排放。
2. 利用天然气等替代能源：将煤炭作为主要能源的比例逐步降低，转向使用清洁能源，如天然气、太阳能和风能等，以减少燃煤带来的大气污染。
3. 发展煤炭气化技术：煤炭气化是将煤转化为燃气，燃气中富含甲烷等清洁能源，可以减少燃煤排放的污染物。
4. 推广能效改造：改善煤炭燃烧设备的能效，推广高效燃煤锅炉和电厂的建设，可以降低单位能源消耗和污染物排放。
5. 加强大气污染治理：完善空气质量监测和排放标准，严格执行燃煤企业的排污限值要求，加强对燃煤企业的监管，确保其正常运行和达标排放。
6. 科技创新：加大对大气污染治理相关科研项目的支持力度，鼓励科技创新，开发更加高效节能的燃煤燃烧技术和大气污染治理技术。
三、煤炭燃烧与大气污染的影响与挑战1. 健康问题：煤炭的燃烧排放的颗粒物和有毒气体对人体健康造成危害，如呼吸系统疾病和心脑血管疾病。
2. 生态环境问题：燃煤排放的二氧化硫和氮氧化物对植物和水体造成损害，影响生态系统的平衡。
3. 气候变化问题：煤炭燃烧释放的二氧化碳是主要的温室气体之一，对全球气候变化产生负面影响。
天然气燃烧与空气污染的关系
天然气燃烧与空气污染的关系天然气是一种被广泛应用于家庭、工业以及能源生产领域的清洁燃料。
然而，尽管相对于煤炭和石油而言，天然气在燃烧过程中产生的污染物较少，但其燃烧仍然与空气污染密切相关。
本文将探讨天然气燃烧与空气污染之间的关系，并提出一些减少污染物排放的方法。
1. 天然气燃烧的基本过程天然气燃烧是指气体与空气中的氧气发生化学反应，释放出能量的过程。
在这个过程中，天然气中的甲烷（CH4）与氧气（O2）发生反应，生成水（H2O）和二氧化碳（CO2），同时还可能产生一些有害气体，如一氧化碳（CO）、氮氧化物（NOx）和挥发性有机化合物（VOCs）。
2. 天然气燃烧与二氧化碳排放由于天然气主要成分为甲烷，其燃烧过程产生的主要废气是二氧化碳。
与煤炭和石油相比，天然气燃烧排放出的二氧化碳量较少，因此被认为是一种较为清洁的能源。
然而，随着天然气的大规模开采和使用，其排放的二氧化碳也逐渐增加，对全球气候变暖带来了不可忽视的影响。
3. 天然气燃烧与一氧化碳、氮氧化物和挥发性有机化合物排放除了二氧化碳之外，天然气燃烧还会产生一氧化碳、氮氧化物和挥发性有机化合物等有害气体。
一氧化碳是一种无色、无味的气体，长期暴露于高浓度的一氧化碳会对人体产生严重的健康影响。
氮氧化物和挥发性有机化合物是大气污染的主要来源之一，会导致雾霾和臭氧层破坏等环境问题。
4. 减少污染物排放的方法尽管天然气燃烧会产生一些有害气体，但相对于其他化石燃料而言，其排放量较低。
为了进一步减少污染物的排放，可以采取以下几种方法：4.1 燃烧技术的改进：通过改进燃烧设备和技术，提高燃烧效率，减少有害气体的生成。
目前，高效低氮燃烧器已经被广泛运用于工业和家庭燃气设备中，有效减少了氮氧化物的排放。
4.2 碳捕集与封存技术：碳捕集与封存技术是一种将二氧化碳从天然气燃烧过程中捕集出来，并将其储存在地下等地方的技术。
这种技术可以有效减少温室气体的排放，并减缓气候变暖的速度。
燃烧与大气污染题目
题目：
1．已知某种煤的干燥无灰基成分：C daf＝80.67％，H daf＝4.97％，O daf＝12.90％，N daf＝
1.01％，S daf＝0.45％，并已知A d＝18.25％，W ar＝15.32％，
（1）求该煤的干燥基成分和收到基成分；计算燃烧所需的理论空气量；
（2）如果在燃烧中过量空气系数为1.2，计算所需的实际空气量和生成的烟气量。
某钢厂用袋式除尘器净化烟气，烟气量为14630m3/h。
袋式除尘器是由40个布袋所组成，滤袋规格为160mm，长4m，试计算该除尘器的过滤速度及气布比。
对除尘器有如下五种叙述，试问其中哪一种叙述有误：
（1）电除尘器和布袋除尘器都是高效除尘器；
（2）电除尘器的压力损失和操作费用都比布袋除尘器高
（3）一般来说，电除尘器的一次投资费用要比布袋除尘器高
（4）布袋除尘器的运行维护费比电除尘器高
（5）旋风除尘器去除10微米以下粉尘，仍具有较高的除尘效率
第三章作业
（第三版）85页到86页
3-2 3-5 3-6。
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
天然气燃烧对大气污染的影响分析
天然气燃烧对大气污染的影响分析天然气是一种清洁能源，被广泛应用于发电、供暖和工业生产等领域。
相比煤炭和石油等传统化石燃料，天然气燃烧产生的污染物较少，对大气环境的影响相对较小。
然而，天然气燃烧仍然会产生一定的污染物，本文将对天然气燃烧对大气污染的影响进行分析。
一、天然气燃烧产物天然气燃烧的主要产物包括二氧化碳（CO2）、水蒸气（H2O）、氮氧化物（NOx）、二氧化硫（SO2）以及颗粒物（PM）。
其中，CO2和H2O是主要的燃烧产物，不会直接对大气造成污染。
而NOx、SO2和PM则是对大气环境有一定影响的污染物。
二、氮氧化物（NOx）的影响天然气燃烧过程中，氮气和氧气在高温条件下发生反应，生成氮氧化物。
主要的氮氧化物包括氮一氧化物（NO）和二氧化氮（NO2）。
这些氮氧化物对大气环境的影响主要体现在两个方面。
首先，氮氧化物是大气中的光化学污染物之一，它们参与光化学反应，会产生臭氧和其他有害物质，形成光化学烟雾。
这对于城市的空气质量和人体健康具有一定的危害。
其次，氮氧化物还参与大气的酸碱反应，形成酸雨。
酸雨对于植被和土壤的腐蚀作用很大，对生态环境造成不可逆转的损害。
三、二氧化硫（SO2）的影响天然气中含有硫化氢（H2S）等硫化物，燃烧过程中会氧化生成二氧化硫。
二氧化硫的主要影响主要体现在两个方面。
首先，二氧化硫是一种典型的大气污染物，是造成酸雨的主要成分之一。
酸雨对于大气环境、水体、土壤和植被等都会带来负面影响。
其次，二氧化硫还会与空气中的气溶胶相结合形成颗粒物，进一步加剧大气污染。
四、颗粒物（PM）的影响颗粒物是指空气中浮游的固体颗粒和液滴，主要由二氧化硫和氮氧化物等污染物在大气中的化学反应和传输过程中形成。
颗粒物对大气环境和人体健康造成的影响是多方面的。
首先，颗粒物对大气的能见度造成影响，导致雾霾天气的形成，影响行车和空气质量。
其次，颗粒物中的细颗粒物被吸入人体呼吸系统后，可能对人体健康产生严重的影响。
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。
煤炭燃烧对大气污染的影响与减少排放的方法
煤炭燃烧对大气污染的影响与减少排放的方法煤炭作为一种主要的能源资源，在全球范围内被广泛应用，但其燃烧产生的废气和颗粒物对大气环境造成了严重的污染。
如何减少煤炭燃烧对大气污染的影响成为了亟待解决的问题。
本文将详细介绍煤炭燃烧对大气污染的影响，并提出一些减少排放的方法。
一、煤炭燃烧对大气污染的影响1. 二氧化硫（SO2）的排放：二氧化硫是煤炭燃烧中产生的主要气体污染物之一，其排放会导致酸雨的形成，对环境和人类健康造成严重伤害。
2. 氮氧化物（NOx）的产生：煤炭燃烧过程中的高温会使空气中的氮氧化物与氧气反应生成NOx，这些化合物对空气质量和人体健康都会产生负面影响。
3. 颗粒物的释放：煤炭燃烧会释放大量的颗粒物，包括可吸入颗粒物（PM10）和细颗粒物（PM2.5）。
这些颗粒物会影响空气质量，增加呼吸道疾病、心血管疾病等疾病的风险。
二、减少煤炭燃烧排放的方法1. 清洁能源替代：将煤炭作为主要能源的地方可以考虑通过利用可再生能源如风能、太阳能等清洁能源来替代部分煤炭的使用。
这样不仅能降低煤炭燃烧的排放量，还能减少对环境的影响。
2. 煤炭洗选技术的应用：煤炭洗选技术可以对煤炭中的灰分、硫分等有害物质进行脱除，从而减少燃煤过程中排放的污染物。
这种方法可以在煤炭矿山和燃煤电厂等地方应用。
3. 煤炭燃烧技术的改进：通过改进煤炭燃烧的技术，如采用高效燃烧器、引入低氮燃烧技术等，可以提高燃煤过程中的热效率，减少污染物的生成和排放。
4. 煤炭烟气脱硫、脱氮技术的应用：在燃煤电厂等地方，可以通过烟气脱硫和脱氮技术来减少二氧化硫和氮氧化物的排放。
这些技术包括湿法脱硫、干法脱硫、选择性催化还原（SCR）等。
5. 完善法律法规和强化监管：政府应加强对煤炭燃烧排放的监管，完善相关法律法规，对违反排放标准的企业进行罚款，从而推动企业采取更多的减排措施。
6. 推动公众环保意识的提高：通过宣传教育和媒体等渠道，提高公众对大气污染的认识和环保意识，在日常生活中采取低碳、环保的行为，减少对煤炭燃烧的需求。
燃烧反应与大气污染的关系
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汇报人：XX
目录 /目录
01
燃烧反应的产 物
02
燃烧反应对大 气环境的影响
03
燃烧反应与空 气质量的关系
04
燃烧反应与健 康的关系
05
燃烧反应的减 排措施
01 燃烧反应的产物
燃烧产生的气体
二氧化碳：燃烧的主要产物之一，会导致温室效应 一氧化碳：有毒气体，易与血红蛋白结合导致缺氧 氮氧化物：主要成分是一氧化氮和二氧化氮，对环境有害 硫氧化物：主要成分是二氧化硫和三氧化硫，对环境有害
长期接触燃烧产生的污染物会增加患肺癌和其他呼吸系统疾病的风险。
燃烧反应释放的二氧化碳和其他温室气体加剧全球气候变化，对人类健康 产生负面影响。 空气污染对儿童和老年人的影响更为显著，因为他们的免疫系统较弱或容 易受到伤害。
对生态系统的破坏
燃烧反应产生有害物质，如二氧化碳、一氧化碳、颗粒物等，对人体健康产生负面影响。 长期暴露于燃烧产生的污染物中会增加患心血管疾病、呼吸道疾病和肺癌等健康问题的风险。 燃烧反应释放的温室气体加剧全球气候变化，影响人类生存环境。 燃烧反应产生的光化学烟雾对眼睛和皮肤造成刺激和损伤，影响人类健康。
燃烧产生的颗粒物
颗粒物的成分：包括炭黑、硫酸盐、硝酸盐等
颗粒物的形成：在燃烧过程中，燃料中的有机物质和添加剂在高温下发生热解和氧化反应， 生成炭黑和有机气溶胶等颗粒物
颗粒物对大气的危害：颗粒物是大气污染的主要来源之一，对人体健康和生态环境造成严重 危害，如引起呼吸道疾病、降低能见度等
颗粒物的控制：采用低硫燃料、使用脱硫脱硝技术等措施可以有效减少颗粒物的排放
大气污染控制工程第三版课后习题答案第2章燃烧与大气污染
作业习题解答第二章 燃烧与大气污染2.1 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 27.625S 10 0.3125 0.3125H 2O 22.5 1.25 0N 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。
2.2 解：相对于碳元素作如下计算：%（质量） mol/100g 煤 mol/mol 碳C 65.7 5.475 1H 3.2 3.2 0.584S 1.7 0.053 0.010O 2.3 0.072 0.013灰分 18.1 3.306g/mol 碳水分 9.0 1.644g/mol 碳故煤的组成为CH 0.584S 0.010O 0.013， 燃料的摩尔质量（包括灰分和水分）为molC g /26.18475.5100=。
02燃烧及大气污染
2.3.2、反应方程式：
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 → xCO 2 + H 2O + zSO 2 + 3.78( x + + z − ) N 2 + Q 2 4 2
2.3.3、理论空气量 m3/kg
4、燃烧产物 一般为CO 和水，实际过程较为复杂。 一般为CO2和水，实际过程较为复杂。 不同的物质燃烧产物不同， 例如： 不同的物质燃烧产物不同， 例如： 芳香含硫化合物→硫化氢、硫醇、 芳香含硫化合物→硫化氢、硫醇、亚硫酸 酐等 甲醇→一氧化碳、 甲醇→一氧化碳、氢、甲醛、甲烷等。 甲醛、甲烷等。
燃烧过程
(1)气体最易燃烧，燃烧所需热量只用于本 身的氧化分解，并使其达到燃点， (2)液体在点火源作用下，先蒸发成蒸气， 然后蒸气氧化分解而燃烧； (3)固体燃烧分两种情况，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。
3、燃烧形式 、
§2、燃烧与大气污染
§2、燃烧与大气污染 、
2.1 燃料的分类
燃料来源 天然燃料(一次能源) 人工燃料（二次能源） 泥煤、褐煤、烟煤、 固 木炭、焦碳、煤砖、煤粉 无烟煤、可燃页岩等 石油加工产品（汽油、柴 油等）、合成液体、混合 悬浮燃料（如煤粉、重油 混合物等） 石油气、高炉煤气、焦炉 煤气、发生炉煤气、地下 汽化煤气等
由于可燃物质存在状态不同，其燃烧形式亦不同。 (1)均一系燃烧 均一系燃烧 系指在同一相中进行的燃烧。 系指在同一相中进行的燃烧。如 氢气在氧气中的燃烧、煤气在空气中的燃烧。 氢气在氧气中的燃烧、煤气在空气中的燃烧。 (2)非均一系燃烧 非均一系燃烧 系指可燃物与助燃物并非同相， 系指可燃物与助燃物并非同相， 如石油(液相 在空气(气相 中的燃烧。 液相) (3)预混燃烧 预混燃烧 系指可燃气体同助燃气体预先混合 而后进行的燃烧。 而后进行的燃烧。 (4)扩散燃烧 扩散燃烧 系指可燃气体由容器或管道中喷出， 系指可燃气体由容器或管道中喷出， 其分子同空气中氧分子相互接触扩散而产生的燃 烧。
《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
煤燃烧与大气污染控制
煤燃烧与大气污染控制近年来，随着全球经济的迅猛发展，煤燃烧作为主要的能源来源，对大气环境造成了严重的污染。
大气污染已成为人们关注的焦点之一，而煤燃烧作为主要的污染源之一，亦引起了广泛的关注。
本文将探讨煤燃烧对大气污染的影响以及相应的控制措施。
首先，煤燃烧释放的主要污染物包括二氧化硫、氮氧化物、颗粒物和挥发性有机物等。
这些污染物在大气中的积累和扩散，对空气质量和人类健康产生了严重的影响。
二氧化硫是煤燃烧的主要排放物之一，它会与大气中的氧气反应形成二氧化硫，进而形成酸雨，对土壤和水源造成污染。
氮氧化物则会加速大气中臭氧的形成，形成光化学烟雾，对人体呼吸系统和眼睛产生刺激作用。
颗粒物和挥发性有机物则会直接对人体健康造成危害，引发呼吸系统疾病和心血管疾病。
为了控制煤燃烧产生的大气污染物，各国纷纷采取了一系列的措施。
首先，提高燃烧效率是降低煤燃烧污染的有效途径之一。
通过提高燃烧设备的效率和优化燃烧工艺，可以减少煤燃烧过程中的污染物排放。
其次，采用先进的燃烧技术也是降低煤燃烧污染的重要手段。
例如，采用流化床燃烧技术可以有效降低煤燃烧过程中的氮氧化物排放。
再者，引入煤燃烧污染物的后处理设备也是控制大气污染的重要手段。
例如，烟气脱硫装置可以将煤燃烧产生的二氧化硫去除，减少酸雨的形成。
此外，还可以通过引入颗粒物捕集器和挥发性有机物吸附装置等设备，有效控制颗粒物和挥发性有机物的排放。
除了技术手段，政府和企业也需要加强管理和监督，以确保煤燃烧污染的控制。
政府可以制定相关法律法规，规范煤燃烧行为，并加大对违法行为的处罚力度。
同时，政府还可以推动煤炭产业的转型升级，促进清洁能源的发展和应用。
企业则需要加强环境管理，建立完善的污染物监测和排放报告制度，确保煤燃烧过程中的污染物排放符合相关标准。
然而，煤燃烧污染控制仍然面临一些挑战。
首先，煤燃烧是一项复杂的过程，涉及多个环节和技术，控制难度较大。
其次，煤燃烧污染物的控制成本较高，对企业的经济压力较大。
煤炭燃烧排放对大气污染的影响
煤炭燃烧排放对大气污染的影响煤炭作为一种主要的能源来源，在全球范围内被广泛使用。
然而，煤炭的燃烧会产生大量的废气和颗粒物，对大气环境造成严重污染。
本文将探讨煤炭燃烧排放对大气污染的影响，并提出应对措施。
一、煤炭燃烧排放组成煤炭燃烧所产生的主要废气包括二氧化碳（CO2）、二氧化硫（SO2）和氮氧化物（NOx）。
此外，还会产生大量的颗粒物，如煤尘和烟尘等。
二、1. 温室气体排放煤炭燃烧释放的二氧化碳是主要的温室气体之一，这对全球气候变化产生了巨大影响。
大量的二氧化碳排放导致温室效应加剧，进一步引发全球气候变暖、海平面上升等问题。
2. 酸雨形成煤炭燃烧排放的二氧化硫和氮氧化物与大气中的水蒸气反应，形成硫酸和硝酸，进而降下酸雨。
酸雨的形成对大气、水体和生态系统造成严重危害，导致土壤酸化、湖泊富营养化、植被凋落等问题。
3. 颗粒物污染煤炭燃烧排放的煤尘和烟尘等颗粒物对大气质量造成重要影响。
这些颗粒物不仅降低了空气的透明度，还会对人体健康产生危害，引发呼吸道疾病和心血管问题。
4. 空气污染物形成煤炭燃烧排放的氮氧化物和挥发性有机物在大气中经过复杂的化学反应，形成臭氧和细颗粒物等有害物质，对空气质量产生不利影响。
这些空气污染物不仅对人体健康造成危害，还会损害农作物和植被。
三、应对措施1. 推动清洁能源发展加大对清洁能源的投资和发展，减少对煤炭的依赖，选择可再生能源和清洁能源作为替代，如太阳能、风能和水能等。
通过推广使用清洁能源，可以有效减少煤炭燃烧排放对大气污染的影响。
2. 加强煤炭燃烧技术改造通过改进煤炭燃烧技术，降低排放物的含量和排放量，减少对大气环境的污染。
采用高效燃烧设备、脱硫脱硝技术等措施，能够显著降低硫氧化物和氮氧化物等有害气体的排放。
3. 加强环境监管和治理加强对煤炭燃烧企业的监管，建立严格的排放标准和监测体系。
对违反环保法规的企业进行处罚，推动企业加强煤炭燃烧的治理。
同时，加强对大气环境质量的监测和评估，及时采取控制措施。
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
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➢实际烟气量Vfg=Vfg0+（α-1)Va0
燃烧与大气污染(1)
4、烟气量的计算
以1kg燃料为例计算燃烧产物
元素 C H O N S
百分数 C H O N S
摩尔数 10C/12 10H/1 10O/16 10N/14 10S/32
需O2量 10C/12 10H/4 -10O/32 0 10S/32
燃烧与大气污染(1)
4.煤的分类和组成
Ø 煤中硫的形态
燃烧与大气污染(1)
4.煤的分类和组成
Ø 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：
➢ 收到基：锅炉炉前使用的燃料，包括全部灰分和水分
✓ 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
Ø 碳：可燃元素。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%。
Ø 氢：是燃料中发热量最高的元素。
燃烧与大气污染(1)
2. 燃料组成对燃烧的影响
Ø 氧：氧在燃料中与碳和氢生成化合物，降低了燃料的发热量 Ø 氮：燃料中含氮量很少，一般为0.5-1.5%
第三节 燃烧的产物
1、燃烧可能释放的污染物：
CO等2、CO、SOx、NOx、CH、烟、飞灰、金属及其氧化物
Ø 概念： 热力型NOx 、燃料型NOx
Ø 影响因素： 温度影响产物的绝对量和相对量 燃料种类 燃烧方式
燃烧与大气污染(1)
2.燃烧产物与温度的关系
燃烧与大气污染(1)
3.热化学关系式
Ø 发热量：
燃烧与大气污染(1)
第二节 燃料燃烧过程
1.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
燃烧与大气污染(1)
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3rew
演讲完毕，谢谢听讲!
再见，see you again
2020/11/21
燃烧与大气污染(1)
燃烧与大气污染(1)
4.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
✓ 干燥无灰基：以去掉水分和灰分的燃料作为100%的成分
燃烧与大气污染(1)
5.其他燃料
Ø 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
Ø 煤的组成(干燥基)为： C 60%,H 8%,O 8%,N 7%,S 1.6%,A 15.4%,求燃烧所需的理论空气 量.
燃烧与大气污染(1)
三.实际空气量 空气过剩系数
实际空气量
燃烧与大气污染(1)
2、部分炉型的空气过剩系数
手 烧 炉
烟煤 1.3～1.5 无烟煤 1.3～2.0
燃烧与大气污染(1)
（2）理论空气量
燃烧与大气污染(1)
二. 理论空气量的计算
2、按燃料组成
以1kg燃料为例计算燃烧所需的理论空气量
元素 C
百分数 C
摩尔数 10C/12
需O2量 10C/12
H
H
10H/1
10H/4
O
O
10O/16 -10O/32
N
N
10N/14
0
S
S
10S/32燃烧与大气污染1(10) S/32
例题1：
混合
燃烧与大气污染(1)
燃烧所需的空气量
一、假定条件：
20.9%O2和 79.1%N2
1、空气组成：
N2/O2 = 3.78
2、燃料中固定氧可用于燃烧
3、燃料中硫主要被氧化为 SO2 4、不考虑NOX的生成
燃料中的N在燃烧时转化为N2
燃烧与大气污染(1)
二. 理论空气量的计算
1、按化学方程式
（1）燃烧方程式：
Ø 灰分：是燃料中不可燃矿物质，为燃料中有害成分。
燃烧与大气污染(1)
3.煤的分类和组成
Ø 煤的基本分类 Ø 泥煤
褐煤：由泥煤形成
• 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
1.影响燃烧过程的主要因素
2）燃料完全燃烧的条件（3T）
✓ 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
燃烧与大气污染(1)
5、烟气体积和密度的校正
Ø 自习5分钟 7、过剩空气校正自习
若空气过剩系数为α，测定的烟气成分中CO2、O2、 CO、N2体积分数分别为C1、O2、C1、 N2则有
燃烧与大气污染(1)Fra bibliotek 8、燃烧污染物的控制
Ø 1）烟尘的形成与控制
Ø 烟尘产生量与煤种、炉型、燃烧条件有关 Ø 控制方法： Ø 采取除尘措施 Ø 消烟除尘 Ø 改善燃烧条件
燃烧与大气污染(1)
2020/11/21
燃烧与大气污染(1)
第一节 燃料的性质
1. 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
木柴、煤、油页岩 木炭、焦炭、煤粉等
液体燃料 气体燃料
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
燃烧与大气污染(1)
2. 燃料组成对燃烧的影响
Ø 天然气
➢ 典型的气体燃料 ➢ 一般组成为甲烷85％、乙烷10％、丙烷3％
燃烧与大气污染(1)
5.其他燃料
Ø 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 ➢ 核燃料 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
2、部分炉型的空气过剩系数
链 条 炉
烟煤 1.3～1.4 无烟煤 1.3～1.5
燃烧与大气污染(1)
本节例题中，如空气过剩系数为1.1，则燃 烧所需的实际空气量是多少？
3、空燃比AF ➢单位质量燃料燃烧所需要的空气质量。 ➢理论空燃比与燃料中氢的相对含量有关，随氢含量减 少而减少，
燃烧与大气污染(1)
燃烧与大气污染(1)
4.煤的分类和组成
Ø 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。
➢ 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。
产物量 10C/12
10H/2 0 10N/28 10S/32
燃烧与大气污染(1)
例题2：
煤的组成为： C 64%,H14%,O6%,,S1.3%,A 13.2%,N1.5%,若空气过剩系数α=1.5时,求（1）燃烧 产生的烟气量.（2）干烟气中SO2的浓度 ➢例2中若产灰率为40%，则干烟气中粉尘浓度是多少？
• 单位燃料完全燃烧时，所放出的热量，即在反应物开始 状态和反应产物终了状态相同下的热量变化（ kJ/kg or kcal/kg ）
• 高位发热量：包括燃料生成物中水蒸气的汽化潜热 • 低位发热量：燃烧产物中的水蒸气仍以气态存在时，完
全燃烧过程所释放的热量
燃烧与大气污染(1)
3.热化学关系式
Ø 燃烧设备的热损失
燃烧与大气污染(1)
8、燃烧污染物的控制
Ø 2）硫氧化物的形成与控制
Ø 采用低硫燃料 Ø 烘焙脱硫 Ø 型煤固硫 Ø 燃烧过程中脱硫和 Ø 烟气脱硫
燃烧与大气污染(1)
8、燃烧污染物的控制
Ø 3）氮氧化物的形成与控制
降低燃烧温度和氧气浓度 缩短烟气在高温区的停留时间 偏离理论空气量条件下进行燃烧
• 排烟热损失 • 不完全燃烧热损失 • 散热损失
Ø 在充分混合的条件下，热损失在理论空气量条件下最 低
Ø 不充分混合时，热损失最小值出现在空气过剩一侧。
燃烧与大气污染(1)
3.热化学关系式
Ø 燃烧热损失与空燃比的关系
燃烧与大气污染(1)
4、烟气量的计算
实际烟气量
理论烟气量 过剩空气量
干烟气量 水蒸气
Ø 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。
燃烧与大气污染(1)
2. 燃料组成对燃烧的影响
Ø 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。