第二章 清洁燃烧技术 - 1.

模块二 燃烧过程污染物排放量的计算
一、 燃料的种类及组成 二、 燃料的燃烧过程
三、 烟气体积及污染物排放量计算
四、燃烧污染物的形成与控制
按其物理状态分为：
• A.固体燃料：挥发分被蒸馏后以气态燃烧（蒸气控制） ；留下的固定炭以固态燃烧（扩散控制）。 • B.液体燃料：由蒸发过程控制（气态形式燃烧）。 • C. 气态燃料：由可燃气体组成的燃料称为气体燃料。气体燃
第二章
清洁燃烧技术
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
本章主要内容： 案例分析 §2.1 燃料的燃烧过程及燃烧设备 §2.2 燃烧过程中主要污染物的形成机制 §2.3 煤脱硫技术和低NOX生成燃烧技术 课后思考题及拓展任务
循环流行化床锅炉技术是近十几年来迅速发展的一项高效低污染清洁燃 烧技术。国际上这项技术在电站锅炉、工业锅炉和废物处理利用等领域已得 到广泛的商业应用，并向几十万千瓦级规模的大型循环流化床锅炉发展；国 内在这方面的研究、开发和应用也逐渐兴起，循环流化床锅炉投入运行或正 在制造之中。未来的几年将是循环流化床飞速发展的一个重要时期 【案例分析】 （1）循环流化床的结构和原理 锅炉采用单锅筒，自然循环方式，总体上分为前部及尾部两个竖井。前部 竖井为总吊结构，四周有膜式水冷壁组成。自下而上，依次为一次风室、密 相床、悬浮段，尾部烟道自上而下依次为高温过热器、低温过热器及省煤器、 空气预热器。尾部竖井采用支撑结构，两竖井之间由立式旋风分离器相连通， 分离器下部连接回送装置及灰冷却器。燃烧室及分离器内部均设有防磨内衬， 前部竖井采用敷管炉墙，外置金属护板，尾部竖井采用轻型炉墙，由八根钢 柱承受锅炉全部重量。
，形成年代最短。呈黑色、褐色、泥土色，象木材结构。 • 特点：①挥发分较高，析出温度低；②燃烧热值低，不能制炭 。干燥后：C含量60—75%，O2含量20—25%。
A.褐煤：是由泥煤形成的初始煤化物，是煤中等级最低的一类
1）煤的分类
B.烟煤：形成历史较褐煤长。黑色，外形有可
见条纹。 • 挥发分20—45%，C 75—90%。成焦性较强 ，氧含量低，水分及灰分含量不高，适宜工业 使用。
料属于清洁燃料，主要包括天然气、液化石油气、焦炉煤气等 。
一、
1. 燃料的分类 （1）如下表：
按物态分 按获得方法分
燃料的种类及组成
天然燃料 木柴、煤、油页岩 石油 天然气
人工燃料 木炭、焦炭、煤粉等 汽油、煤油、柴油、 重油 高炉煤气、发生炉煤 气、焦炉煤气
固体燃料 液体燃料 气体燃料
（2）按使用多少可以分为
• 1）常规燃料 如煤、石油、天然气等。 • 2）非常规燃料
2. 几种常规燃料及其化学组成 （1）煤
聚合物,各种聚合物之间由不同的碳氢支链互相连接成更大的颗 粒。 性质：煤中有机成分和无机成分的含量因种类、产地不同而异 。 1）煤的分类：基于沉积年代的分类法分为褐煤、烟煤、无烟煤。
(1)C是主要燃素，碳化年龄越大， 含碳越高(2)S有三种存在形式：硫 酸盐（不参与燃烧反应，非可燃硫 ）、黄铁矿和有机硫（可燃硫市极 为有害的），燃烧生成SO2和SO3 等有害气体，造成大气污染(3)灰分 是由燃料中碳酸盐、粘土矿物及微 量的稀土元素所组成，不能燃烧， 定义：煤是最重要的固体燃料，它是一种复杂的物质聚集体。煤 造成燃烧损失和大气环境颗粒物污 的可燃成分主要是由碳、氢及少量氧、氮和硫等一起构成的有机 染
C.无烟煤：碳含量最高，煤化时间最长的煤，
具有明显的黑色光泽，机械强度高。 • C含量>93%, 无机物量<10%, 着火难，不易自 燃，成焦性差。
2）煤的化学组成：
煤的化学组成通常用C、H 、O、N、S等元素及A和W的 百分数来表示。
燃料组成的表示方法: CxHySzOwNv
3）煤中硫的形态
3）煤中硫的形态
2.1
燃料的燃烧过程及燃烧设备
2.1.1 燃料的种类
(1)固体燃料 固体燃料分为天然固体燃料、人工固体燃料和固体可燃废物。 ①泥煤 泥煤是最年轻的煤，是由植物刚刚衍变而成的。 ②褐煤 褐煤比泥煤炭化程度大一些，这种煤基本上完成了植物遗体的炭 化过程 ③烟煤 烟煤是炭化程度较高的煤，仅次于无烟煤。 ④无烟煤 无烟煤是含碳量最高、炭化时间最长的煤。（煤炭分类见表2-1） (2)液体燃料 液体燃料包括石油及石油制品、煤炭加工制取的燃料油和生物液体燃料。 (3)气体燃料 由可燃气体组成燃料称为气体燃料。可分为天然气体燃料、工业生产过 程副产气体燃料和人造气体燃料等。
（2）石油
1）石油又称原油，是液体燃料的主要来源，比重在0.78—1.00 之间，本身为黑褐色的粘稠液体。主要组成是烷烃、烯烃、芳香 烃和环烷烃，另外，还有少量的硫化物、氧化物、氮化物、水分 和矿物还含有微量金属（钒、镍）、砷、铅、氯等，10ppm左右 。
• . 硫酸盐硫:
硫酸盐硫在燃烧时不参加燃烧，留在灰渣里， 是灰分的一部分，其它形态的硫能燃烧放出热量。通常所说的 SOx污染物只包括有机硫、硫化物，不包括MeSO4。
• b. 硫化铁硫：是主要的含硫成分，常见形态是黄铁矿硫。
• 黄铁矿：硬度 6—6.5 , 比重 4.7—5.2 • 本无磁性，但在强磁场感应下能转变为顺磁性物，吸收微波能力 较强，据此，可把其从煤中脱除。 • c.有机硫： 以各种官能团形式存在。如噻吩、芳香基硫化物、 硫醇等。不易用重力分选的方法除去，需采用化学方法脱硫。
【任务二】煤燃烧大气污染物排放量的计算
某电厂烟气温度为473k，压力为105kpa，湿烟气量 V=10400m3,水蒸气的体积分数为6.25%，二氧化碳为 10.7%，氧气为8.2%，不含一氧化碳。排放的污染物质流 量为22.7kg/min。求1.污染物排放的流量（单位：t/d）2. 污染物在干烟气中的浓度。3.烟气中的过剩系数。4.空气 过度系数a=1.8时，污染物在烟气中的浓度。 洁净燃烧技术主要是通过洁净煤技术减少二氧化硫排放和 通过改变燃烧方式降低NOx生成。主要洁净煤技术包括煤 炭洗选加工，煤炭气化和液化，工业和民用煤炭固硫技术， 燃煤锅炉采用的脱硫技术和循环流化床燃烧技术等。