1、第二章燃燒與大氣污染在大氣污染物濃度較高的城市，煙塵、NOx和S02等主要是由燃料燃燒產(chǎn)生的。本章側(cè)重介紹燃料燃燒過程的基本原理、污染物的生成機(jī)理、以及如何控制燃燒過程，以便減少污染物的排放量。第一節(jié)燃料的性質(zhì)(請同學(xué)們列舉哪些是燃料并做總結(jié))定義：燃料是指在燃燒過程中，能夠放出熱量，且在經(jīng)濟(jì)上可以取得效益的物質(zhì)。燃料是指用以生產(chǎn)產(chǎn)生熱量或動(dòng)力的可燃性物質(zhì)?？煞譃槌Ｒ?guī)燃料和非常規(guī)燃料。常規(guī)燃料：煤、石油和天然氣等化石燃料。非常規(guī)燃料：除了煤、石油和天然氣等常規(guī)燃料外，所有可燃性物質(zhì)都包括在非常規(guī)燃料之列；如生活垃圾、農(nóng)作物秸稈等。燃料按物理狀態(tài)可分為：(1) 氣體燃料：氣體燃料的優(yōu)點(diǎn)是燃燒迅速

2、，其燃燒狀態(tài)可基本上由空氣與燃料的擴(kuò)散或混合所控制。(2) 液體燃料：液體燃料也是以氣態(tài)形式燃燒，因此它的燃燒速度受其蒸發(fā)過程控制。(3) 固體激料：固體燃料的燃燒則受以下二種現(xiàn)象控制：燃料中揮發(fā)性組分被蒸餾后以氣態(tài)燃燒，而遺留下來的固定碳則以固態(tài)燃燒，后者的速率由氧向固體表面的擴(kuò)散控制。燃料的性質(zhì)影響燃燒設(shè)備設(shè)計(jì)和各種操作條件，也影響大氣污染物的形成和排放，所以接下來對常規(guī)燃料及非常規(guī)燃料做一簡要介紹。一、煤煤是最重要的固體燃料，它是一種復(fù)雜的物質(zhì)聚集體，主要是由植物的部分分解和變質(zhì)而形成的。煤的可燃成分主要是由碳、氫及少量氧、氮和硫等一起構(gòu)成的有機(jī)聚合物。煤中有機(jī)成分和無機(jī)成分的含量，因煤

3、的種類和產(chǎn)地不同而有很大差別。下面對煤的分類做一介紹。1. 煤的分類：我們知道，煤是由植物做在高壓覆蓋和較高溫度條件下經(jīng)過長期過程形成的，不同的植物及其不同覆蓋時(shí)間即腐蝕程度會形成不同的煤。(我們把植物原料變成煤的過程稱為“煤化”過程)根據(jù)“煤化”程度，槳煤分成以下三大類：(1) 褐煤：褐煤是由泥煤形成的初始煤化物。是煤中等級最低的一類，形成年代最短。呈黑色、褐色或泥土色，其結(jié)構(gòu)類似木材。水分和灰分含量都較高，燃燒熱值較低。(2) 煙煤：煙煤的形成歷史較褐煤為長，呈黑色，外形有可見條紋。成焦性較強(qiáng)，且含氧量低水分和灰分含量一般不高，適宜工業(yè)上的一般應(yīng)用。(3) 無煙煤：無煙煤是碳含量最高，煤化

4、時(shí)間最長的煤。它具有明亮的黑色光澤，機(jī)械強(qiáng)度高。碳含量一般高于93，無機(jī)物含量低于10，因而著火困難，儲存時(shí)穩(wěn)定，不易自燃。成焦性極差。2. 煤的工業(yè)分析煤的工業(yè)分析包括測定煤中水分、灰分、揮發(fā)分和固定碳，以及估測硫含量和熱值，這些是評價(jià)工業(yè)用煤的主要指標(biāo)。 水分：水分包括外部水分和內(nèi)部水分。測定外部水分的方法是：稱取一定量的13mm以下粒度的煤樣，置于干燥箱內(nèi)，在318323K溫度下干燥8h，取出冷卻干燥后所失去的水分質(zhì)量占煤樣原來質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)就是煤的外部水分(W)。W測定內(nèi)部水分的方法是：將上述失去外部水分的煤樣繼續(xù)在375380K下干燥約2h.所失去的水分質(zhì)量占試樣原來質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)即內(nèi)部

5、水分(W)。n兩部分水分之和即為煤所含的全水分。 灰分：灰分是煤中不可燃礦物物質(zhì)的總稱，其含量和組成因煤種及粗加工的不同而異。煤中灰分的存在，降低了煤的熱值，也增加了煙塵污染及出渣率。高灰分、低的熔點(diǎn)的煤極易結(jié)渣，使煤不能充分燃燒，從而影響熱效率。(我國煤碳的平均灰分約為25%),以氧化物形式表示，灰分的組成見表2-l(P29) 揮發(fā)分：揮發(fā)分系煤干餾時(shí)所釋放出的氣態(tài)可燃物質(zhì)通過將風(fēng)干的煤樣在1200K的爐個(gè)加熱7min而測定。揮發(fā)分主要由氫氣、碳?xì)浠衔?、一氧化碳及少量的硫化氫等組成。在相同的熱值下，煤中揮發(fā)分越高，就越容易燃著，火焰越長，越易燃燒完全；但含量過高容易污染環(huán)境，這主要是因?yàn)楹?/p>

6、量過高，在爐膛內(nèi)無法充分燃燒，形成大量的碳粒子與煙氣從煙囪排出。 固定碳：從煤中扣除水分、灰分和揮發(fā)分后剩下的部分。是煤的主要可燃物質(zhì)。煤中的碳不是以單質(zhì)形態(tài)存在的，而是與氫、氮、硫、氧等組成有機(jī)化合物。3. 元素分析元素分折是用化學(xué)方法測定去掉外部水分的煤中主要組分碳、氫、氮、硫和氧等的含量。碳和氫是通過燃燒后分析尾氣中CO2和h2o的生成量而測定的。氮含量的測定是在催化劑作用下使煤中氮轉(zhuǎn)變?yōu)榘?，繼而用堿吸收，最后用酸滴定。硫含量測定，是將樣品放在氧化鎂和無水碳酸鈉的混合物上加熱、使硫化物轉(zhuǎn)變?yōu)榱蛩猁}，再以重量法測定硫酸鋇沉淀而決定的。氧含量的測定，分為直接法和間接法。4. 煤中硫的形態(tài)煤中

7、含有四種形態(tài)的硫：黃鐵礦硫(FeS2)。硫酸鹽硫(MeSO4)、有機(jī)硫(CxHySz)和元素硫。人們一般把硫分劃為硫化鐵硫、有機(jī)硫和硫酸鹽硫三種。(1) 硫化鐵硫：代表為黃鐵礦硫，煤中主要的含硫成分，呈獨(dú)立相分布，可轉(zhuǎn)變?yōu)轫槾判晕镔|(zhì)，吸收微波能力強(qiáng)，根據(jù)這些特性可采用不同的物理或化學(xué)方法除去。(2) 有機(jī)硫：可分為原生有機(jī)硫：來源于成煤植物蛋白質(zhì)的原生質(zhì)，一般蛋白質(zhì)含硫量為5%。次生有機(jī)硫：是在成煤時(shí)期形成的，在形成黃鐵礦的同時(shí)分離出來的。有機(jī)硫分與煤中有機(jī)質(zhì)構(gòu)成復(fù)雜的分子不宜用一般重力分選的辦法除去，需要采用化學(xué)方法進(jìn)行脫硫。(3)硫酸鹽硫：硫酸鹽硫主要以鈣、鐵和錳的硫酸鹽形式存在，以石膏(

8、CaSO42H2O)為主，含量比前兩種硫少得多。5. 煤的成分表示法由于煤中水分和灰分受外界條件影響時(shí)其百分比隨之發(fā)生改變，因此，要確切說明煤的特性，必須同時(shí)指明百分比的基準(zhǔn)。煤成分表示方法的常用基準(zhǔn)有收到基、空氣干燥基、干燥基和干燥無灰基。(1) 收到基：以包括全部水分和灰分的燃料作為100的成分，即鍋爐燃料的實(shí)際成分可表示為：Car+Har+Oar+Nar+Sar+Aar+War=100%ar收到基成份(2) 空氣干燥基：以去掉外部水分的燃料作為100%的成分表示法。Cad+Had+Oad+Nad+Sad+Aad+Wad=100%ad空氣干燥基成份(3) 干燥基：以去掉全部全部水分的燃料作

9、為100的成分表示法。Cd+Hd+Od+Nd+Sd+Ad=100%ad干燥基成份(4) 干燥無灰基：以去掉水分和揮發(fā)分的燃料作為100的成分表示法。Cdaf+Hdaf+Odaf+Ndaf+Sdaf=100%daf干燥無灰基成份干燥無灰基因?yàn)楸苊饬怂趾突曳值挠绊懀识容^穩(wěn)定。煤礦通常提供的煤質(zhì)資料為干燥無灰基成分。我國煤質(zhì)分析見表2-2(P35)二、石油石油是液體燃料的主要來源，多種化合物的混合物，主要由鏈烷烴、環(huán)烷烴和芳香烴等碳?xì)浠衔锝M成。這些化合物主要含碳和氫，還有少量的硫、氮、氧，含量因產(chǎn)地而異。原油雖然是易燃物，但一般將原油加工為各種石油化工產(chǎn)品，通過蒸餾、裂化和重整過程，生產(chǎn)出各

10、種汽油、溶劑、化學(xué)產(chǎn)品和燃料油。燃料油的一個(gè)重要性質(zhì)是其相對密度，為燃料沒的化學(xué)組成和發(fā)熱值提供了一種指示。例如：當(dāng)氫含量增加時(shí)，相對密度減少，發(fā)熱量增加。三、天然氣天然氣是典型的氣體燃料，組成一般為甲烷85、乙烷10、丙烷3，含碳更高的碳?xì)浠衔镆部赡艽嬖谂c天然氣中；天然氣還含有碳?xì)浠衔镆酝獾钠渌M分，如H2。、CO2、N2、He、H2S等。天然氣中的硫化氫具有腐蝕性，它的燃燒產(chǎn)物為硫的氧化物，因此對天然氣中硫的含量有相關(guān)規(guī)定，超標(biāo)需要脫硫。四、非常規(guī)燃料除了煤、石油、天然氣等常規(guī)燃料外，所有可燃性物質(zhì)都包括在非常規(guī)燃料之例，某些低級的化石燃料，如泥碳、焦油砂、油頁巖等，也作為非常規(guī)燃料。

11、根據(jù)來源，非常規(guī)燃料可分為如下幾類：(1) 城市固體廢棄物；(2) 商業(yè)和工業(yè)固體廢棄物；(3) 農(nóng)業(yè)廢物及農(nóng)村廢物；(4) 水生植物和水生廢物；(5) 污泥處理廠廢物；(6) 可燃性工業(yè)和采礦廢物；(7) 天然存在的含碳和含碳?xì)涞馁Y源；(8)合成燃料。非常規(guī)燃料的重要性在于它能夠在某些領(lǐng)域代替日益減少的化石燃料的供應(yīng)，同時(shí)也是處理廢物的有效方式，例如生活垃圾燃料。它既能提供能源，又能處置廢物，減輕對環(huán)境的壓力。城市垃圾衍生燃料制備方法見表2-3(P37)。第二節(jié)燃料燃燒過程一、影響燃燒過程的主要因素1燃燒過程及燃燒產(chǎn)物燃燒是可燃混合物的快速氧化過程，并伴隨著能量(光和熱)的釋放，同時(shí)使燃料的

12、組成元素轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的氧化物。多數(shù)化石燃料完全燃燒的產(chǎn)物是二氧化碳和水蒸氣。不完全燃燒過程將產(chǎn)生黑煙、一氧化碳和其它部分氧化產(chǎn)物等大氣污染物。例如當(dāng)燃料中含有硫和氮時(shí)，則會生產(chǎn)SO2和NO,以污染物的形式存在于煙氣中；此外，當(dāng)燃燒室內(nèi)溫度較高時(shí)，空氣中的部分氮也會被氧化成NO，即熱力型氮氧化物。X因此下面對燃料的燃燒過程作一介紹。2燃料完全燃燒的條件綜上所述，要使燃料完全燃燒必須具備如下條件。(1)空氣條件：很顯然，燃料燃燒時(shí)必須保證供應(yīng)與燃料燃燒相適應(yīng)的空氣量。如果空氣供應(yīng)不足，燃燒就不完全。相反空氣量過大，也會降低爐溫增加鍋爐的排煙損失。(2) 溫度條件：燃料只有達(dá)到著火溫度才能與氧化合而燃

13、燒。著火溫度系在氧存在下可燃質(zhì)開始燃燒所必須達(dá)到的最低溫度。各種燃料都具有自己特征的著火溫度，按固體燃料、液體燃料、氣體燃料的順序依次上升。(3) 時(shí)間條件：燃料在燃燒室中的停留時(shí)間是影響燃燒完全程度的另一基本因素。燃料在高溫區(qū)的停留時(shí)間應(yīng)超過燃燒所需時(shí)間。因此，在所要求的燃燒反應(yīng)速率下，停留時(shí)間將決定于燃燒室的大小和形狀；反應(yīng)速度隨溫度的升高而加快，所以在較高溫度下燃燒所需要的時(shí)間較短。(4)燃料與空氣的混合程度：燃料和空氣中氧的充分混合也是有效燃燒的基本條件二者需充分混合。混合程度取決于空氣的湍流度。適當(dāng)?shù)目刂七@四個(gè)因素空氣與燃料之比、溫度、時(shí)間和湍流度，是在大氣污染物排放量最低條件下實(shí)現(xiàn)

14、有效燃燒所必須的，評價(jià)燃燒過程和燃燒設(shè)備時(shí)，必須認(rèn)真地考慮這些因素。通常把溫度、時(shí)間和湍流度稱為燃燒過程的“三T”。二、燃燒的理論空氣量1. 理論空氣量單位量燃料按燃燒反應(yīng)方程式完全燃燒所需要的空氣量稱為理論空氣量。它由燃料的組成決定，可由燃燒方程式計(jì)算求得。建立化學(xué)方程式時(shí)通常假定：(1) 空氣僅是由氮和氧組成的，其體積比為79.1/20.9=3.78(2) 燃料中的固定態(tài)氧可用于燃燒。(3) 燃料中的硫主要被氧化成SO2.(4) 熱力型氮氧化物的生成量較小，燃料中含氮量也較低，在計(jì)算理論空氣量時(shí)可以忽略。(5) 燃料中的氮在燃燒時(shí)轉(zhuǎn)化為氮?dú)夂鸵谎趸话阋缘獨(dú)鉃橹鳌?6) 燃料的化學(xué)式為

15、CHSO，其中x、y、z、w分別代表碳、氫、硫和氧的原子數(shù)。xyzw由此得燃燒方程式：ywywCHSO+(x+y+z-)O+3.78(x+y+z-)NTxCOxyzw4224222yyw+上HO+zSO+3.78(x+上+z-)N+Q222422則理論空氣量ywVo二22.4x4.78(x+z-)/(12x+1.008y+32z+16)a42m3/kgyw二107.1(x+上+z-)/(12x+1.008y+32z+16)42講解例題2-1，2-2，2-3。2空氣過剩系數(shù)定義：把超過理論空氣量多供給得空氣量稱為過?？諝饬俊２褜?shí)際空氣量V與a理論空氣量V。之比定義為空氣過剩系數(shù)。用a表示。aV

16、a=a-V0a3.空燃比定義：單位質(zhì)量燃料燃燒所需要的空氣質(zhì)量，可由方程式求得。如甲烷在理論空氣量下的完全燃燒：CH+2O+7.56NCO+HO+7.56N422222則空燃比為AF=(2X32+7.56X28)/(lX16)=17.2隨著燃料中氫相對含量的減少，碳相對含量的增加，理論空燃比隨之減少。例如汽油(C8H18)的理論空燃比為15,純碳的理論空燃比約為11.5。同時(shí)也可以根據(jù)燃燒方818程式計(jì)算燃燒產(chǎn)物的量,即燃料燃燒產(chǎn)生的煙氣量。三、燃燒產(chǎn)生的污染物燃燒產(chǎn)生的污染物有：CO2、CO、SO、NO、煙、飛灰、金屬及其氧化物、金屬2xx鹽類、醛、酮和稠環(huán)碳?xì)浠衔锏?。這些都是有害物質(zhì),它

17、們的形成與燃燒條件有關(guān)從圖24可以看出,溫度對各種燃燒產(chǎn)物的絕對量和相對量都有影響。例23某燃燒裝量采用重油作燃料，重油成分分析結(jié)果如下(按質(zhì)量)C88.3%；H9.5%；S1.6%；H2O0.05%；灰分0.10%。試確定燃燒1kg重油所需要的理論空氣量。解：以1kg重油燃燒為基礎(chǔ)，則：重量(g)摩爾數(shù)(mol)需氧數(shù)(mol)C88373.5873.58H9547.523.75S160.50.5H2O0.50.02780所以理論需氧量為73.58+23.75十0.5=97.83mol/kg重油。假定干空氣中氮和氧的摩爾比（體積比）為3.76,則1kg重油完全燃燒所需要的理論空氣量為97.8

18、3X（3.78十l）=467.63mol/kg重油即467.63X22.4/1000=10.47m3N/kg重油四、熱化學(xué)關(guān)系式1. 發(fā)熱量燃燒過程是放熱反應(yīng)、釋放的能量（光和熱）產(chǎn)生于化學(xué)鍵的重新排列。單位燃料完全燃燒時(shí)發(fā)生的熱量變化,即在反應(yīng)物開始狀態(tài)和反應(yīng)產(chǎn)物終了狀態(tài)相同的情況下（通常為298K和1atm）的熱量變化，稱為燃料的發(fā)熱量，單位是kJ/kg個(gè)體、液體燃料）或kJ/m3（氣體燃料）。燃料的發(fā)熱量有高位發(fā)熱量和低位發(fā)熱量之分；高位發(fā)熱量包括燃料燃燒生成物中水蒸汽的汽化潛熱；低位發(fā)熱量是指燃料燃燒產(chǎn)物中水蒸汽仍以氣態(tài)存在時(shí)，完全燃燒過程中所釋放的熱量。一般燃燒設(shè)備的排煙溫度均遠(yuǎn)超過

19、水蒸汽的凝結(jié)溫度，因此大都按低位發(fā)熱量計(jì)算燃料發(fā)熱量。若已知燃料中氫和水的含量，低位發(fā)熱量qL可由高位發(fā)熱量qH減去水蒸汽的凝結(jié)熱而求得。若發(fā)熱量以KJ/kg表示，貝y：q二q-25（9w+w）LHHW式中：wH和wW燃料中氫和水分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。HW2. 燃料設(shè)備的熱損失燃料燃燒產(chǎn)生的熱量僅有一部分能夠被有效利用，這是因?yàn)樗械娜紵O(shè)備都存在熱損失。燃燒設(shè)備的熱損失主要包括排煙熱損失、不完金燃燒熱損失和爐體散熱損失等。（1）排煙熱損失：這是由于排煙帶走了一部分熱量造成的；一般鍋爐排煙熱損失為6%12%?？筛鶕?jù)排煙的焓與進(jìn)入鍋爐冷空氣的焓之差計(jì)算。影響排煙熱損失的主要因素是排煙溫度和排煙體積。例如

20、煙溫發(fā)升高1215K,排煙熱損失可增加1%。又如鍋爐尾部設(shè)置省煤器和空氣預(yù)熱器，就是為了降低排煙溫度。但也應(yīng)防止煙溫過低造成受熱面的酸性腐蝕。工業(yè)鍋爐的排煙溫度選取160200r，大、中型鍋爐的排煙溫度選取110180°C（2）不完全燃燒熱損失：包括化學(xué)不完全燃燒和機(jī)械不完全燃燒造成的熱損失。前者是由于煙氣中含有殘余的可燃?xì)怏w所造成的，主要為CO,還有少量的h2、ch4等。機(jī)械不完全燃燒熱損失是由于灰中含有末燃盡的碳造成的，它包括灰渣損失飛灰損失、漏煤損失。機(jī)械不完全燃燒損失是比較大的一項(xiàng)損失。（3）散熱損失：由于鍋爐爐墻、鍋筒、聯(lián)箱、汽水管道等部分溫度高于周圍空氣溫度，因而有部分熱

21、量散失到空氣中從而造成熱損失。下圖表明了空燃比對燃燒熱量損失的影響。在充分混合的條件下，熱量總損失在理論空氣量條件下最低；當(dāng)混合不充分時(shí)，熱量總損失的最小值出現(xiàn)在空氣過量一側(cè)，精確位置取決于燃料與空氣之間混合的程度，也取決于各種燃料的特征燃燒速度。菴射和爐聖損失空氣過冒理論空氣量2-5撚燒熱根失與空燃比的關(guān)系婕咒不足-混合不良充分混合第三節(jié)煙氣體積計(jì)算一、煙氣體積計(jì)算1. 理論煙氣體積定義：在理論空氣量下，燃料完全燃燒所生成的煙氣體積稱為理論煙氣休積。以VJ表示。煙氣成分主要是CO2、so2、n2和水蒸氣。通常把煙氣中除了水蒸氣以外的部分稱為干煙氣。把包括水蒸氣在內(nèi)的煙氣稱為濕煙氣。所以理論煙

22、氣體積等于干煙氣體積和水蒸氣體積之和。理論水蒸氣體積是由三部分構(gòu)成的： 燃料中氫燃燒后生成的水蒸氣體積； 燃料中所含的水燕氣體積； 由供給的理論空氣量帶入的水蒸氣體積。2. 煙氣體積和密度的校正燃燒裝置產(chǎn)生的煙氣溫度和壓力總是高于標(biāo)準(zhǔn)狀況（273K、101325PA）,在煙氣體積和密度計(jì)算中往往需要換算成為標(biāo)準(zhǔn)狀況條件下，以便于計(jì)算。大多數(shù)煙氣可以視為理想氣體，所以在煙氣體積和密度換算中可以應(yīng)用理想氣體狀態(tài)方程。若設(shè)觀測狀態(tài)下(溫度T、壓力P)煙氣的體積為V、密度為p.在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)SSSS下(溫度Tn、壓力pn)煙氣的體積為VN，密度為pN，則由理想氣體狀態(tài)方程式可以得到標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的煙氣體積。V

23、-V也-TNNspTNs標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的煙氣密度：p-p-TNspTsN注意此公式要板書演示計(jì)算過程。3過剩空氣校正因?yàn)閷?shí)際燃燒過程是有過?？諝獾模匀紵^程中的實(shí)際煙氣體積應(yīng)為理論煙氣體積與過?？諝庵?。以碳在空氣中的完全燃燒為例：C+O2+3-78N2CO2+3.78N2煙氣中僅含有CO2和N2o若空氣過量，則燃燒方程式變?yōu)椋篊+(l+a)O2+(l+a)3.78N2CO2+aO2+(1+a)3.78N2若燃燒是完全的，過?？諝庵械难鮾H以O(shè)2的形式存在；如燃燒產(chǎn)物以下標(biāo)P表示,則上式改為：C+(1+a)O2+(1+a)3.78N2CO2p+O2p+N2pN2為實(shí)際供給空氣量中所含的總氮量；假

24、定空氣的體積組成為20.9%02和79.1%2p2n2,貝y實(shí)際供給總氧量為：實(shí)際供氧量：20.9O79?1_忒2=O=209N=0.264N2p79.12p理論需氧量=0.264N-Oo2p2p因此，空氣過剩系數(shù)a實(shí)際空氣量0.264NOa=二耳二1+理論空氣量0.264N-O0.264N-O2p2p2p2p假如燃燒過程產(chǎn)生CO，則需從過剩氧中減去氧化CO為CO2所需的氧。因此：實(shí)際空氣量0.264NO-0.5COa=S二1+Sp理論空氣量0.264N-(O-0.5CO)0.264N-(O-0.5CO)2p2pp2p2pp考慮到過?？諝庑Ｕ?，實(shí)際煙氣體積：Vf=Vfo+V(a-1)V實(shí)際供

25、給空氣量。fgfgaa例題：用儀器測定煙氣組成為：CO2=10%,O2=4%,CO=1%。則該爐過?？諝庀禂?shù)a是多少？解：煙氣中N2體積比為：100-10-4-1=85%,故：4-0.5x10.264x85-(4-0.5x1)二1.18O-0.5CO二1+*p0.264N-(O-0.5CO)2p2pp二、污染物排放量的計(jì)算通過測定煙氣中污染物的濃度,根據(jù)實(shí)際排煙量,很容易計(jì)算污染物的排放量。但在許多情況下,需要根據(jù)同類燃燒設(shè)備的排污系數(shù)、燃料組成和燃燒狀況,預(yù)測煙氣量和污染物濃度。下面以例題來說明有關(guān)的計(jì)算?！纠?4】對于例2一3給定的重油，若燃料中硫全部轉(zhuǎn)化為SO2其中SO2占97%)。試計(jì)

26、算空氣過剩系數(shù)：a=1.20時(shí)煙氣中SO2及SO3的體積分?jǐn)?shù)，以ppm表爾；并計(jì)算此時(shí)干煙氣中CO2的含量，以體積百分比表示。(此題首先要計(jì)算出煙氣總體積，再計(jì)算相應(yīng)成分的濃度)解：由例2一3知，理論空氣量條件下煙氣組成：CO2：73-58；H2O:47-5+皿278。SO2：°5；比：97-83X3-78理論煙氣量為73.58+(47.5+0.0278)+0.5+97.83X3.78=491.4mol/kg重油即：491.4X22.4/1000=11.01mN3/kg重油空氣過剩系數(shù)a=1.2時(shí).實(shí)際煙氣量為11.01+10.47X0.2=13.10mN3/kg重油；煙氣中SO2的

27、體積為0.5X0.97X22.4/1000=0.0109m/kg重油煙氣中SO3的體積為0.5X0.03X22.4/1000=3.36X1053/kg重油所以煙氣中so2及SO3的濃度分別為pso2=0.0109/13.10=832ppmpSO3=3.36X10-4/13.10=25.6ppmSO3當(dāng)a=1.2時(shí)，干煙氣量為：491.4-(47.5十0.0278)X22.4/1000+10.47X0.2=12.04mCO2的體積為：73.58X22.4/1000=1.648m/kg重油所以干煙氣中CO2的含量以體積計(jì)為：1.648X100/12.04=13.69%講解例2-5第四節(jié)燃燒過程硫的

28、氧化物的形成一、燃料中硫的氧化機(jī)理（這部分學(xué)生自學(xué)）1. 燃料中硫的氧化產(chǎn)物2. 硫化氫的氧化3. CS2和COS的氧化4. 元素硫的氧化5. 有機(jī)硫化物的氧化二、SO和SO之間的轉(zhuǎn)化23燃料燃燒后煙氣中含有部分水蒸汽，這些水分和生成的so3化合生成h2so4蒸汽,SO3向H2SO4轉(zhuǎn)化的份額定義為：100Px二H2SO4%（P+P）SO3H2SO4轉(zhuǎn)化率x與溫度的關(guān)系很大。當(dāng)溫度低于473K時(shí)，煙氣中SO3明顯地轉(zhuǎn)成H2SO4蒸汽，而且溫度越低，x轉(zhuǎn)化越大。當(dāng)溫度低至383K時(shí)，幾乎全部的SO3都和水蒸汽結(jié)合成硫酸蒸汽（圖2-6）。硫酸蒸汽的存在使煙氣的露點(diǎn)（通常稱酸露點(diǎn)）顯著升高，例如體積

29、分?jǐn)?shù)為lppm的硫酸蒸汽可使含水蒸汽11%的煙氣的露點(diǎn)由48°C升高到110°C；硫酸濃度越高，酸露點(diǎn)則越高（圖2-7）。煙氣露點(diǎn)的升高極易引起管道和空氣凈化設(shè)施的腐蝕。'裾剤?jiān)S"工眞O#櫃度廠C圖2-6向述9（為的轉(zhuǎn)化率與遍度的艾垂證露點(diǎn)廠亡團(tuán)2-7煙氣的醴券點(diǎn)曲線（水蒸吒含凰11%Jatm）第五節(jié)燃燒過程中顆粒污染物的形成一、碳粒子的生成1.積碳的生成多數(shù)人認(rèn)為，積炭的生成過程有三個(gè)階段：第一階段是復(fù)雜的所謂核化過程，即發(fā)生氣相脫氫反應(yīng)并產(chǎn)生凝聚相固體碳；后一階段就在這些核表面發(fā)生一些非均質(zhì)反應(yīng)；最后階段是一種較為緩慢的聚團(tuán)或凝聚過程。是否出現(xiàn)積炭

30、主要取決于核比步驟和氧化這些中間體的那些反應(yīng)速率是否較快。燃料的分子結(jié)構(gòu)是影響積炭的主導(dǎo)因素。通常碳?xì)浔仁强刂品e炭趨勢的度量；在擴(kuò)散火焰中，碳的生成按下列順序：（碳?xì)浔纫来螠p少）萘苯炔雙烯單烯烷或按更一般的次序：芳香烴炔烴烯烴烷烴在預(yù)混火焰中從分子結(jié)構(gòu)來看，這種發(fā)煙趨勢是不同的：荼苯醇烷烯醛炔防止積炭措施： 實(shí)踐證明，如果讓碳?xì)浠衔锶剂吓c足量的氧化合，能夠防止積碳生成； 另外，在所有火焰中，壓力越低則積炭生成趨勢越小，這種受壓敏感性與核化過程中的所有反應(yīng)速率下降有關(guān)； 二氧化硫、氣態(tài)氫、鎳和堿土金屬都能抑制炭的生成，在實(shí)際應(yīng)用中，可在工業(yè)汽油中加入鋇鹽作為積炭的一種抑制劑。2石油焦和煤胞的生

31、成在多數(shù)情況下，液態(tài)燃料的燃燒尾氣不僅含有氣相過程形成的積炭，而且也會含有由液態(tài)烴燃料本身生成的碳粒。例如：燃料油霧滴在被充分氧化之前，與熾熱壁面接觸，會導(dǎo)致液相裂化，接著發(fā)生高溫分解，最后出現(xiàn)結(jié)焦。由此產(chǎn)生的碳粒叫石油焦，是一種比積炭更硬的物質(zhì)。再如，多組分重殘油的燃燒試驗(yàn)表明：燃料液滴燃燒的后期，將生成一種稱為煤胞的焦粒，并且難以燃燒。二、燃煤煙塵的形成固體燃料燃燒產(chǎn)生的顆粒物通常稱為煙塵；它包括黑煙和飛灰兩部分。黑煙主要是未燃盡的碳粒；飛灰則主要是燃料所含的不可燃礦物質(zhì)微粒，是灰分的一部分。1煤粉燃燒過程 正常燃燒過程煤中揮發(fā)物對能量的釋放過程影響相當(dāng)大，比起其他固體可燃成分來講，它們的燃燒速度快。決定煤燃燒過程性能的是殘留下來的固體部分，即碳的表面燃燒速率決定煤的燃燒性能。試驗(yàn)已經(jīng)證明，靠近碳表面的燃燒產(chǎn)物是CO,它擴(kuò)散離開表面，并與氧反應(yīng)生成CO2，然后CO2在兩個(gè)方向上向著碳表面和離開表面。當(dāng)CO2達(dá)到碳表面時(shí),它通過反應(yīng)CO2+C2C0還原成CO；實(shí)際上到達(dá)碳表面的氧氣很少，碳主要消耗在使CO2還原成CO上面。表面燃燒碳層中氣體成分和溫度的分布如下圖：訳、蛋杰江W曾眶2-8在表面燃燒碳層中”吒