注冊考試輔導-XXXX-燃燒與大氣污染課件

大氣污染控制工程（基礎）注冊環(huán)保工程師考試培訓清華大學環(huán)境學院大氣污染與控制研究所馬永亮大氣污染控制工程（基礎）注冊環(huán)保工程師考試培訓燃料的種類與性質污染物的產生與控制污染物排放量的估算第二章燃燒過程中大氣污染物的產生與排放

燃料的種類與性質第二章燃燒過程中大氣污染物的產生與排放燃料的分類按獲得方法分

按物態(tài)分

天然燃料人工燃料固體燃料木柴、煤、油頁巖

木炭、焦炭、煤粉等

液體燃料

石油

汽油、煤油、柴油、重油

氣體燃料

天然氣

高爐煤氣、發(fā)生爐煤氣、焦爐煤氣

燃料的種類與性質燃料的分類按獲得方法分天然燃料人工燃煤的基本分類褐煤最低品味的煤，形成年代最短，熱值較低煙煤形成年代較褐煤長，碳含量75%~90％。成焦性較強，適宜工業(yè)一般應用無煙煤煤化時間最長，含碳量最高（高于93％），成焦性差，發(fā)熱量大煤的分類和組成燃料的種類與性質煤的基本分類煤的分類和組成燃料的種類與性質煤的成分分析工業(yè)分析（

proximateanalysis）測定煤中水分、揮發(fā)分、灰分和固定碳。估測硫含量和熱值，是評價工業(yè)用煤的主要指標。元素分析（ultimateanalysis）用化學分析的方法測定去掉外部水分的煤中主要組分碳、氫、氮、硫和氧的含量。煤的分類和組成燃料的種類與性質煤的成分分析煤的分類和組成燃料的種類與性質煤的分類和組成煤的工業(yè)分析水分：一定重量13mm以下粒度的煤樣，在干燥箱內318～323K溫度下干燥8h，取出冷卻，稱重外部水分將失去外部水分的煤樣保持在375～380K下，約2h后，稱重內部水分揮發(fā)分：失去水分的試樣密封在坩堝內，放在1200K的馬弗爐中加熱7min，放入干燥箱中冷卻至常溫再稱重固定碳失去水分和揮發(fā)分后的剩余部分（焦炭）放在80020C的環(huán)境中灼燒到重量不再變化時，取出冷卻。焦炭所失去的重量為固定碳灰分：從煤中扣除水分、灰分以及揮發(fā)分后剩余的部分為固定碳燃料的種類與性質煤的分類和組成煤的工業(yè)分析燃料的種類與性質煤中灰分的組成：我國煤炭的平均灰分含量為25％灰分的存在降低了煤的熱值，也增加了煙塵污染和出渣量煤的分類和組成燃料的種類與性質煤中灰分的組成：煤的分類和組成燃料的種類與性質煤中硫的形態(tài)燃料的種類與性質煤中硫的形態(tài)燃料的種類與性質煤的成分的表示方法

要確切說明煤的特性，必須同時指明百分比的基準，常用的基準有以下四種：收到基：鍋爐爐前使用的燃料，包括全部灰分和水分

空氣干燥基：以去掉外部水分的燃料作為100%的成分，即在實驗室內進行燃料分析時的試樣成分

燃料的種類與性質煤的成分的表示方法燃料的種類與性質干燥基：以去掉全部水分的燃料作為100%的成分，干燥基更能反映出灰分的多少干燥無灰基：以去掉水分和灰分的燃料作為100%的成分燃料的種類與性質燃料的種類與性質煤的成分的表示方法及其組成的相互關系

燃料的種類與性質煤的成分的表示方法及其組成的相互關系燃料的種類與性質其他燃料

石油液體燃料的主要來源鏈烷烴、環(huán)烷烴和芳香烴等多種化合物組成的混合物主要含碳和氫，還有少量硫、氮和氧氫含量增加時，比重減少，發(fā)熱量增加天然氣典型的氣體燃料一般組成為甲烷85％、乙烷10％、丙烷3％燃料的種類與性質其他燃料石油燃料的種類與性質非常規(guī)燃料城市固體廢棄物商業(yè)和工業(yè)固體廢棄物農產物和農村廢物水生植物和水生廢物污泥處理廠廢物可燃性工業(yè)和采礦廢物天然存在的含碳和含碳氫的資源合成燃料

非常規(guī)燃料通常需要專門技術轉化為易于利用的形式城市固體廢物用作燃料必須考慮其大氣污染問題燃料的種類與性質非常規(guī)燃料燃料的種類與性質燃料組成的表示方法:CxHySzOwNv

舉例:燃料重量比組成C:77.2%,H:5.2%,N:1.2%,S:2.6%,O:5.9%灰分:7.9%.確定其分子表達方式.元素Wt%mol/100gmol/mol(碳)C77.212=6.436.43=1.00H5.201=5.206.43=0.808N1.2014=0.08576.43=0.013S2.6032=0.08126.43=0.013O5.9016=0.3696.43=0.057

灰分7.96.43=1.23g/molCThenormalizedmolarcomposition:CH0.808N0.013S0.013O0.057

燃料的種類與性質燃料組成的表示方法:CxHySzOwNv舉例:燃料燃燒產物

完全燃燒：CO2、H2O不完全燃燒：CO2、H2O&CO、黑煙及其他部分氧化產物如果燃料中含有S和N，則會生成SO2和NO空氣中的部分N可能被氧化成NO－熱力型NOx第二節(jié)燃料燃燒過程及大氣污染物產生燃燒產物第二節(jié)燃料燃燒過程及大氣污染物產生燃料完全燃燒的條件（3T）空氣條件：提供充足的空氣；但是空氣量過大，會降低爐溫，增加熱損失溫度條件（Temperature）：達到燃料的著火溫度時間條件（Time）：燃料在高溫區(qū)停留時間應超過燃料燃燒所需時間燃料與空氣的混合條件（Turbulence）：燃料與氧充分混合影響燃燒過程的主要因素燃料燃燒過程及大氣污染物產生燃料完全燃燒的條件（3T）影響燃燒過程的主要因素燃料燃燒過程建立燃燒方程式的假定：空氣組成

20.9%O2和79.1%N2，兩者體積比為：N2/O2=3.78燃料中固定氧可用于燃燒燃料中硫主要被氧化為SO2不考慮NOX的生成燃料中的N在燃燒時轉化為N2燃料的化學式為CxHySzOw燃料燃燒的理論空氣量燃料燃燒過程及大氣污染物產生建立燃燒方程式的假定：燃料燃燒的理論空氣量燃料燃燒過程及大氣燃燒方程式：燃料重量

=12x+1.008y+32z+16w理論空氣量煤

4~7m3/kg，液體燃料10~11m3/kg

燃料燃燒的理論空氣量燃料燃燒過程及大氣污染物產生燃燒方程式：燃料燃燒的理論空氣量燃料燃燒過程及大氣污染物產生燃料燃燒的理論空氣量空氣過剩系數(shù)實際空氣量與理論空氣量之比。以表示，通常>1燃料燃燒過程及大氣污染物產生空燃比單位質量燃料燃燒所需要的空氣質量

例如：汽油（～C8H18）的完全燃燒：汽油的質量：128+1.00818=114.14空氣的質量：3212.5+283.7812.5=1723空燃比

AF=15.11燃料燃燒的理論空氣量空氣過剩系數(shù)燃料燃燒過程及大氣污染物產生燃燒可能釋放的污染物：CO2、CO、SOx、NOx、CH、煙、飛灰、金屬及其氧化物等溫度對燃燒產物的絕對量和相對量都有影響燃料種類和燃燒方式對燃燒產物也有影響燃燒過程中產生的污染物燃料燃燒過程及大氣污染物產生燃燒可能釋放的污染物：燃燒過程中產生的污染物燃料燃燒過程及大燃燒產物與溫度的關系：燃料燃燒過程及大氣污染物產生燃燒產物與溫度的關系：燃料燃燒過程及大氣污染物產生NOx的形成機理燃料型NOx：燃料中的固定氮生成的NOx熱力型NOx：高溫下N2與O2反應生成的NOx瞬時NOx：低溫火焰下由于含碳自由基的存在生成的NOxNOx的形成燃料燃燒過程及大氣污染物產生NOx的形成機理NOx的形成燃料燃燒過程及大氣污染物產生1.煙氣體積計算理論煙氣體積

CO2、SO2、N2和H2O干煙氣、標準干煙氣、濕煙氣煙氣體積和密度的校正轉化為標態(tài)下（273K、1atm）的體積和密度注意：美、日和全球監(jiān)測系統(tǒng)網的標態(tài)為298K、1atm。第三節(jié)煙氣體積及污染物排放量計算污染物排放量的估算1.煙氣體積計算第三節(jié)煙氣體積及污染物排放量計算污染物排過剩空氣校正實際空氣量

=（1+）（O2+3.78N2）完全燃燒：與理論空氣量相比多（O2+3.78N2）

此時煙氣中，O2的量為O2P=O2，N2的量為N2P=3.78（1+）N2空氣中O2=（20.9/79.1）N2=0.264N2，即進入燃燒系統(tǒng)的空氣總氧量為0.264N2P污染物排放量的估算過?？諝庑Ｕ廴疚锱欧帕康墓浪氵^?？諝庑Ｕ碚撔柩趿?0.264N2P-O2P，空氣過剩系數(shù)

=1+O2P/（0.264N2P-O2P）假如燃燒過程中產生CO，過剩氧量必須加以校正：O2P-0.5COP=1+（O2P-0.5COP

）/[0.264N2P-（O2P-0.5COP

）]

以上組分的量均可由煙氣分析儀測定。

過?？諝庑Ｕ葜v完畢，謝謝觀看！演講完畢，謝謝觀看！大氣污染控制工程（基礎）注冊環(huán)保工程師考試培訓清華大學環(huán)境學院大氣污染與控制研究所馬永亮大氣污染控制工程（基礎）注冊環(huán)保工程師考試培訓燃料的種類與性質污染物的產生與控制污染物排放量的估算第二章燃燒過程中大氣污染物的產生與排放

燃料的種類與性質第二章燃燒過程中大氣污染物的產生與排放燃料的分類按獲得方法分

按物態(tài)分

天然燃料人工燃料固體燃料木柴、煤、油頁巖

木炭、焦炭、煤粉等

液體燃料

石油

汽油、煤油、柴油、重油

氣體燃料

天然氣

高爐煤氣、發(fā)生爐煤氣、焦爐煤氣

燃料的種類與性質燃料的分類按獲得方法分天然燃料人工燃煤的基本分類褐煤最低品味的煤，形成年代最短，熱值較低煙煤形成年代較褐煤長，碳含量75%~90％。成焦性較強，適宜工業(yè)一般應用無煙煤煤化時間最長，含碳量最高（高于93％），成焦性差，發(fā)熱量大煤的分類和組成燃料的種類與性質煤的基本分類煤的分類和組成燃料的種類與性質煤的成分分析工業(yè)分析（

proximateanalysis）測定煤中水分、揮發(fā)分、灰分和固定碳。估測硫含量和熱值，是評價工業(yè)用煤的主要指標。元素分析（ultimateanalysis）用化學分析的方法測定去掉外部水分的煤中主要組分碳、氫、氮、硫和氧的含量。煤的分類和組成燃料的種類與性質煤的成分分析煤的分類和組成燃料的種類與性質煤的分類和組成煤的工業(yè)分析水分：一定重量13mm以下粒度的煤樣，在干燥箱內318～323K溫度下干燥8h，取出冷卻，稱重外部水分將失去外部水分的煤樣保持在375～380K下，約2h后，稱重內部水分揮發(fā)分：失去水分的試樣密封在坩堝內，放在1200K的馬弗爐中加熱7min，放入干燥箱中冷卻至常溫再稱重固定碳失去水分和揮發(fā)分后的剩余部分（焦炭）放在80020C的環(huán)境中灼燒到重量不再變化時，取出冷卻。焦炭所失去的重量為固定碳灰分：從煤中扣除水分、灰分以及揮發(fā)分后剩余的部分為固定碳燃料的種類與性質煤的分類和組成煤的工業(yè)分析燃料的種類與性質煤中灰分的組成：我國煤炭的平均灰分含量為25％灰分的存在降低了煤的熱值，也增加了煙塵污染和出渣量煤的分類和組成燃料的種類與性質煤中灰分的組成：煤的分類和組成燃料的種類與性質煤中硫的形態(tài)燃料的種類與性質煤中硫的形態(tài)燃料的種類與性質煤的成分的表示方法

要確切說明煤的特性，必須同時指明百分比的基準，常用的基準有以下四種：收到基：鍋爐爐前使用的燃料，包括全部灰分和水分

空氣干燥基：以去掉外部水分的燃料作為100%的成分，即在實驗室內進行燃料分析時的試樣成分

燃料的種類與性質煤的成分的表示方法燃料的種類與性質干燥基：以去掉全部水分的燃料作為100%的成分，干燥基更能反映出灰分的多少干燥無灰基：以去掉水分和灰分的燃料作為100%的成分燃料的種類與性質燃料的種類與性質煤的成分的表示方法及其組成的相互關系

燃料的種類與性質煤的成分的表示方法及其組成的相互關系燃料的種類與性質其他燃料

石油液體燃料的主要來源鏈烷烴、環(huán)烷烴和芳香烴等多種化合物組成的混合物主要含碳和氫，還有少量硫、氮和氧氫含量增加時，比重減少，發(fā)熱量增加天然氣典型的氣體燃料一般組成為甲烷85％、乙烷10％、丙烷3％燃料的種類與性質其他燃料石油燃料的種類與性質非常規(guī)燃料城市固體廢棄物商業(yè)和工業(yè)固體廢棄物農產物和農村廢物水生植物和水生廢物污泥處理廠廢物可燃性工業(yè)和采礦廢物天然存在的含碳和含碳氫的資源合成燃料

非常規(guī)燃料通常需要專門技術轉化為易于利用的形式城市固體廢物用作燃料必須考慮其大氣污染問題燃料的種類與性質非常規(guī)燃料燃料的種類與性質燃料組成的表示方法:CxHySzOwNv

舉例:燃料重量比組成C:77.2%,H:5.2%,N:1.2%,S:2.6%,O:5.9%灰分:7.9%.確定其分子表達方式.元素Wt%mol/100gmol/mol(碳)C77.212=6.436.43=1.00H5.201=5.206.43=0.808N1.2014=0.08576.43=0.013S2.6032=0.08126.43=0.013O5.9016=0.3696.43=0.057

灰分7.96.43=1.23g/molCThenormalizedmolarcomposition:CH0.808N0.013S0.013O0.057

燃料的種類與性質燃料組成的表示方法:CxHySzOwNv舉例:燃料燃燒產物

完全燃燒：CO2、H2O不完全燃燒：CO2、H2O&CO、黑煙及其他部分氧化產物如果燃料中含有S和N，則會生成SO2和NO空氣中的部分N可能被氧化成NO－熱力型NOx第二節(jié)燃料燃燒過程及大氣污染物產生燃燒產物第二節(jié)燃料燃燒過程及大氣污染物產生燃料完全燃燒的條件（3T）空氣條件：提供充足的空氣；但是空氣量過大，會降低爐溫，增加熱損失溫度條件（Temperature）：達到燃料的著火溫度時間條件（Time）：燃料在高溫區(qū)停留時間應超過燃料燃燒所需時間燃料與空氣的混合條件（Turbulence）：燃料與氧充分混合影響燃燒過程的主要因素燃料燃燒過程及大氣污染物產生燃料完全燃燒的條件（3T）影響燃燒過程的主要因素燃料燃燒過程建立燃燒方程式的假定：空氣組成

20.9%O2和79.1%N2，兩者體積比為：N2/O2=3.78燃料中固定氧可用于燃燒燃料中硫主要被氧化為SO2不考慮NOX的生成燃料中的N在燃燒時轉化為N2燃料的化學式為CxHySzOw燃料燃燒的理論空氣量燃料燃燒過程及大氣污染物產生建立燃燒方程式的假定：燃料燃燒的理論空氣量燃料燃燒過程及大氣燃燒方程式：燃料重量

=12x+1.008y+32z+16w理論空氣量煤

4~7m3/kg，液體燃料10~11m3/kg

燃料燃燒的理論空氣量燃料燃燒過程及大氣污染物產生燃燒方程式：燃料燃燒的理論空氣量燃料燃燒過程及大氣污染物產生燃料燃燒的理論空氣量空氣過剩系數(shù)實際空氣量與理論空氣量之比。以表示，通常>1燃料燃燒過程及大氣污染物產生空燃比單位質量燃料燃燒所需要的空氣質量

例如：汽油（～C8H18）的完全燃燒：汽油的質量：128+1.00818=114.14空氣的質量：3212.5+283.7812.5=1723空燃比

AF=15.11燃料燃燒的理論空氣量空氣過剩系數(shù)燃料燃燒過程及大氣污染物產生燃燒可能釋放的污染物：CO2、CO、SOx、NOx、CH、煙、飛灰、金屬及其氧化物等溫度對燃燒產物的絕對量和相對量都有影響燃料種類和燃燒方式對燃燒產物也有影響燃燒過程中產生的污染物燃料燃燒過程及大氣污染物產生燃燒可能釋放的污染物：燃燒過程中產生的污染物燃料燃燒過程及大燃燒產物與溫度的關系：燃料燃燒過程及大氣污