燃烧与大气污染
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
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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
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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
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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。
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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。
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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
天然气燃烧对环境的影响及应对措施
天然气燃烧对环境的影响及应对措施天然气是一种清洁、高效的燃料，广泛应用于家庭供暖、工业生产和发电等领域。
然而，天然气的燃烧也会对环境产生一定的影响。
本文将探讨天然气燃烧对环境的影响，并提出相应的应对措施。
一、大气污染天然气燃烧会产生二氧化碳（CO2）、氮氧化物（NOx）和硫氧化物（SOx）等大气污染物。
其中，CO2是主要的温室气体，是导致全球气候变暖的主要原因之一。
而NOx和SOx则会引发酸雨和光化学烟雾等问题，对人类健康和自然环境都造成不可忽视的伤害。
为减少天然气燃烧带来的大气污染，我们可以采取以下措施：1. 提高燃烧效率：通过优化燃烧设备和燃烧工艺，提高燃烧效率，减少燃料的消耗量和污染物的排放量。
2. 使用先进的治理设备：安装烟尘净化器、脱硫设备和脱氮设备等，有效去除污染物，降低对环境的影响。
3. 发展清洁能源替代：积极推动可再生能源和核能等清洁能源的发展和应用，减少对天然气等化石燃料的依赖，从根本上解决大气污染问题。
二、水资源污染天然气开采和生产过程中可能造成地下水和地表水的污染。
主要污染源包括化学品泄漏、废水排放和储存设施泄漏等。
这些污染物可能对水体生态系统和人类健康造成严重威胁。
为减少天然气开采和生产对水资源的污染，可以采取以下措施：1. 加强监管和管理：制定严格的开采和生产规范，加强对企业的监管力度，确保其遵守环境保护法律法规，防止污染事故发生。
2. 加强废水处理：建设和改造废水处理设施，对产生的废水进行有效处理，确保排放符合环境标准。
3. 采用环保技术：使用环保型钻井技术和化学品，减少对地下水的污染风险；采用密闭式储存设施，防止泄漏事故的发生。
三、土壤退化天然气开采和生产过程中，可能会对土壤造成一定的破坏和退化。
主要原因包括钻井、挖掘和废物处理等活动所产生的土壤污染和破坏。
为减少天然气开采对土壤的影响，可以采取以下措施：1. 严禁野外倾倒废弃物：加强对废弃物处理的监管，禁止将废弃物随意倾倒到自然环境中，防止对土壤造成二次污染。
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。
第二章 燃烧与大气污染2
▪ 主要形成历程
➢ 链烃分子氧化脱氢形成乙烯和乙炔 ➢ 延长乙炔的链形成各种不饱和基 ➢ 不饱和基进一步脱氢形成聚乙炔 ➢ 不饱和基通过环化反应形成C6－C2型芳香族化合物 ➢ C6－C2基逐步合成为多环有机物
▪ 其它
➢ 比较活泼的碳氢化合物可能是产生光化学烟雾的直接原因
COS h CO S S O2 SO O
O COSCO SO
SO O2 SO2 O
与CS2相比，COS的可燃性较差。
▪ 元素硫的氧化
所有硫化物的火焰中都曾发 现元素硫，通常这种硫呈原子 态或二聚硫S2。低温下纯硫蒸 发时，这些蒸气分子是聚合的， 其分子式为S8。对373K左右的 纯硫氧化物的气相研究表明， 此种氧化反应具有链反应特征。
%
转化率与温度密切相关。H2SO4浓度越高，酸露点越高；烟气露点
升高极易引起管道和空气净化设施的腐蚀。
➢ 在有些燃烧设备中，SO3可以通过催化反应形成
SO2在4300C－6200C条件下与V2O5接触，产生以下反应：
V2O5＋SO2——V2O4＋SO3
2SO2＋O2＋V2O4——2VOSO4
2VOSO4——V2O5＋SO3＋SO2
➢ 碳粒子燃尽的时间与粒子的初始直径、表面温度、氧气浓度等有关
➢ 减少燃煤层气中未燃尽碳粒的主要途径应当是改善燃料和空气的混合， 保证足够高的燃烧温度，以及碳粒在高温区必要的停留时间。
➢ 燃烧碳层中成分和温度分布
▪ 影响燃煤烟气中飞灰排放特征的因素
➢ 燃煤尾气中飞灰的浓度和粒度与煤质、燃烧方式、烟气流速、炉排 和炉膛的热负荷、锅炉运行负荷以及锅炉结构等多种因素有关。
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。
垃圾焚烧与环境污染
垃圾焚烧与环境污染垃圾焚烧是一种处理废弃物的方法，通过高温将垃圾燃烧成灰烬。
然而，垃圾焚烧也会带来环境污染的问题。
本文将从几个方面探讨垃圾焚烧对环境的影响，并提出相关解决办法。
一、垃圾焚烧的环境污染问题1. 大气污染垃圾焚烧过程中，燃烧释放出大量有害气体，如二氧化硫、二氧化氮和一氧化碳等。
这些气体会导致空气中的污染物浓度升高，并产生刺激性气味。
同时，焚烧产生的颗粒物也会对空气质量造成影响。
2. 水污染焚烧过程中产生的废水和烟气会含有重金属和有机物等污染物，这些污染物可能渗入土壤和水源，对水环境造成污染。
尤其是对于焚烧废物后产生的废渣，其中的有害物质可能会通过渗滤液渗出，进一步污染地下水。
3. 土壤污染焚烧废物后的废渣中，可能含有高浓度的重金属和有机物等有害物质。
这些有害物质可能会通过渗滤液渗入土壤，影响土壤质量，威胁到生态系统的稳定性。
4. 噪声污染垃圾焚烧厂通常运行时会产生噪声，这会对附近的居民和野生动物造成困扰，对生活质量和生态平衡带来不利影响。
二、垃圾焚烧的解决办法1. 技术改进针对垃圾焚烧过程中的问题，可以通过技术改进来减少环境污染。
例如，在焚烧过程中引入先进的气体净化设备和过滤器，可以有效降低废气中有害物质的排放。
此外，采用先进的废水处理设备，能够有效去除水中的污染物。
2. 垃圾分类与减量通过加强垃圾分类工作，将可回收物与有害物质分开处理，可以减少垃圾焚烧过程中产生的污染物。
此外，大力推广垃圾减量意识，倡导人们从源头上减少垃圾的产生，进一步减轻垃圾焚烧厂的负荷。
3. 推广清洁能源利用垃圾焚烧过程中产生的热能可以用于发电或供暖，通过推广清洁能源利用，可以减少对传统能源的依赖，减少环境污染。
4. 监管与法规加强对垃圾焚烧行业的监管与法规制定，对焚烧厂的选址、运营过程、排放标准等进行严格控制，确保焚烧过程中的环境污染处于可控范围之内。
三、结论垃圾焚烧虽然在废弃物处理方面具有一定的优势，但也存在着环境污染的问题。
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固体燃料——煤
• 煤及其分类 (1)最重要的固体燃料; (2)碳、氢、氧、氮、硫等一起构成的有机聚合物。 (3)煤中各成分的含量因种类、产地不同而异。
分类
按照植物在地层内碳化程度的不同，可将煤分为：
泥煤、褐煤、烟煤和无烟煤。
7
• 泥煤：形成时间最短，质
地疏松、吸水性强、含水 率高、氧含量高、碳、硫 含量较低、挥发分含量高 、可燃性好；机械强度较 差；
22
液体燃料——石油
天然液体燃料：石油（原油）是液体燃料的主要来源，是天然存在的黑褐色 的黏稠液体。密度0.78-1.00g/cm3，其组成和物理化学成分随产地 的不同有很大差异。主要是由链烷烃，环烷烃、烯烃和芳香烃等碳 氢化合物组成的混合物。组成元素：C、H、O、N、S，还含有微量的 钒、铅等。石油硫的存在形式：大部分能有机硫形式存在，原油通 过蒸馏、裂化和重整过程生产出各种产品。原油中的S约有80—90%留 于重馏分中。硫以复杂的环状结构存在，而需去除的仅是硫原子，故 不能用物理方法分离硫化物。采用高压下的催化加氢破坏C—S—C键 形成H2S气体，可达目的，但费用很高。
燃烧与大气污染更新 ppt课件(9)
第二章 燃烧与大气污染
• 了解常见民用及工业燃料的组成和性质； • 了解气态、液态和固态燃料的燃烧过程，学会分
析影响燃烧过程的因素； • 学会计算燃烧过程产生的烟气量和污染物浓度； • 了解颗粒物、硫氧化物和氮氧化物的产生机理，
理解通过改变燃烧条件减少污染物生成的途径。
13
灰分
• 灰分是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。 • 高灰分、低熔点的煤极易结渣，从而影响热效率。 • 煤中灰分的组成
挥发分
• 是煤在与空气隔绝的条件下加热分解出的可燃气体物质。 • H2、CH、CO、H2S等。 • 测定方法：失去水分的试样密封在坩埚内，放在1200K的马弗炉中
人为加工的液体燃料：石油经过加工后的产品、合成的液体燃料以及煤经高 压加氢所获得的液体燃料。如汽油、煤油、柴油、重油（原油加工后 残渣总称，对环境的污染最大）。
23
气体燃料——天然气
•
气体燃料属于清洁燃料，是最理想的的燃料。主要包括天然气、
• 使用范围广（制煤气、炼焦
、动力等）
烟煤
• 无烟煤：形成时间最长，含
碳量高，灰分及挥发分少； 质地密实，热值高、灰分少 、含硫低、污染轻。可燃性 差，多用作民用燃料。
无烟煤
• 煤的化学组成
√工业分析：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：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。
四种形态：黄铁矿硫、硫酸盐硫、有机硫、单质硫。
SO2 灰分一部分 SO2
• 煤的成分的表示方法及其组成的相互关系
21
• 煤的成分的表示方法
✓ 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。 ✓ 干燥基：以去掉全部水分的燃料作为100%的成分。 ✓ 干燥无灰基：以去掉水分和灰分的燃料作为100%的成分。
17
ü 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%。 可燃氢（自由氢）：与碳、硫等元素结合的氢。 结合氢：与氧结合成水的结合氢。结合氢不参与燃烧反应。
在燃烧计算时，应以可燃氢含量计算煤的发热量和燃烧所需要的空气量。
✓ 氧：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%。在煤中是以有机或无
12
（1）煤的工Leabharlann 分析水分• 全水分=外部水分＋内部水分。 • 煤中水分的存在使燃料中可燃成分相对地减少，热值降低。 • 外部水分可以靠自然干燥方法除去。常称取一定量的13mm以
下粒度的煤样，置于干燥箱内，在45—50℃温度下干燥8h， 取出冷却，干燥后所失去的水分质量占煤样原来质量的百分 数就是煤的外部水分WW。 外部水分 • 内部水分：是把失去外部水分的煤样在干燥箱中加热到102105℃，保持2h后才能除掉。 • 一般控制煤中水分在10%～13%。
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，是煤 的主要可燃物质。
• 测定：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 固定碳。
16
煤的元素分析 ✓ 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。 煤在燃烧时放出大量的热，煤形成的地质年代越长，碳化程度越高， 含碳量越大。
学时：4学时
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：
人工燃料：
3
煤炭
固体酒精
石蜡
4
（3）按使用多少来分 常规燃料：煤；石油；天然气 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、合成燃料等。
机氮化物的形式存在的，少数有机氮化物参与燃烧反应，最终会 形成污染大气的氮氧化物。在催化剂作用下使煤中的氮转化为氨 ，碱液吸收，用酸滴定，而无机氮化物在一般情况下不参与燃烧 反应。 ✓ 硫：测定——全硫测定、各种形态的硫的测定。 ✓ 全硫测定——《煤中全硫的测定方法》GB/T214-2007 艾氏法（ 经典方法）、库伦滴定法、高温燃烧法
• 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）