第三章 有害气体燃烧净化法2-热力燃烧的原理.
热力燃烧法
热力燃烧法
热力燃烧法是一种常用的燃烧分析方法，用于确定有机化合物的热值和元素含量。
该方法基于物质燃烧释放能量的原理，通过将待测物质完全燃烧，并测量所释放的热量来计算其热值。
同时，根据燃烧产物中的CO2和H2O含量，还可以推算出元
素含量。
热力燃烧法通常采用氧弹式燃烧装置，将待测物质与过量的氧气在高温下完全燃烧。
燃烧产生的热量被传递到水中，通过测量水温的升高来计算燃烧所释放的能量。
同时，燃烧产物中的CO2和H2O可以通过化学分析方法测量其质量，从而计算出
元素含量。
热力燃烧法可以用于测定各种有机物的热值和元素含量，包括燃料、化工产品、食品等。
它具有操作方便、准确可靠的特点，是燃烧分析领域中应用广泛的方法之一。
有害气体的燃烧净化
（二）混合气体的燃烧与爆炸
燃烧与爆炸的区别
上 限 ： 只 着 不 炸
下 限 ： 不 着 不 炸
• 注:
(1) 可燃性混合物能够发生爆炸的最低浓度和最高浓度，分 别称为爆炸下限和爆炸上限，这两者有时亦称为着火下限 和着火上限。 (2) 在低于爆炸下限时不爆炸也不着火；在高于爆炸上限不 会发生爆炸，但会着火。 (3) 这是由于前者的可燃物浓度不够，过量空气的冷却作用， 阻止了火焰的蔓延；而后者则是空气不足，导致火焰不能 蔓延的缘故。 (4) 当可燃物的浓度大致相当于反应当量浓度时，具有最大 的爆炸威力(即根据完全燃烧反应方程式计算的浓度比例)。
温度和时间对可燃组分氧化速率的影响
• 3．湍流混合对于热力燃烧的影响 任何一种化学反应，反应能够发生的前提条件是 反应的分子间首先要发生碰撞。不能发生碰撞的 分子之间自然不会发生反应。湍流混合的目的， 实际上就是要增大可燃组分的分子与氧分子或自 由基的碰撞机会，使其处于分子接触的水平，以 保证所要求的销毁率。否则，即使有足够的反应 温度和驻留时间，但由于没有足够的碰撞机会， 照样不会达到预期的销毁率。
第三节 热力燃烧炉
• 下图为热力燃烧典型的工业装置。从图中可以看 出，一个热力燃烧装置主要由两部分组成：燃烧 器，其作用是燃烧辅助燃料以产生高温燃气；燃 烧室，其作用是保证废气和高温燃气充分混合并 反应的空间。针对不同的要求和火焰燃烧的情况， 燃烧器和燃烧室有各种不同的结构。
• 一、配焰式燃烧系统 图为配焰式燃烧器系统，其工艺特点是：燃烧器 将火焰配布成为许多布点成线的小火焰，废气从 火焰周围流过去，迅速达到湍流混合。因此可以 看出，该种燃烧有火焰分散、混合程度高、燃烧 净化效率高等特点。
使用离焰燃烧器的燃烧炉
工业废气的净化处理方法：燃烧净化法
工业废气的净化处理方法：燃烧净化法燃烧净化法是利用工业废气中污染物可以燃烧氧化的特性，将其燃烧转变为无害物质的方法。
该法的主要化学反应是燃烧氧化，少数是热反应。
用燃烧法处理工业废气的方法有如下几种。
1.不需要辅助燃料，但需补充空气才可维持燃烧的废气或尘雾这种废气中可燃物成分超过爆炸上限，除非与空气混合，这种物质是非爆炸性的。
采用这种系统，废气无回火之忧，即火焰不会通过废气管线往回传播。
废气的燃烧需要充足的氧气，才能保证燃烧反应不断地、充分地进行下去。
因此为保证这类废气良好燃烧，充足的氧及与氧的良好混合是重要的，一般混合气中的含氧量应不低于15％。
没有充分燃烧的废气会产生—氧化碳或浓烟(未燃或未燃尽的碳粒)。
2 .既不需补充燃料又不需提供空气便可维持燃烧的废气这种废气处于可燃范围之内，易燃易爆，因而是极其危险的，火焰能从着火点通过输送废气的管道回火。
因而，处理这类废气，必须采取安全措施，防止回火。
由于上述两种方法均无需辅助燃料，因而又称为直接燃烧。
3. 不加辅助燃料就不能维持燃烧的工业废气或尘雾这种废气中往往含有燃烧所需的足够的空气。
这类废气通常被稀释到爆炸下限的25％以下后进行焚烧。
此类燃烧又称“热力燃烧”。
4 .让废气通过催化剂床层，使废气中可燃物发生氧化放热反应这种采用催化剂使废气中可燃物在较低温度下氧化分解的方法叫催化燃烧法。
它所需要的辅助燃料仅为热力燃烧的40％～60％。
1 .直接燃烧直接燃烧又称直接火焰燃烧，是用可燃有害废气当作燃料来燃烧的方法。
显然，能采用直接燃烧法来处理的废气应当是可燃组分含量较高，或燃烧氧化放出热量较高，能维持持续燃烧的气体混合物，上述第1、2种属于这种情况。
直接燃烧的设备可以是一般的炉、窑，也常采用火炬。
例如炼油厂氧化沥青生产的废气经冷却后，可送入生产用加热炉直接燃烧净化，并回收热量．又如溶剂厂的甲醛尾气经吸收处理后，仍含有甲醛0.75g·m－3，氢17％一18％，甲烷0.04％，也可送入锅炉直接燃烧。
工业废气的净化处理方法：燃烧净化法
工业废气的净化处理方法：燃烧净化法工业废气是指各种工业生产过程中产生的废气，其中包含大量的有害物质和污染物质，对环境和人类健康造成严重的威胁。
因此，对工业废气进行净化处理已成为一项紧迫的任务。
其中，燃烧净化法是较为常见和有效的处理方法之一。
燃烧净化法的基本原理燃烧净化法是将工业废气中的有害物质和污染物质在高温下燃烧，将其转化为二氧化碳、水和无害气体等物质，从而达到净化废气的效果。
其基本原理如下：1.高温条件下，有害物质和污染物质中的化学键被打断，进而发生氧化反应；2.燃烧产生的热量可以使废气中的水分蒸发，促进反应进程；3.燃烧过程中发生的化学反应可使其余的杂质物质发生变化，从而达到净化废气的目的。
燃烧净化法的优缺点燃烧净化法作为一种废气处理方法，具有以下优缺点。
优点1.燃烧净化法处理工业废气的效率较高，可以高效地将废气中的有害物质和污染物质转化为无害物质。
2.燃烧过程中可以达到高温，从而有助于废气中的水分蒸发，促进反应进程。
3.燃烧净化法处理工业废气的成本相对较低，需要的设备和技术也较为成熟。
缺点1.燃烧净化法处理工业废气产生的二氧化碳等物质也会对环境产生一定的影响，特别是对气候变化等方面可能会产生一定的负面影响。
2.高温的燃烧过程会对能源造成一定的影响。
3.相对于其他废气处理方法，燃烧净化法对一些物质的处理效果可能不佳。
燃烧净化法的应用情况燃烧净化法的应用范围非常广泛，特别是在一些高污染的工业行业和工厂中得到了广泛的应用，如化工、冶金、电子、印刷等行业。
具体而言，燃烧净化法可以用于以下几方面的废气处理。
印染工业印染工业在生产过程中会释放出大量的废气，其中包括各种有机物质以及染料等物质。
如果这些废气不加处理就直接排放到空气中，就会对环境和人类健康造成严重的威胁。
因此，印染工业需要通过燃烧净化法等方法对废气进行处理，才能达到环保要求。
化工工业化工行业在制造过程中会产生大量的有害物质和污染物质，如硫化氢、二氧化硫、氯气和氨气等物质，它们的处理是化工行业中的一个非常重要的环节。
5 有害气体的净化
5.1 有害气体的净化
吸收法分物理吸收和化学吸收两种。物理吸收是用液体吸 收有害气体和蒸气时的纯物理溶解过程。它适用于在水中溶 解度比较大的有害气体和蒸气。一般吸收效率较低。如用水 吸收氨气。化学吸收是在吸收过程中伴有明显的化学反应， 不是纯溶解过程。化学吸收效率高，是目前应用较多的有害 气体处理方法，如用氢氧化钠溶液吸收酸性气体。
5.1.4 吸附法
利用多孔性固体材料来吸附有害气体和蒸气的方法，称 为吸附法。吸附法最适用于处理低浓度废气。被吸附的物 质称为吸附质，吸附材料称为吸附剂。吸附法是借助于固 体吸附剂和有害气体及蒸气分子间具有分子引力、静电力 及化学键力而进行吸附的。
5.1 有害气体的净化
靠分子引力和静电力进行吸附的称为物理吸附。靠化学键力 而进行吸附的称为化学吸附。物理吸附时，被吸附气体的性 质不发生变化，而化学吸附时被吸附气体的化学性质发生变 化。必须注意，物理吸附和化学吸附有时很难区分，有时既 有物理吸附又有化学吸附。吸附剂使用一定时间以后，吸附 能力就会下降，必须把吸附在吸附剂表面的吸附质除掉，以 恢复吸附剂的吸附能力，这个过程叫再生。 常用的吸附剂有活性炭、硅胶、分子筛等，其中应用最广 泛、效果最好的吸附剂是活性炭。活性炭可吸附的有机物种 类较多，吸附容量较大，并在水蒸气存在下也可对混合气体 中的有机组成成分进行选择吸附。通常活性炭对有机物的吸 附效率随分子量的增大而提高。
5.1 有害气体的净化
对于有害气体的高空排放应注意以下问题：①在排气立 管附近有高大建筑物时，为避免有害气体卷入周围建筑物 造成的涡流区内，排气立管至少应高出周围最高建筑物 0.5～2m；②有多个同类污染排放源时，因烟气扩散是叠加 的，所以只要把各个污染排放源产生的浓度分布简单叠加 就可以。 应当指出，对于特殊的气象条件及特殊的地形应根据实 际情况确定烟气在大气中的扩散。
燃烧净化法名词解释
燃烧净化法名词解释燃烧净化法名词解释：fire purification method：是指采用高温火焰来氧化某些有机污染物，使之转变为无害的燃烧产物和少量的气体，以去除废物的一种方法。
高温火焰氧化处理法有二段燃烧、多段燃烧等。
所谓二段燃烧，就是将有机废物在燃烧前先经过干燥、焚烧和破碎，以便于与火焰接触。
第二段燃烧的温度较低，氧化速率也较慢，一般可达800～1200 ℃。
所谓多段燃烧，即在二段燃烧后再加上高温燃烧，也就是利用火焰在燃烧室内充分地混合和传播，以得到更高的氧化效果。
多段燃烧法是先经过干燥、焚烧，然后将废物加热至250～600 ℃，使有机物裂解、焚烧。
燃烧炉中所生成的热量一部分被废物吸收，另一部分被燃烧空气带走，从而减少了废物的含水量。
同时燃烧还产生大量的氧化剂如水蒸汽和二氧化碳，起到了脱水和降温作用。
燃烧法可处理的有机物种类很多，如烃类、卤代烷、醛类、酮类、酸类、酚类、醛类、醚类、内酯类、醇类、酯类、胺类、腈类、有机磷、杂环类、杂环酮类、脂肪酸及其盐类、香精油等均可通过燃烧法予以处理。
燃烧净化法是将废物置于燃烧炉中，用氧将有机物氧化为二氧化碳和水。
当炉子燃烧时，放出的热量可将废物中的水分汽化带走，这样能减轻废物的腐蚀性，提高燃烧的完全程度。
氧化反应生成的二氧化碳进入大气层，由于此法需要消耗大量能量，因而难以推广使用。
此外，这种方法对炉内结构、烟道材料都有一定的要求。
它不适宜处理废物的成分及形态复杂、含有挥发性物质、粘稠性废物、流动性差、有毒性或腐蚀性的废物。
例如：处理农药废物，一般以回收原药为目的，废物呈颗粒状、片状或粉末状，熔点较高，密度较小，焚烧时不易熔融，还要防止爆炸;处理感光废物，往往含有易燃物质或多氯联苯，焚烧时极易着火或爆炸。
在生活垃圾中含有大量的氮、硫和氯等元素，它们遇到高温时会分解，释放出有害的气体。
这种方法比较简单实用，而且还可以回收资源。
在我国城市生活垃圾中，含有很多的糖类和油脂，所以经过燃烧法处理后，这些糖类可以制造糖浆或肥皂，油脂可以作为燃料使用。
第三章有害气体燃烧净化法-热力燃烧的原理
➢ 2 燃烧的必要条件与充分条件
➢ 1）必要条件
（1）可燃物 （2）助燃物（氧或氧化剂） （3）着火能源（明火、电火花等热源）
➢ 2）充分条件
（1）可燃物与助燃物达到一定比例 （2）助燃物达到一定浓度（空气中氧气<14%,
常压下不起燃）
（3）超过最小点火能或超过一定强度的升温 明火源
➢ 燃烧器将火焰配布成为许多布点成线的小火焰， 废气从火焰周围流过，迅速达到湍流混合。
➢ 优点：火焰分散，混合程度高、净化效率高等特 点。
➢ 缺点：但是当废气贫氧，废气中含有易沉积的油 焦或颗粒物。
➢ 不适用于辅助燃料为油料的情况。
➢ A配焰式燃烧器
➢ ●分类：根据燃烧结构的不同，该种形式 的燃烧器分为
➢ **助燃效果好，与火焰成线式相比，不易熄火， 但是湍流混合效果 不够理想。解决办法：增设挡 板。
➢ 隔栅式：辅助 燃料从底部分 配管引入，废 气从下部引入。
➢ **湍流混 合度比较好。 适用于废气量 比较稳定的情 况。
➢ （2）离焰式燃烧系统
➢ 特点：高温燃气和废气的混合是分开的 （分别有各自通道进入燃烧室的）
➢ （3）利用废气燃烧时放出的热量
➢ 表3-2中给出了不同混合气体在爆炸下限时 的热值。
➢ 3）热力燃烧机理 ➢ 三个步骤：
➢ （1）辅助燃料的燃烧——提高热量 ➢ （2）废气与高温燃气的燃烧——达到反应
温度
➢ （3）废气中可燃组分氧化反应——保证废 气于反应温度时所需要的驻留时间
➢ 4）热力燃烧的“三T”条件 ➢ 含义： ➢ 反应温度——Reaction Temperature ➢ 驻留时间——Residential Time ➢ 湍流混合——Turbulence Mix
燃烧反应的原理
燃烧反应的原理燃烧是一种常见的氧化反应，其原理可以通过以下几个方面来解释。
首先，燃烧反应需要三要素，即燃料、氧气和着火源。
燃料可以是固体、液体或气体，常见的包括木材、石油、天然气等。
氧气是燃烧反应中的氧化剂，它能够与燃料发生化学反应，提供氧原子使得燃料能够被燃烧。
着火源则提供活化能，使得燃料能够起火。
其次，燃烧反应是一种氧化反应，即燃料与氧气之间的电子转移。
在燃料燃烧的过程中，氧气分子中的氧原子与燃料分子中的碳、氢等元素发生氧化反应，形成二氧化碳、水等产物。
例如，木材燃烧时，木材中的碳与氧气反应生成二氧化碳，木材中的氢与氧气反应生成水。
这些氧化反应中，氧气的氧化态由0变为-2，而燃料中的元素氧化态从正数变为0。
此外，燃烧反应也是一种放热反应。
在燃烧过程中，燃料的化学能被释放出来，形成热能。
这是因为在燃烧反应中，化学键断裂和形成的过程是放热的，使得反应系统的焓减少，从而释放出热能。
这也是燃烧反应伴随着火焰和热量释放的原因。
另外，燃烧反应还需要满足一定的反应条件，包括适当的温度、氧气浓度和着火源等。
这是因为燃烧反应是一个自由基链反应过程。
首先，燃料的分子在适当温度下被活化，析出燃烧初级自由基。
然后，初级自由基与氧气发生反应，生成次级自由基，并释放出热量。
这个过程反复进行直到反应停止。
在火焰中，燃料的分子通过与次级自由基、氧分子以及其他反应物发生反应，逐渐燃烧生成产物。
最后，燃烧反应对环境和生活具有重要影响。
燃烧反应能够提供热能和光能，广泛应用于供热、照明、能源等方面。
然而，燃烧反应同时也会产生大量的烟尘、有害气体和温室气体，对大气环境造成污染，并可能导致气候变化。
因此，在燃烧过程中需要控制燃料的燃烧条件和选择更环保的能源。
此外，燃烧反应也经常与防火安全相关，需要加强火灾预防和扑救措施，以保护人身和财产的安全。
总的来说，燃烧反应是一种氧化反应，其原理涉及了燃料、氧气、着火源以及反应条件等多个方面。
通过燃烧反应，燃料的化学能被释放出来形成热能，并产生燃烧产物。
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燃烧的必要条件与充分条件 1）必要条件
2
（1）可燃物 （2）助燃物（氧或氧化剂） （3）着火能源（明火、电火花等热源） （1）可燃物与助燃物达到一定比例 （2）助燃物达到一定浓度（空气中氧气<14%, 常压下不起燃） （3）超过最小点火能或超过一定强度的升温 明火源 （4）满足了燃烧需要的燃烧诱导期
3）热力燃烧机理 三个步骤： （1）辅助燃料的燃烧——提高热量
（2）废气与高温燃气的燃烧——达到反应
温度 （3）废气中可燃组分氧化反应——保证废 气于反应温度时所需要的驻留时间
4）热力燃烧的“三T”条件 含义： 反应温度——Reaction
Temperature 驻留时间——Residential Time 湍流混合——Turbulence Mix
2）充分条件 Nhomakorabea
3 分类 直接燃烧法：将高浓度的有害有机废气直接当燃料 烧掉 热力燃烧法：把低浓度的有害气体提高到反应温度， 使之达到氧化分解，销毁可燃成分 催化燃烧法：利用催化剂使废气中的有害组分能在 较低的温度下迅速氧化分解。 例如: 直接燃烧的温度 1100度以上 热力燃烧的温度760－820度 催化燃烧的温度200－400度即可 注意：无论采用何种燃烧方法净化废气，最后都应 能对燃烧过程中产生的热量进行回收和利用，否则 就是不经济的。
（1）反应温度对热力燃烧的影响 反应温度：不是反应可以进行的温度 是反应速度可达到要求时的温度。 换言之：在一定的区域内，可燃组分的销
毁达到设计要求所需要的温度。 **提高温度，反应就会加速。
（2）驻留时间对热力燃烧的影响 驻留时间：反应物以某种形式进行混合后
在一定温度下所持续的时间。 就燃烧反应时间来说，其变化范围在小于 1/10s——几s之间 驻留时间充分，可以使有害气体的销毁更 机充分。
第三章 有害气体的吸燃烧净化法
第一节 概述 1 燃烧净化 用燃烧的方法销毁有害气体、蒸气或烟尘，使之成 为无害的物质，这种废气的净化方法称为燃烧净化。 优点：最为彻底，可回收一部分热量 缺点：不能回收废气中的有害物质；消耗一定的能 源。 适用：有机溶剂蒸气、炭氢化合物、恶臭气体的治 理工艺 **燃烧是指可燃物与氧化剂作用发生的放热反应， 通常伴有火焰、发光和（或）发烟现象。
注：
（1）产生火焰不是目的，而是利用燃烧辅
助燃料所产生的火焰提高混合气体的温度， 将废气中的可燃组分氧化或者销毁。 （2）热力燃烧中废气的用途：一是作为辅 助燃料燃烧时的助燃气体；一是作为高温 燃气混合的旁通废气，混合后的气体温度 要达到能使可燃组分销毁的温度。 （3）利用废气燃烧时放出的热量 表3-2中给出了不同混合气体在爆炸下限时 的热值。
1
在工程设计中，利用燃烧过程中产生的预热废气可以节约 大量的辅助燃料。图中就是这一思想很好的体现。
2 典型热力燃烧系统 （1）配焰式燃烧系统 工艺特点： 燃烧器将火焰配布成为许多布点成线的小火焰， 废气从火焰周围流过，迅速达到湍流混合。 优点：火焰分散，混合程度高、净化效率高等特 点。 缺点：但是当废气贫氧，废气中含有易沉积的油 焦或颗粒物。 不适用于辅助燃料为油料的情况。
第二节 热力燃烧的原理
热力燃烧的基本理论 热力燃烧过程中，一般认为，只有燃烧室 的温度维持在760－820度，驻留时间为 0.5s时，有机物的燃烧才能比较晚全。 达到上述温度范围的途径：依靠火焰传播 过程来实现的。
1
1）火焰传播理论
——热传播理论（热损失理论） 理论内容实质：火焰传播是依靠燃烧时放出的 热量加热周围的气体，使其达到燃烧所需要的 温度而实现的。 火焰传播三要素：（1）混合气体中的含氧量 （2）混合气体中含有可燃组分的浓度 （3）辅助燃料燃烧过程中所放出的热量 例如： 丙烷气体在空气中很容易燃烧，但在氧和氮各 占12%和88%的气体中，丙烷燃烧非常困难。 爆炸极限：维持火焰传播的可燃气体的浓度范 围。
A配焰式燃烧器 ●分类：根据燃烧结构的不同，该种形式
的燃烧器分为 火焰成线式燃烧器、多烧嘴式燃烧器、隔 栅式燃烧器。
●各种形式燃 烧器的特点 火焰成线式： 辅助燃料气从 下部管子引入， 作为助燃气体 的废气从V形板 侧面的小孔引 入，旁通废气 从V形板与侧挡 板间的缝隙引 入。
多烧嘴式：辅助燃料从从后面引入，废气分为两路， 助燃气体和旁通气体的量通过调节d的大小来控制。 **助燃效果好，与火焰成线式相比，不易熄火， 但是湍流混合效果 不够理想。解决办法：增设挡 板。
（3）湍流混合对热力燃烧的影响
湍流混合：热力燃烧中，除一部分助燃废气
用于供氧助燃外，另一部分旁通废气必须在 燃烧器气流下侧或者前方与高温燃气混合并 处于湍流状态，使混合达到分子混合水平， 一边有害组分迅速升温和氧化——湍流混合。 湍流混合的目的：增大可燃组分的分子与氧 分子或自由基的碰撞机会，使处于分子接触 的水平，以保证所要求的销毁率。
注： “三T”条件之间具有内在联系，改变其一
其他两个都可以得到改变。 延长驻留时间会使设备体积增大。 提高反应温度会使辅助燃料的消耗增加。 最经济的方法是改善湍流混合的情况。
第三节 热力燃烧装置（热力燃烧炉）
结构组成 燃烧器：燃烧辅助燃料以产生高温燃气 燃烧室：保证废气和高温燃气充分混合并 反应的空间 热量回收与排烟装置：... 工艺流程图：
2）混合气体的爆炸极限
——混合气体中可燃组分的浓度必须在一
定的浓度范围之内，以形成火焰，维持燃 烧，在一个有限的空间形成气体爆炸。将 这一浓度范围的下限称为爆炸下限；上限 称为爆炸上限。 有机蒸气与空气混合的爆炸极限的计算公 式：
100 A ai A i
式中ai混合气体中组分i的含量 式中Ai混合气体中组分i的爆炸极限