第二章 燃烧与大气污染1.燃烧的性质基本概念 燃料是指在燃烧的过程中,能够放出热量,且在经济上能够取得效益的物质。1)煤的基本分类褐煤最低品味的煤,形成年代最短,热值较低。烟煤形成年代较褐煤长,碳含量7590。成焦性较强,适宜工业一般应用。无烟煤煤化时间最长,含碳量最高(高于93),成焦性差,发热量大。煤的成分分析工业分析( proximate analysis )测定煤中水分、挥发分、灰分和固定碳。估测硫含量和热值,是评价工业用煤的主要指标。元素分析( ultimate analysis )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。2.燃烧过程影响燃烧过程的主要因素燃烧过程及燃烧产物 完全燃烧CO2、H2O不完全燃烧 CO2、H2O CO、黑烟及其他部分氧化产物如果燃料中含有S和N,则会生成SO2和NO空气中的部分N可能被氧化成NO热力型NOx燃料完全燃烧的条件(3T)空气条件提供充足的空气;但是空气量过大,会降低炉温,增加热损失温度条件(Temperature)达到燃料的着火温度时间条件(Time)燃料在高温区停留时间应超过燃料燃烧所需时间燃料与空气的混合条件(Turbulence)燃料与氧充分混合建立燃烧方程式的假定空气组成 20.9O2和79.1N2,两者体积比为 N2/ O2 3.78燃料中固定氧可用于燃烧燃料中硫主要被氧化为 SO2不考虑NOX的生成燃料中的N在燃烧时转化为N2燃料的化学式为Cx Hy Sz Ow燃烧方程为 空气过剩系数实际空气量与理论空气量之比。空燃比单位质量燃料燃烧所需要的空气质量。燃烧过程中硫氧化物的形成 H2SO4浓度越高,酸露点越高,一般在150左右。烟气露点升高极易引起管道和空气净化设施的腐蚀露点酸雾点,SO3与H2O形成H2SO4蒸气的温度碳粒子的生成火焰的结构(续)层流火焰Re2200,分子扩散和传导是控制过程。湍流火焰Re2200,强烈的湍流作用,但分子扩散仍然起作用。第四章 大气污染物扩散模式(计算重要)扩散的要素风平流输送为主,风大则湍流大 湍流扩散比分子扩散快105106倍湍流的基本概念 22221smsp-C-CRe 湍流大气的无规则运动 风速的脉动风向的摆动高斯扩散模式重点正态分布的基本概念0为常数,则X服从正态分布,记为XN,2.当0,1 称为X服从标准正态分布,X的密度函数为正态分布是具有两个参数和2的连续型随机变量的分布,第一参数是服从正态分布的随机变量的均值,第二个参数2是此随机变量的方差,所以正态分布记作N,2 。 服从正态分布的随机变量的概率规律为取与邻近的值的概率大 ,而取离越远的值的概率越小;越小,分布越集中在附近,越大,分布越分散。高斯模式的有关假定坐标系 右手坐标,y为横风向,z为垂直向四点假设 a污染物浓度在y、z风向上分布为正态分布b全部高度风速均匀稳定c源强是连续均匀稳定的d扩散中污染物是守恒的(不考虑转化)无界空间连续点源扩散模式高架连续点源扩散模式第五章 颗粒污染物控制技术基础(填空,例题)粒径分布粒径分布指不同粒径范围内颗粒的个数(或质量或表面积)所占的比例粒数分布每一间隔内的颗粒个数粒数频率第i个间隔中的颗粒个数ni与颗粒总数ni之比粒数筛下累积频率小于第i个间隔上限粒径的所有颗粒个数与颗粒总个数之比第二节 粉尘的物理性质1 粉尘的密度 单位体积粉尘的质量,kg/m3或g/cm3 粉尘体积不包括颗粒内部和之间的缝隙真密度 用堆积体积计算堆积密度 空隙率粉尘颗粒间和内部空隙的体积与堆积总体积之比2 安息角与滑动角安息角粉尘从漏斗连续落下自然堆积形成的圆锥体母线与地面的夹角。滑动角自然堆积在光滑平板上的粉尘随平板做倾斜运动时粉尘开始发生滑动的平板倾角。安息角与滑动角是评价粉尘流动特性的重要指标。安息角和滑动角的影响因素粉尘粒径、含水率、颗粒形状、颗粒表面光滑程度、粉尘粘性3 比表面积单位体积粉尘所具有的表面积4 含水率粉尘中的水分包括附在颗粒表面和包含在凹坑和细孔中的自由水分以及颗粒内部的结合水分。含水率水分质量与粉尘总质量之比。含水率影响粉尘的导电性、粘附性、流动性等物理特性。吸湿现象。平衡含水率。5 润湿性润湿性粉尘颗粒与液体接触后能够互相附着或附着的难易程度的性质。润湿性与粉尘的种类、粒径、形状、生成条件、组分、温度、含水率、表面粗糙度及荷电性有关,还与液体的表面张力及尘粒与液体之间的粘附力和接触方式有关。粉尘的润湿性随压力增大而增大,随温度升高而下降润湿性是选择湿式除尘器的主要依据6 荷电性和导电性粉尘的荷电性天然粉尘和工业粉尘几乎都带有一定的电荷。荷电因素电离辐射、高压放电、高温产生的离子或电子被捕获、颗粒间或颗粒与壁面间摩擦、产生过程中荷电。天然粉尘和人工粉尘的荷电量一般为最大荷电量的1/10。荷电量随温度增高、表面积增大及含水率减小而增加,且与化学组成有关。粉尘的导电性导电机制高温(200oC以上),粉尘本体内部的电子和离子体积比电阻低温(100oC以下),粉尘表面吸附的水分或其他化学物质表面比电阻中间温度,同时起作用比电阻对电除尘器运行有很大影响7 粘附性粘附和自粘现象粘附力克服附着现象所需要的力粘附力分子力(范德华力)、毛细力、静电力(库仑力)断裂强度表征粉尘自粘性的指标,等于粉尘断裂所需的力除以其断裂的接触面积阻力导致的减速运动P148推导)根据牛顿第二定律若仅考虑Stokes区域速度由u0减速到u所迁移的距离若引入坎宁汉修正系数C停止距离重力沉降P150力平衡关系Stokes颗粒的重力沉降末端速度(忽略浮力影响)湍流过渡区牛顿区Stokes直径空气动力学直径例题5-5分类不粘性、微粘性、中等粘性、强粘性粒径、形状、表面粗糙度、润湿性、荷电量均影响粘附性8 自燃性和爆炸性粉尘的自燃性自燃自然发热的原因氧化热、分解热、聚合热、发酵热影响因素粉尘的结构和物化特性、粉尘的存在状态和环境第四节 颗粒捕集的理论基础(计算)对颗粒施加外力使颗粒相对气流产生一定位移并从气流中分离。颗粒捕集过程中需要考虑的作用力外力、流体阻力、颗粒间相互作用力外力重力、离心力、惯性力、静电力、磁力、热力、泳力等颗粒间相互作用力颗粒浓度不高时可以忽略。流体阻力流体阻力形状阻力摩擦阻力阻力的方向和速度向量方向相反颗粒尺寸与气体平均自由程接近时,颗粒发生滑动坎宁汉修正第六章 除尘装置 区别与优缺点 第一节 机械除尘器机械除尘器通常指利用质量力(重力、惯性力和离心力)的作用使颗粒物与气体分离的装置,常用的有重力沉降室 重力沉降室是通过重力作用使尘粒从气流中沉降分离的除尘装置惯性除尘器旋风除尘器第二节 电除尘器一般除尘器对于 dp 5m的粒子效率低,必须借助外力(电场力等)捕集更小的粒子 使尘粒荷电并在电场力的作用下沉积在集尘极上与其他除尘器的根本区别在于,分离力直接作用在粒子上,而不是作用在整个气流上具有耗能小、气流阻力小的特点电除尘器的主要优点压力损失小,一般为200500Pa处理烟气量大,可达105106m3/h能耗低,大约0.20.4kWh/1000m3对细粉尘有很高的捕集效率,可高于99可在高温或强腐蚀性气体下操作除尘器的主要缺点是设备庞大,消耗钢材多,初投资大,要求