大氣污染控制工程第二章第1頁，共51頁，2023年，2月20日，星期一內容提要1.燃燒反應方程式2.理論空氣量4.空燃比3.空氣過剩系數5.理論煙氣體積6.污染物排放量的計算第2頁，共51頁，2023年，2月20日，星期一學習要求1.掌握理論空氣量、理論煙氣量、空氣過剩系數和空燃比的概念；2.學會根據燃料組成計算理論空氣量,根據空氣條件計算實際空氣量；3.掌握煙氣體積和過量空氣校正方法，學會計算實際煙氣量；4.熟練掌握污染物排放量的計算方法。第3頁，共51頁，2023年，2月20日，星期一1.1燃燒反應方程式在進行燃燒計算時，經常做一些以下簡化假設：假定

(1)空氣僅是由氮和氧組成的,含量分別為79.1%和20.9%，氮和氧的體積比為79.1／20.9＝3.78；(3)燃料中的硫被氧化為SO2；(2)燃料中的固定態氧可用于燃燒；第4頁，共51頁，2023年，2月20日，星期一(4)熱力型NOx可以忽略；(5)燃料中的氮在燃燒時轉化為N2；

(6)燃料的化學式為CxHySzOw，其中下標x、y、z、w分別代表碳、氫、硫和氧的原子數。第5頁，共51頁，2023年，2月20日，星期一

在上述假定條件下，完全燃燒反應的反應物和生成物關系如右圖：其中Q代表燃燒熱。第6頁，共51頁，2023年，2月20日，星期一完全燃燒的化學反應方程式第7頁，共51頁，2023年，2月20日，星期一例2：甲醇完全燃燒方程式的確定第8頁，共51頁，2023年，2月20日，星期一1.2

理論空氣量單位質量燃料按燃燒反應方程式完全燃燒所需要的空氣量（體積）稱為理論空氣量。它由燃料的組成決定，可根據燃燒方程式計算求得。理論空氣量Va0為：

Va0=22.4×4.78(x+y/4+z－w/2)/(12x+1.008y+32z+16w)=107.1(x+y/4+z-w/2)/(12x+1.008y+32z+16w)m3/kg第9頁，共51頁，2023年，2月20日，星期一例3假定煤的化學組成以質量計為：C：77.2％；H：5.2％；N：1.2％；S：2.6％；O：5.9％；灰分：7.9％。試計算這種煤燃燒時需要的理論空氣量。第10頁，共51頁，2023年，2月20日，星期一第二步：確定煤的摩爾質量，即相對于每摩爾碳的質量，包括灰分，為：第11頁，共51頁，2023年，2月20日，星期一第12頁，共51頁，2023年，2月20日，星期一一般煤的理論空氣量Va0=4－9m3／kg，液體燃料的理論空氣量Va0=10－11m3／kg，天然氣的理論空氣量Va0=8.0－19.5m3／m3fuel。第13頁，共51頁，2023年，2月20日，星期一1.3

空氣過剩系數實際空氣量Va與理論空氣量Va0之比稱為空氣過剩系數，即0VVaaa=實際空氣量理論空氣量通常＞1，值與燃料種類、燃燒裝置型式及燃燒條件等因素有關。第14頁，共51頁，2023年，2月20日，星期一表1部分爐型的空氣過剩系數第15頁，共51頁，2023年，2月20日，星期一空氣過剩系數校正計算空氣過剩系數可以根據奧薩特儀監測結果推算。奧氏煙氣分析儀測定干煙氣中CO2、O2和CO含量，其它部分是N2完全燃燒時，空氣過剩系數為：第16頁，共51頁，2023年，2月20日，星期一第17頁，共51頁，2023年，2月20日，星期一第18頁，共51頁，2023年，2月20日，星期一第19頁，共51頁，2023年，2月20日，星期一各組分的量均為奧氏分析儀所測得的百分數。若燃燒不完全會產生CO，須校正。即從測得的過剩氧中減去CO氧化為CO2所需的O2第20頁，共51頁，2023年，2月20日，星期一第21頁，共51頁，2023年，2月20日，星期一第22頁，共51頁，2023年，2月20日，星期一第23頁，共51頁，2023年，2月20日，星期一1.4

空燃比

空燃比（AF）定義為單位質量燃料燃燒所需要的空氣質量

AF理論＝理論空氣質量/燃料質量第24頁，共51頁，2023年，2月20日，星期一思考題：1.試推導一般燃料理論空燃比的數值？2.理論空然比和理論空氣量有什么關系？第25頁，共51頁，2023年，2月20日，星期一計算題：已知某天然氣組成為CH4:59.2%;C2H6:12.9%;N2:0.7%;CO2:26.2%,試計算其完全燃燒的空燃比？第26頁，共51頁，2023年，2月20日，星期一第27頁，共51頁，2023年，2月20日，星期一圖6空燃比和空氣過剩系數關系圖第28頁，共51頁，2023年，2月20日，星期一1.5

理論煙氣體積理論煙氣成分

理論煙氣成分主要是CO2、SO2、N2和水蒸氣；煙氣中除水蒸氣以外的部分稱為干煙氣，在標準狀態下的干煙氣為標準干煙氣；a.含水蒸氣的煙氣稱為濕煙氣；b.理論煙氣體積等于干煙氣體積和水蒸氣體積之和。第29頁，共51頁，2023年，2月20日，星期一理論干煙氣體積在理論空氣量下，單位質量燃料完全燃燒所生成的煙氣體積稱為理論煙氣體積，以Vfg0表示。根據燃燒反應方程式，理論干煙氣體積為：第30頁，共51頁，2023年，2月20日，星期一第31頁，共51頁，2023年，2月20日，星期一第32頁，共51頁，2023年，2月20日，星期一第33頁，共51頁，2023年，2月20日，星期一第34頁，共51頁，2023年，2月20日，星期一實際煙氣體積體積密度校正為計算標準狀態下的煙氣體積，需要將監測到的排煙溫度、壓力下的煙氣體積換算到標準狀態。式中，下標N代表監測狀態，下標S代表標準狀態第35頁，共51頁，2023年，2月20日，星期一過剩空氣校正空氣過剩系數大于1時，煙氣中含有過剩空氣，實際煙氣體積是理論煙氣體積與過剩空氣量的和。Vfg=Vfg0+(-1)Va0其中：為過剩空氣系數；

V0a為理論空氣量第36頁，共51頁，2023年，2月20日，星期一例4已知空氣過剩系數=1.1，試計算1mol的甲烷完全燃燒產生的煙氣量。解：甲烷燃燒的燃燒方程式為：

CH4+2O2+7.56N2→CO2+2H2O+7.56N2由上式可知，1mol甲烷完全燃燒產生的理論煙氣量為：Vofg=1+2+7.56=10.56（mol）第37頁，共51頁，2023年，2月20日，星期一理論空氣量V0a=2+7.56=9.56（mol）根據公式Vfg=Vofg+V0a(

－1)得：Vfg=Vofg+V0a(

－1)=10.56+9.56×(1.1－1)=11.52（mol）11.52×0.0224＝0.258m31mol甲烷完全燃燒產生的煙氣量為第38頁，共51頁，2023年，2月20日，星期一1.6污染物排放量的計算污染物排放量計算有兩種方法：1.根據實測的污染物濃度和排煙量來計算；2.利用排放因子（EmissionFactor）確定污染物排放量。第39頁，共51頁，2023年，2月20日，星期一表1機動車排放因子一覽表第40頁，共51頁，2023年，2月20日，星期一第41頁，共51頁，2023年，2月20日，星期一第42頁，共51頁，2023年，2月20日，星期一第43頁，共51頁，2023年，2月20日，星期一例2-8某電廠以煙煤做為燃料，采用液態排渣的煤粉爐（也稱為蒸氣鍋爐），并安裝了濕式洗滌器，可以達到98％的SO2凈化效率，根據以下條件：（1）發電量1000MW（2）總體熱效率30％（3）煤中S含量2.1％，熱值27770kJ/Kg，灰分含量8％。估算：單位時間的燃煤消耗量依據AP－42，估算TSP、SO2、NOx、CO和NMVOC的排放量第44頁，共51頁，2023年，2月20日，星期一(1)燃煤量＝發電量總體熱效率×燃煤熱值＝30％×27770＝120kg/s＝443t/h1000×103(2)確定鍋爐排放因子AP－42（CompilationofAirPollutantEmissionFactor）第45頁，共51頁，2023年，2月20日，星期一污染物TSPSO2NOxCONMVOC排放因子（Kg/t）3.5Aa19Ab160.250.02查AP－42中1.1BituminousAndSubbituminousCoalCombustion得到液態排渣粉爐的各污染物的排放因子如下：a.A=%Ash,即TSP的排放量為3.5×(％Ash)b.S=%Sulfur,即SO2的排放量為19×(％Sulfur)第46頁，共51頁，2023年，2月20日，星期一TSP=3.5×8×433/1000＝12.12t/hSO2=19×2.1×433×0.02/1000＝0.35t/hNOX=16×433/1000＝6.93t/hCO=0.25×433/1000＝0.108t/hNMVOC=0.02×433/1000＝0.0087t/h第47頁，共51頁，2023年，2月20日，