当前课程知识点：大气污染控制工程 > 第二章 燃烧与大气污染 > 2-1 燃料的性质与分类 > 2-1燃烧的性质与分类
同学们大家好，今天我们来讨论第二章：燃烧与大气污染
燃烧是多种大气污染物的主要来源
燃烧过程会产生大量的污染物
比如：机动车尾气含有机动车燃烧汽油、柴油或天然气产生的污染物
工业锅炉、电站锅炉主要是通过燃煤过程导致污染
秸秆焚烧等民用生物质燃烧过程也会产生大量的空气污染物
以PM2.5为例说明燃烧与大气污染的相关性
去年对我国9个典型城市PM2.5的来源解析结果表明
大部分的PM2.5来源于燃烧过程
这张图是北京市和上海市PM2.5本地来源的解析结果
北京市机动车尾气贡献了PM2.5来源的31%
燃煤过程贡献了PM2.5的23%
有些工业生产的污染也与燃料的燃烧过程有关
上海的PM2.5本地来源与北京稍有差别
但移动源、燃煤等的贡献也超过40%
所以为了弄清大气污染物的来源并对其进行有效控制
首先需要了解燃料及其燃烧过程
本章主要讨论6个问题
燃料的性质与分类、燃烧过程和计算
燃烧过程中硫氧化物、氮氧化物、颗粒物和其他污染的生成
首先讨论第一个问题，燃料的性质与分类
燃料是指用以产生热量或动力的可燃性物质
主要是含碳物质或碳氢化合物
常规燃料指煤、石油、天然气等化石燃料
按物理状态可分为固体燃料、液体燃料和气体燃料
固体燃料主要包括煤、木柴、木炭等
在燃烧过程中挥发性组分以气态燃烧、固定碳以固态燃烧
液体燃料主要包括石油及其各种加工产物
如汽油、柴油、煤油等
在燃烧过程中液滴先蒸发为气态再燃烧
气体燃料主要包括天然气、高炉煤气、发生炉煤气以及焦炉煤气等
而依照燃料的获得方法可以将燃料分为天然燃料和人工燃料
天然燃料是直接从自然中获得的燃料
人工燃料是对天然燃料加工后得到的燃料
相对而言，人工燃料的性质更适合于作为工业燃料使用
除常规燃料外，所有可燃性物质都包括在非常规燃料之列
目前人们越来越重视对非常规燃料的开发和利用
非常规燃料包括
城市固体废弃物、商业和工业固体废弃物、农产物和农业废物
农产物和农业废物现在已成为重要的可再生能源
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
非常规燃料常需要一些专门的制备技术
才能将其转变为更易使用的形式
从燃料的化学性质来看，燃料主要由碳和氢组成
碳和氢是燃料燃烧热量的主要来源
燃料中还会含有氧和许多杂质，如硫、氮和灰分等
碳是燃料中主要的可燃元素
1千克纯碳完全燃烧放出7850 kcal的热量
同时产生3.67千克CO2气体
在不完全燃烧时，1千克纯碳可生成2.33千克CO气体
并放出2214 kcal的热量
CO是一种大气污染物，CO2是一种温室气体
所以碳在燃烧过程中会伴随着大气污染物和温室气体的排放
燃料中的第二个重要成分是氢
氢是燃料中单位质量发热量最高的元素
固体燃料中氢的含量为2-10%，以碳氢化合物的形式存在
1 kg氢完全燃烧能放出28780kcal的热量
并生成9kg水
在一些化石燃料中，氧也会占有比较大的比例
氧的存在使燃料的可燃成分降低，从而降低了燃料的发热量
但氧的存在对于燃料的完全燃烧具有显著的促进作用
除了碳氢氧三种主要成分外，燃料中还包含一些杂质
主要有氮、硫和灰分等
氮在燃料中的含量很少，一般为0.5-1.5%
在燃烧过程中主要转化为氮气
也有一部分会生成燃料型氮氧化物
。氮氧化物是一种大气污染物
硫是一种备受关注的污染组分
燃料中的硫主要分为有机硫和无机硫
无机硫又包括硫化铁硫和硫酸盐硫
有机硫和硫化铁硫在燃烧过程中会生成二氧化硫
硫酸盐硫一般比较稳定，在燃烧时会进入灰分中
在燃烧温度较高时，硫酸盐硫也会分解
所以燃料中的硫多数会形成二氧化硫等大气污染物
排放到环境空气中
燃料中的水分主要包括表面水分和吸附水分
水分的存在使得燃料中的可燃成分相对减少
并在燃烧时通过气化消耗一部分热量
灰分是是燃料中不可燃矿物质
是主要的有害成分，包括广受关注的重金属
灰分在燃烧过程中主要生成飞灰和少量的底灰
飞灰是燃烧过程中产生的颗粒物
是大气中一次颗粒物的重要来源
无论是飞灰还是底灰，都要进行有效的安全处置
接下来我们介绍三种主要的化石燃料：煤、石油和天然气
首先看煤
煤的形成要经历很长的时期，需要较高的温度条件和压力条件
不同的植物和不同的腐蚀程度会形成不同组分的煤
通常将原煤分为褐煤、烟煤和无烟煤三种
褐煤是品位最低的煤，形成年代较短，热值较低
烟煤形成年份较长，含碳量一般在75%-90%
成焦性较强，处理后适合工业使用
烟煤中挥发性有机组分的含量较高，约20%
直接燃烧会生成较多的颗粒物，产生明显的黑烟，故得名烟煤
无烟煤是碳含量最高、煤化时间最长的煤，燃烧时发热量大
但由于稳定性较高，故不易点燃
无烟煤的成焦性极差
煤的成分分析主要有工业分析和元素分析两种
工业分析主要测定煤中水分、挥发分、灰分和固定碳
以及估测硫含量和热值，是评价工业用煤的主要指标
元素分析则是用化学分析的方法
测定去掉外部水分的煤中主要组分碳、氢、氮、硫和氧的含量
由于煤中的水分和灰分会受到外界条件的影响
所以在说明煤的特性时，需要指定各元素百分比的基准
常用的基准有：收到基、空气干燥基、干燥基和干燥无灰基准
收到基指锅炉炉前使用的燃料
包括全部灰分和水分，用ar表示
空气干燥基指以去掉外部水分的燃料作为100%的成分
包括灰分、可燃分和内部水分
干燥基指以去掉全部水分的燃料作为100%的成分
即灰分和可燃分
干燥基排除了所有水分的影响，更能表征煤中灰分的含量
干燥无灰基指以去掉水分和灰分的燃料作为100%的成分
只包括可燃分，即挥发分和固定碳
干燥无灰基由于排除了水分和灰分的影响，故比较稳定
煤矿通常提供的煤质资料为干燥无灰基成分
这张图更为形象地对四种基准各自包含的组分进行了说明
在用元素分析的方法对煤种的C、H、O、N等元素进行描述时
一定要注意指明的基准
对于不同的基准，由于水分和灰分的影响
同种煤的各种元素比例会有所不同
接下来我们来看石油的性质
石油是主要的液体化石燃料，是天然存在的易流动的液体
通常用的液体燃料一般都由石油加工制得
石油是多种化合物组成的混合物
主要由链烷烃、环烷烃和芳香烃组成
除构成烃类的碳和氢外
石油中还含有少量的硫、氮和氧以及微量的金属元素
其中硫在燃烧的过程中会产生二氧化硫
二氧化硫会使机动车的三元催化器中毒
故一般汽油需要进行脱硫处理
原油中的不同组分碳氢比会有差别
氢含量较高的油比重较小，发热量较大
天然气是典型的气体燃料，主要由甲烷组成，约占85%
也包括少量的乙烷、丙烷及含碳量更高的碳氢化合物
由于甲烷的碳氢比例为1：4，是含氢量最高的化石燃料
单位热量产生的二氧化碳最少，且没有灰分
可以说是目前最清洁的化石燃料
为了降低煤炭在我国能源中的比例，并减少污染物排放
许多城市都推出了煤改气工程
压缩天然气和液化天然气作为汽油的一种替代品
目前已在一些城市中作为机动车的燃料使用
本节课的内容至此结束，感谢各位同学的收看
-1-1 大气污染的定义和分类
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-第一章 绪论--1-1 大气污染的定义和分类
-1-2 大气污染物和排放源
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-第一章 绪论--1-2 大气污染物和排放源
-1-3 大气污染的影响
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-第一章 绪论--1-3 大气污染的影响
-1-4 大气污染防治法规及标准体系
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-第一章 绪论--1-4 大气污染防治法规及标准体系
-第一章 绪论--第一章 作业习题
-2-1 燃料的性质与分类
-第二章 燃烧与大气污染--2-1 燃料的性质与分类
-2-2 燃烧过程和计算
--燃烧过程和计算
-第二章 燃烧与大气污染--2-2 燃烧过程和计算
-2-3 硫氧化物的生成
--硫氧化物的生成
-第二章 燃烧与大气污染--2-3 硫氧化物的生成
-2-4 氮氧化物的生成
--氮氧化物的生成
-第二章 燃烧与大气污染--2-4 氮氧化物的生成
-2-5 颗粒物的生成
-2-5 颗粒物的生成--作业
-2-6 其他污染物的生成
--其他污染物的生成
-第二章 燃烧与大气污染--2-6 其他污染物的生成
-第二章 燃烧与大气污染--第二章 作业习题
-3-1 概述
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-第三章 大气污染气象学--3-1 概述
-3-2 大气的垂直结构
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-第三章 大气污染气象学--3-2 大气的垂直结构
-3-3 大气的热力过程
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-第三章 大气污染气象学--3-3 大气的热力过程
-3-4 大气稳定度与逆温
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-3-4 大气稳定度与逆温--作业
-3-5 大气的运动和风
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-第三章 大气污染气象学--3-5 大气的运动和风
-第三章 大气污染气象学--第三章 作业习题
-4-1 概述
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-第四章 大气污染浓度估算模式--4-1 概述
-4-2 点源扩散的高斯模式
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-第四章 大气污染浓度估算模式--4-2 点源扩散的高斯模式
-4-3 特殊气象和地形条件下的高斯扩散模式（选修）
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-第四章--4-3 特殊气象和地形条件下的高斯扩散模式（选修）
-4-4 点源扩散浓度的估算
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-第四章 大气污染浓度估算模式--4-4 点源扩散浓度的估算
-4-5 线源和面源扩散模式（选修）
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-第四章--4-5 线源和面源扩散模式（选修）
-4-6 空气质量模型的研究进展
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-4-7 区域空气质量模型的应用案例（选修）
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-第四章--4-7 区域空气质量模型的应用案例（选修）
-第四章 大气污染浓度估算模式--第四章 作业习题
-5-1 粒径与粒径分布
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-第五章 颗粒污染物控制技术基础--5-1 粒径与粒径分布
-5-2 颗粒物的形貌特征
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-第五章 颗粒污染物控制技术基础--5-2 颗粒物的形貌特征
-5-3 化学组成和光学性质
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-5-3 化学组成和光学性质--作业
-5-4 粉尘的物理性质
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-第五章 颗粒污染物控制技术基础--5-4 粉尘的物理性质
-5-5 净化装置的性能
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-第五章 颗粒污染物控制技术基础--5-5 净化装置的性能
-5-6 流体阻力和颗粒的沉降
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-第五章--5-6 流体阻力和颗粒的沉降
-5-7 惯性碰撞、机械拦截和扩散（选修）
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-5-7 惯性碰撞、机械拦截和扩散（选修）--作业
-第五章 颗粒污染物控制技术基础--第5章 作业习题
-6-1 重力沉降室
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-第六章 除尘装置--6-1 重力沉降室
-6-2 旋风除尘器
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-6-2 旋风除尘器--作业
-6-3 电晕放电和粒子荷电（选修）
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-6-3 电晕放电和粒子荷电（选修）--作业
-6-4 荷电颗粒的运动和捕集
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-第六章 除尘装置--6-4 荷电颗粒的运动和捕集
-6-5 电除尘器的结构和设计
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-第六章 除尘装置--6-5 电除尘器的结构和设计
-6-6 袋式除尘器的工作原理
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-6-6 袋式除尘器的工作原理--作业
-6-7 袋式除尘器的压力损失和清灰（选修）
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-第六章--6-7 袋式除尘器的压力损失和清灰（选修）
-6-8 袋式除尘器的设计和应用
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-6-8 袋式除尘器的设计和应用--作业
-6-9 湿式除尘器的工作原理
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-第六章 除尘装置--6-9 湿式除尘器的工作原理
-6-10 文丘里洗涤器（选修）
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-第六章 除尘装置--6-10 文丘里洗涤器（选修）
-6-11 除尘器的选择与发展
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-6-11 除尘器的选择与发展--作业
-第六章 除尘装置--第六章 作业习题
-期中测试--期中测试
-7-1 物理吸收传质计算
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-第七章 --7-1 物理吸收传质计算
-7-2 化学吸收传质计算
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-7-2 化学吸收传质计算--作业
-7-3 吸收设备和工艺
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-7-3 吸收设备和工艺--作业
-7-4 气体吸附原理与速率
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-7-4 气体吸附原理与速率--作业
-7-5 吸附设备与工艺
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-7-5 吸附设备与工艺--作业
-7-6 吸附器的设计计算
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-第七章 --7-6 吸附器的设计计算
-7-7 催化原理
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-7-7 催化原理--作业
-7-8 气固催化反应动力学
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-7-8 气固催化反应动力学--作业
-7-9 气固相催化反应器的设计
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-7-9 气固相催化反应器的设计--作业
-第七章 气态污染物控制技术基础（选修）--第七章 作业习题
-8-1 概述
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-8-1 概述--作业
-8-2 燃烧前燃料脱硫
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-第八章 硫氧化物控制技术--8-2 燃烧前燃料脱硫
-8-3 流化床燃烧脱硫
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-8-3 流化床燃烧脱硫--作业
-8-4 高浓度二氧化硫回收
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-8-4 高浓度二氧化硫回收--作业
-8-5 石灰石/石灰湿法烟气脱硫技术
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-第八章 --8-5 石灰石/石灰湿法烟气脱硫技术
-8-6 氧化镁湿法烟气脱硫技术（选修）
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-8-6 氧化镁湿法烟气脱硫技术（选修）--作业
-8-7 海水烟气脱硫技术（选修）
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-8-7 海水烟气脱硫技术（选修）--作业
-8-8 湿式氨法烟气脱硫技术（选修）
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-8-8 湿式氨法烟气脱硫技术（选修）--作业
-8-9 喷雾干燥法烟气脱硫技术（选修）
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-8-9 喷雾干燥法烟气脱硫技术（选修）--作业
-8-10 循环流化床干法烟气脱硫
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-8-10 循环流化床干法烟气脱硫--作业
-8-11 烟气脱硫技术的综合比较
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-8-11 烟气脱硫技术的综合比较--作业
-8-12 二氧化硫控制策略（访谈）（选修）
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--参考链接
-第八章 硫氧化物控制技术--第八章 作业习题
-9-1 概述
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-9-1 概述--作业
-9-2 低氮氧化物燃烧技术
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-第九章 固定源氮氧化物控制技术--9-2 低氮氧化物燃烧技术
-9-3 选择性催化还原技术
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-第九章 固定源氮氧化物控制技术--9-3 选择性催化还原技术
-9-4 选择性非催化还原技术
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-第九章--9-4 选择性非催化还原技术
-9-5 SNCR-SCR联合烟气脱硝技术（选修）
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-9-5 SNCR-SCR联合烟气脱硝技术（选修）--作业
-9-6 烟气同时脱硫脱硝技术（选修）
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-9-6 烟气同时脱硫脱硝技术（选修）--作业
-9-7 固定源氮氧化物控制技术评价
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-9-7 固定源氮氧化物控制技术评价--作业
-9-8 超低排放技术访谈
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-第九章 固定源氮氧化物控制技术--第九章作业习题
-10-1 概述
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-10-1 概述--作业
-10-2 蒸气压及蒸发
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-第十章 挥发性有机物控制技术--10-2 蒸气压及蒸发
-10-3 VOCs污染预防
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-第十章 挥发性有机物控制技术--10-3 VOCs污染预防
-10-4 冷凝法控制VOCs污染
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-10-4 冷凝法控制VOCs污染--作业
-10-5 燃烧法控制VOCs污染
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-第十章--10-5 燃烧法控制VOCs污染
-10-6 生物法控制VOCs污染（选修）
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-10-6 生物法控制VOCs污染（选修）--作业
-第十章 挥发性有机物控制技术--第十章作业习题
-11-1 机动车污染概述
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--11-1-2
--11-1-3
-11-1 机动车污染概述--作业
-11-2 内燃机工作原理和污染物生成机制
--11-2-1
--11-2-2
-第十一章--11-2 内燃机工作原理和污染物生成机制
-11-3 机动车排放控制技术
--11-3-1
--11-3-2
-第十一章 机动车污染控制--11-3 机动车排放控制技术
-11-4 先进车辆技术和清洁替代燃料技术
--11-4-1
--11-4-2
-第十一章--11-4 先进车辆技术和清洁替代燃料技术
-11-5 交通规划与交通管理（选修）
--11-5
-11-5 交通规划与交通管理（选修）--作业
-第十一章 机动车污染控制--第十一章作业习题
-12-1 全球气候变化与温室效应
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-12-1 全球气候变化与温室效应--作业
-12-2 气候变化的应对措施
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-12-2 气候变化的应对措施--作业
-12-3 臭氧层破坏问题
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-12-4 臭氧层破坏的应对措施
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-第十二章 全球性大气环境问题--第十二章作业习题
-Lecture 01
--Video
-Lecture 02
--Video
-Conversation
--Video
-附加：--Exercise
