《燃料及燃燒產(chǎn)物》課件

燃料及燃燒產(chǎn)物燃料是指能夠燃燒產(chǎn)生能量的物質(zhì)。燃燒是一個化學過程，它涉及燃料與氧化劑（通常是氧氣）之間的快速反應(yīng)，釋放出熱量和光。燃燒產(chǎn)物是燃燒過程中產(chǎn)生的物質(zhì)，包括二氧化碳、水蒸氣、氮氣等。課程目標了解燃料類型掌握各種燃料的性質(zhì)、分類和應(yīng)用掌握燃燒原理深入了解燃燒反應(yīng)過程、影響因素和產(chǎn)物認識環(huán)境問題理解燃燒產(chǎn)物對環(huán)境的影響以及相關(guān)的環(huán)保法規(guī)燃料概述燃料是能夠通過燃燒釋放能量的物質(zhì)。燃燒是一種化學反應(yīng)，燃料與氧化劑（通常是氧氣）發(fā)生反應(yīng)，釋放熱量和光。各種各樣的燃料可以用于不同的用途，從發(fā)電廠到家用爐灶。選擇燃料時需考慮多種因素，例如成本、效率、污染排放以及可獲得性等。燃料的分類固體燃料煤炭，木材，秸稈等液體燃料汽油，柴油，煤油等氣體燃料天然氣，液化石油氣等固體燃料固體燃料是指以固態(tài)形式存在的可燃物質(zhì)，通常是復(fù)雜的混合物。常見的固體燃料包括煤炭、木材、生物質(zhì)燃料等。固體燃料的燃燒過程需要氧氣參與，并會釋放出熱量。固體燃料的燃燒效率和產(chǎn)物組成受多種因素影響，如燃料的種類、燃燒條件等。液體燃料液體燃料主要包括石油產(chǎn)品，如汽油、柴油、煤油等。這些燃料具有易于儲存和運輸、燃燒效率高等特點，廣泛應(yīng)用于汽車、飛機、發(fā)電等領(lǐng)域。液體燃料的燃燒過程相對清潔，但同時也存在一些問題，例如揮發(fā)性有機物排放和二氧化碳排放等，需要通過改進燃燒技術(shù)和使用清潔燃料來減少環(huán)境污染。氣體燃料天然氣主要成分是甲烷，清潔高效，燃燒產(chǎn)物主要為二氧化碳和水。液化石油氣主要成分是丙烷和丁烷，易燃易爆，需要安全儲存和運輸。工業(yè)煤氣由煤炭或其他有機物干餾或氣化制得，成分復(fù)雜，熱值較低。燃料的性質(zhì)11.發(fā)熱量發(fā)熱量是燃料燃燒時釋放的熱量，是衡量燃料質(zhì)量的重要指標。22.燃燒特性燃燒特性包括著火點、燃點、火焰溫度、燃燒速度等，影響燃燒效率和安全性。33.揮發(fā)分揮發(fā)分是指燃料在加熱時揮發(fā)出來的氣體，影響著火點和燃燒速度。44.灰分灰分是燃料燃燒后殘留的無機物，會影響燃燒效率和設(shè)備的磨損。燃料的選擇燃料種類根據(jù)燃燒設(shè)備和用途選擇合適的燃料。例如，煤炭適合用于大型發(fā)電廠，天然氣適合用于家庭燃氣灶。燃料性質(zhì)如發(fā)熱量、燃燒溫度、灰分含量等需要考慮。成本和供應(yīng)選擇價格合理且供應(yīng)穩(wěn)定的燃料，確保長期使用?？紤]燃料的運輸和儲存成本。如果成本過高或供應(yīng)不穩(wěn)定，會影響生產(chǎn)效率和運營成本。燃料的預(yù)處理1粉碎和研磨將大塊的固體燃料破碎成更小的顆粒，增加表面積，提高燃燒效率。2干燥去除燃料中的水分，降低燃燒過程中所需的能量，提高燃燒效率。3脫硫減少燃料中的硫含量，降低燃燒過程中的二氧化硫排放，減少環(huán)境污染。燃料的儲存和運輸儲存燃料的儲存需要確保安全和高效。例如，煤炭需要堆放于通風良好的場所，防止自燃。石油則需要儲存在專門的儲罐中，防止泄漏和污染。運輸燃料的運輸方式主要有鐵路、公路、水路和管道運輸。不同的運輸方式適合不同的燃料類型和運輸距離。安全保障燃料儲存和運輸過程中，安全至關(guān)重要。需要制定嚴格的安全規(guī)范，并配備相應(yīng)的安全設(shè)備，以確保安全。燃料的發(fā)熱量燃料的發(fā)熱量是指單位質(zhì)量或體積的燃料完全燃燒時所釋放的熱量，通常用熱量單位焦耳（J）或千卡（kcal）表示。不同類型的燃料具有不同的發(fā)熱量，例如，天然氣的發(fā)熱量高于煤炭，而生物質(zhì)的發(fā)熱量則較低。實驗測定燃料發(fā)熱量1樣品準備準確稱量燃料樣品，確保樣品干燥、均勻。2燃燒裝置使用彈式量熱計或氧彈量熱計，確保儀器校準。3燃燒測試將樣品放入燃燒室，引燃，測量升溫值。4計算結(jié)果根據(jù)升溫值、樣品質(zhì)量、熱容等參數(shù)計算燃料發(fā)熱量。實驗測定燃料發(fā)熱量需要使用專業(yè)的燃燒裝置和測量設(shè)備。測試過程中需要嚴格控制實驗條件，確保結(jié)果準確可靠。燃燒概述燃燒是一種化學反應(yīng)過程，涉及燃料與氧化劑之間的快速反應(yīng)，釋放熱量和光。燃燒是許多工業(yè)和日常生活應(yīng)用的基礎(chǔ)，包括發(fā)電、供暖、烹飪和交通。燃燒的基本條件可燃物燃料是可燃物質(zhì)，例如木材、煤炭和天然氣。氧化劑氧氣是最常見的氧化劑，空氣中含有約21%的氧氣。引火源引火源可以是火花、火焰或高溫物體。溫度可燃物需要達到一定的溫度才能燃燒，稱為燃點。燃燒反應(yīng)化學反應(yīng)燃料和氧化劑之間發(fā)生的化學反應(yīng)，產(chǎn)生熱量和光。物質(zhì)轉(zhuǎn)化燃料中的碳、氫等元素與氧化劑中的氧氣發(fā)生反應(yīng)，生成二氧化碳、水等產(chǎn)物。能量釋放化學反應(yīng)過程中釋放的能量，以熱能和光能的形式表現(xiàn)出來。燃燒反應(yīng)的特點11.放熱反應(yīng)燃燒反應(yīng)是一個化學反應(yīng)，會釋放熱能，并產(chǎn)生光和熱。22.氧化反應(yīng)燃燒反應(yīng)需要氧氣參與，燃料中的碳和氫與氧氣反應(yīng)生成二氧化碳和水。33.劇烈反應(yīng)燃燒反應(yīng)通常是一個快速的反應(yīng)，會產(chǎn)生大量的熱量和光，導(dǎo)致溫度迅速上升。44.連鎖反應(yīng)燃燒反應(yīng)通常是一個鏈式反應(yīng)，一旦開始就會不斷循環(huán)，直到燃料或氧氣耗盡。燃燒反應(yīng)的速率燃燒反應(yīng)的速率指的是燃料與氧化劑反應(yīng)生成產(chǎn)物的速度，它受到多種因素的影響，包括燃料的性質(zhì)、氧氣的濃度、溫度和壓力等。1溫度溫度升高，反應(yīng)速率加快。2濃度反應(yīng)物濃度升高，反應(yīng)速率加快。3接觸面積反應(yīng)物接觸面積越大，反應(yīng)速率越快。4催化劑催化劑可以加快反應(yīng)速率。燃燒反應(yīng)的速率是一個重要的參數(shù)，它影響著燃燒過程的效率和安全性。例如，在鍋爐燃燒中，需要控制燃燒反應(yīng)的速率，以保證鍋爐的效率和安全。燃燒的類型擴散燃燒燃料與氧化劑混合，發(fā)生在氣相，火焰形狀不規(guī)則，熱量損失大。預(yù)混燃燒燃料與氧化劑在燃燒前充分混合，火焰穩(wěn)定，溫度高，熱量損失小。表面燃燒燃料在固體表面發(fā)生燃燒，如木材、煤炭等固體燃料。層流燃燒燃燒過程穩(wěn)定，火焰呈錐形，速度緩慢，廣泛用于工業(yè)燃燒設(shè)備。完全燃燒和不完全燃燒完全燃燒燃料充分燃燒，生成二氧化碳、水等產(chǎn)物。燃燒充分，熱量釋放最大，無黑煙。不完全燃燒燃料燃燒不充分，生成一氧化碳、碳顆粒等產(chǎn)物。熱量釋放較低，產(chǎn)生大量黑煙。燃燒的影響因素燃燒溫度燃燒溫度越高，反應(yīng)速率越快。溫度是影響燃燒的主要因素。可燃物性質(zhì)不同的可燃物具有不同的易燃性，如甲烷比木柴更易燃燒。氧氣濃度氧氣濃度越高，燃燒越劇烈。氧氣是燃燒過程中的必要條件。燃料混合比例某些燃料的混合比例可以影響燃燒效率。例如，汽油與空氣混合比例會影響發(fā)動機燃燒。燃燒產(chǎn)物的組成主要燃燒產(chǎn)物燃燒過程會產(chǎn)生多種氣體，其中包括二氧化碳(CO2)、水蒸氣(H2O)和氮氣(N2)。這些氣體是燃料中碳、氫和氧的氧化反應(yīng)產(chǎn)物，占燃燒產(chǎn)物的主要成分。次要燃燒產(chǎn)物除了主要產(chǎn)物之外，燃燒還會產(chǎn)生一些微量的其他物質(zhì)，例如一氧化碳(CO)、二氧化硫(SO2)和氮氧化物(NOx)。這些物質(zhì)通常是燃料中雜質(zhì)或不完全燃燒的結(jié)果。燃燒產(chǎn)物的處理1煙氣脫硫去除二氧化硫2煙氣脫硝去除氮氧化物3煙氣除塵去除顆粒物燃燒產(chǎn)物處理是指對燃燒過程中產(chǎn)生的有害氣體和顆粒物進行凈化處理，以減少污染物排放。燃燒產(chǎn)物的危害1空氣污染燃燒過程會排放有害氣體，如二氧化碳、氮氧化物、二氧化硫，造成空氣污染，影響人類健康。2水體污染燃燒產(chǎn)生的煙氣和廢水可能含有重金屬、酸性物質(zhì)，污染水資源，影響水生生物。3土壤污染燃燒產(chǎn)生的灰塵和殘渣可能含有有害物質(zhì)，沉降到土壤中，造成土壤污染，影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。4溫室效應(yīng)燃燒過程中產(chǎn)生的二氧化碳是主要的溫室氣體，導(dǎo)致全球氣候變暖，影響生態(tài)平衡。燃燒產(chǎn)物的控制措施煙氣脫硫采用石灰石-石膏法或濕法煙氣脫硫技術(shù)，減少二氧化硫排放。除塵使用靜電除塵器、袋式除塵器等設(shè)備，降低煙塵排放。脫硝采用選擇性催化還原（SCR）技術(shù)，減少氮氧化物排放。燃料優(yōu)化使用低硫煤、天然氣等清潔燃料，降低污染物排放。煙氣的成分分析煙氣成分分析是評估燃燒效率和環(huán)境影響的關(guān)鍵。常見分析指標包括：二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物、一氧化碳、氧氣和顆粒物。指標含義測量方法二氧化碳(CO2)燃燒完全程度的指標非分散紅外光譜法二氧化硫(SO2)硫含量高的燃料燃燒產(chǎn)物，污染空氣紫外熒光法氮氧化物(NOx)高溫燃燒產(chǎn)物，造成酸雨和光化學煙霧化學發(fā)光法一氧化碳(CO)燃燒不完全的標志，有毒氣體非分散紅外光譜法氧氣(O2)燃燒所需氧氣，剩余氧氣表示燃燒效率電化學傳感器法顆粒物(PM)燃燒產(chǎn)生的固體顆粒，影響空氣質(zhì)量和人體健康光散射法煙氣的處理技術(shù)1除塵技術(shù)除塵技術(shù)用于去除煙氣中的固體顆粒物，包括布袋除塵、靜電除塵等方法。2脫硫技術(shù)脫硫技術(shù)用于去除煙氣中的二氧化硫，常用方法包括石灰石-石膏法、海水脫硫法等。3脫硝技術(shù)脫硝技術(shù)用于去除煙氣中的氮氧化物，包括選擇性催化還原法(SCR)、選擇性非催化還原法(SNCR)等。燃料及燃燒產(chǎn)物的環(huán)境影響空氣污染燃燒產(chǎn)生的煙塵、二氧化硫、氮氧化物等污染物會造成空氣質(zhì)量下降，影響人體健康。水污染燃料燃燒產(chǎn)生的廢水會排放到河流和湖泊中，造成水質(zhì)污染，危害水生生物。土壤污染燃燒產(chǎn)生的灰燼和廢渣會污染土壤，降低土壤肥力，影響植物生長。全球氣候變化二氧化碳等溫室氣體的大量排放會加劇溫室效應(yīng)，導(dǎo)致全球氣候變暖。相關(guān)環(huán)保法規(guī)排放標準空氣污染物排放標準對燃料燃燒產(chǎn)生的煙氣中的有害物質(zhì)，如二氧化硫、氮氧化物和顆粒物等，進行了嚴格限制。節(jié)能減排燃料燃燒效率和能源利用效率的提高，有利于減少燃料消耗和有害物質(zhì)排放，符合節(jié)能減排的政策目標。環(huán)境保護環(huán)保法規(guī)旨在保護環(huán)境，減少污染，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，為人類創(chuàng)造更好的生活環(huán)境。燃料及燃燒產(chǎn)物的應(yīng)用能源生產(chǎn)燃料燃燒是電力、熱能和蒸汽的主要來源。它們是工業(yè)、住宅和商業(yè)設(shè)施的關(guān)鍵能源來源。交通運輸汽油、柴油和天然氣是大多數(shù)車輛的主要燃料，為交通運輸提