第三章 有害气体燃烧净化法2热力燃烧的原理.ppt
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。,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（4）满足了燃烧需要的燃烧诱导期,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760820度催化燃烧的温度200400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。,第二节 热力燃烧的原理,1 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760820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）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。,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：,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,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。,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,（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。,（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）,1 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：,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。,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。,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）,优点：火焰较长，不易熄火，辅助燃料可以使用燃料油也可以使用燃料气，且二者的流速可调幅度大，工作压力范围宽。缺点：混合效果不好。,解决办法：I火焰喷射产生抽力将废气引入，然后在连管处混合，提高混合速度。II 让火焰和废气径向进入燃烧室，增强横向混合速度,III 燃烧室内设置挡板增加湍流强度，提高混合速度。但要注意正确放置挡板。否则不仅不能改善混合情况，还会造成死角，恶化混合情况，降低燃烧室的有效体积，减少驻留时间。（教材P69图3-13）,
