《燃燒理論與污染控制》根據(jù)我國生態(tài)發(fā)展理念和大學本科專業(yè)工程認證的要求，結合碳達峰、碳中和的目標，分兩個部分闡述燃燒過程和煙氣凈化過程。第一部分內容首先簡要講述燃燒的基本概念、應用及其伴生的污染物，重點論述了燃燒化學動力學和燃燒過程內在的反應機理和基本規(guī)律；著重介紹了氣體、液體和煤燃燒過程的特性，強化了燃燒器的設計方法。第二部分重點論述了減排顆粒物、二氧化硫、氮氧化物的基本原理、過程和主要設備，并介紹了行業(yè)標準規(guī)范的技術內容，既注重過程的理論學習，也強調了煙氣凈化的工程設計與實踐。
本書可作為高等學校能源與動力工程專業(yè)、環(huán)境類專業(yè)和建筑與能源應用工程專業(yè)的教學用書，也可供從事能源、環(huán)境、建設工程領域的科研人員、技術人員和管理人員參考。
錢煥群，1964年10月生，動力工程及工程熱物理專業(yè)，山東建筑大學教授，近20年來，一直從事兩相流動及污染控制方面的教學和科研工作。相繼講授《流體力學》、《高等傳熱學》、《高等熱力學》、《燃燒學》、《電廠煙氣凈化》等本科及研究生課程。參與國家重點自然科學基金子項目（多相流體混輸流動研究）、國家發(fā)展規(guī)劃項目子項目（小尺度氣液二相流流動與傳熱研究）和國家計委工業(yè)性試驗項目（油氣水三相流量儀）共3項，承擔博士后課題（天然氣吸附儲存工藝及控制技術研究）、山東省博士后擇優(yōu)資助項目和校基金項目各１項。針對流動、傳熱、燃燒和氣固方面的科學問題，在公開刊物和學術會議上發(fā)表論文40余篇，其中EI收錄15篇。
第1章 緒論 1
1.1 燃燒的概念 1
1.1.1 燃燒的定義 1
1.1.2 燃料與燃燒生成的污染物 2
1.2 燃燒學的應用 2
1.3 學習方法 4
第2章 燃燒化學反應動力學 6
2.1 燃料的化學反應計算 6
2.1.1 當量比 6
2.1.2 熱值 7
2.1.3 絕對燃燒溫度 8
2.2 總包反應與基元反應 9
2.3 化學反應速率的影響因素 11
2.3.1 活化能對化學反應速率的影響 11
2.3.2 溫度對化學反應速率的影響 11
2.3.3 壓力對化學反應速率的影響 12
2.3.4 反應物濃度對化學反應速率的影響 12
2.4 多步反應機理的反應速率 12
2.4.1 連續(xù)反應的反應速率 12
2.4.2 穩(wěn)態(tài)近似分析 13
2.4.3 部分平衡近似 14
2.5 化學時間尺度 15
2.5.1 單分子反應 15
2.5.2 雙分子反應 15
2.5.3 三分子反應 16
2.6 部分重要的燃燒反應機理 16
2.6.1 鏈式反應 16
2.6.2 一氧化碳的氧化機理 19
2.6.3 甲烷的氧化機理 20
2.6.4 高鏈烷烴的氧化 21
2.6.5 氨能的氧化 22
2.7 氮氧化物的生成機理 23
2.7.1 熱力型機理 23
2.7.2 快速型機理 24
2.7.3 N2O中間體機理 24
2.7.4 燃料型機理 25
2.8 硫氧化物的生成機理 25
2.9 表面反應機理 26
2.10 燃燒反應器模型 27
2.10.1 凈生成率 28
2.10.2 平衡反應器模型 28
2.10.3 定容-定質量反應器模型 28
2.10.4 全混流反應器模型 29
2.10.5 平推流反應器模型 29
思考題與習題 30
第3章 傳質基礎 31
3.1 傳質的基本概念 31
3.1.1 菲克定律 31
3.1.2 絕對通量 32
3.1.3 組分A在靜止介質中擴散 33
3.1.4 氣液界面的邊界條件 34
3.2 控制體的組分守恒 35
3.3 液滴的蒸發(fā) 36
3.4 伴有反應的傳質過程 37
3.4.1 均相反應的傳質過程 37
3.4.2 異相反應的傳質過程 38
思考題與習題 38
第4章 燃料的著火與火焰?zhèn)鞑ァ?39
4.1 著火的基本概念 39
4.2 熱力自燃 39
4.3 鏈式著火 44
4.4 強迫著火 46
4.4.1 強迫著火的種類 46
4.4.2 強迫著火的理論 47
4.4.3 電火花點火 49
4.5 火焰?zhèn)鞑? 50
4.5.1 火焰的概念 50
4.5.2 火焰的特征 51
4.5.3 錐形火焰結構的簡單分析 51
4.5.4 火焰?zhèn)鞑ニ俣鹊睦碚? 52
4.5.5 火焰?zhèn)鞑ニ俣鹊挠绊懸蛩? 54
4.6 熄火 55
思考題與習題 57
第5章 氣體燃料的燃燒 58
5.1 氣體燃料的燃燒方式 58
5.2 層流擴散燃燒 59
5.2.1 層流擴散火焰的類型 59
5.2.2 層流擴散火焰結構與火焰長度 60
5.2.3 層流擴散火焰長度的影響因素 63
5.2.4 碳煙的形成和分解 65
5.3 湍流燃燒 66
5.3.1 湍流尺度 66
5.3.2 湍流雷諾數(shù) 67
5.3.3 湍流流動的簡單分析 67
5.3.4 湍流預混燃燒 69
5.3.5 湍流擴散燃燒 73
5.4 火焰穩(wěn)定 77
5.4.1 推舉和吹熄 77
5.4.2 火焰穩(wěn)定 79
5.5 氣體燃燒器設計 85
5.5.1 設計要求 85
5.5.2 烹飪用的燃燒器設計 86
思考題與習題 87
第6章 液體燃料的燃燒 88
6.1 液體燃料的特性 88
6.1.1 相對密度 88
6.1.2 黏度 88
6.1.3 表面張力 89
6.1.4 比熱容和熱導率 89
6.1.5 熱值 89
6.1.6 凝固點 89
6.1.7 沸點 90
6.1.8 閃點 90
6.1.9 燃點 90
6.2 液體燃料的霧化 90
6.2.1 液體燃料燃燒的基本過程 90
6.2.2 霧化過程及機理 91
6.2.3 壓力霧化結構 92
6.2.4 壓力霧化性能 92
6.3 液滴的蒸發(fā) 94
6.3.1 基本假設 94
6.3.2 氣相守恒方程 95
6.4 液滴的燃燒 96
6.4.1 燃燒問題的描述 96
6.4.2 燃燒問題的分析思路 97
6.4.3 基本假設 97
6.4.4 界面上的能量平衡 97
6.4.5 求解與結果 98
6.4.6 對流條件的處理 100
6.5 一維噴霧燃燒 102
6.5.1 假設 102
6.5.2 目標參數(shù) 103
6.5.3 平衡方程 103
6.6 噴霧燃燒的合理配風 104
6.6.1 配風原理 104
6.6.2 合理配風的基本方式 105
思考題與習題 106
第7章 煤的燃燒 107
7.1 煤的組成 107
7.2 煤的燃燒過程 108
7.3 煤的熱解 109
7.3.1 熱解的主要化學反應 109
7.3.2 熱解產物的組分 111
7.3.3 熱解的描述方程 112
7.3.4 熱解產物的燃燒 113
7.4 碳的燃燒 114
7.4.1 碳的結構 114
7.4.2 碳的燃燒反應 115
7.4.3 碳球的燃燒速率 117
7.4.4 碳球的燃燒時間 120
7.4.5 碳球燃燒的工況 121
7.4.6 考慮二次反應的碳球燃燒 124
7.4.7 多孔性碳球的燃燒 127
7.5 焦炭燃燒的影響因素 128
7.5.1 揮發(fā)分析出對焦炭燃燒的影響 128
7.5.2 灰分對燃燒的影響 129
7.6 煤粉燃燒器 130
7.6.1 煤粉燃燒器的布置 130
7.6.2 燃燒器的基本要求 132
7.6.3 燃燒方式的選擇 133
7.6.4 燃燒器設計參數(shù)的選擇 133
7.6.5 煤粉燃燒器的設計 134
思考題與習題 141
第8章 顆粒污染物的控制 142
8.1 顆粒的粒徑及粒徑分布 142
8.1.1 顆粒的粒徑 142
8.1.2 粒徑分布 143
8.1.3 粒徑分布函數(shù) 144
8.2 粉塵的物理性質 146
8.2.1 粉塵的密度 146
8.2.2 粉塵的含水率 147
8.2.3 粉塵的潤濕性 147
8.2.4 粉塵的荷電性 147
8.2.5 粉塵的導電性 148
8.2.6 粉塵的黏附性 148
8.2.7 粉塵的安息角和滑動角 149
8.2.8 粉塵的比表面積 149
8.2.9 粉塵的自燃性和爆炸性 149
8.3 凈化裝置的性能 150
8.3.1 處理氣體流量 150
8.3.2 凈化效率 150
8.3.3 壓力損失 151
8.4 顆粒捕集的理論基礎 152
8.4.1 顆粒的流體阻力 152
8.4.2 阻力導致的減速運動 153
8.4.3 重力沉降 154
8.4.4 離心沉降 155
8.4.5 靜電沉降 156
8.4.6 慣性沉降 156
8.4.7 擴散沉降 157
8.5 電除塵器 159
8.5.1 電除塵器的基本理論 159
8.5.2 電除塵器的結構 164
8.5.3 電除塵器的供電 172
8.5.4 電除塵器的性能 174
8.5.5 電除塵器性能的影響因素 174
8.5.6 電除塵器的設計 180
8.5.7 電除塵器的選用 185
8.6 袋式除塵器 186
8.6.1 袋式除塵器的基本原理 186
8.6.2 袋式除塵器的分類 187
8.6.3 袋式除塵器的濾料 189
8.6.4 袋式除塵器的性能及其影響因素 190
8.6.5 袋式除塵器的設計與選型 192
8.7 電袋復合除塵器 194
8.7.1 電袋復合除塵器的基本原理 194
8.7.2 電袋復合除塵器的結構 194
8.7.3 電袋復合除塵器的技術特點 196
8.7.4 電袋復合除塵器的應用 196
8.8 除塵器的選擇與發(fā)展 197
8.8.1 除塵器的選擇 197
8.8.2 除塵器的發(fā)展 198
思考題與習題 199
第9章 石灰石濕法煙氣脫硫技術 200
9.1 氣體吸收理論 200
9.1.1 相際傳質理論 200
9.1.2 吸收速率方程 201
9.1.3 相平衡 202
9.1.4 傳質系數(shù) 203
9.1.5 界面濃度 204
9.1.6 吸收單元操作 204
9.1.7 化學吸收過程 208
9.2 石灰石漿液脫除SO2 的化學原理 210
9.2.1 石灰石漿液吸收SO2 的主要化學反應 210
9.2.2 pH 值對石灰石漿液脫硫化學反應的影響 212
9.3 逆流噴淋吸收塔 213
9.3.1 逆流噴淋吸收塔結構 213
9.3.2 逆流噴淋吸收塔的主要參數(shù) 215
9.4 石灰石濕法煙氣脫硫的平衡方程 220
9.4.1 石灰石濕法煙氣脫硫系統(tǒng) 220
9.4.2 煙氣平衡 221
9.4.3 固體物平衡 221
9.4.4 水平衡 225
9.4.5 系統(tǒng)熱平衡 226
9.5 石灰石-石膏濕法煙氣脫硫工藝設計 227
9.5.1 選擇工藝的原則 227
9.5.2 石灰石-石膏濕法煙氣脫硫工藝的規(guī)定 228
9.5.3 噴淋吸收塔設計計算 230
9.5.4 濕法煙氣脫硫工藝技術性能 230
思考題與習題 231
第10章 選擇性催化還原煙氣脫硝技術 232
10.1 選擇性催化還原反應 232
10.1.1 催化作用 232
10.1.2 SCR化學反應 233
10.1.3 催化反應本征動力學 234
10.1.4 催化反應動力學 236
10.2 SCR反應器 240
10.2.1 催化反應器的結構 240
10.2.2 影響脫硝效率的主要因素 241
10.2.3 催化劑 244
10.2.4 SCR反應器的設計 251
10.3 SCR煙氣脫硝系統(tǒng)及其附屬設施 258
10.3.1 SCR系統(tǒng)布置 259
10.3.2 SCR煙氣脫硝系統(tǒng) 259
10.3.3 還原劑儲存與制備 260
10.3.4 SCR煙氣脫硝的附屬設施 267
10.3.5 SCR煙氣脫硝系統(tǒng)的技術性能 269
思考題與習題 269
第11章 二氧化碳捕集技術 270
11.1 二氧化碳捕集方法 270
11.2 溶液化學反應 271
11.3 溶液吸收二氧化碳的傳質過程 274
11.4 二氧化碳捕集系統(tǒng) 274
11.4.1 填料吸收塔 275
11.4.2 塔頂冷凝器 277
11.4.3 塔底再沸器 277
11.4.4 二氧化碳捕集性能 278
11.4.5 吸收劑 279
思考題與習題 280
參考文獻 281
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