准东煤与稻壳混烧中颗粒物的生成特性

煤与生物质混烧是一种减少发电过程中污染物及温室气体排放的有效手段,随着雾霾问题的日益突出,在此过程中特别需要关注其颗粒物的排放问题。在沉降炉中开展了一种典型准东煤与稻壳混烧过程中颗粒物的生成特性研究。实验温度为1300℃,稻壳与准东煤的混配比例分别为7.5%、12.5%和20%。燃烧生成的颗粒物被低压撞击器(LPI)收集,其成分使用SEM-EDS进行测定。实验结果表明,准东煤燃烧时亚微米颗粒物(PM_1)的主要成分是Na、Mg、Ca、Fe、S,PM_(1-10)主要成分是Ca,而稻壳的PM_1主要成分是K、Cl、P,PM_(1-10)的主要成分是Si。在稻壳比例为12.5%和20%时,混烧减少了单位灰质量的PM_1生成量,原因在于2种燃料中的矿物质与燃烧过程中释放的易气化元素(Na,Mg,K)有交互作用。混烧时单位灰质量的超微米颗粒物(PM_(1-10))的生成量与2种燃料单独燃烧生成的PM_(1-10)的线性加和相当,且随着稻壳比例的增加而减少。     

O2/CO2气氛下痕量元素的赋存和迁移特性

在管式炉中进行徐州烟煤的燃烧实验。通过改变燃烧气氛,用电感耦合质谱分析仪(inductively coupled plasma- mass spectrometry,ICP-MS)研究O2/CO2燃烧方式下O2含量及温度对煤中As、Cr、Pb等痕量元素赋存、迁移特性的影响,并在相同的氧浓度下研究CO2浓度对痕量元素排放的影响。结果表明：痕量元素及其化合物的熔点、沸点等物理性质对元素挥发影响很大;较之常规燃烧方式,O2含量的变化并没有改变As、Cr、Pb、Ni等痕量元素在底灰中的含量随温度升高而降低的总体规律;随着燃烧气氛中O2含量的升高,Cr、Ni在底灰中的含量有所降低,而As、Pb在底灰中明显富集;随着温度升高,燃烧气氛对As在底灰中富集的影响逐渐减弱;此外,在相同的O2含量下,CO2含量越高,As在底灰中的含量越低,因为高浓度的CO2在一定程度上抑制了更易挥发的次氧化物或单质的生成。     

燃煤过程中氧含量对可吸入颗粒物形成及排放特性影响的研究

通过对两种烟煤在沉降炉内的燃烧试验,研究了不同氧气量对可吸入颗粒物的生成量、元素成分及形成机理的影响。试验条件为:煤粉粒径包括小于63μm和63～100μm两种,燃烧温度在1250℃,炉内燃烧气氛包括氧含量20%和50%两种。试验采用低压撞击器(LPI)按不同粒径大小从0.03～10μm共分为13级,分别采集燃烧后的可吸入颗粒物。试验结果显示:两种粒径煤粉燃烧后超微米颗粒物(PM1-10)排放量都随氧含量增加而显著增加,小粒径煤粉的增加更多;在亚微米颗粒物(PM1)中,其主要构成元素S随氧含量增加而显著减小,元素Fe、Si和Al随氧含量增加而显著增加,其中Si元素增加幅度最大;而在超微米颗粒(PM1-10)中,元素S随氧含量增加而少量减小,其主要构成元素Fe、Si和Al随氧含量增加而少量增加;相比较而言,氧含量变化对亚微米颗粒物的元素构成影响比超微米颗粒物大。     

不同条件对煤粉燃烧后PM10、PM2.5、PM1排放影响的实验研究

实验室条件下,以沉降炉作为燃烧设备研究煤粉细度、燃烧时间、燃烧温度、添加吸附剂等不同条件对煤粉燃烧后生成的一次颗粒物中PM10、PM2.5、PM1(统称为“可吸入颗粒物”)排放特性的影响。煤粉在不同条件下燃烧后,用8级Andersen粒子撞击器分离并收集燃烧后的颗粒物,比较和分析了不同条件对煤粉燃烧后PM10、PM2.5、PM1排放的影响。结果表明:煤粉越细、燃烧时间越长、燃烧温度越高,生成的PM10、PM2.5、PM1的量均越大;煤粉中添加CaO后,对颗粒物的凝并和团聚起到了一定的作用,降低了可吸入颗粒物的排放量。     

燃烧过程中焦炭的膨胀特性及其对颗粒物形成的影响

该文通过煤粉在沉降炉中的燃烧,研究燃烧过程中煤焦的膨胀特性及其对颗粒物形成的影响.焦炭由煤粉在氮气气氛下脱挥发分而得到,通过分析焦炭颗粒的形态和粒径分布来研究其膨胀特性.文中着重研究了焦炭颗粒形成的超微米细微颗粒物.研究结果表明：初始煤粒粒径对超微米颗粒物的影响最明显,煤颗粒越小,生成的超微米颗粒物越多;温度对超微米颗粒物的影响随反应气氛的不同而有所不同;气氛对超微米颗粒物的影响也比较显著,氧气浓度的增加会导致更多的超微米颗粒物的形成.     

煤与生物质混烧时可吸入颗粒物中的矿物质元素演变研究

在沉降炉上进行了生物质与煤的混烧试验,分析研究了生物质与煤混烧时可吸入颗粒物的排放特性以及颗粒物中矿物元素的演变规律。试验条件如下:燃料给粉速度为0.3g/min,燃烧温度为1150℃,燃烧氛围分别为[N2]:[O2]=4:1和[N2]:[O2]=1:1,混合燃料中煤与生物质的质量配比始终保持为3:1。燃烧生成的颗粒物采用低压撞击器(LPI)按不同粒径大小从0.03μm～10μm分别采集,共分为13级。试验结果表明:4种燃料燃烧产生的颗粒物排放均为相似的双峰分布,粒径的峰值也都分别出现在0.1μm和4.3μm附近。4种混合原料在各工况下燃烧时,几种重要的单一矿物元素(包括其氧化物形式的成灰元素钙、磷,钠,硫以及痕量元素锌)在PM1.0(1.0μm以下颗粒物)和PM1.0 (1.0μm以上颗粒物)上的富集情况各不相同,并且随着氧气比例的增加颗粒物中各元素的浓度分布的变化趋势也有较大差异。     

煤燃烧过程中痕量元素排放的研究现状

该文对煤燃烧过程中痕量元素排放的国内外研究现状进行了综述.描述了煤中痕量元素的含量分布,并大致按含量的不同将它们分为4类,即>50μg/g,10-50μg/g,1-10μg/g,<1μg/g;总结了燃烧气体与固体产物中痕量元素的形态、分布与富集特性,包括飞灰中痕量元素的尺寸分布、痕量元素在亚微米级微细颗粒中的富集、易挥发痕量元素的气相排放、煤及燃烧废物中痕量元素的迁徙及浸洗特性等;阐明了燃烧过程中痕量元素形态转变的机理是高温下蒸发的金属在下游低温区成核或凝结,这些元素与飞灰颗粒一道形成悬浮烟雾,上述已蒸发组分向固态或液态形式的转变决定了痕量元素最终的变形和分布行为;最后,文中简单介绍了痕量元素的控制方法和技术并探讨了痕量元素研究的若干方向.＃     

准东煤热解、燃烧和气化过程中Na的行为及高岭土的捕获作用

针对准东煤利用过程中颗粒物的生成和Na行为的控制,通过高温沉降炉实验研究准东煤煤粉分别在热解、燃烧和气化时颗粒物的生成特性及Na元素的贡献,并研究3种气氛下添加高岭土对颗粒物生成的影响和Na的捕集特性。结果表明,在煤粉燃烧过程中,热解阶段有一定程度的Na元素挥发;但是焦颗粒燃烧及其后阶段仍然是Na元素挥发的主要阶段。煤粉气化气氛反应有利于Na元素以Na Cl的形式挥发。添加高岭土可有效抑制煤粉热解、燃烧和气化气氛下细颗粒物的生成。高岭土能很好地捕集不同气氛下的反应气相中的Na元素,且气化气氛下高岭土的捕集效果最好。     

焚烧过程中铅在PM_(10)中的分布特性及以高岭土为吸附剂炉内捕集铅的研究

在流化床焚烧炉内考察了铅(Pb)在PM10中的分布特性,并将高岭土作为吸附剂进行炉内捕集Pb的研究。用低压冲击器、原子吸收分光光度计和扫描电镜/能谱仪对焚烧烟气中Pb的粒径–浓度分布、飞灰颗粒表面形貌和表面元素分布进行了分析。结果表明,高岭土表面与Pb反应会引发共晶融化,过量共晶融化使高岭土孔隙坍塌成球形颗粒,其融化表面可黏附已生成的亚微米铅颗粒;PM10中90%以上的Pb富集在亚微米颗粒物中,仅有少量Pb存在于粗颗粒物中,而且随着温度升高亚微米Pb的浓度逐渐增加;高岭土可以促进烟气中Pb从细颗粒物中迁移到粗颗粒物中,从而减少亚微米Pb排放;随高岭土添加量增,高岭土对Pb的捕集效率逐渐增加,最佳捕集温度为950℃,最高捕集效率达80%。     

低阶煤O2/CO2气氛下燃烧生成颗粒物的特性

选取了2种低阶煤在不同气氛下沉降炉中进行燃烧实验,产生的灰颗收集到粒旋风分离器和低压冲击器中,利用透射电子显微镜和扫描电镜分析亚微米颗粒和超微米颗粒的形态,利用扫描电镜能量色散谱仪联用,透射电子显微镜能量色散谱仪联用和计算机控制的扫描电镜分析灰颗粒的化学元素组成。研究结果表明:O2/CO2燃烧改变超细颗粒物的大小分布和灰中元素的浓度分布,但没有改变细颗粒的生成机制。对于含有更多有机结构矿物质的褐煤,O2/CO2燃烧提高了Fe、Na/K、Al和Si的气化程度,也因此增加了亚微颗粒的浓度,而且褐煤中的Fe元素的气化较为特殊,O2/CO2燃烧氧气浓度的增加提高了Fe气化后在其他粒子上的附着。     

煤气化过程中痕量元素迁移规律与气化温度的关系

在一台常压流化床气化炉上，维持流化风量7Nm3/h、蒸汽量1.32kg/h、给煤量3.17kg/h、静止床层高度400mm等气化参数不变，详细研究了痕量元素迁移规律与气化温度之间的关系。结果表明：气化温度对痕量元素迁移规律的影响比较复杂，并非气化温度的升高都能促进所有痕量元素挥发，元素及其化合物的熔、沸点对元素挥发影响很大，但不是唯一决定因素。痕量元素在高、低温焦中受气化温度影响变化趋势相同，即随着气化温度的升高，As、Cd、Co、Cr、Cu、Mg、Ni、Pb、Se的相对富集系数增加，Zn的相对富集系数减小，Mn、Hg、V、Sr的相对富集系数变化很小。 相对于高温焦，低温焦中As、Cd、Co、Cr、Cu、Hg、Pb、Se、Zn具有较高的相对富集系数。底渣中大部分痕量元素（As、Cd、Co、Cu、Mg、Ni、Pb、Se）的相对富集系数随着气化温度的升高而减小。     

O_2/CO_2气氛下煤种对燃煤PM_(2.5)形成的影响

采用管式炉和荷电低压撞击器(electrical low pressure-impactor,ELPI)研究了4种煤粉在O2/CO2条件下燃烧后生成的PM2.5排放特性,并对空气和O2/CO2气氛下PM2.5的排放特性进行了比较。结果表明:不同煤粉在O2/CO2气氛下燃烧后,所产生的PM2.5质量浓度均呈双峰分布,峰值分别在0.1和2μm左右;S在亚微米颗粒上明显富集,而在超微米颗粒上含量相对较少;K和Na在亚微米颗粒上含量比在超微米颗粒上高一些;Si和Ca在亚微米颗粒上含量相对较少,而在超微米颗粒上含量相对较多;Fe在亚微米和超微米颗粒上含量相当。分析认为,不同煤粉中组分形式和含量的不同,影响了煤粉燃烧后PM2.5形成的过程,造成PM2.5排放特性的不同。从PM2.5的粒径分布、元素分布和形貌分析可知,和空气气氛相比,O2/CO2气氛不影响PM2.5的生成机制,但影响其粒径分布。     

不同O2浓度下NH3选择非催化还原NO的实验和模型研究

NO的选择性非催化还原反应是燃烧过程重要的脱硝途径。文中在800~1 200 ℃,初始浓度CNO,ini=200 mmol/mol、CO2,ini=0%~10%、氨氮比CNH3/CNO=1.2的情况下,进行了NH3/NO/O2的均相流反应器的实验和化学动力学模拟研究,着重研究不同氧浓度对NO和N2O浓度变化规律的影响。实验结果表明,在微量氧气杂质(CO2"50 mmol/mol)条件下,脱硝温度更高,而脱硝率达到了95%。化学动力学模型预测的NO和N2O浓度变化规律与实验结果非常吻合：氧浓度的升高使NH3/NO的最佳反应温度下降,同时降低脱硝的效果;N2O生成浓度随着氧浓度的升高而降低,对应N2O最大浓度的温度也降低。微氧工况的N2O最大生成浓度比低氧浓度下更低,而生成温度更高。     

燃煤电厂痕量元素协同脱除及排放

为了研究痕量元素在电厂排放物中的分布、富集以及常规污染物净化设施（脱硝装置（SCR）、电除尘器（ESP）、湿法烟气脱硫装置（WFGD）、湿式电除尘器（WESP））对痕量元素的协同脱除效果,采用美国环境保护署（USEPA）方法29,对某350 MW典型燃煤机组烟气及各污染物净化设施排放物中11种痕量元素（Be、Cr、Mn、Co、Ni、As、Se、Cd、Sb、Pb、Hg）浓度进行了测试。结果表明,煤粉燃烧后释放的痕量元素主要富集在ESP飞灰和石膏中,而在炉渣和烟囱入口烟气中分布较少;富集在ESP飞灰和石膏中的痕量元素分别占痕量元素排放总量的54.51%~97.58%和1.61%～38.08%;常规污染物净化设施对烟气中痕量元素的综合脱除效率为91.98%~99.98%,烟囱入口排放的痕量元素质量浓度为0.02~9.23 μg/m³,其中Mn、As、Se、Pb等元素质量浓度高于美国EPA颁布的火电厂环保标准中新建燃煤机组排放限值。     

线激光清除架空线路树障时温度和效率分析

架空线路树障会引起线路跳闸故障,是线路运行的重大隐患.采用高能激光清除架空输电线路下方树障是一种安全有效的清障方式.以6种典型树木类型为研究对象,建立有限元模型,分析点、线激光作用下6种树木的温度分布规律及灼烧效率并进行了点、线激光灼烧实验.结果表明,线激光照射时,树木表面温度从光斑中心向光斑边缘急剧降低,仅在灼烧中心...     

不同煤燃烧源排放的PM10形态及重金属分布的对比研究

对3种煤燃烧源(煤粉炉、水煤浆炉和CFB炉) 形成的飞灰颗粒直接进行了烟道源环境采样，使用8级Andersen撞击器按空气动力学粒径分级采集样品。分级的样品进行SEM(扫描电镜)和ICP-AES(电感耦合等离子原子发射光谱仪)分析，获得颗粒物的微观形态和8种元素(As、Pb、Cr、Cd、Ni、Co、Cu、Zn)在不同粒径飞灰上的分布富集数据。结果显示，煤粉炉和水煤浆炉的PM10微观形态以球形颗粒为主，数量超过90%，但CFB炉中则以不规则、片状和絮状颗粒为主。煤燃烧中元素富集特性的强弱结果为：As>Pb>Cd、Zn>Ni>Co>Cu、Cr。煤粉炉和水煤浆炉中，元素随粒径减小以成倍速度富集，最末级(粒径最小)上As的相对富集因子分别为30、23，Pb的相对富集因子为16和13，Ni、Co、Cu、Cr也有4~8倍的富集；CFB炉中元素无明显富集现象，燃烧温度是主要影响因素。     

燃用水煤浆锅炉排放物中痕量元素的分布

测定了燃用水煤浆锅炉的水煤浆样、炉渣及飞灰中Mn、Pb、Cr、Ni、Cu、Cd、Zn等痕量元素的含量。结果表明,制浆过程中洗煤、煤浆颗粒的较大体积和燃烧温度较低等对燃烧过程中痕量元素的排放具有一定的抑制作用。痕量元素在飞灰中的富集,随飞灰粒径减小而增加。飞灰对痕量元素吸附机理不同。