应用蒸汽相变机理脱除燃煤可吸入颗粒物实验研究

应用蒸汽相变机理促进细颗粒凝结长大，然后用湿式洗涤塔脱除长大后的含尘液滴，对燃煤可吸入颗粒物作为凝结核在过饱和蒸汽中凝结长大及湿式洗涤塔对凝结长大颗粒的脱除效果进行了实验研究，考察了蒸汽添加量、颗粒粒径及洗涤塔操作条件的影响。用电称低压冲击器(ELPI)实时测量凝结洗涤脱除前后的颗粒数量浓度和粒径分布。实验结果表明：蒸汽添加量的增加，能够迅速提高小粒径颗粒的脱除效率，蒸汽添加量为0.17kg/m3时，对平均粒径为0.3μm的颗粒的脱除效率超过80%；随着颗粒粒径增大，脱除效率提高；此外，洗涤塔液气比的增加，有利于燃煤可吸入颗粒物的脱除。研究表明蒸汽相变是脱除燃煤可吸入颗粒物的重要预调节措施之一。     

应用蒸汽相变协同脱除细颗粒和湿法脱硫的实验研究

在湿法烟气脱硫(wet flue gas desulfurization,WFGD)系统中进行了利用蒸汽相变原理协同脱除细颗粒的试验研究：通过添加蒸汽建立旋流板脱硫塔内蒸汽相变所需的过饱和水汽环境,利用过饱和水汽,以细颗粒为凝结核发生相变,促进细颗粒凝结长大并由脱硫液、除雾器高效脱除;研究采用Ca(OH)2、NaOH、Na2CO3、NH3·H2O等4种不同脱硫剂时,WFGD系统对细颗粒的脱除性能,并考察了脱硫剂种类、液气比、蒸汽添加量等对细颗粒脱除效果的影响。结果表明,采用NaOH、Na2CO3作为脱硫剂对细颗粒的脱除效果明显优于Ca(OH)2和NH3·H2O;在脱硫塔进口烟气、塔内脱硫液进口上方添加蒸汽,建立过饱和水汽环境,可使细颗粒脱除效率显著增加;液气比的影响与脱硫塔内是否存在蒸汽相变有关。     

氨法脱硫烟气中气溶胶凝结脱除动力学

针对氨法脱硫烟气中气溶胶的排放特性,建立氨法脱硫后细颗粒凝结长大脱除动力学模型,对细颗粒的凝结长大及脱除规律进行数值预测,并将其与实验结果进行比较。结果表明：细颗粒在过饱和蒸汽条件下迅速长大成液滴,在相同条件下,细颗粒初始数浓度越高,完成凝结长大的时间越短,液滴的最终粒径也越小;细颗粒脱除效率随停留时间增大迅速提高,在50～100ms内达到稳定,与理论计算值比,实验停留时间滞后,约在1．5s后脱除效率趋于稳定;脱硫后细颗粒凝结长大脱除效率与细颗粒物化性质有关,水洗涤时,当过饱和度高于1．4,细颗粒的脱除效率才随过饱和度的增大而迅速提高;氨法脱硫后,细颗粒可在较低的过饱和条件下凝结长大,因而脱除效率随过饱和度增大而提高。     

声波与相变联合作用下细颗粒脱除的实验研究

基于声波和相变耦合强化细颗粒长大机制,建立了声波与蒸汽相变联合作用下细颗粒物长大脱除的实验装置,并对细颗粒在不同外加条件下的脱除特性进行实验研究,探讨不同操作条件对细颗粒脱除效率的影响。结果表明:在2 000 Hz和150 dB的声波单独作用下,细颗粒的分级脱除效率较低在10%~23%左右;在过饱和度S=1.2的蒸汽环境中,细颗粒的分级脱除效率略高于声波单独作用的脱除效率;在声波和蒸汽相变联合作用下,细颗粒的分级脱除效率均得到大幅提高,分级脱除效率达到了53%~80%。相变单独作用时,在过饱和度较低时,细颗粒无凝结长大,因此脱除效率很低,脱除效率几乎不随过饱和度的增大而改变,但当过饱和度增到1.0后,细颗粒的脱除效率则随过饱和度的提高而迅速增大。在声波与相变联合作用下,细颗粒的脱除效率随过饱和度的增大而增加,当过饱和度增大到一定程度时,脱除效率出现大幅的提高,过饱和度从1.0增大到1.2,脱除效率从40%左右提高到80%。实验结果表明声波与相变联合作用可有效提高燃煤细颗粒的脱除效果。     

对喷流协同蒸汽相变对燃煤细颗粒脱除性能的影响

以燃煤锅炉产生的含尘热烟气为对象,采用电称低压冲击器（electrical low pressure impactor,ELPI）和Vaisala-HMT337型温湿度变送器等测试仪器,研究倾斜对喷流与蒸汽相变相结合的方法对燃煤细颗粒的脱除性能,实验考查烟气对喷流速、烟气对喷间距、蒸汽添加量、除雾器类型、添加润湿剂等对细颗粒脱除效率的影响规律。研究结果表明：采用对喷流和蒸汽相变技术相结合的方法可以高效脱除细颗粒物;细颗粒脱除效率随烟气对喷间距的增大先提高后降低,随烟气流速和蒸汽添加量的增大而提高;相变室出口安装丝网除雾器的脱除效果优于采用板波纹除雾器;烟气中添加挥发性乙二醇润湿剂对细颗粒脱除有一定的促进效果。     

蒸汽相变协同湿法烟气脱硫系统中烟气温湿度变化特性

以燃煤锅炉产生的含尘热烟气为对象,针对石灰石-石膏法湿法烟气脱硫(wet flue gas desulfurization,WFGD)工艺,采用Vaisala-HMT337型温湿度变送器等测试仪器,考察了脱硫操作条件对脱硫净烟气温湿度的影响规律;借助MATALBA软件计算分析了脱硫净烟气与蒸汽在脱硫塔顶部的相变室内混合过程中过饱和水气环境的形成规律.研究结果表明:脱硫塔出口净烟气相对湿度随液气比和脱硫浆液温度的增大而提高,净烟气温度随液气比的增大而降低、随浆液温度的升高而升高;添加蒸汽后混合烟气的过饱和度随脱硫净烟气相对湿度和蒸汽添加量的增加而增大,随脱硫净化烟气温度的升高而减小.通过优化脱硫操作条件辅以添加适量蒸汽,可以在脱硫塔顶部的相变室建立细颗粒物凝结长大所需的过饱和水气环境,促进细颗粒物核化凝结长大并脱除.     

湿法脱硫喷淋除尘过程的数值模拟

脱硫塔的协同除尘作用可进一步降低燃煤颗粒物的排放。建立了描述塔内气液固三相运动的数学模型与计算方法,对脱硫塔喷淋浆液的协同除尘过程进行数值模拟。结果表明:颗粒的脱除效率随颗粒粒径增加而升高;亚微米级颗粒主要靠热泳捕集,气液温差大的区域是其主要捕集区域;微米级颗粒主要靠惯性捕集,喷淋层附近单液滴捕集效率最高;入口附近液滴浓度高、气液温差大且原烟气的颗粒物浓度高,是各粒径颗粒被捕集的最主要区域。提高气液两相温差、气液相对速度、塔内液气比可优化脱硫塔的协同除尘性能。     

氨法脱硫过程烟气中细颗粒物的变化特性

采用电称低压冲击器(electrical low pressure impactor,ELPI)对氨法脱硫前后的细颗粒进行测量,获得烟气中细颗粒的数浓度和粒径分布特性,分析了氨法脱硫过程细颗粒的生成机制及洗涤塔对细颗粒的捕集特性。结果表明,氨法脱硫后细颗粒的数浓度明显增加,在SO2浓度为1 767 mg/m3和氨水浓度为5%,平均粒径由洗涤前的0.07 mm增大到0.09 mm;常规洗涤对细颗粒的脱除效率很低且几乎不受液气比影响;而氨水脱硫时,洗涤塔出口的颗粒数浓度随液气比的增大而提高,特别是氨水浓度较高的情况;氨水浓度为10%,液气比从2 L/m3增加到5 L/m3,颗粒数浓度增加了10%;此外,随氨水浓度和烟气中SO2浓度的增大,洗涤后颗粒的数浓度增加。     

低低温电除尘协同脱除细颗粒与SO_3实验研究

低低温电除尘技术是降低燃煤电厂细颗粒、SO_3排放的有效技术之一。采用燃煤热态试验系统,试验考察了普通电除尘与低低温电除尘中细颗粒的粒度变化特性,以及低低温电除尘入口烟温、烟气中SO_3浓度等对细颗粒与SO_3脱除性能的影响,并探讨飞灰吸附SO_3的机理。结果表明:低低温电除尘中存在颗粒凝结长大现象,出口颗粒物粒度高于普通电除尘,适当降低入口烟温,有利于增强低低温电除尘对细颗粒与SO_3的脱除,脱除效果随着入口烟气SO_3浓度的增加而提高。低低温电除尘对于SO_3的脱除效率高于80%,SO_3在飞灰上的冷凝主要由内扩散控制。     

相变凝聚器内蒸汽凝结与细颗粒团聚规律研究

湿法脱硫后增加相变凝聚器,是基于多场团聚机制控制PM_(2.5)的重要技术之一,同时可以促进蒸汽凝结,有效改善烟囱后"大白烟"现象。文中以燃煤湿法脱硫含尘烟气为研究对象,基于蒸汽成核和颗粒碰撞聚并理论,分析了相变凝聚器入口烟气状态。通过建立群平衡方程,研究了相变凝聚器内蒸汽凝结与细颗粒物团聚规律。结果表明,增设相变凝聚器后,烟气温度降低,水蒸气在烟尘颗粒物表面快速凝结,并伴随团聚长大,直径1.0?m以上的颗粒/液滴数浓度增加,穿透窗口区0.1~1.0?m颗粒/液滴数浓度减少。相变凝聚器表现出良好的蒸汽凝结与细颗粒团聚脱除作用,尤其烟气温度降低较大时效果明显。此外,由于硫酸细液滴团聚作用,有效改善颗粒/液滴特性,将有利于后续电除尘中的荷电、迁移和脱除。     

均匀磁场中燃煤可吸入颗粒物聚并实验研究

在均匀磁场中分别对东胜、大同和徐州烟煤燃烧产生的3种飞灰细微粒子进行了聚并实验，研究了粒径、外磁场强度、粒子在磁场中停留时间以及粒子质量浓度对聚并脱除效率的影响。实验结果表明：在相同条件下，东胜烟煤飞灰粒子的聚并脱除效率最高，大同烟煤次之，徐州烟煤最小；在0.098~9.314mm粒径范围内，0.576~3.758mm粒径的3种飞灰粒子聚并脱除效率最高；聚并总脱除效率随磁感应强度、粒子在磁场中停留时间以及粒子质量浓度的增加而增大，粒子饱和磁化时，聚并总脱除效率达到最大值，不再随外磁场的增强而变化。采用二元碰撞聚并模型计算了粒子在均匀磁场中的聚并系数，在此基础上求解了粒子聚并动力学方程，预测了粒子的聚并脱除效率。数值模拟结果与实验结果相一致，在粒子质量浓度为40g×m-3时，东胜烟煤、大同烟煤和徐州烟煤燃烧产生的3种飞灰粒子聚并总脱除效率分别为52.6%、43.1%、14.4%。     

均匀磁场中磁种聚并脱除燃煤PM10实验研究

在均匀磁场中，通过添加Fe3O4磁种对东胜烟煤燃烧产生的0.023-9.314 mm粒径范围内飞灰粒子进行了聚并实验，研究了磁种对飞灰粒子聚并的形态以及粒径、磁感应强度、质量浓度、停留时间和磁种添加比例对聚并的影响。实验结果表明：磁种与多个飞灰粒子聚并，将飞灰粒子连接在一起；添加磁种可提高所有粒径飞灰粒子的聚并脱除效率，其中对小粒子更为明显；磁种对飞灰粒子的聚并可通过增大磁感应强度、粒子质量浓度、粒子在磁场中停留时间以及磁种的添加质量比来加强，从而提高粒子的聚并总脱除效率；在粒子达到饱和磁化时，磁感应强度的增大对聚并无作用；在磁种添加比例不变时，粒子数目中位直径随总聚并脱除效率的提高而降低；在其它条件不变而增大磁种添加质量比时，粒子数目中位直径增大。数值模拟结果表明，当飞灰粒子质量浓度为40g×m-3时，聚并总脱除效率可达80%，数目中位直径从初始的0.151 mm减小到0.098 mm。     

循环流化床煤气化试验研究

在常压循环流化床中试装置上进行了神华煤的气化试验，试验条件：加煤速率5．4～8．14kg／h、蒸汽煤比0．19～0．7kg／kg、空气煤比2．8—3．67kg/kg，分析了试验条件对煤气组成、热值、碳转化率和煤气效率的影响。在该试验阶段获得的煤气的最高热值为3．84MJ/Nm^3，最高碳转化率为73．6％。由于提升管的高度很小、气化温度较低以及旋风炉对细颗粒分离效率不高，导致损失于飞灰中碳较多。试验结果表明对神华煤而言，气化温度应低于930℃以避免结渣。     

湿法除尘对垃圾焚烧炉中二恶英排放特性影响的试验研究

运用气相色谱/质谱联用机测定了150 t/d垃圾焚烧流化床锅炉不同工况下湿法除尘器前后烟气中二恶英(PCDD/Fs)的含量,不同工况下湿法除尘器脱除烟气中二恶英的效率分别为87.33%、99.53%、85.84%,排放到大气中的二恶英含量均小于国家规定的排放标准(1ngI-TEQ/Nm3),试验结果表明湿法除尘器是较为有效的脱除二恶英的装置。     

梯度磁场中燃煤PM10聚并动力学数值模拟

提出了求解梯度磁场中燃煤PM10聚并动力学方程的三分区算法，应用该算法模拟了0.023~9.314μm粒径范围内大同煤灰在永磁环梯度磁场中的聚并动力学过程，并与实验结果进行了比较。结果表明：数值模拟结果与实验结果相一致，三分区算法具有较好的适用性；中间粒径粒子的聚并脱除效率高于小粒子和大粒子的聚并脱除效率；增大粒子质量高，数目中位直径减小，单粒径聚并脱除效率最大值对应的浓度、延长粒子在磁场中聚并时间，粒子的聚并脱除效率提粒径减小；增大平均气流速度，粒子的聚并脱除效率降低，数目中位直径增大，单粒径聚并脱除效率最大值对应的粒径增大。     

异重介质循环流化床焚烧炉多环芳烃排放特性的测定

煤和垃圾焚烧过程中会产生各种各样痕量有机污染物如多环芳烃，二恶芳等，这些物质具有强烈的致癌，致畸，致突变性，在环境中会给人身健康带来极大危害。该文在150t/D大型煤－垃圾混烧异质介质循环流化床锅炉上针对多环芳烃进行试验研究，在省煤器中部、水膜除尘塔前后3处进行了烟气采样，经预处理后的样品用气相色谱仪分析了其中17种多不芳烃（包括美国EPA推荐优先监测的16种）。文中还对影响多环芳烃排放的因素，湿法除尘对多环芳烃的脱除效果进行了分析。结果对大型垃圾焚烧炉多环芳烃排放的有效控制具有指导意义。