燃煤过程中矿物质变化与颗粒物生成的研究

该文利用沉降炉研究了燃煤过程中矿物质变化与可吸入颗粒物的生成特性.实验煤种为平顶山烟煤,煤粉粒径小于63um,燃烧温度分别为1100℃、1250℃和1400℃,炉内燃烧气氛分别是空气和[N2]：[O2]=1：1.燃烧生成的灰样采用低压撞击器（LPI）按不同粒径大小从0.03～10μm分别采集,共分为13级.试验研究了颗粒物的排放浓度,颗粒粒径分布和元素构成.结果显示：排放的颗粒物粒径呈现双峰分布,峰值分别在0.1μm和4.3μm左右;随着燃烧温度的提高,PM10（10μm以下颗粒物）浓度增加很大;在[N2]：[O2]=1：1条件下燃烧与在空气条件下生成的PM10变化很大.文中分别对PM1.0（1.0μm以下颗粒物）和PM1.0＋（1.0μm以上颗粒物）的变化进行了分析;通过XRF分析得知,峰值在0.1μm左右的颗粒其主要是硫酸盐类,SiO2和Al2O3在粒径为4.3μm左右的峰值中含量很大,表明后一个峰值主要是硅铝酸盐类.     

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.     

燃煤锅炉可吸入颗粒物排放特性及其形成机理的试验研究

采用低压撞击器(LPI)对某燃煤电厂的1台50MW和1台300MW燃煤锅炉除尘器前后的飞灰颗粒进行采样，研究可吸入颗粒物(PM10)的排放特性、元素分布特性以及形貌特征，并探讨其形成机理。研究表明，2台锅炉产生的PM10均呈双峰分布，其峰值分别在0.1mm和4mm左右；2台除尘器的除尘效率随着颗粒粒径的减小而降低，静电除尘器对小颗粒的脱除效率要明显优于文丘里水膜除尘器；PM10中元素的质量粒径也呈双峰分布，元素Mn、Cr、Cu、Zn在亚微米颗粒中有明显的富集趋势；亚微米颗粒可能是通过煤中矿物质的气化-凝结形成的，而超微米颗粒可能是通过煤焦和矿物质的破碎以及内部矿物质的聚合形成的。     

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%。     

燃煤锅炉煤胞性质及形成研究

人们很早以前就发现在灰渣池水面飘浮物中存在簿壁的空心球形颗粒.Raask 把它称作Cenosphere。国内译它为煤胞或空心(?)柱。后来,人们发现在灰渣表面层的底部也存在空心球形颗粒.H·Jan de Zeeuw 等把所有的微细空心球形颗粒统称为Cenosphere。本文讨论的煤胞括所有的空心球件,浮于灰渣池水面的煤胞,称为漂胞,其余的称为沉胞。通心对煤胞各种形态的研究,能对煤粉在炉内的着火燃烧过程的微观认识提供有益的帮助。国内外不少人对煤胞的形成进行了研究,但确切的形成机理尚未取得明确的认识.     

煤燃烧中可吸入颗粒物的形成及其控制研究现状

讨论了煤粉燃烧过程中细颗粒物的形成机理及其控制技术。对于粒径小于0．6μm的细小颗粒，主要由汽化一凝结机理生成。简单介绍了几种采用新机理除尘的技术，并对国内外颗粒物形成与控制的研究方向及存在问题进行了讨论。     

煤粉燃烧过程中矿物质气化影响因素的模拟研究

鉴于目前国内的实验设备和测量手段，精确测量煤燃烧过程中各种矿物质的气化率还存在很大困难。该文通过建立煤中矿物质气化的数学模型，针对煤中SiO2和FeO两种成分，来探讨相关因素对它们气化率的影响，最后应用CFD软件来研究它们在600MW锅炉内的气化行为。计算结果表明：温度是煤中SiO2和FeO气化的主要影响因素，煤粒粒径和CO2浓度也会对它们有一定影响。通过与实验结果的比较，表明计算结果比较合理。     

煤粉高掺钙燃烧时煤灰矿物的形成动力学机理与实验研究

在前期研究工作的基础上，通过实验研究和动力学分析，对煤粉炉中煤粉在高掺钙条件下燃烧时的煤灰矿物形成机理作了进一步阐释，实验证明，在高掺钙条件下，煤灰中的主要矿物确实是硅酸二钙和钙铝黄长石，而且在掺钙数量足够时以硅酸二钙为主，动力学分析的结果则说明，在煤粉炉的燃烧条件下，形成硅酸二钙等矿物的固相反应速度相当高，可以在几秒钟内完成大部分反应，了解煤粉高掺钙条件下燃烧时的煤灰矿物形成机理，可以为粉煤灰改性处理的研究提供理论指导。     

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。     

煤粉高掺钙燃烧时煤灰矿物形成机理的热力学分析

以热力学分析为主要手段,对煤粉在高掺钙条件下燃烧时煤灰矿物的形成机理进行了研究。研究表明,在高掺钙条件下,煤灰形成过程中的固相反应将向优先生成硅酸二钙2CaO?SiO2和钙铝黄长石2CaO?Al2O3?SiO2的方向进行,因此煤灰的矿物组成将以硅酸二钙和钙铝黄长石为主,这与以玻璃体和石英、莫来石为主的普通粉煤灰的矿物组成完全不同。硅酸二钙具有很好的水硬性,利用这一特性,可以开展进一步的研究,即通过掺钙对粉煤灰的进行改性处理,改善其矿物组成,使粉煤灰成为本身具有水硬性的类水泥材料,从而促进电厂粉煤灰的综合利用。     

矿物成分对超细化煤粉燃烧特性影响的实验研究

采用热天平研究了超细化鹤岗、铁法、准葛尔3种脱灰煤样(HCl/HF脱灰)，及分别添加NaOH、KOH、MgO、CaO、Al2O3和Fe2O3矿物成分制成试验样品的燃烧特性。实验中气体流量为50mL/min，氧气体积百分比浓度为20%，升温速率为20℃/min。通过对所获得的热失重(TG)和失重微分(DTG)曲线的分析，比较了各种矿物质对3个煤种燃烧特性的影响。结果发现，NaOH、KOH使鹤岗、准噶尔和铁法煤的脱灰样品的着火降低50℃左右，最大失重速率温度和活化能降低；Fe2O3提高了3种脱灰煤样的着火温度，抑制挥发分反应活性；Mg、Ca、Al、Fe对3种脱灰煤样影响不同，与煤的品种有关。     

生物质与煤的混烧特性及其对可吸入颗粒物排放的影响

在沉降炉上进行生物质与煤的混烧试验，分析研究生物质与煤混烧对可吸入颗粒物(PM10)的粒径分布、排放特性及其形貌的影响。试验结果表明：4种燃料混烧的PM10排放仍为相似的双峰分布；混烧时燃烧过程明显分为脱挥发分和焦炭燃烧2个阶段；LPSA煤与锯末混烧时排放的PM10浓度最低，并且当氧气含量增加时，PM1.0(粒径最大不超过1.0mm的颗粒物)变化幅度较小，而PM1.0+(粒径位于1.0~10mm之间的颗粒物)则有较大程度的增长；对于同一种煤与生物质混烧时，PM10的形貌有相似之处。在0.1mm处LPSA煤与生物质混烧形成的细微颗粒物大多呈柱状，而PDSB煤与生物质则大多呈碎片块状；并且在4.3mm处除了各自原有的柱状或碎片状结构外，还出现了部分光滑圆球体颗粒结构。     

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。     

燃烧中铅元素排放特性的实验研究

使用一维炉实验台对铅颗粒的空气动力学粒径分布、化学成分、微观形貌等排放特性进行了实验研究，并对铅颗粒的形成机理和途径进行了分析探讨。铅以醋酸铅溶液的形式通过空气雾化引入到液化石油气燃烧区。按照美国EPA标准方法使用Andersen撞击器对颗粒物进行等动量采样以获得颗粒粒径分布。研究结果表明：约2/3的铅颗粒空气动力学粒径小于480 nm，质量浓度呈单峰分布且峰值在0.2~0.6 μm，颗粒的化学成分是PbO；存在氯元素时，铅颗粒粒径分布没有发生显著变化，但颗粒的化学成分变为PbCl2，表明氯与铅有非常强的反应性。对铅颗粒微观形貌的观察发现了一种基本颗粒，其特征为粒径在50 nm左右且边界清晰，是构成整个颗粒团的基本单元。基本颗粒连接形成链状，颗粒链又交织形成网状，最终形成粒径数百纳米的颗粒团，这是铅颗粒排放时的主要形态。根据对微观形貌的观察将铅颗粒形成途径进行了细化，指出基本颗粒可能是颗粒形成过程中的一个重要的界点。 关键词: 铅；排放特性；颗粒物；粒径分布；颗粒形成     

国内外关于燃煤NOx形成、还原及减排措施的研究进展

阐述了NOx的危害以及控制燃煤NOx的必要性和迫切性,然后综合分析了影响NOx形成的各种因素,并结合国内外对该领域的研究现状,提出了优化减排NOx水平的有发展前景的措施。     

燃煤污染物的生成特性研究

该文阐述了煤燃烧过程中产生的ＳＯ２ 、ＮＯｘ 的生成机理和影响其生成的因素,对其生成量的不同计算方法进行了讨论。     

粉煤和石灰石加入位置对循环流化床燃煤过程NOx与N2O排放的影响

在30kW的循环流化床(CFB)上进行3种煤的燃烧实验,考察了粉煤和脱硫剂加入位置、分级燃烧以及空气过剩系数对NOX和N2O排放的影响。所采用的CFB燃煤系统由提升管和下行床构成,提升管主要用于粉煤燃烧,下行床主要用于固体床料循环和粉煤热解。粉煤或脱硫剂分别自传统的一次空气布风板上方和下行床上部两个位置加入。结果表明,在不加脱硫剂的条件下,降低空气过剩系数和一次空气化学计量比均可有效降低NO排放,但对N2O排放则呈现上升、下降和无明显变化多种趋势。当粉煤加入位置自传统的提升管下部改变到下行床上部时,减少空气过剩系数或减少一次空气化学计量比可明显降低其中两种煤的NO排放,并可少量降低另一种煤N2O的排放;从下行床加入粉煤时,空气分级和低O2燃烧对NO排放的影响程度有所减弱。最后,对一种煤进行了脱硫实验,随Ca/S摩尔比的升高,SO2排放显著降低,NO排放升高,而N2O则先上升后下降;且自下行床加入时,NO排放更低;CaCO3加入位置变化对N2O排放无明显影响。     

燃煤过程中重金属形态的热力平衡分析

对燃煤过程中痕量重金属的形态进行了热力学模型计算。通过对不同系统，包括多种痕量元素共存、汞/煤系统、汞/煤/氯系统、砷/煤/氯系统、硒/煤/氯系统、和汞/砷/硒//煤/氯的复杂系统的平衡计算，表明采用热力学平例分机可以为预测煤燃烧烟气中痕量重金属元素挥发或凝聚的倾向提供有价值的指导。