磷基钙盐对玉米秸秆燃烧过程中颗粒物排放特性的影响

秸秆生物质燃烧通常产生较多的粉尘颗粒物,限制了其在燃烧供热和发电领域的应用。为研究磷基钙盐对生物质燃烧颗粒物排放特性的影响,使用固定床燃烧系统并结合低压冲击颗粒物收集装置(DLPI),研究3种磷基钙盐(CaHPO_4、Ca(H_2PO_4)_2、Ca_3(PO_4)_2)对玉米秆燃烧颗粒物排放特性的影响。使用X射线荧光光谱仪(X-ray fluorescence,XRF)以及X射线衍射仪(X-ray diffraction,XRD)等分析检测手段,对灰分的化学及晶相组成进行分析。研究发现3种添加剂均在不同程度上降低了颗粒物总量PM_(10),特别是PM1的排放量。当P/K物质的量比为1时,Ca(H_2PO_4)_2的减排效果优于CaHPO_4和Ca_3(PO_4)_2,减排PM_1最高可达51.93%,减排PM_(10) 44.09%。分析表明颗粒物减排机理主要为磷基钙盐与生物质灰中钾盐反应生成高熔点的KCaPO_4,K_2CaP_2O_7,Ca_9MgK(PO_4)等磷酸盐,有效减少了钾盐向烟气中的释放和细颗粒物的形成。综合考虑经济性和减排效果,建议按照P/K物质的量比等于1的比例在玉米秆生物质中添加磷酸二氢钙或磷酸一氢钙,以此减少颗粒物排放。研究结果可为玉米秸秆燃烧过程中颗粒物排放控制提供理论支撑。     

富磷添加剂对麦秆燃烧过程中碱金属迁移转化行为的影响

通过研究3种富磷添加剂与麦秆中碱金属的化学反应机制,分析磷对麦秆燃烧过程中碱金属迁移转化行为的影响。富磷添加剂包括：磷酸二氢铵(NH4H2PO4)、磷酸二氢钙(Ca(H2PO4)2·H2O)、磷酸三钙(Ca3(PO4)2)。利用电感耦合等离子体发射光谱(inductively coupled plasma optical emission spectrometer ICP-OES)、X 射线衍射(X-ray powder diffraction,XRD)以及扫描电子显微镜X射线能谱(scanning electron microscopy , energy dispersive X-ray SEM-EDX)等分析检测手段,对燃烧底灰中碱金属(K 和 Na)含量、产物物相、微观形貌及特征区域元素分布进行分析。在800℃进行麦秆与富磷添加剂的混烧实验。研究结果表明,适量富磷添加剂的添加对麦秆中碱金属具有捕集作用,抑制碱金属以气态形式析出,还可以抑制麦秆底灰发生烧结。富磷添加剂与麦秆中碱金属发生化学反应可生成高熔点 K-Ca-P 的化合物。NH4H2PO4和Ca(H2PO4)2·H2O与麦秆中碱金属反应主要生成 CaK2P2O7;Ca3(PO4)2与麦秆中碱金属反应主要生成Ca10K(PO4)7、Ca10Na(PO4)7和 Ca5(PO4)3Cl。碱金属磷酸盐的生成说明了富磷添加剂对麦秆燃烧过程中碱金属捕集作用的机制。     

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。     

440t/h循环流化床锅炉颗粒物排放特性的实验研究

针对440t/h大型燃煤循环流化床电站锅炉,分别在静电除尘器(ESP)前后水平烟道进行颗粒物采样,研究不同燃烧工况变化(包括煤质、锅炉负荷、n(Ca)/n(S)和氧量)对颗粒物排放的影响.分析结果表明:静电除尘器效率随着粒径减小逐渐下降,对亚微米颗粒收尘效率不足90%,排放颗粒物中可吸入颗粒物占据较大的份额,一般在70%～90%左右;随着煤中灰分含量的增加,锅炉负荷的增加,颗粒物排放浓度逐渐增加,静电除尘效率下降;添加石灰石后颗粒物浓度明显增加,CaO对颗粒物凝并和团聚有一定作用,使得静电除尘器前粗颗粒物所占烟尘总量的百分比增加,烟尘颗粒d(0.5)从35.25μm增大到48.50μm;燃烧气氛含氧量增大时,排放颗粒物的粒径逐渐减小,PM1、PM2.5和PM10总排放量都是增大的.     

黏结剂对生物质成型燃料燃烧过程中颗粒物排放特性的影响

主要研究了黏结剂对生物质成型燃料燃烧过程中颗粒物(particulate matter,PM)排放特性的影响。实验中采用固体床反应器模拟生物质成型燃料的燃烧,并探究细微颗粒物的生成特性。研究表明,成型能够抑制燃烧过程中碱金属的释放,有助于减少颗粒物的排放。PM_1的主要生成途径为碱金属氯化物和硫酸盐的冷凝和异相凝结,而碱土金属和硅则是PM_(1-10)的重要组成。膨润土黏结剂的添加对PM排放的影响较小,而另外2种黏结剂CMC和木质素磺酸钙则显著增加了PM_1的生成,但同时略微降低了PM_(1-10)的排放。该研究表明,从细微颗粒物排放角度来看,现有的黏结剂无法满足环保的要求,需要探究新型黏结剂或复合黏结剂实现生物质资源的清洁利用。     

440t/h循环流化床电站颗粒物排放特性的实验研究

针对440t/h大型燃煤循环流化床电站锅炉，分别在电除尘器前后水平烟道进行颗粒物采样，研究不同燃烧工况变化（包括煤种、锅炉负荷、Ca/S和氧量等）对颗粒物排放的影响。分析结果表明：静电除尘器分级效率随着粒径减小逐渐下降，对亚微米颗粒收尘效率不足90％，排放的颗粒物中可吸入颗粒物占据较大的份额，一般在70％～90％左右；随着煤中灰分含量的增加，锅炉负荷的增加，颗粒物排放浓度逐渐增加，静电除尘效率下降；添加石灰石后颗粒物浓度明显增加，CaO对颗粒物凝并和团聚有一定作用，使得粗颗粒物所占烟尘总量的百分比增加，烟尘颗粒d(0.5)从35.25μm增大到48.50μm；燃烧气氛含氧量增大时，排放颗粒物的粒径逐渐减小，PM1、PM2.5和PM10总排放量都是增大的。     

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。     

湿式静电除尘技术在燃煤电厂中的应用

结合湿式静电除尘器工程应用实例,探讨了燃煤电厂湿式静电除尘器对细颗粒物的去除效果。湿式静电除尘器能够较好地减少细颗粒物(如PM2.5、PM10等)的排放,但在湿式静电除尘器的出口处,部分细颗粒物仍出现小峰值。为进一步脱除细颗粒物,应用了相变凝聚均流器技术。结果表明,联合使用相变凝聚均流器与湿式静电除尘器技术,对细颗粒的脱除有很大改善,对PM1、PM2.5的脱除效率均达80%以上,整个除尘系统的除尘效率可大于90%,并使火电机组烟尘排放达到“超低排放”要求。     

烟气处理设备对颗粒物排放特性的影响

对北京某200MW热电机组锅炉烟气各级颗粒物的排放特征进行了研究,同时考察了静电除尘器(ESP)、湿法脱硫(FGD)设备对其的影响。结果表明,最终排放的烟气颗粒物中主要以不能沉降的可吸入颗粒物(PM10)为主,占55.3%;ESP对不同粒径(PM1.0,PM2.5,PM10)颗粒物去除效率达97%以上,随着颗粒物粒径的减小,去除效果降低;由于脱硫吸收塔直径较大,除雾器的设计和布置比较合理,吸收塔出口烟气流速较低,FGD对PM2.5的去除效率约70%。     

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.     

LiFePO4前驱体FePO4的制备及性能

以FeSO4、H3PO4和H2O2为原料,通过控制反应温度、pH值、FeSO4与H3PO4的物质的量比等反应条件,合成了前驱体FePO4.在氩气气氛中煅烧FePO4、Li2CO3和葡萄糖的混合物,制备了LiFePO4.充放电测试表明:LiFePO4样品具有3.4 V的放电电压平台,在0.1 C倍率下的首次充放电比容量分别为154.1 mAh/g和146.5 mAh/g.     

添加剂对选择性非催化还原脱硝及NH3氧化影响的实验研究

为了认识添加剂CO、H2和CH4对选择性非催化还原(selective non-catalytic reduction,SNCR)脱硝反应以及NH3氧化反应的影响以及添加剂存在的条件下NH3和NO的相互作用,在电加热管式反应炉上进行了实验研究。实验结果表明,无添加剂时SNCR工艺中NH3还原NO的最佳反应温度为925℃,加入CO使最佳温度降低约50℃,加入CH4或者H2使最佳温度降低约100℃。在较低的温度下NH3氧化不生成NO,当反应温度升高,NH3接近被完全消耗时,开始有NO生成。3种添加剂都使NH3发生氧化反应的最低温度降低,并使生成NO的最低温度相应的降低。除了加入H2的工况外,NO能够显著地提高NH3的氧化消耗速率。     

固相法合成LiFePO4的动力学研究

介绍了以Li2CO3、NH4H2PO4、FeC2O4·2H2O为原料,采用固相反应法合成锂离子电池正极材料LiFePO4,以及利用热重-差示量热分析及X-射线衍射分析,研究合成原料的热力学过程及在不同的温度下的晶体生长过程。结果表明：380℃左右LiFePO4开始生成,超过700℃时,产物中产生Fe2P。     

FePO4为铁源时合成时间对LiFePO4/C性能的影响

以FeSO4.7H2O,H3PO4,H2O2和NH3.H2O为原料合成纳米化的FePO4.1.5H2O,并将Li2CO3、FePO4.1.5H2O和葡萄糖混合球磨,在800℃下通过碳热还原合成LiFePO4/C。采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、循环伏安(CV)和恒电流充放电测试研究了相同温度下,不同合成时间LiFePO4/C样品的结构、形貌及电化学性能。结果表明:在800℃12 h下合成的样品具有最佳的电化学性能,在0.2C(1C=150mAh/g)倍率下放电,首次放电比容量为142.7mAh/g,经过20次充放电循环后容量基本保持不变。     

选择性非催化还原脱硝特性试验研究

采用锅炉燃烧模拟装置研究了氨水和尿素的选择性非催化还原(selective non-catalytic reduction,SNCR)脱硝性能,考察了工况参数对脱硝效率的影响,并研究了添加剂碳酸钠、乙醇、甘油和乙酸甲酯对SNCR脱硝特性的影响。试验结果表明氨水和尿素脱硝适宜工况参数：温度窗口927~ 1 110 ℃,最佳反应温度约1 000 ℃,停留时间约为1.2 s,氨氮比为1.5。氨氮比为1.5的典型试验条件下时,氨水和尿素的最大脱硝效率为90%左右。一定参数范围内,增加氨氮比、增加停留时间、较高的初始NO浓度都会提高SNCR脱硝效率。烟气中氧浓度增大尿素的脱硝效率明显降低,氨水的还原能力降低不明显。碳酸钠可以拓宽SNCR温度窗口,并使其向低温方相移动。有机添加剂在较低温度下激发还原反应,提高低温下氨剂还原效率,降低了最大脱硝效率。碳酸钠可以减少喷入氨剂引起的CO排放,在较低温度下有机添加剂可不同程度地增加CO排放。     

Sol-gel法合成Li3V2(PO4)3及其性能研究

利用LiOH.H2O,NH4H2PO4,V2O5,H2O2和柠檬酸作为原材料,通过sol-gel(溶胶-凝胶)法合成了锂离子电池正极材料Li3V2(PO4)3。研究了预烧、不同合成温度、柠檬酸用量对产物结构、电化学性能的影响。结果表明,在预烧条件下,合成温度为700℃,柠檬酸用量为nV∶n柠檬酸=2∶2时,材料具有比较好的性能。充放电电压范围控制在2.7~4.5 V,在0.05 C倍率下,其首次放电比容量高达148mAh/g,0.1 C倍率下循环,首次放电比容量为138 mAh/g,20次循环后放电比容量为130 mAh/g。     

铅酸电池过放电后容量恢复性能研究

采用循环伏安法研究了几种板栅合金添加剂对电池过放电后容量恢复性能 (CRP)的影响。采用恒电位极化后续线性电位扫描法对添加剂进行初选 ,并通过电池充放电循环实验验证 ,结果表明 :石墨、K2 SO4 、CdSO4 和H3 PO4 显著改善了电池过放电后的容量恢复性能 ,而且前 3种添加剂提高了电池的初期容量 ,但H3 PO4 的加入对电池容量有不利的影响。故通过电池充放电循环实验 ,进一步对石墨、K2 SO4 、CdSO4 3种添加剂的复合使用效果加以考察 ,结果表明石墨和添加剂K2 SO4 同时使用效果最佳。初步研究了特殊充电制度对电池过放电后的容量恢复性能的影响 ,证明使用这种特殊充电制度显著提高了电池过放电后的容量恢复性能。     

H2还原制备LiFePO4/C复合材料及反应机理

以H3PO4、Fe2O3、LiOH·H2O和葡萄糖为原料,利用H2还原制备了LiFePO4/C复合材料,并进行了XRD、SEM、碳含量和振实密度分析,以及电化学性能测试。制备的LiFePO4/C复合材料的含碳量为1.9%,振实密度为1.4g/cm3;0.1C、1.0C首次放电比容量分别为148.4mAh/g和128.4mAh/g,1.0C循环60次的容量保持率为98.8%。通过机理研究,发现了反应的中间产物Li3PO4、Li3Fe2(PO4)3、Fe2Fe(P2O7)2和LiFeP2O7。     

流化床煤燃烧过程中N2O的生成与分解机理的研究

试验室研究表明流化床煤燃烧过程中确有大量的Ｎ２Ｏ生成，且床温、过剩氧量、煤种及粒径、添加石灰石等对Ｎ２Ｏ排放量有较大影响；ＮＨ３的氧化反应、ＮＯ在煤焦表面的还原反应以及煤焦的直接燃烧都产生Ｎ２Ｏ，但生成量比较小，流化床煤燃烧中产生的Ｎ２Ｏ主要来自挥发分中ＨＣＮ的均相反应；Ｎ２Ｏ在高温下迅速分解，且Ｈ２Ｏ、煤焦、床料及备种氧化物对Ｎ２Ｏ的分解都有不同程度的催化作用；在脉冲电晕放电脱硝过程中有一定量的Ｎ２Ｏ产生，ＮＯｘ初始浓度、停留时间、脉冲电压及功率对Ｎ２Ｏ生成量都有影响．     

秸秆类生物质与石煤在流化床中的混烧与黏结机理

以玉米秸秆与石煤按不同比例组成的混合物为研究对象,在TG-DTG热分析仪上进行了燃烧特性分析,结果表明玉米秸秆有利于石煤的着火和稳定燃烧,对石煤有一定的助燃作用;在小型鼓泡流化床实验装置上,以石英砂为床料、石煤灰为添加剂,进行了玉米秸秆成型燃料流化床燃烧的床料黏结实验,结果表明：石煤灰能够在生物质流态化燃烧过程中有效地抑制流化床床料黏结现象的发生;通过对实验中形成的结团进行扫描电子显微镜X射线能谱(scanning electron microscopy/Energy-dispersive X-ray- SEM/EDX),对床料进行X射线荧光光谱(X-ray fluorescence,XRF)分析,结果表明石煤灰中的Al和Fe能够与生物质灰中的碱金属化合物以及低熔点共熔物发生化学反应生成高熔点物质,并且覆盖在生物质碳颗粒与石英砂颗粒表面形成隔绝层,从而阻止低熔点物质的生成与迁移。