纤维对PM_(2.5)过滤性能的影响

在日常的生产和生活排放的残留物中存在许多有毒的PM2.5细颗粒物,对人体呼吸功能损害大,因此研究如何有效去除PM2.5细颗粒物具有十分重要的意义。对不同尺寸"Y"形截面和圆形截面的单纤维丝对烟气中PM2.5颗粒物的过滤性能进行实验,分析不同烟气流速和颗粒物浓度对颗粒物截留率的影响,进而研究纤维集合体在不同单丝线密度和孔隙率的条件下对烟气中PM2.5颗粒物过滤性能的作用。结合Euler法和Lagrange法对上述单纤维丝和纤维集合体实验工况进行数值模拟,将其结果与实验数据进行对比发现实验与数值模拟结果吻合较好。研究结果表明,同一时刻"Y"形截面的单纤维丝比圆形截面单纤维丝对颗粒物截留率更高。对于纤维集合体,单丝线密度为0.27 tex和孔隙率为0.88工况下,纤维集合体对颗粒物PM2.5的捕集性能最好。     

化学团聚促进电除尘脱除PM2.5的实验研究

燃煤排放细颗粒物是大气环境PM_2.5增加的重要来源。采用燃煤热态实验系统,进行了在电除尘器入口烟气添加化学团聚剂以及协同脱硫废水蒸发处理促进电除尘脱除PM_2.5的实验研究。实验考察了团聚剂添加前后PM_2.5浓度及其粒度分布的变化,以及团聚剂浓度、添加点烟温、团聚剂溶液pH、烟气量、雾滴粒径等对PM_2.5脱除效果的影响。结果表明,添加化学团聚液后,通过润湿作用、液桥力和吸附架桥作用可增强PM_2.5之间的接触并促进团聚长大,PM_2.5增大到原先的4倍左右,典型工况下电除尘器出口PM_2.5浓度降低40%以上。增加团聚液浓度可促进PM_2.5的脱除;适当降低团聚液pH有利于PM_2.5的团聚。喷脱硫废水,电除尘器出口PM_2.5浓度变化不大,加团聚剂后出口细颗粒物浓度降低。     

聚乙烯醇/壳聚糖/壳聚糖-g-氧化石墨烯复合膜的制备

以聚乙烯醇(PVA)、壳聚糖(CS)和壳聚糖-g-氧化石墨烯(CS-g-GO)为原材料,考察不同共混比下制备的PVA/CS/CS-g-GO纳米纤维膜的各项性能。首先使用扫描电镜检测薄膜的形貌,通过接触角测试检测薄膜亲水性的变化,然后采用单因素实验的方法考察不同条件对薄膜的孔隙率、水蒸气透过率、PM_2.5过滤效率的影响。结果表明,当W_CS-g-GO∶W_CS=100∶1 556,接枝率为76.04%时薄膜的各项性能较为优异,对PM_2.5的过滤效率达到最大值,为96.3%,与不含接枝物的相比,提高了5.2%。通过GO对CS的接枝改性有效的优化了薄膜的过滤效率。     

燃煤烟气中细颗粒物与共存气态组分对膜吸收CO2的影响

由于燃煤烟气中细颗粒物和气态污染物难以完全脱除,同时经湿法脱硫后烟气中水汽接近饱和状态,因此,有必要揭示细颗粒物及共存气态组分对膜吸收CO₂的影响。采用燃煤热态试验装置,考察了燃煤烟气中细颗粒物、SO₂、水汽对膜吸收CO₂性能的影响,并进行了实际燃煤湿法脱硫净烟气环境下的膜吸收CO₂试验。结果表明:细颗粒物随烟气通过膜组件后,部分细颗粒物可被膜截留,沉积于膜表面,导致膜吸收CO₂效率下降,其影响程度随细颗粒物浓度的降低而减弱,与细颗粒物物性有一定关系,通过有效降低烟气中细颗粒物浓度,可显著延长膜的稳定运行时间;SO₂的存在会与CO₂产生竞争吸收现象,但因烟气中SO₂含量远低于CO₂,对CO₂吸收效率影响不明显;对于水汽,只需在运行一段时间后对膜组件作气体干燥反吹,可基本维持膜组件的稳定运行。     

化学团聚促进电除尘脱除烟气中PM2.5和SO3

化学团聚技术是实现燃煤烟气超净排放的有效技术之一,采用燃煤热态实验系统,分析探讨化学团聚技术促进电除尘对PM_2.5和SO₃的脱除作用,考察了化学团聚剂添加前后细颗粒化学组分及粒径的变化,以及化学团聚室、电除尘出口PM_2.5和SO₃浓度变化,并分析促进PM_2.5和SO₃脱除的机理。结果表明：喷入化学团聚剂后,细颗粒粒径峰值由0.1 μm增大到3 μm左右,细颗粒化学组分基本保持不变;电除尘出口细颗粒物数量浓度由5.8×104 cm^-3降低到3.2×104 cm^-3,电除尘效率提高45%;烟气SO₃浓度由40 mg·m^-3提高到100 mg·m^-3时,单一化学团聚对SO₃的脱除效率由42%提高到68%,协同电除尘SO₃脱除效率由66%提高到86%。     

潮州市城区大气颗粒物的移动监测与分析

2020年9月、10月和11月利用车载Sniffer4D灵嗅大气移动监测设备对潮州市城区的大气颗粒物进行移动监测，分析了颗粒物的时空变化情况。结果表明，潮州市城区的PM_2.5日均浓度范围是15.80～60.80μg/m³,与潮州市国控站点相比偏高，但变化趋势基本一致；PM_1.0、PM_2.5和PM₁₀三者的日均浓度变化趋势高度相似，PM_1.0/PM_2.5比值在66%-74%之间，PM_2.5/PM₁₀比值在86%以上；城区PM_2.5的空间分布差异显著，路口、小巷子、施工区域、南堤路和绿榕南路等机动车车流多的地方，PM_2.5的浓度普遍偏高。     

湿法脱硫装置对燃煤锅炉PM2.5排放特征的影响

采用二级稀释采样方法对1台电厂煤粉炉、1台电厂CFB锅炉和2台工业层燃炉配备的WFGD前后烟气中PM_2.5进行现场采样。采用ELPI分析PM_2.5的数量及质量浓度粒径分布;通过SEM分析PM_2.5的显微结构,通过XRF、ICP-OES和离子色谱法分别对PM_2.5中次量、痕量元素及水溶性离子含量进行测定。研究结果表明,相比于WFGD前,煤粉炉和CFB锅炉WFGD后PM_2.5质量浓度减少,而层燃炉WFGD后PM_2.5质量浓度增加。WFGD后PM_2.5中存在大量块状、层状、片状、细小柱状和球形颗粒聚合体的结构,浆液成分及脱硫产物的附着会使PM_2.5的外观形貌特征发生显著变化。脱硫后由于脱硫浆液的参与,PM_2.5中Ca、S及相应Ca²⁺、SO₄^2-含量显著增加,Si和Al的含量下降;气相的As、Se和Hg也会发生不同的化学变化从而进入PM_2.5。湿法脱硫过程中浆液会捕集烟气中颗粒物,但脱硫浆液成分及脱硫产物会经由干化作用直接形成颗粒或与原有颗粒经碰撞聚合形成新颗粒。     

太原市沙尘期间PM2.5变化特征

利用PM_2.5在线监测仪、在线气体/气溶胶监测仪(Marga)、半连续热光分析仪(OCEC)、在线重金属监测仪(CES)、单颗粒气溶胶质谱仪(SPAMS)分析了太原市沙尘期间PM_2.5浓度、组分变化特征及来源情况。研究表明,沙尘期间,环境空气质量迅速恶化,PM_2.5浓度升高明显。在PM_2.5组分分析中,沙尘期间,SO₄^2-、NO₃^-、NH₄⁺二次离子浓度有所下降,OC、EC变化不大,金属元素浓度增幅明显。PM_2.5在线来源解析表明,沙尘期间扬尘源占比大幅增加,矿物质颗粒物和含左旋葡聚糖颗粒物占比也有不同程度增加。     

磷酸二氢铵对玉米秆烘焙及固定床燃烧颗粒物排放特性的影响

使用立式管式炉反应器并结合低压撞击器颗粒物采集装置研究了玉米秆掺混磷酸二氢铵（NH₄H₂PO₄）烘焙对烘焙产物理化性质及固定床中燃烧颗粒物排放的影响。结果表明,玉米秆单独烘焙可有效提升生物质品质,但也提升了颗粒物排放。300℃烘焙时,PM₁、PM_1-2.5和PM_2.5-10分别增排76.5%、194.8%和170.2%。在烘焙过程掺混NH₄H₂PO₄可进一步提质,使得固体产物灰分有不同程度的增加,显著降低固体产物的O/C比,并提高样品的无灰基热值。此外,研究发现掺混NH₄H₂PO₄可显著提高烘焙过程Cl的释放率并降低固体产物中Cl的含量,有利于降低后续燃烧PM₁的排放。在掺混比例P/K摩尔比为1时减排效果最佳,此时PM₁相比无掺混时减排28.8%。结果表明在生物质烘焙过程引入NH₄H₂PO₄可以促进Cl的脱除并减少后续燃烧过程细颗粒物的排放,是一种有前景的生物质预处理手段。     

燃煤锅炉SCR对颗粒物排放特性影响

我国电厂多数采用选择性催化还原（SCR）脱硝技术降低电厂NO_x排放,目前关于电厂中SCR对颗粒物排放特性的影响研究十分匮乏。本研究对一热电联产锅炉SCR前后颗粒物和飞灰进行取样,分析颗粒物质量粒径分布以及化学成分。采用计算机控制扫描电镜（CCSEM）对飞灰进行分析,获得颗粒物单颗粒成分。结果表明SCR前后PM₁₀均呈双峰分布。经过SCR后,PM_0.21浓度降低约62%（质量）,而PM_0.21-1浓度升高19%（质量）;PM₁中SO₂相对含量增加约6%（质量）,SiO₂和Al₂O₃相对含量降低,而CaO相对含量没有明显变化;经过SCR后,PM_1-10浓度降低约17%（质量）,成分基本没有变化,但是颗粒成分变得更均一,说明经过SCR后,PM_1-10发生交互作用。因此经过SCR后PM_1-10浓度降低不仅由于颗粒物在SCR中发生沉积,更有可能是颗粒物之间交互作用导致。     

燃煤电厂煤粉炉及CFB锅炉PM2.5产生及排放特性的现场实验研究

采用稀释采样方法对一台220 MW煤粉炉(锅炉A)及一台300 MW的CFB锅炉(锅炉B)电袋复合式除尘器前后PM_2.5进行现场采样。通过ELPI测定PM_2.5的粒径分布;采用SEM分析PM_2.5的显微结构;采用EDX及ICP-OES分别对分级PM_2.5中次量及痕量元素含量进行了检测。结果表明,锅炉A和B除尘前后对应的PM_2.5粒数及质量浓度分布均不同;锅炉A和B产生的PM_2.5分别以较为光滑球形和不规则形状为主,锅炉A除尘后PM_2.5呈表面粗糙球形,锅炉B除尘后PM_2.5单颗粒形貌特征不变;锅炉A和锅炉B产生的PM_2.5除尘前后在各粒径段中Si、Al、Fe、Ca和Mg含量基本一致,As、Cd和Se含量随着粒径的减小而增大;除尘后锅炉A产生PM_2.5中As和Se含量增加,且在亚微米PM_2.5中As和Se含量的增加更明显,锅炉B除尘后PM_2.5中As和Se含量基本不变。     

基于深度时间序列特征融合的西安市2015—2020年供暖季雾霾重污染过程预警

为准确预测雾霾重污染演变过程,本文提出深度时间序列特征融合模型（long short-term memory and multivariate linear regression,LSTM-MLR）并对西安市PM_2.5浓度进行了临近预测。该模型利用不同超参数长短期记忆网络（long short-term memory,LSTM）提取PM_2.5前体和气象因素时间序列中的深度特征;采用多元线性回归（multivariate linear regression,MLR）形式融合LSTM单元输出的深度时间序列特征,最终输出PM_2.5浓度预测值。为评估模型性能,采用西安市2015年1月至2020年3月采暖季数据进行建模并计算未来3h、6h、12h、24h的PM_2.5浓度预测精度。结果表明：LSTM-MLR模型对雾霾严重污染样本的准确预测率分别为94.12%、85.29%、77.57%和51.10%,显著高于随机森林（random forest,RF）、支持向量回归（support vector regression,SVR）、MLR、单变量LSTM（LSTM_PM_2.5）、多变量LSTM（M_LSTM）和LSTM-RF（long short-term memory and random forest）;融合系数显示当前PM_2.5浓度对未来PM_2.5浓度的影响随预测步长的增加从80.89%（t+3）急剧降低至16.34%（t+24）,前体浓度影响力从5.23%（t+3）上升至29.43%（t+24）,说明提前控制前体物排放强度对雾霾重污染事件消峰降速效果具有显著影响。     

亲水改性碳钢极板用于PM2.5脱除

火电厂大气污染物排放标准日趋严格,湿式静电除尘器作为终端治理设备逐渐得到广泛应用。以亲水改性刚性极板为研究对象,建立了卧式湿式静电除尘器中试实验台,开展了PM_2.5脱除特性的实验研究,研究了改性极板表面水膜增强颗粒物脱除效率的机制,考察了气体温度、停留时间、工作电压、初始浓度、冲洗水流量等主要运行参数对颗粒物脱除效率的影响规律。结果表明：改性刚性极板表面的纤维层可以减少反冲气流,减少颗粒的电迁移阻力;表面在小水量情况下亦可维持均匀稳定的水膜,水膜的存在抑制了反电晕和二次扬尘的发生,使得电晕电流高且水膜蒸发使烟气湿度提高,颗粒荷电量和电迁移速度提高,这两方面均提高了颗粒脱除效率。停留时间延长、工作电压提高均会引起颗粒脱除效率的增加,但颗粒物入口浓度、冲洗水流量对颗粒脱除效率影响不大。使用改性刚性极板的湿式静电除尘器可减少阳极冲洗水量,对粒径0.04～0.48 μm的颗粒有较高脱除效率,可在低电压下达到较高的颗粒物总脱除效率,具有较好的应用前景。     

660MW燃煤锅炉细微颗粒物中次量与痕量元素的分布特性

应用承重撞击器(DGI)采样系统在南昌某电厂2^#锅炉电除尘器前进行颗粒物采集,并同时采集了原煤样和底灰样。对飞灰的质量粒径分布、底灰和飞灰中次量与痕量元素的分布特性进行了分析。结果表明PM_1.0和PM_2.5质量分别占PM₁₀质量的16.0%~17.4%和46.9%~50.6%;Na、Mg、P、S主要富集在亚微米颗粒物中,Al、Si、Ca、Ti、Fe、K主要富集在超微米颗粒物中;随着颗粒物粒径的减小,As、Cd、Cr、Pb的浓度逐渐增大,且在亚微米颗粒物中的增幅大于超微米颗粒物,Mn在各级颗粒物中浓度相近;As、Cd、Cr、Pb大量富集于亚微米颗粒物之上,Mn在各级颗粒物中富集特性无明显差异,且各痕量元素挥发特性存在以下规律:As>Cd>Cr>Pb>Mn;文中给出了无控制条件下痕量元素的排放因子,PM_1.0中各元素排放比例存在以下规律:As>Cd>Cr>Pb>Mn。     

团聚液雾化气泡粒径分布特性的可视化研究

泡沫团聚法是有效脱除细颗粒物PM_2.5的方法。本文对团聚液的雾化粒径进行了研究,筛选出适于团聚PM_2.5的气泡粒径的溶液及喷雾条件。文中首先对气泡粒径与团聚颗粒物的能力进行估算,进而通过CCD拍摄精细雾化喷嘴喷出的团聚液泡沫的流动过程,利用MATLAB处理图片,得出雾化气泡粒径和密度大小。实验结果表明,发泡剂会使团聚液的雾化液滴形成气泡,增大雾化颗粒直径;PAM团聚液形成的气泡粒径偏小,且雾化颗粒密度大,粒径主要分布在小于200μm范围;XTG团聚液气泡粒径偏大,CMC团聚液气泡粒径介于两者之间;0.2% CMC团聚液气泡粒径均匀,颗粒数量大;在距喷口轴向20cm处,气泡破碎和聚合趋于稳定;喷口直径0.5mm时,气泡雾化粒径大多分布在100~300μm粒径范围内,符合团聚脱除PM_2.5的气泡条件;随着温度的升高,直径在0~300μm内的气泡颗粒数量增大明显。     

电除尘器飞灰粒径表征及细颗粒降温团聚

基于50000m³/h实烧烟气中试系统,采用Mastersizer 2000E激光粒度分析仪和电子低压冲击仪（ELPI）,首次对电除尘器飞灰几何粒径和空气动力学粒径进行全面表征。结果表明,电除尘器入口及各电场的飞灰几何粒度分布均呈双峰分布特征,各电场峰值依次右移,但末级旋转电极电场≤ 1μm的颗粒占比略有升高,电除尘器入口及第1～5电场飞灰几何中位径分别为6.607μm、17.378μm、2.884μm、2.577μm、2.460μm、2.480μm;温度降低,电除尘器入口飞灰几何粒度分布的双峰均右移,颗粒团聚现象明显,80℃、90℃、110℃、130℃、150℃时电除尘器入口飞灰几何中位径分别为13.183μm、10.500μm、10.171μm、6.607μm、7.586μm,从130℃降至90℃,电除尘器入口几何粒径≤ 1μm、≤ 2.5μm、≤ 10μm的飞灰占比分别减少了19.8%、19.2%、12.6%;不同温度时,电除尘器对空气动力学粒径0.03～10μm段颗粒的个数浓度、质量浓度均有较高脱除效率,均在75%以上,最高可达99.9%;温度降低,电除尘器进出口空气动力学粒径不同粒径段颗粒个数浓度和质量浓度均有不同程度降低,从130℃降至90℃、80℃,对应电除尘器入口PM_2.5团聚效率分别为46.76%、60.08%,对应电除尘器出口PM₁₀减排分别为59.80%、91.08%,PM_2.5减排分别为45.94%、76.22%,PM1减排分别为40.40%、62.12%。