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。     

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。     

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。     

生物质与煤流化床混烧的NOx排放规律研究

研究了生物质与煤流化床混烧的NOx排放规律。实验结果表明:采用生物质与煤混烧的方法可以有效地降低流化床燃烧煤中的NOx的排放。     

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.     

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.     

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。     

生物质与煤混烧特性的数值模拟研究

针对生物质与煤混烧影响锅炉经济燃烧特性现象,笔者采用处理软件Gambit建立锅炉流场空间网格物理模型,利用Fluent模拟混烧过程并对其数学模型进行求解,模拟混烧过程,并根据长春某电厂生物质混烧参数,计算分析了不同混烧比时的锅炉炉内流场与温度场变化,得出了不同混烧比例下炉内燃烧流场、温度的变化规律.计算结果表明,随着生物质与煤混烧比例的提高,炉内流场动力特性无明显变化,但炉内燃烧温度下降比较明显.     

660MW燃煤机组PM_(2.5)生成与排放特性

对某660 MW机组燃煤锅炉静电除尘器(ESP)前、后颗粒物和湿法石灰石-石膏脱硫装置(WFGD)后颗粒物分别进行了现场取样分析,研究了燃用2种煤时机组的PM_(2.5)生成特性,并分析了ESP及WFGD对PM_(2.5)粒径颗粒等不同排放特性的影响。结果表明:该锅炉燃用2种煤产生的细颗粒物PM_(2.5)均呈双模态分布,且PM_(2.5)与PM_(10)生成量与煤的灰分含量呈正相关关系;ESP对PM_(10)、PM_(2.5)和PM_(1.0)的脱除效率分别为99.812%、99.711%和99.402%,对粒径0.1~1.0μm颗粒物的脱除效率低于其他粒径颗粒物;烟气经过装有气-气换热器(GGH)的WFGD后,粒径在1.0μm以上的颗粒物质量浓度下降约40%,而粒径1.0μm的颗粒物质量浓度升高约35%;脱硫浆液喷淋对颗粒物的洗涤作用会降低粒径1.0μm的颗粒物质量浓度;而超细颗粒物的团聚长大及脱硫浆液携带产生的石膏颗粒等则会导致1.0μm的颗粒物质量浓度有所升高。     

燃煤/秸秆成型燃料层燃混烧试验研究

以一台额定热负荷为7 MW的燃煤链条锅炉为试验对象,系统研究了燃煤/秸秆成型燃料层燃混烧过程。热重热流分析结果显示,燃煤/秸秆成型燃料层燃混烧可显著降低灰渣和飞灰的含碳量,从而使固体不完全燃烧热损失降低、锅炉热效率提高。炉排上混合燃料的特殊分布形式一方面改善了燃煤的着火特性,另一方面降低了通风阻力、提高了氧气在燃料层内的渗透能力;同时,有效抑制了受热面结渣和尾部烟道飞灰沉积现象。掺混比例对炉膛温度以及CO、NOx和SO2的生成量具有一定的影响,随着掺混比例的增大,炉膛温度、NOx和SO2生成量均有所降低,但CO排放有所提高。在组织燃煤/秸秆成型燃料层燃混烧时,应控制燃料层厚度在115~120mm左右,炉排转速在550r/min以下,掺混比例以23%~25%为宜,并应强化挥发分燃烧区域的气流扰动。研究成果为农业废弃物能源化利用开辟了一条新途径。     

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.     

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。     

烟煤/生物质混燃特性实验研究

利用热重分析法,对烟煤/生物质混燃动力学进行了实验研究.进行了不同掺混比、不同温度、不同生物质等因素的探讨.结果表明,在恒温条件下煤粉与生物质混燃不存在阶段性.生物质对煤粉有促进燃烧和燃烬的作用,随着掺混比的加大,燃烧越剧烈,越易燃烬;温度的增加有利于燃烧的进行,温度越高,燃烧强度越大;不同生物质对煤粉的促进作用不同,挥发分含量高且灰分含量低的生物质促进煤粉燃烧作用更明显.     

煤焦破碎及颗粒物形成的逾渗模拟

采用座逾渗模型,引入计算机控制扫描电镜(computer-controlled scanning electron microscope,CCSEM)矿物原粒径数据作模型初始矿物数据,考察了不同孔隙分布对煤焦转化与破碎的影响,煤焦转化过程对破碎程度的影响,以及煤焦破碎和内在矿聚合对飞灰颗粒物尤其是1～10 μm颗粒物最终分布的影响.模拟结果表明:煤焦初始孔隙率越大,表面反应而积和破碎次数均越大.当φ≥0.4时,煤焦破碎明显集中于转化率为0.4～0.7的阶段,且峰值有一定的向转化前期移动的趋势.初始孔隙率φ越大,颗粒破碎就越剧烈,内在矿聚合概率小,10 μm以内颗粒物的数目明显增大.随着φ值的增大,生成颗粒物的浓度尤其是1～10 μm颗粒物的浓度逐渐升高,最终颗粒物浓度分布到在3～5μm和6～8 μm存在2个峰值,这与实际燃烧生成的中间模态和粗模态颗粒物的峰值基本吻合.     

温度对煤粉燃烧生成的一次颗粒物特性的影响

实验室条件下，以沉降炉与8级Andersen粒子撞击器级联使用，研究燃烧温度对煤粉燃烧生成的一次颗粒物特性的影响。从一次颗粒物的粒度分布来看，3种燃烧温度下的PM10均在2.8~4.3mm内出现峰值。随燃烧温度升高，PMi的排放量增大。SEM图像显示，较高温度下生成的颗粒物表面粗糙，变形和破碎强烈，熔融表面粘附细微粒子。EDX结果表明超微米颗粒物的主要成分为Fe和Ca以及铝硅酸盐，亚微米颗粒物的成分与超微米颗粒物成分不同。ICP-AES分析结果表明，Cr、Cu、Ni、Pb、Zn 5种痕量元素在细颗粒物中富集。燃烧温度越高，颗粒物中痕量元素的含量越大，颗粒物中元素的含量与燃烧温度呈正相关关系。     

污泥和煤混烧过程中含氧官能团的变化规律

采用X射线光电子能谱研究一种干燥后的市政污泥和一种烟煤在不同质量分数下组成混合物燃烧过程中含氧官能团的演化规律。分别取污泥质量分数为0、10%、20%、30%和100%配制成5组样品,在管式炉反应器中分别得到各样品在0、30%、50%、70%和100%燃尽率下的焦样。运用X射线光电子能谱对焦样中含氧官能团的分析发现：随着燃烧的进行,烟煤中无机氧的含量上升,羟基的含量减少,羰基含量呈波动状,羧基的含量先增加后减少。市政污泥中的含氧官能团形态与煤相同,其演化规律与煤相近。煤和污泥中的含氧官能团在混烧过程中均保持了各自的独立性,未发生明显的相互作用。     

300MW机组煤粉锅炉掺烧稻壳的飞灰特性的试验研究

在某电站300MW机组煤粉锅炉上进行了稻壳掺烧试验。利用Bacho型粒度分析仪、EDX、SEM和XRD对掺烧后锅炉飞灰的粒径、微观形貌、化学性质等进行了试验分析。在共燃过程中,84～150μm范围内灰粒份额增加,新特征是在150～830μm范围内有分布;稻壳灰呈现的形貌有两种,熔融后块状的不规则颗粒物和黑色的大粒径的不规则片状灰粒;稻壳灰的凸面的SiO2的含量高达97.42%,从而使得掺烧灰的SiO2的含量从原粉煤灰中的55.93%增加到75.05%;稻壳灰的物相以方石英和鳞石英晶形为主,存在少量石英、莫来石晶体,从而掺烧稻壳后的飞灰中出现了方石英和鳞石英晶形。     

富氧气氛下生物质/煤恒温混燃NO释放特性

To clear the NO release law under the interaction of oxygen-enriched combustion and biomass/coal co-combustion, this paper studied the NO release characteristics during biomass/coal co-combustion process in oxygen-enriched atmosphere, and discussed the influence law of atmosphere, temperature, biomass blending ratio, coal type and biomass type on NO release characteristics, with using homemade iso-thermal TGA and pollutants synchronous measurement system. The results show that two peaks and conversion of NO in oxygen-enriched atmosphere are less than that in air atmosphere when Yangquan coal blending 20% corn cob at 21% oxygen concentration. As oxygen concentration increasing, the NO release rate curve is changed from two peaks to one peak, and the NO conversion of samples increases. As the biomass blending ratio increasing, the NO conversion shows a decreasing tendency. The NO conversion of samples increases with the temperature rising. The NO conversion decreases when coal blending corn cob;and the NO conversion decreases when Yangquan coal blending biomass.