燃煤锅炉SCR脱硝过程对颗粒物和痕量元素的影响

选择性催化还原（SCR）技术广泛被应用于燃煤电厂NOx减排,而SCR脱硝技术对颗粒物（PM）的影响尚不清楚。在两台300 MW煤粉锅炉机组SCR反应器的入口和出口进行了颗粒物现场采样,分析了SCR脱硝过程对PM的质量粒径分布和痕量元素含量的影响。研究结果显示,SCR脱硝过程产生NH+4,SO2+4等组分并部分转化为颗粒物,促使0.1 μm以下颗粒物团聚、长大,导致0.3 μm以下颗粒物的峰值粒径由0.1 μm增大到0.3 μm,同时使S含量显著升高,最终导致0.3 μm以下颗粒物浓度升高约30.67%。烟气中部分0.3 μm以上颗粒物在SCR反应器中受惯性碰撞作用而分离,使其浓度降低0.06%~33.11%,但峰值粒径和组成成分不变。SCR反应器入口烟气中的气态痕量元素在脱硝过程中向颗粒物转移,引起PM中痕量元素含量变化。实验条件下,经过SCR反应器后,0.3 μm以下颗粒物中Cd,As,Pb含量分别升高104.15%,12.26%和12.18%,而Cr含量降低23.38%;0.3 μm以上颗粒物中各痕量元素含量均略有升高。     

掺烧氨燃料对煤挥发分火焰特性及颗粒物生成的影响

掺烧“零碳、富氢、高氮”的氨气(NH₃)燃料是实现燃煤电站CO₂减排的重要技术路径。为探究氨燃料的引入对煤燃烧及污染物生成行为的影响,基于McKenna平面火焰燃烧系统开展了煤掺氨燃烧实验,结合可见光相机、烟气分析仪及热泳探针取样分析系统,探究了掺烧氨燃料对煤挥发分火焰形态与温度特征、气态污染物及碳烟等细颗粒物生成的影响。研究结果表明：氨燃料先于煤着火,并加热促进煤热解及挥发分的生成与释放,促使挥发分着火燃烧,导致挥发分火焰长度和温度增加。掺烧的NH₃在挥发分火焰中部分转化为NO,导致火焰中NO浓度显著升高。掺烧NH₃提升了气相燃料当量比,促进了挥发分向碳烟的转化,促使碳烟颗粒生成量增加。     

高氯准东煤中典型矿物元素对颗粒物生成的影响

在高温沉降炉上,进行了高氯高碱准东煤、低氯低碱准东煤和由低氯准东煤处理制得的调质准东煤在含不同浓度HCl的模拟空气中的燃烧实验。利用DLPI进行了颗粒物的分级收集,对其质量粒径分布和矿物元素分布特性进行了讨论分析。结果表明,高氯高碱准东煤的超细模态颗粒物生成量和峰值粒径均明显大于其他两种煤,其主要成分为Na和Cl。Ca的迁移特性与其形态密切相关,原煤中的Ca主要以无机矿物形式存在,主要迁移进入粗颗粒物而对超细颗粒物生成贡献较小。气氛中加入不同浓度HCl气体后,低钠煤和调质煤产生细颗粒物中Cl含量均升高,但生成量无显著变化。表明HCl并未显著促进矿物的气化,但会促进NaCl形式矿物蒸气的形成,进而促进成核形成超细颗粒物。     

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。     

两种改性高岭土减排超细颗粒物的对比分析

选用盐酸加锰酸钾改性和氢氧化钠改性两种典型的改性方法,期望利用盐酸和锰酸钾的强酸性和强氧化性、氢氧化钠的强碱性改变高岭土的物理化学特性,提高其捕获超细颗粒物的效率。选用典型煤种,将改性前、后的高岭土吸附剂混煤并送入高温沉降炉中燃烧,获得颗粒物的质量粒径分布。结果表明,酸改性能明显提高高岭土捕获PM_0.2(空气动力学直径小于0.2 μm)的效率,但碱改性效果相反。根据表征分析,酸改性明显削弱了Al-OH、Al-O-Si、Si-O和Si-O-Si四个官能团,促进了高岭土捕获碱金属的反应,提高了捕获PM_0.2的效率;而碱改性虽然削弱了Si-O和Si-O-Si两个官能团,但增强了Al-OH和Al-O-Si两个官能团,增强的官能团抑制了高岭土捕获碱金属的部分反应,导致高岭土捕获PM_0.2的效率降低。     

煤与废弃物混烧过程中PM10生成特性

在1 500℃的高温沉降炉中进行了一种高硅铝煤(大同煤)和一种工业废弃物(茶叶茎)的单烧与混烧实验,探讨了混烧过程中矿物的交互反应对PM_(10)生成特性的影响.实验结果表明,灰基准下废弃物单烧时PM_1生成量远大于煤,原因是其碱金属含量较高,而废弃物PM_(1-10)的生成量则略小于煤.混烧时煤中硅铝酸盐对碱金属蒸气的吸附作用抑制了碱金属的气化凝结从而促进PM_1的减排;混烧时生成了熔点更低的颗粒促进了碰撞聚合作用从而导致了PM_(1-10)的减排.     

大型煤粉锅炉细颗粒物生成与痕量元素分布特性研究

为了研究燃煤过程中痕量元素的迁移行为及其向细颗粒物、飞灰中的迁移特性和分布规律，采用承重撞击器和烟尘采样仪对某1000 MW煤粉锅炉除尘器入口处烟气中的PM₁₀和总飞灰进行现场采样。同时结合X射线荧光探针分析、微波消解、电感耦合等离子质谱和痕量元素淋滤特性测定，分析了PM₁₀的生成特性和痕量元素As、Cr、Pb和Mn在不同粒径颗粒物中的分布特性及富集规律。结果显示，其生成的PM₁和PM_2.5的质量浓度分别为14.85 mg/m³和74.41 mg/m³，相应的灰基PM₁和PM_2.5产率分别为1.31×10^-3和6.55×10^-3，结合已有文献分析显示，PM₁和PM_2.5的灰基产率与煤中灰质量分数呈现一定的负相关关系。As和Cr在PM_0.2～0.5中发生了显著富集，富集因子分别为17.58和4.05;Pb和...     

异戊烯醇对甲烷和乙烯的PAH和碳烟生成影响

3-甲基-2-丁烯-1-醇特殊的“辛烷值超增”现象表明,其具有作为汽油添加剂的巨大潜质,然而尚无关于其污染物生成的相关研究．基于对冲扩散火焰,采用激光诱导炽光法(LII)和激光诱导荧光法(LIF)探究了3-甲基-2-丁烯-1-醇及其同分异构体3-甲基-3-丁烯-1-醇(统称异戊烯醇)掺混对甲烷、乙烯燃烧多环芳香烃(PAH)和碳烟生成的影响规律．结果表明,两种异戊烯醇均促进了甲烷和乙烯PAH和碳烟的生成,其作用大小既与异戊烯醇分子结构有关,也与基础燃料自身性质有关,不同的分子结构导致其生成PAH和碳烟的路径和倾向有很大差异,3-甲基-2-丁烯-1-醇可能与C₂物质在成核反应上有更紧密的化学关联．     

钙及其赋存形态对煤热解过程中氮转化的影响

燃煤NO_x生成与煤中含氮物质的种类及其在热解、燃烧中的转化特性密切相关。利用酸洗—物理混合/溶液浸渍添加方法制备获得含不同赋存形态Ca的煤粉,在水平管式炉上研究了不同赋存形态Ca对煤热解过程中氮转化特性的影响。结果表明,无机形式存在的Ca会使热解后的焦氮含量升高,而有机形式存在的Ca倾向于降低热解后的焦氮含量。添加以Ca(OH)2为模型物质的无机含钙矿物会抑制煤热解过程中NH_3的生成。添加以醋酸钙为模型物质的外在或内在有机含钙矿物后,NH_3均降低而HCN生成量升高,表明有机含钙矿物会促进煤中氮向HCN的转化。与以外在矿物形式添加的醋酸钙相比,以内在矿物形式添加的醋酸钙对热解中氮转化行为的影响较小。     

正癸烷/正丁醇同轴层流扩散燃烧火焰中碳烟生成特性研究

采用双色激光诱导炽光法及平面激光诱导荧光法,测量了碳烟体积分数、PAHs和OH的分布特性,探究了添加正丁醇对正癸烷层流扩散火焰中碳烟生成的影响规律．结果表明,火焰中碳烟体积分数随轴向高度和径向位置变化均呈现先增大后减小的趋势;随正丁醇增加,碳烟体积分数降低、分布范围减小．火焰中小分子、大分子PAHs和碳烟沿轴向依次分布,表明PAHs是碳烟生成的重要前驱物;OH集中分布于碳烟分布区外侧低浓度区域,对碳烟氧化具有关键作用．掺混正丁醇后,正癸烷火焰中PAHs生成降低,抑制了碳烟的生成;OH浓度升高,促进了碳烟氧化,最终导致碳烟生成量降低．