O_2/CO_2气氛下煤种对燃煤PM_(2.5)形成的影响

采用管式炉和荷电低压撞击器(electrical low pressure-impactor,ELPI)研究了4种煤粉在O2/CO2条件下燃烧后生成的PM2.5排放特性,并对空气和O2/CO2气氛下PM2.5的排放特性进行了比较。结果表明:不同煤粉在O2/CO2气氛下燃烧后,所产生的PM2.5质量浓度均呈双峰分布,峰值分别在0.1和2μm左右;S在亚微米颗粒上明显富集,而在超微米颗粒上含量相对较少;K和Na在亚微米颗粒上含量比在超微米颗粒上高一些;Si和Ca在亚微米颗粒上含量相对较少,而在超微米颗粒上含量相对较多;Fe在亚微米和超微米颗粒上含量相当。分析认为,不同煤粉中组分形式和含量的不同,影响了煤粉燃烧后PM2.5形成的过程,造成PM2.5排放特性的不同。从PM2.5的粒径分布、元素分布和形貌分析可知,和空气气氛相比,O2/CO2气氛不影响PM2.5的生成机制,但影响其粒径分布。

燃煤超细颗粒物形成机理及其控制的研究进展

对燃烧过程超细颗粒物形成机理及其控制技术的国内外研究现状进行了综述,介绍了国内外开展的有关超细颗粒物形成的影响因素、形态分析、元素分析和排放控制等几方面的研究成果,阐明了燃烧过程中超细颗粒物形成机理:在燃烧过程中,煤中无机物首先汽化,然后均相成核或者冷凝在已有的细颗粒物上。预测了超细颗粒物形成机理研究、采样和分析方法及其控制技术的发展趋势,提出目前我们应该开展超细颗粒物研究的重点和方向。

O_2/CO_2气氛添加高岭石对燃煤PM_(2.5)排放的影响

采用管式炉研究了在O2/CO2气氛下添加高岭石对PM2.5(空气动力学直径小于2.5μm的颗粒物)排放特性的影响。实验采用荷电低压撞击器(ELPI)采集和分析燃烧后的PM2.5。结果表明,添加高岭石是燃烧过程中影响PM2.5生成的重要因素。添加高岭石后,生成PM1的数量和质量浓度均降低,而PM1-2.5的数量和质量浓度均略有增加,PM2.5粒径分布均呈双峰分布,峰值点分别出现在0.2μm和2.0μm左右。随着高岭石添加质量比的增加,PM2.5中的S、Pb、Cu、Na和K五种元素的浓度呈下降趋势。粒径小于0.317μm的亚微米颗粒通过气化-凝结机理形成,而超微米颗粒则是通过亚微米颗粒凝聚、聚结和矿物质熔融、破碎、聚结形成。

O_2/CO_2气氛下O_2浓度对燃煤PM_(2.5)形成的影响

采用管式炉和荷电低压撞击器(electrical low pressure-impactor,ELPI)研究了徐州烟煤在O2/CO2条件下燃烧后生成的PM2.5排放特性。结果表明,在O2/CO2气氛下,煤粉在不同O2浓度燃烧所产生的PM2.5质量浓度均呈双峰分布,峰值分别在0.1和2.0!m左右;随着氧含量的增加,PM2.5的质量浓度增加;S、K和Na在亚微米颗粒上明显富集,而Si和Ca未在亚微米颗粒上富集;通过对颗粒物的粒径分布、元素分析和形貌观察,认为亚微米颗粒主要是矿物质蒸发-凝结机制形成的,而超微米颗粒主要是煤焦与外部矿物质的破碎以及内在矿物质聚合形成的。

O_2/CO_2气氛燃烧温度对燃煤PM_(2.5)形成的影响

采用管式炉研究了在O2/CO2气氛下燃烧温度对PM2.5排放特性的影响.实验采用荷电低压撞击器(ELPI)采集和分析燃烧后的PM2.5.结果表明,燃烧温度是燃烧过程中影响PM2.5生成的重要因素.对于徐州烟煤,不同燃烧温度下生成的PM2.5质量粒径分布均呈双峰分布,峰值分别在0.1,μm和2.0,μm附近;随着燃烧温度的提高,PM2.5质量浓度增加;S、K和Na在亚微米颗粒上明显富集;而Si和Ca在亚微米颗粒上无富集现象;亚微米颗粒主要是矿物质蒸发-凝结机理形成的,而超微米颗粒主要是煤焦与外部矿物质的破碎以及内在矿物质聚合形成的.

O_2/CO_2气氛煤粉粒径对PM_(2.5)形成的影响

采用管式炉研究了煤粉粒径对可吸入颗粒物排放特性的影响.试验煤种为徐州烟煤,煤粉粒径分别为135～220μm,91～135μm,61～91μm和0～61μm;燃烧试验在1123K,O2/CO2气氛下进行.试验用荷电低压撞击器(ELPI)采集燃烧后的可吸入颗粒物.结果显示:煤粉粒径是燃烧过程中影响PM2.5(2.5μm以下颗粒物)生成的重要因素,粒径越小,生成的PM2.5越多;4种粒径煤粉燃烧后生成的PM2.5粒径分布都是相似的双峰分布,峰值点分别出现在0.2和2.5μm左右.随着煤粉粒径的减小,S,Na和K几种元素的浓度值增加很大,Ca和Si的浓度值减少很多,而Fe的浓度值变化不大.粒径小于0.317μm的颗粒可能通过气化-凝结机理形成,超微米颗粒则可能是通过亚微米颗粒凝聚、聚结和矿物质熔融、破碎、聚结形成.

流化床O_2/CO_2气氛下添加石灰石对燃煤PM_(2.5)的控制

采用小型流化床研究了在O2/CO2气氛下添加石灰石对PM2.5(空气动力学直径小于2.5μm的颗粒物)的控制。实验采用荷电低压撞击器(ELPI)采集和分析燃烧后的PM2.5。结果表明,添加石灰石是燃烧过程中影响PM2.5生成的重要因素。添加石灰石后,生成PM1.0的数量浓度均降低,而PM1.0～2.5的数量浓度均略有增加;PM2.5质量粒径分布均呈双峰分布,峰值分别出现在0.2和2.0μm左右。随着Ca/S物质的量比的增加,PM2.5中Si、Na、K、S和Cu的含量呈减少的趋势;随着颗粒粒径的减小,S、Cu、K和Na的含量有增大的趋势,而Si的含量有减少的趋势。

O_2/CO_2气氛添加CaCO_3对徐州烟煤PM_(2.5)排放的影响

采用管式炉研究了在O2/CO2气氛下添加CaCO3对PM2.5(空气动力学直径小于2.5,μm的颗粒物)排放特性的影响.试验采用荷电低压撞击器(ELPI)采集和分析燃烧后的PM2.5.结果表明,添加CaCO3是燃烧过程中影响PM2.5生成的重要因素.添加CaCO3后,生成PM1的数密度和质量浓度均降低,而PM1-2.5的数密度和质量浓度均略有增加,PM2.5粒径分布均呈双峰分布,峰值点分别出现在0.2,μm和2.0,μm左右.随着CaCO3添加质量分数的增加,PM2.5中的S、Pb、Cu、Na和K几种元素的浓度呈下降趋势.

不同热解气氛煤焦结构及燃烧反应性

在水平管式炉上制得徐州烟煤在Ar,N2和CO2气氛下热解的煤焦,比较了其在元素组成、挥发分收率、化学组分、微观结构特性和孔分布特性方面的差异,并在热重分析仪上进行了燃烧试验,确定3种煤焦在O2+Ar,O2+N2和O2+CO2气氛下的燃烧动力学特性.结果表明:由于CO2对煤焦的气化作用,CO2气氛下煤热解较Ar或N2气氛下具有更高的挥发分收率;CO2气氛热解焦芳香族和烷基官能团含量均高于其他气氛热解焦,但羟基官能团含量比它们低;CO2气氛热解焦具有更丰富的2～4nm的小孔结构,比表面积是其他气氛热解焦的100倍左右,比孔容积约为其他气氛焦的1.5倍.燃烧的化学反应动力学分析表明,不同气氛下煤焦燃烧均为一级反应,CO2气氛热解焦具有最小的活化能和指前因子.

50kW循环流化床O_2/CO_2气氛下煤燃烧及污染物排放特性

在热输入功率为50 kW的循环流化床富氧燃烧综合试验台上进行徐州烟煤和龙岩无烟煤在空气、21%O2/79%CO2、30%O2/70%CO2和40%O2/60%CO2气氛下的燃烧试验,考察气氛对温度、燃烧效率和污染物排放的影响。结果表明,2种煤在不同气氛下均燃烧稳定;沿炉膛高度方向,温度先升高后降低;随着氧化介质中O2浓度的增加,温度水平上升;随着氧化介质中O2浓度的提高,燃烧效率提高;空气气氛下燃烧效率介于21%O2/79%CO2和30%O2/70%CO2气氛之间;未添加脱硫剂时,随着氧化介质中O2浓度的提高,烟煤和无烟煤燃烧SO2排放浓度提高;21%O2/79%CO2气氛下,NO排放量比空气气氛下低;随着O2浓度的升高,NO排放量升高;21%O2/79%CO2气氛CO排放量比空气气氛下大很多,但随着O2浓度的升高,CO排放量迅速下降。

CO_2气氛对烟煤热解过程的影响

采用热重–傅里叶红外联用的方法研究徐州烟煤在Ar、N2和CO2气氛下的热解特性,考察CO2气氛下反应终温和升温速率对其失重和气体析出特性的影响。结果表明,CO2气氛对煤热解的影响主要在高温区,表现为对煤中碳酸盐分解的抑制作用和对煤焦的气化作用。反应终温900℃时,CO2气氛下CH4和C2H6的析出量较Ar和N2气氛下小,而CO析出量较大。CO2气氛下反应终温由700℃上升到1000℃,CH4和C2H6的析出量略有升高,CO析出量显著升高;升温速率提高,CH4、C2H6和CO析出量降低。

不同氧化物对焚烧飞灰旋风熔融过程中重金属迁移行为的影响

利用自行设计的0.2MW旋风熔融炉研究了不同氧化物（CaO、SiO2和MgO）对焚烧飞灰熔融过程中重金属迁移行为的影响。结果表明：CaO掺杂量为5%时可抑制熔融过程中重金属的排放；SiO2和MgO的掺杂有利于重金属向熔渣中迁移。烟气中As、Cd、Zn、Pb的比例随SiO2掺杂量的增加而减少,而Cu、Co、Mn的在熔渣中的比例显著提高。烟气中重金属含量随着MgO掺杂量的增加呈先减小后增加的趋势,在10%左右达到最低。当MgO掺杂量为10%时,As、Zn、Cd、Pb、Hg大部分迁移至熔融飞灰或烟气中,由高到低顺序为：Hg〉As〉Zn〉 Pb〉Cd。对于Cu、Co和Mn,迁移至熔渣中范围约在45.5 %~59.4 %之间,而在烟气中的比例在23.8%~26.3%之间。XRD分析表明,飞灰中掺杂5%的CaO后,熔渣中为：CaSiO3、CaAl2Si2O8、Ca2Al2SiO7、Fe2SiO4。随着SiO2掺杂量的增加,熔渣中Ca2Al2SiO7、CaSiO3等晶体的份额下降,有利于熔渣中形成玻璃态无定形物质,可显著提高重金属迁移到熔渣的比例。当试样中MgO掺杂量为10%时,熔渣中的主要晶相为：（MgFe）2SiO4、Fe3Al2Si3O12、Ca2MgSi2O7,其熔渣玻璃化程度较好。

循环流化床O_2/CO_2燃烧技术的最新进展

对循环流化床O2/CO2燃烧技术的研究现状进行了总结,阐述了其燃烧特性和污染物排放特性,分析了O2/CO2燃烧对循环流化床锅炉设计的影响,并从技术经济角度衡量了其成本,分析了需要解决的关键问题.指出循环流化床O2/CO2燃烧技术在其发展过程中不存在难以逾越的技术瓶颈,与其它CO2减排技术相比具有一定的经济优势,是值得重点研究的一项洁净煤燃烧技术.

离散坐标法及其在加热炉中的应用

阐述了含吸收散射性介质三维空腔内辐射传递方程的离散坐标解法 讨论了假散射和射线效应对解精度的影响 对三维矩形炉膛内辐射传递过程进行了数值模拟 ,并与区域法进行了比较 结果表明 ,离散坐标法具有较好的精度 ,是辐射传递过程数值模拟的一种较好的方法 ,并将它应用于加热炉中钢坯的加热 。

流化床O_2/CO_2气氛下添加SiO_2对燃煤PM_(2.5)的控制

采用小型流化床研究了在O2/CO2气氛下添加SiO2对PM2.5(空气动力学直径小于2.5μm的颗粒物)的控制,试验在1123K、O2/CO2气氛下进行,并采用荷电低压撞击器(ELPI)采集和分析燃烧后的PM2.5.结果表明,添加SiO2是燃烧过程中影响PM2.5生成的重要因素.添加SiO2后,生成PM1的质量浓度均降低,而PM1～2.5的质量浓度均略有增加;PM2.5质量粒径分布均呈双峰分布,峰值分别出现在0.2μm和2.0μm左右.随着SiO2添加量的增加,PM2.5中的S、K、Na、Cu和Pb元素的含量呈减少的趋势;随着颗粒粒径减小,S、K、Na、Cu和Pb元素的含量有增高的趋势.

流化床O_2/CO_2气氛燃煤痕量元素的排放特性及控制

通过平顶山烟煤在小型流化床中的燃烧实验,采用X-射线荧光光谱仪(XRF)对低压撞击器(LPI)收集到的细颗粒物元素组成进行定量测定,研究了O2/CO2气氛下硅藻土对煤粉燃烧痕量元素的排放控制.结果表明,Zn、Mn和Ni的含量随粒径呈双峰分布,峰值分别在0.1μm和2μm附近,Hg和Co的含量在0.1μm附近有一峰值;Hg和Zn在亚微米颗粒上有一定程度的富集,Mn、Ni和Co在亚微米和超微米颗粒上的含量基本相当;当颗粒物粒径一定时,随着硅藻土含量的增加,5种元素的富集因子呈减小的趋势;随着添加剂粒径的减小,颗粒物中Hg、Mn、Zn、Ni和Co的含量呈减少的趋势;当颗粒物粒径一定时,5种元素含量顺序为Mn>Zn>Ni>Co>Hg.

O_2/CO_2气氛下循环流化床煤燃烧SO_2排放

在热输入功率50 kW的循环流化床O_2/CO_2燃烧试验装置上研究燃煤SO_2排放特性及石灰石脱硫机理。结果发现,未添加石灰石时,O_2/CO_2气氛下SO_2排放量比相同O_2浓度的空气气氛下低;随着O_2浓度的升高,排放量升高。相同钙硫摩尔比下,O_2/CO_2气氛下石灰石的脱硫机理以直接脱硫为主,脱硫效率比空气气氛下高;随着O_2浓度的增加,石灰石脱硫效率提高。

CO_2气氛对燃料N析出特性的影响

在水平管式炉上进行徐州烟煤在Ar和CO_2气氛下的热解试验,研究CO_2气氛对燃料N析出特性的影响。结果发现,两种气氛下,NH_3的收率随温度的升高均先升高后减小,在800℃时达到一个最大值,Ar气氛下此最大值比CO_2气氛下大很多;两种气氛下,HCN的收率均随温度的升高而升高。两种气氛下随着温度的升高,HCN与NH_3的收率比均升高,但在CO_2气氛下收率比更大,说明CO_2的氧化作用和气化作用促进了燃料N向HCN的转化。