矿物特性对燃煤亚微米颗粒物排放特性影响研究

论文摘要

煤作为一种不可再生的非绿色能源,在人类能源利用中占有较大份额;我国是一个典型的资源缺乏并且少油贫气的能源消费大国,煤炭在我国能源消费结构中起着举足轻重的作用。煤燃烧产生的大气污染物将会形成全球性的危害,危及全人类的生存和发展;燃煤产生的可吸入颗粒物,尤其是亚微米颗粒物（PM1）可以在大气中悬浮较长时间,并且表面易于富集有害重金属元素,对人和动植物具有较大危害,同时,它还会导致大气能见度降低、酸雨、全球气候变化、臭氧层破坏等;因此,研究燃煤过程中亚微米颗粒物的生成机理和排放特性很有科学和现实意义。本文首先从理论上分析了燃煤过程中亚微米颗粒物的生成机理和排放特性,然后将六盘水烟煤通过浮选方法进行密度分级,得到低、中和高三个密度段煤粉,并对中密度和高密度煤粉进行粒度分级,得到小、中和大三个粒径段煤粉,并利用CCSEM对原煤和各分密度分粒径煤粉进行测试分析,获得各煤粉的矿物分布特性数据,数据显示原煤中内外在矿物质的比例几乎相等,低密度煤粉主要以内在矿物质为主,高密度煤粉主要以外在矿物质为主,中密度煤粉内外在矿物质比例介于低密度和高密度煤粉中间;低密度煤粉主要含有粒径较小的内在矿物质,高密度煤粉主要含有粒径较大的外在矿物质,中密度小粒径煤粉主要含有粒径较小的外在矿物质,中密度中粒径和中密度大粒径煤粉主要含有粒径较大的内在矿物质。接着,本研究对原煤和各分密度分粒径煤粉进行了沉降炉燃烧实验,以研究各分密度分粒径煤粉燃烧时的亚微米颗粒物排放特性,实验发现,随着煤粉密度增大,PM1的排放量呈现减小的趋势,这主要受煤中矿物质内外在存在形式的影响,内在矿物质越多,亚微米颗粒物生成量越大;中密度段煤粉燃烧时亚微米颗粒物排放量随着煤粉粒径的增大呈现减小的趋势,高密度段煤粉由于富含黄铁矿,其燃烧时亚微米颗粒物排放量随着煤粉粒径的增大呈现递增的趋势;除高密度小粒径段煤粉外,原煤对PM1的贡献最小,这主要是由于密度和粒径分级使矿物间交互作用减弱。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 世界及我国能源现状
• 1.2 燃煤颗粒物的排放现状和危害
• 1.3 亚微米颗粒物的生成机理
• 1.4 本文主要研究内容
• 2 燃煤过程中颗粒物的生成机理
• 2.1 煤中矿物质存在形式
• 2.2 矿物质转化机理
• 2.3 矿物质转化模型
• 2.4 CCSEM 在煤中矿物测试分析中的应用
• 2.5 本章小结
• 3 实验煤粉计算机控制扫描电子显微镜（CCSEM）分析
• 3.1 计算机控制扫描电子显微镜（CCSEM）简介
• 3.2 CCSEM 分析实验过程
• 3.3 实验煤粉矿物分布
• 3.4 实验煤粉元素分布
• 3.5 实验煤粉矿物粒径分布
• 3.6 本章小结
• 4 分密度分粒径煤粉燃烧实验
• 4.1 引言
• 4.2 实验方案
• 4.3 结果与讨论
• 4.4 本章小结
• 5 全文总结
• 5.1 全文总结
• 5.2 下一步工作建议
• 致谢
• 参考文献