碱金属对生物质与煤混烧PM10放特性的影响

论文摘要

作为生物质能高效利用的方式之一,生物质与煤混合燃烧发电不仅符合我国未来一段时间内仍以燃煤为主的能源现状,而且也是降低CO2净排放,改善生态的一个最有效的方法。然而,生物质与煤的混烧过程中会排放细微颗粒物,对环境和人类健康都造成极大危害。而生物质中的碱金属对混烧PM10,尤其是亚微米颗粒的贡献很大,因此,研究碱金属对混烧PM10的排放特性的影响对有效控制PM10的生成与排放将起到十分重要的意义。本文首先对生物质原料进行化学分离处理,通过水洗、酸洗,去除了生物质样品中的绝大多数的碱金属。再将样品在立式热天平炉上进行快速燃烧,研究生物质燃烧过程中碱金属的释放特性,并引入了碱金属的释放率的概念。结果表明:在样品燃烧过程中,碱金属的释放率随温度的升高而增大,且相同温度下原样碱金属的释放率大于水洗样,大于酸洗样。影响碱金属释放率的因素主要有燃烧温度,碱金属的赋存形态及样品中其他元素的含量。另外,用化学热力学平衡方法模拟计算了生物质的燃烧,得到了碱金属的气化率,对比发现碱金属的气化率随温度的变化趋势与实验结果相似,很好的解释了碱金属的释放特性。这为研究碱金属对生物质与煤混烧细微颗粒物的排放特性的影响打下了基础。本文最后在沉降炉上进行了生物质与煤的混烧PM10排放试验,结果表明:生物质单独燃烧及其与煤混烧的PM10的质量粒径都呈双峰分布;生物质中碱金属的含量及赋存形态等的变化对质量粒径分布产生了较大的影响,且降低了PM10的排放浓度及PM10每级中K、Na的质量浓度,但PM1中的降低量比PM1~10中的大。另外,K、Na的质量浓度随粒径的变化趋势与PM10的质量粒径分布相似。总之,生物质与煤混烧过程中PM10的排放特性与碱金属的释放特性有着密切的联系。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 我国的能源结构及生物质能的特点与利用现状
• 1.3 生物质与煤混烧过程中细微颗粒物的排放危害
• 1.4 课题的提出及研究意义
• 1.5 本文的研究内容
• 2 燃烧过程颗粒物形成机理综述
• 2.1 燃烧过程颗粒物形成概述
• 2.2 煤粉燃烧颗粒物形成机理概述
• 2.3 生物质燃烧颗粒物形成机理概述
• 2.4 本章小结
• 3 实验系统及方法
• 3.1 实验系统及组成
• 3.2 实验原料制备及处理
• 3.3 原料的特性分析
• 3.4 本章小结
• 4 生物质燃烧过程中碱金属的释放特性分析
• 4.1 引言
• 4.2 生物质燃烧过程中碱金属释放特性的实验研究
• 4.3 生物质燃烧过程中碱金属释放特性的化学热力学研究
• 4.4 本章小结
• 5 碱金属对生物质与煤混烧PM10 排放特性的影响
• 5.1 引言
• 5.2 碱金属的混烧PM10 排放特性影响的实验研究
• 5.3 本章小结
• 6 全文总结及建议
• 6.1 全文总结
• 6.2 下一步工作建议
• 致谢
• 参考文献