復(fù)雜環(huán)境中燃燒排放碳煙理化特性的研究.pdf

1、我國(guó)特殊的能源結(jié)構(gòu)決定了燃燒排放是大氣中碳煙的重要來源。碳煙的粒徑、形態(tài)、光學(xué)特征等理化特性與環(huán)境條件密切相關(guān)，致使碳煙成為大氣輻射傳遞及能見度檢測(cè)重要的不確定來源。本文通過實(shí)驗(yàn)及理論，探討燃燒排放碳煙在復(fù)雜氣氛環(huán)境中形態(tài)參數(shù)及光學(xué)特性的變化，為準(zhǔn)確大氣輻射傳遞模型及碳煙激光檢測(cè)手段提供科學(xué)依據(jù)。
　　設(shè)計(jì)并搭建了用于燃燒排放碳煙特性研究的霧霾模擬平臺(tái)，對(duì)其光源光譜、污染物壁損失及密封性等參數(shù)進(jìn)行表征。分別研究了粒徑分布檢測(cè)系統(tǒng)、

2、密度檢測(cè)系統(tǒng)的誤差來源，并進(jìn)行修正。結(jié)果表明，粒徑分布檢測(cè)系統(tǒng)的誤差主要來自掃描時(shí)間、顆粒形態(tài)及顆粒荷電狀態(tài)有關(guān)。掃描時(shí)間越長(zhǎng)，測(cè)量結(jié)果越接近真實(shí)值;對(duì)于非球形顆粒，“排列效應(yīng)”被認(rèn)為是誤差的重要來源。密度檢測(cè)系統(tǒng)的誤差來自入口氣流波動(dòng)、延遲時(shí)間選取、電極轉(zhuǎn)速波動(dòng)及顆粒荷電狀態(tài)，其中雙電荷顆粒存在引起的誤差較大，需進(jìn)行修正。研究成果對(duì)粒徑分布及密度檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行了修正，提高該檢測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)質(zhì)量。
　　基于霧霾模擬平臺(tái)，分析燃燒新鮮產(chǎn)生

3、碳煙的形態(tài)特性、以及碳煙分別在空氣、NO2、SO2氣氛中的老化過程，重點(diǎn)討論碳煙粒徑、有效密度、基元碳粒子個(gè)數(shù)、活性表面積等參數(shù)之間的關(guān)系，分析碳煙形態(tài)變化的影響參數(shù)。結(jié)果表明，碳煙有效密度隨粒徑的增大而減小;碳煙顆粒的有效密度、基元碳粒子個(gè)數(shù)及活性表面積與碳煙粒徑均呈冪函數(shù)關(guān)系;各粒徑碳煙顆粒形態(tài)隨老化程度加深均顆粒趨向凝實(shí)，該條件下，碳煙顆粒有效密度變化主要來自小顆粒物理團(tuán)聚，NO2及SO2對(duì)該過程有一定程度的阻礙。
　　采用

4、核-殼模型分析燃煤共同排放SO2、 NOx等催生含碳煙核心非均質(zhì)霾滴的散射、吸收、消光效率因子;與纖維素、石英、聚苯乙烯、赤鐵礦核心霾滴對(duì)比，重點(diǎn)討論高濕環(huán)境中非吸收性內(nèi)核、弱吸收性內(nèi)核、強(qiáng)吸收性內(nèi)核以及霾滴尺度等參數(shù)變化對(duì)霾滴光學(xué)特性的影響。研究結(jié)果表明，與吸收性內(nèi)核霾滴相比，非吸收性內(nèi)核霾滴的散射較強(qiáng)，PM2.5霾滴的散射與霾滴尺度參數(shù)、內(nèi)核尺度參數(shù)、以及內(nèi)核復(fù)折射率等非線性相關(guān);霾滴的吸收效率因子主要取決于內(nèi)核相對(duì)尺度與內(nèi)核復(fù)折射