O-,2--CO-,2-煤粉燃燒時(shí)可吸入顆粒物的生成和元素組成分布特性.pdf

1、O2/CO2燃燒技術(shù)是一種技術(shù)上可行、經(jīng)濟(jì)上具有競爭力、且有著長遠(yuǎn)發(fā)展?jié)摿Φ南冗M(jìn)潔凈煤燃燒技術(shù)，與傳統(tǒng)的空氣燃燒相比，O2/CO2燃燒時(shí)氣氛發(fā)生了顯著變化，可能影響到顆粒物的生成特性。本論文研究的目的是通過模擬煤粉燃燒條件下高溫沉降爐上的煤粉燃燒實(shí)驗(yàn)，系統(tǒng)地研究O2/CO2煤粉燃燒時(shí)可吸入顆粒物的生成和元素組成分布特性。在燃燒實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中，應(yīng)用低壓撞擊器（LPI）結(jié)合旋風(fēng)分離器收集可吸入顆粒物樣，采用多種先進(jìn)的分析測試儀器和技術(shù)，對實(shí)驗(yàn)采

2、集的LPI各級顆粒樣品進(jìn)行了定量的分析，并通過O2/CO2燃燒和O2/N2燃燒條件下相關(guān)特性的系統(tǒng)比較，研究了O2/CO2煤粉燃燒時(shí)可吸入顆粒物的生成及其堿性金屬元素與重金屬元素的分布特性及氧濃度、爐溫等燃燒條件變化的影響。 對煤燃燒生成的LPI顆粒物質(zhì)量濃度分布和質(zhì)量分額分布的研究表明，不同燃燒氣氛下生成的LPI顆粒質(zhì)量濃度分布與質(zhì)量份額分布都呈雙峰分布，且超微米顆粒的生成量都遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于亞微米顆粒的生成量。燃燒氣氛的變化對可吸入

3、顆粒物的分布影響主要體現(xiàn)在亞微米顆粒范圍內(nèi)，當(dāng)燃燒氣氛由O2/N2變化為O2/CO2時(shí)，亞微米顆粒的生成量減少，但超細(xì)顆粒物生成量一般增加，也即亞微米顆粒平均粒徑較小，而增加O2/CO2氣氛下的氧濃度則導(dǎo)致亞微米顆粒物與超微米顆粒物的生成量都大幅度增加。O2/CO2燃燒時(shí)爐溫的降低對亞微米顆粒的生成量有一定的影響，但不改變亞微米顆粒的分布形式。 對LPI顆粒物中主要成灰元素組成分布特性的研究表明，燃燒氣氛的改變顯著地影響顆粒物特

4、別是亞微米顆粒的元素組成，與O2/N2燃燒相比，O2/CO2氣氛下較易揮發(fā)的無機(jī)元素如堿性金屬元素對亞微米顆粒的貢獻(xiàn)較大；對堿性金屬質(zhì)量總和與Si、Al質(zhì)量總和之比的分析也顯示，堿性金屬對亞微米顆粒的生成起主要作用。對O2／CO2燃燒氣氛下LPI顆粒物中堿性金屬元素的質(zhì)量分額分布的重點(diǎn)研究表明，氣氛變化對堿性金屬元素在LPI顆粒物中分布的影響主要體現(xiàn)在亞微米顆粒范圍內(nèi)；與O2/N2燃燒相比，相同氧濃度下O2／CO2燃燒時(shí)所生成亞微米顆粒

5、物中堿性金屬向小粒徑顆粒中富集；O2/CO2氣氛下，低氧濃度燃燒時(shí)堿性金屬元素對亞微米顆粒物的生成貢獻(xiàn)很大，而增加氧濃度其在亞微米顆粒物中質(zhì)量分額則減小。 對LPI顆粒物中痕量重金屬元素分布的研究結(jié)果表明，在不同燃燒氣氛下生成的LPI顆粒物中，所研究的重金屬元素（Cu、Zn、Mn、Cd、Pb、Ni、Cr）在亞微米顆粒上均出現(xiàn)了明顯的富集。O2/CO2燃燒時(shí)重金屬元素在亞微米顆粒物中的富集相對于相同氧濃度的O2/N2燃燒表現(xiàn)得更為