棉稈燃燒過程中的顆粒物排放特性

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1、第33卷第19期農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)Vol.33No.192017年10月TransactionsoftheChineseSocietyofAgriculturalEngineeringOct.2017223棉稈燃燒過程中的顆粒物排放特性11,2※11,21成偉,陳漢平,楊海平,邵敬愛,楊偉,32朱有健,李佳碩(1.華中科技大學(xué)能源與動(dòng)力工程學(xué)院,煤燃燒國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,武漢430074;2.華中科技大學(xué)能源與動(dòng)力工程學(xué)院,新能源科學(xué)與工程系,武漢430074;3.鄭州輕工業(yè)大學(xué)能源與動(dòng)力工程學(xué)院,鄭州4

2、50002)摘要:該文利用滴管爐結(jié)合DEKATI低壓撞擊采樣器,研究燃燒溫度和原料粒徑對(duì)棉稈燃燒過程中顆粒物排放特性的影響,并結(jié)合掃描電鏡和X射線光譜分析儀探討了顆粒物的微觀結(jié)構(gòu)和元素組成。結(jié)果表明PM1排放量隨燃燒溫度升高3333而顯著降低,從68.90mg/m降低至14.02mg/m;顆粒物總排放量從75.41mg/m降低至16.30mg/m;顆粒物分布峰值33從0.609μm附近移至0.261μm附近;原料粒徑減小使得PM1排放量下降,從39.84mg/m降低23.06mg/m,而PM1-

3、1033排放量增加,從5.18mg/m增至8.38mg/m。分析表明細(xì)顆粒物(0.028~0.261μm)主要由K、Cl及少量S元素組成,形成途徑主要為堿金屬化合物如KCl、KOH及K2SO4等的蒸發(fā)-凝集作用,并呈現(xiàn)較規(guī)則的微觀結(jié)構(gòu),存在形式主要為KCl;粗顆粒物(1.590~9.860μm)主要由Ca、Mg及少量Si、P組成,主要通過大顆粒的破碎或富Ca、Mg和Si顆粒物的異質(zhì)凝結(jié)轉(zhuǎn)化形成,多呈較規(guī)則的球形結(jié)構(gòu);中間段顆粒物(0.261~1.590μm)屬于過渡段,介于細(xì)顆粒物和粗顆粒物之間

4、,微觀結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜。關(guān)鍵詞:秸稈;燃燒;顆粒物;粒徑分布;微觀結(jié)構(gòu)doi:10.11975/j.issn.1002-6819.2017.19.029中圖分類號(hào):TK6文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A文章編號(hào):1002-6819(2017)-19-0223-06成偉,陳漢平,楊海平,邵敬愛,楊偉,朱有健,李佳碩.棉稈燃燒過程中的顆粒物排放特性[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào),2017,33(19):223-228.doi:10.11975/j.issn.1002-6819.2017.19.029http://www.tcsae

5、.orgChengWei,ChenHanping,YangHaiping,ShaoJingai,YangWei,ZhuYoujian,LiJiashuo.Emissioncharacteristicsofparticulatematterduringcombustionofcottonstalk[J].TransactionsoftheChineseSocietyofAgriculturalEngineering(TransactionsoftheCSAE),2017,33(19):223-22

6、8.(inChinesewithEnglishabstract)doi:10.11975/j.issn.1002-6819.2017.19.029http://www.tcsae.org?比例的增加對(duì)PM10排放影響很大,且溫度越高,影響越0引言[12]明顯。另有研究表明煤燃燒產(chǎn)生的PM1和PM1~10的化生物質(zhì)是一種可再生能源,具有環(huán)境友好、二氧化學(xué)成分不同:PM1中主要由Na、K的硫酸鹽組成,而在[1]PM中則主要為硅酸鹽和硅鋁酸鹽,Ca和Fe在PM1碳“零排放”等優(yōu)點(diǎn),受到國內(nèi)外學(xué)者的廣泛

7、關(guān)注。基1~10[13]于這些優(yōu)點(diǎn),生物質(zhì)逐漸成為化石燃料的替代能源,被和PM1~10中的含量基本相等,通常呈現(xiàn)雙峰分布。[2]生物質(zhì)燃燒特性和元素組成與煤顯著不同,故PM排人們稱為僅次于煤炭、石油、天然氣的“第四大能源”。在燃燒過程中,生物質(zhì)中有機(jī)組分與氧氣燃燒產(chǎn)生CO2、放特性也有較大差異。研究表明,與煤燃燒相比,生物[3]質(zhì)燃燒狀況良好,炭黑及有機(jī)物顆粒的生成量很少,顆H2O和少量碳?xì)浠衔锊⑨尫艧崃?。同時(shí),部分揮發(fā)性無機(jī)物如KOH、KCl等釋放到氣相,經(jīng)歷復(fù)雜的物理化學(xué)粒物主要是堿金屬和

8、堿土金屬化合物通過均質(zhì)/異質(zhì)凝結(jié)[4]產(chǎn)生[14]。Garcia-Maraver等[15]發(fā)現(xiàn)橄欖成型顆粒燃燒時(shí)排反應(yīng)生成顆粒物(particulatematter)。這些顆粒物造成環(huán)[5]3境污染并嚴(yán)重威脅人類健康,因此相關(guān)研究受到高度關(guān)注。放顆粒物以PM2.5為主,排放量為100~600mg/m,分析[6-9]早期關(guān)于顆粒物排放的研究主要集中在煤炭燃燒。表明其主要通過堿蒸氣的均相成核形成超細(xì)顆粒。Sippula[16]煤中含有大量的Si、Al、Fe、Ca等無機(jī)礦物質(zhì),主要通過等發(fā)現(xiàn)芬蘭木材燃

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