声波与雾化水滴联合作用增强燃煤PM2.5脱除的实验研究

基于声波夹带理论和重力沉降理论,建立了燃煤PM2.5 在声波与雾化水滴联合作用下团聚清除的实验装置,对烟气中细颗粒物的团聚清除进行了实验研究。通过电称低压冲击器(electrical low pressure impactor,ELPI)在线实时测量烟气中颗粒浓度在外加作用前后的变化,得到了不同条件下细颗粒的团聚清除效果。结果表明,在声波单独作用及与外加雾化水滴联合作用下,系统对于燃煤烟气中颗粒数目浓度峰值粒径约为0.1 μm的超细颗粒物均有很好的清除效果,且联合作用下的清除效率高于声波单独作用。当声场强度达到158.5 dB时,联合作用下颗粒数目浓度清除效率达到了68%,比声波单独作用增加了21%。实验结果表明声波与外加种子颗粒联合作用能有效提高燃煤PM2.5的脱除效果。     

湍流与化学团聚耦合促进电除尘脱除燃煤颗粒的试验研究

在燃煤热态实验平台的基础上开展湍流与化学团聚耦合促进电除尘脱除燃煤颗粒的实验研究,通过电称低压冲击器分别测量湍流团聚、化学团聚及二者耦合作用时烟气中细颗粒数量浓度及粒径分布的变化。发现湍流与化学团聚耦合作用使颗粒团聚效率提高到59%,且随着粒径增大湍流团聚分级团聚效率从16%逐渐降低而化学团聚分级团聚效率从21%逐渐增大至50%以上。湍流与化学团聚耦合能够有效提高电除尘对细颗粒物的脱除作用,这种作用是通过促进颗粒团聚而间接实现的。此外,湍流与化学团聚有着相互促进的内在耦合机制。     

石灰石-石膏法脱硫烟气PM_(2.5)排放特性

对模拟试验系统和实际燃煤电厂石灰石-石膏法脱硫净烟气中的PM2.5排放特性进行了对比研究。结果表明:模拟系统燃煤细颗粒物数浓度在电称低压冲击器(ELPI)可测范围内呈单峰分布,以亚微米级微粒为主,多呈球形结构,主要为难溶于水的硅铝质矿物颗粒。然而,实际电厂燃煤细颗粒物数量浓度呈双峰分布。经过石灰石-石膏湿法烟气脱硫(WFGD)的净烟气中,细颗粒物峰值粒径由脱硫前的0.07μm增至0.15μm,粗颗粒段数量较脱硫前稍有降低,但0.1~0.5μm粒径段颗粒数量浓度反而有所提高;出现少量微米级的块状结晶态细颗粒,Ca、S、O元素含量增加。     

某200MW燃煤发电机组颗粒物生成与排放特性

利用低压撞击器系统对某200 MW燃煤发电机组布袋除尘器入口和出口及石灰石-石膏湿法脱硫(WFGD)塔出口的颗粒物进行现场采样,分析了机组的颗粒物粒径分布情况、布袋除尘器的除尘特性,以及WFGD系统对颗粒物排放特性的影响。结果表明:煤粉燃烧生成的颗粒物呈明显的双模态粒径分布,超细颗粒物PM0.2在PM10中占比重较小,仅为0.64%;布袋除尘器对PM10颗粒物的脱除效率为99.98%,但对超细颗粒物PM0.2的脱除效率偏低,约为99.88%,这是由于布袋除尘器工作过程中小粒径颗粒更易穿透布袋及其表面的灰层;WFGD系统对粒径超过2.5μm的颗粒物具有脱除作用,但在WFGD系统运行中由于石膏浆液携带以及超细颗粒物的团聚长大,会使粒径在0.5μm左右的颗粒物质量浓度大幅增加。     

440t/h循环流化床锅炉颗粒物排放特性的实验研究

针对440t/h大型燃煤循环流化床电站锅炉,分别在静电除尘器(ESP)前后水平烟道进行颗粒物采样,研究不同燃烧工况变化(包括煤质、锅炉负荷、n(Ca)/n(S)和氧量)对颗粒物排放的影响.分析结果表明:静电除尘器效率随着粒径减小逐渐下降,对亚微米颗粒收尘效率不足90%,排放颗粒物中可吸入颗粒物占据较大的份额,一般在70%～90%左右;随着煤中灰分含量的增加,锅炉负荷的增加,颗粒物排放浓度逐渐增加,静电除尘效率下降;添加石灰石后颗粒物浓度明显增加,CaO对颗粒物凝并和团聚有一定作用,使得静电除尘器前粗颗粒物所占烟尘总量的百分比增加,烟尘颗粒d(0.5)从35.25μm增大到48.50μm;燃烧气氛含氧量增大时,排放颗粒物的粒径逐渐减小,PM1、PM2.5和PM10总排放量都是增大的.     

440t/h循环流化床电站颗粒物排放特性的实验研究

针对440t/h大型燃煤循环流化床电站锅炉，分别在电除尘器前后水平烟道进行颗粒物采样，研究不同燃烧工况变化（包括煤种、锅炉负荷、Ca/S和氧量等）对颗粒物排放的影响。分析结果表明：静电除尘器分级效率随着粒径减小逐渐下降，对亚微米颗粒收尘效率不足90％，排放的颗粒物中可吸入颗粒物占据较大的份额，一般在70％～90％左右；随着煤中灰分含量的增加，锅炉负荷的增加，颗粒物排放浓度逐渐增加，静电除尘效率下降；添加石灰石后颗粒物浓度明显增加，CaO对颗粒物凝并和团聚有一定作用，使得粗颗粒物所占烟尘总量的百分比增加，烟尘颗粒d(0.5)从35.25μm增大到48.50μm；燃烧气氛含氧量增大时，排放颗粒物的粒径逐渐减小，PM1、PM2.5和PM10总排放量都是增大的。     

超细颗粒物团聚行为数值模拟

针对燃煤电厂现有除尘设备的超细颗粒物脱除效率偏低,大量超细颗粒物排放造成严重的环境污染问题,采用化学团聚促进超细颗粒物团聚长大,可有效提高超细颗粒物脱除效率。本文选用絮凝模型蒙特卡罗算法,在考虑液滴破碎和不考虑液滴破碎情况下研究超细颗粒团聚絮凝过程中尺度分布、颗粒数目和颗粒平均粒径在不同团聚剂流量下的变化。结果表明:团聚剂流量较小时,液滴数目较少,会影响颗粒与液滴间的吸附,团聚剂对颗粒团聚促进作用不明显;但团聚剂流量过大会增加液滴间的吸附,增大液滴的平均粒径,降低颗粒与液滴吸附的机率,降低团聚效果。因此,选择合理的团聚剂流量是获得良好团聚效果的关键。     

电厂湿法脱硫系统对烟气中细颗粒物脱除作用的实验研究

采用Andersen 8级撞击器对某300 MW燃煤电厂湿法烟气脱硫(wet flue gas desulphurization,WFGD)系统前后的飞灰颗粒物进行采集,获得了烟气中飞灰颗粒物的质量浓度和粒径分布特性。采样工况分别为100%和70%锅炉负荷。使用场发射扫描电镜-能谱分析,X射线荧光分析和电感耦合等离子体-原子发射光谱分析法对颗粒物进行了形貌分析和主、次量元素含量的检测。结果表明,WFGD系统入口飞灰质量粒径呈典型的双峰分布,峰值分别在1和3 mm处,颗粒多呈规则球形,PM2.5与PM10质量比为0.434,飞灰总浓度约为85 mg/m3标准状态;出口处飞灰质量粒径分布也呈现双峰性,其中细颗粒比例增大,PM2.5与PM10质量比为0.764,细颗粒间相互聚集粘连形成不规则的块状结构,飞灰总浓度在23 mg/m3(标准状态)以下,总飞灰的脱除效率为74.5%,分级脱除效率随粒径减小而明显下降。经过WFGD系统后,细颗粒上S和Ca元素含量增大,而Al,Ba,Fe,Mn和Si元素的含量降低。计算表明,WFGD出口烟气中新增的石灰石与石膏颗粒分别占颗粒物质量的47.5%和7.9%。     

提高燃煤超细颗粒物聚并效率的撞击流场仿真

采用颗粒物聚并的方法可以有效地减少燃煤电厂超细颗粒物排放,对于超细颗粒物的聚并过程,增加微颗粒的停留时间可显著提高微颗粒物的聚并效率。提出改进型撞击流应用于聚并反应器,并改进了传统的撞击流流型以提高微颗粒的停留时间。气固两相流数值仿真研究结果表明,与传统的撞击流相比,改进的撞击流在聚并反应器中能扩大超细颗粒在流场中的活动范围,并能极大地增加超细颗粒在流场中的停留时间,可显著提高燃煤超细颗粒物的聚并效率。     

焚烧过程中铅在PM_(10)中的分布特性及以高岭土为吸附剂炉内捕集铅的研究

在流化床焚烧炉内考察了铅(Pb)在PM10中的分布特性,并将高岭土作为吸附剂进行炉内捕集Pb的研究。用低压冲击器、原子吸收分光光度计和扫描电镜/能谱仪对焚烧烟气中Pb的粒径–浓度分布、飞灰颗粒表面形貌和表面元素分布进行了分析。结果表明,高岭土表面与Pb反应会引发共晶融化,过量共晶融化使高岭土孔隙坍塌成球形颗粒,其融化表面可黏附已生成的亚微米铅颗粒;PM10中90%以上的Pb富集在亚微米颗粒物中,仅有少量Pb存在于粗颗粒物中,而且随着温度升高亚微米Pb的浓度逐渐增加;高岭土可以促进烟气中Pb从细颗粒物中迁移到粗颗粒物中,从而减少亚微米Pb排放;随高岭土添加量增,高岭土对Pb的捕集效率逐渐增加,最佳捕集温度为950℃,最高捕集效率达80%。     

纵向声场中燃煤烟气PM2.5颗粒的运动特性

建立了研究可吸入颗粒物PM2.5声场中动力学特性的可视化实验装置,以电站锅炉飞灰颗粒为研究对象,对其在相同声强、不同频率声波及相同频率、不同声强作用下的运动轨迹进行了可视化研究。根据颗粒在声场中的运动轨迹照片总结出颗粒在不同声场作用下的运动规律,为PM2.5运动过程模拟奠定了基础。     

外加声场对增加PM2.5碰撞几率的数值模拟研究

采用数值模拟方法对细粒子(PM2.5)在平面行波声场作用下的碰撞几率进行研究,基于直接模拟蒙特卡诺 (DSMC)方法的硬球模型研究PM2.5之间的碰撞。通过统计计算区域内PM2.5在一定时间内的碰撞次数,发现在外加声场作用下,PM2.5之间的碰撞几率与PM2.5浓度、声场强度及声波频率有显著关系。在声场保持不变的情况下,碰撞几率随PM2.5浓度的增大而增大;在PM2.5浓度和声波频率保持不变的情况下,碰撞几率随声场强度的增加而增大;在 PM2.5浓度和声场强度保持不变的情况下,碰撞几率随声波频率的增大,先增大后减小,存在一个使碰撞几率最大的最佳频率值。文章给出了碰撞几率与PM2.5浓度、声场强度、声波频率的关系曲线。     

梯度磁场中燃煤PM10聚并动力学数值模拟

提出了求解梯度磁场中燃煤PM10聚并动力学方程的三分区算法，应用该算法模拟了0.023~9.314μm粒径范围内大同煤灰在永磁环梯度磁场中的聚并动力学过程，并与实验结果进行了比较。结果表明：数值模拟结果与实验结果相一致，三分区算法具有较好的适用性；中间粒径粒子的聚并脱除效率高于小粒子和大粒子的聚并脱除效率；增大粒子质量高，数目中位直径减小，单粒径聚并脱除效率最大值对应的浓度、延长粒子在磁场中聚并时间，粒子的聚并脱除效率提粒径减小；增大平均气流速度，粒子的聚并脱除效率降低，数目中位直径增大，单粒径聚并脱除效率最大值对应的粒径增大。     

燃煤电厂除尘器分级效率测量及分析

随着环保意识的提高,人们对空气中细微颗粒物的污染越来越关注。燃煤电厂是细微颗粒物的污染源之一。通过对燃煤电厂袋式除尘器、电袋复合除尘器、电除尘器出口排烟中PM10、PM2.5 质量浓度的测试,证实不同型式除尘器对细微粉尘脱除存在差异。因此,应特别重视除尘器分级效率,从而正确选择除尘器型式。除尘器出口烟气中PM10、PM2.5、PM1.0等细微颗粒采用串级低压冲击仪分级收集。测试数据表明,对PM1O、PM2.5的脱除效果及除尘效率由高到低的排序均依次为电袋复合除尘器、袋式除尘器、电除尘器;电除尘器出口细微粉尘比例相对较小。     

燃煤电厂湿式电除尘器减排及能效特性研究

在工况及负荷稳定的情况下,对122台燃煤电厂配套湿式电除尘器(金属板式35台、导电玻璃钢87台)开展多污染物的减排特性和能耗测试分析,结果表明,湿式电除尘器对各类污染物均具有较高的脱除效率,绝大部分湿式电除尘器出口颗粒物、PM2.5、雾滴和SO3可分别控制在5、2.5、25和10 mg/m3以下,出口PM2.5/PM占...     

燃煤可吸入颗粒物在驻波声场中动力学特性的研究

为研究可吸入颗粒物PM 2.5在声波场中的动力学特性, 利用可视化技术建立研究颗粒物动力学特性的实验装置。采用电厂飞灰作为颗粒源，利用高速CCD摄像机动态地显微拍摄颗粒在水平声场中的运动轨迹，并结合数值方法理论模拟颗粒的运动轨迹。结果显示颗粒在驻波场的波节点处不振动、不飘移；波腹处只振动、不飘移；其余各点处的颗粒既振动、也向波节方向漂移，并与竖直方向的运动叠加，形成在声场中的运动轨迹。颗粒振动频率与声波频率相同，但因颗粒存在惯性，振动速度幅值小于声波速度幅值，且相位滞后。动力学特性的结果显示：振动使得颗粒在单位时间内扫过的面积大大增加，有利于颗粒间的碰撞团聚；漂移特性有利于颗粒间的碰撞和气流中颗粒的分离。     

频率对燃煤飞灰声波团聚影响的模型及实验验证

为研究声波团聚过程中频率的影响,基于碰撞效率修正的同向作用机理,提出一种声波团聚的新模型。通过实验对模型的计算结果进行了验证,发现该模型能很好地描述声波团聚过程。计算所得的声波团聚中的粒径分布和浓度变化与实验值基本吻合。数值模拟再现了气溶胶在声波团聚中粒径分布的变化,细颗粒逐渐团聚产生大颗粒,气溶胶总浓度降低、平均粒径增大。计算结果和实验值均表明,频率对团聚效果影响很大,声波团聚中存在最佳频率,高于或低于该最佳频率均使团聚效果迅速降低。计算结果还表明,在声波作用下,燃煤飞灰气溶胶总浓度随时间呈指数衰减规律降低。     

凝聚器与电除尘器新技术对颗粒物去除效果的试验研究

以中国某135 MW燃煤机组为研究对象,研究凝聚器与电除尘器移动电极、高频电源等新技术对电除尘器出口颗粒物排放的影响。结果显示：凝聚器装置开启后,电除尘器出口总颗粒物和PM2.5排放浓度降幅分别为23.93%~40.16%和39.54%~55.21%;移动电极运行后,电除尘器出口总颗粒物和PM2.5排放浓度降幅分别为25.46%~56.59%和11.68%~33.18%;高频电源放开后,电除尘器出口总颗粒物和PM2.5排放浓度降幅分别为12.81%~21.27%和22.11%~43.11%。试验表明：凝聚器与电除尘器新技术能够显著提高电除尘器的除尘效率,尤其是减少PM2.5的排放,其在除尘设备的改造和升级中会发挥重要作用。