燃煤电厂煤粉炉及CFB锅炉PM2.5产生及排放特性的现场实验研究

采用稀释采样方法对一台220 MW煤粉炉(锅炉A)及一台300 MW的CFB锅炉(锅炉B)电袋复合式除尘器前后PM_2.5进行现场采样。通过ELPI测定PM_2.5的粒径分布;采用SEM分析PM_2.5的显微结构;采用EDX及ICP-OES分别对分级PM_2.5中次量及痕量元素含量进行了检测。结果表明,锅炉A和B除尘前后对应的PM_2.5粒数及质量浓度分布均不同;锅炉A和B产生的PM_2.5分别以较为光滑球形和不规则形状为主,锅炉A除尘后PM_2.5呈表面粗糙球形,锅炉B除尘后PM_2.5单颗粒形貌特征不变;锅炉A和锅炉B产生的PM_2.5除尘前后在各粒径段中Si、Al、Fe、Ca和Mg含量基本一致,As、Cd和Se含量随着粒径的减小而增大;除尘后锅炉A产生PM_2.5中As和Se含量增加,且在亚微米PM_2.5中As和Se含量的增加更明显,锅炉B除尘后PM_2.5中As和Se含量基本不变。     

添加剂对铝酸钠溶液晶种分解过程附聚及二次成核的影响

研究了添加剂I₃、I₃₂和I₃₃对铝酸钠溶液分解过程附聚和二次成核的影响,探讨了其作用机理,并利用电子显微镜（SEM）对产品的结晶形貌进行了观察.结果表明,添加剂的应用促进了不同颗粒间附聚的进行,提高了附聚颗粒的临界半径,并有效抑制了二次成核的发生.添加剂I₃₃在40 ml•L^-1时,附聚产物小于30 μm的细粒子个数分数降低26.1％,平均粒度增加21.08 μm（相对空白样）.晶体形貌分析表明,添加剂促进了晶体间的交互生长.     

铵矾溶液喷雾热解制备Al2O3微粉过程中粉体形貌及组成的变化

以铵矾为原料 ,采用喷雾干燥结合煅烧热解工艺制得粒径 (d₅₀ )为 5 .82 μm的球形度良好的Al₂ O₃ 微粉 .利用DTA -TG、XRD、SEM及能谱分析研究了喷雾、干燥、热解 3个阶段所得粉体的形貌及组成的变化过程 .喷雾干燥制备的粉体 ,经进一步烘干、煅烧后 ,发生脱水、颗粒分离、热解和收缩 ,粒径不断减小 .煅烧热解所得Al₂ O₃ 微粉的晶型取决于热解温度和时间 ,1370℃煅烧 2h可获得结晶度良好的球形α -Al₂ O₃ 微粉     

铵矾溶液喷雾热解制备Al2O3微粉过程中粉体形貌及组成的变化

以铵矾为原料 ,采用喷雾干燥结合煅烧热解工艺制得粒径 (d₅₀ )为 5 .82 μm的球形度良好的Al₂ O₃ 微粉 .利用DTA -TG、XRD、SEM及能谱分析研究了喷雾、干燥、热解 3个阶段所得粉体的形貌及组成的变化过程 .喷雾干燥制备的粉体 ,经进一步烘干、煅烧后 ,发生脱水、颗粒分离、热解和收缩 ,粒径不断减小 .煅烧热解所得Al₂ O₃ 微粉的晶型取决于热解温度和时间 ,1370℃煅烧 2h可获得结晶度良好的球形α -Al₂ O₃ 微粉     

燃煤过程中颗粒物的形成机理研究进展

介绍了煤粉燃烧过程中颗粒物的形成机理，包括亚微米飞灰和残灰颗粒的主要形成途径．亚微米颗粒主要来自无机物的气化-凝结过程，在高温条件下无机矿物首先以氧化物、次氧化物或原子的形式气化，当温度降低时，无机蒸气通过均相成核、异相冷凝、凝并、团聚等过程形成细微颗粒．残灰由残留在焦炭颗粒中的矿物转化而成，焦炭破碎和表面灰的聚合是决定残灰最终粒径分布的主要过程，除此之外，对于含外来矿物较多的煤种，矿物破碎对残灰颗粒的形成也有十分重要的影响．最后对燃煤过程中颗粒物的形成机理研究提出了建议．     

转炉煤气全干法显热回收工艺中余热锅炉积灰特性研究

转炉煤气全干法工艺能够将转炉煤汽经气化冷却烟道后显热资源进一步深度回收,然而,转炉煤气的多尘性引起余热锅炉积灰的问题正严重影响系统的长期稳定运行。基于一台100 t转炉实际运行过程锅炉的积灰情况,首先采用分子筛和颗粒物采集器(DLPI)分析了灰颗粒的粒径分布,然后通过XRD、XRF和SEM-EDS等表征手段详细分析了不同粒径灰颗粒的主要成分及占比情况,最后通过实验开展了灰颗粒的黏结特性研究。结果表明:全干法工艺中锅炉积灰颗粒粒径主要分布在0.3～3 μm和70～100 μm,主要成分为不同价态的铁氧化物。黏结实验表明:灰颗粒的粒径越小经烧结后的黏附强度越大,黏附强度会随着烧结时间延长显著升高,而且热冲击会减小灰颗粒的黏附强度。     

生物质炭化材料制备及性能测试

以5种典型的生物质废弃料作为实验材料,进行炭化工艺的研究。总结了生物质炭化材料的制备方法,并对炭粉进行颗粒分布、松装密度、振实密度以及官能团变化的测定和分析。结果表明:随着最终炭化温度的升高,生物质材料的炭化得率降低;5种生物质炭粉颗粒粒径的分布区间为0.11~85 μm,主要粒径分布区间为10~20 μm;5种生物质炭粉振实密度和松装密度差异较大,同种炭粉的振实密度约为松装密度的2倍;生物质材料炭化后的官能团主要变化为醚键(C—O—C)、羰基(C＝O)、甲基(—CH₃)和亚甲基(—CH₂)消失,但仍存有羟基(—OH)、烯烃(C＝C)和芳香族化合物。     

燃煤飞灰低频下声波团聚的实验研究

通过实验研究了低频下燃煤飞灰的声波团聚。燃煤飞灰气溶胶在声波作用下粒径分布发生明显变化,大量细颗粒团聚产生粗颗粒,气溶胶浓度降低。在147 dB、1400 Hz时,气溶胶总浓度和PM_2.5浓度分别减少了68.4%和75.6%,达到很好的团聚效果。从扫描电镜照片中可以观察到声波团聚过程中产生了粒径大于10 μm的链状团聚体。在声波作用下,气溶胶总浓度随团聚时间呈指数衰减规律降低。实验证明了声波团聚中存在最佳频率,在此频率下团聚效果最好,偏离该值团聚效果急剧降低。另外,实验发现最佳频率随声压级的增大而轻微降低。同时,研究了声压级、停留时间和气溶胶初始浓度等参数对声波团聚的影响。     

去除亚微米粉尘的旋风除尘系统开发

本文开发出了亚微米粉尘的旋风除尘系统——环流循环除尘系统。并通过实验测试了该除尘系统的性能。结果表明 ,亚微米粉尘的旋风除尘系统的分割直径 d50 达到了 0 .5 μm～ 0 .7μm,压降小于 35 0 0 Pa,只比常规旋风除尘器的单台压降略高。该工艺系统可使半密闭和开放式电石炉气达到环保排放标准 ,亦能保证密闭电石炉除尘的需要 ,且可用于水泥立窑、锅炉等窑炉除尘     

γ-Al2O3中孔陶瓷膜的制备及表征

以粒径为0.3～0.4 μm的α-Al₂O₃为原料,通过悬浮液真空抽吸法,制备出平均孔径约为70 nm的完整无缺陷的片状α-Al₂O₃支撑体;以仲丁醇铝为前驱体,采用颗粒溶胶路线制备出稳定的Boehmite溶胶,以此溶胶采用浸浆法,在制备的α-Al₂O₃支撑体上制备出完整无缺陷的γ-Al₂O₃中孔膜,并考察了烧成温度对γ-Al₂O₃中孔膜性能的影响。结果表明,本文制备出的γ-Al₂ O₃膜的孔径约为3 nm,对PEG的截留分子量为2800～5300,纯水渗透通量为11.5～25.9 L.m^-2.h^-1［7.6×10⁵ Pa,（14±1）℃］。说明在孔径为70 nm左右的载体上直接制备孔径为3 nm的完整的中孔膜是可行的。     

煤粉炉和循环流化床锅炉飞灰特性对其汞吸附能力的影响

通过分析两台容量相近的循环流化床锅炉和煤粉锅炉飞灰样品的粒径分布、表面结构特性、未燃尽碳含量、反应性和汞含量，探究两种类型锅炉飞灰特性差异及其与飞灰汞吸附能力的关系。结果表明：循环流化床和煤粉锅炉尾端除尘设备排灰口飞灰汞的含量分别为1584.0 ng/g和503.7 ng/g，其原因与飞灰粒径、未燃尽碳含量和表面特性相关。对于循环流化床锅炉，飞灰中汞含量随其粒径和反应性温度的减小而增加，随未燃尽碳含量增加而增加，且与比表面积和吸附量呈正相关关系。对于煤粉锅炉，粒径为75～53 μm的飞灰对汞吸附能力较强，未燃尽碳含量明显小于循环流化床所产生飞灰的含量，飞灰比表面积随粒径变化不大，由此导致煤粉锅炉除尘设备排灰口所取样品对汞的吸附能力远低于循环流化床锅炉相对应位置飞灰对汞的吸附能力。     

粉煤灰组成与其胶砂活性的灰色关联分析

采用不同化学成分的粉煤灰试样,通过遴选试样及粉磨,使它们的细度及颗粒群分布基本一致,以50％的比例掺入纯硅酸盐水泥中,制成粉煤灰硅酸盐水泥。参照水泥标准测其各龄期的胶砂强度。采用灰色关联分析的方法,以粉煤灰水泥各龄期胶砂抗压强度为母序列,以相应的粉煤灰各组分含量为子序列,分析了粉煤灰各组分与其水泥胶砂宏观强度的关联度。本文进一步以XRD物相鉴定、酸溶解法等测试手段研究了粉煤灰矿物成分以及玻璃体含量与化学成分的关系,证实了灰色关联的分析结果。     

粉煤灰地聚合物力学性能影响因素研究综述

粉煤灰地聚合物是以粉煤灰为硅铝质原料制备的,具有强度高、耐高温、耐腐蚀、有效固封金属离子等优点。但它固有的脆性以及需高温养护才能快速获得高强度的特点限制了其运用范围,而以纤维作为增强材料不仅可以提高粉煤灰地聚合物的强度,还可以改善其延性和韧性。本文主要从粉煤灰原料特性、碱激发剂、养护制度和增强材料四方面入手,重点阐述了粉煤灰粒径和化学组成,碱激发剂的种类、用量和模数,升温养护时间和初期养护温度对抗压强度的影响,以及纤维对粉煤灰地聚合物抗压强度和弯曲性能的影响。最后,根据现有的研究成果,对四种影响因素分别是如何影响粉煤灰地聚合物力学性能进行总结。     

粉煤灰形貌元素组成的SEM／EDS分析

文章用扫描电子显微镜／能量色散谱（SEM／EDS）的扫描电镜、元素组成分析功能和背散射找寻功能对粉煤灰进行了形貌、元素组成分桥。粉煤灰为富含SiO2、Al2O3的比较规则的球形玻璃微珠（SiO2和Al2O3的含量达57．64％和31．09％），元素组成为Si、Al、O、Fe、Cu、Zn、Mg、Ca、Ti、K、Na、Ba等，无其它对人体有重大影响的重金属离子，对环境友好。粉煤灰颗粒中也有极少柱状、条状、纤维状、扁平状的颗粒，其组成大部分与球形颗粒相差不大，但也存在几乎哭含有氧化硅或氧化铁豹颗粒。粉煤灰颗粒是各种氧化物的聚集体。     

循环流化床粉煤灰理化特性及元素溶出行为研究进展

综合论述了循环流化床（CFB）粉煤灰粒度、微观形貌、化学及物相组成、化学结构等理化特性,并与煤粉炉（PC）粉煤灰进行对比分析,突出了CFB灰在理化特性方面的独特性。其次,总结了CFB灰在酸碱体系中主要元素溶出行为及浓度、液固比、反应时间和温度等因素对溶出行为的影响。结果表明,CFB灰中铝硅聚合度低于PC灰,物相以无定形硅铝酸盐为主,晶体矿物质质量分数之和仅为灰质量的20%~30%。同等条件下CFB灰中铝在酸溶液的溶出活性高于PC灰,使得CFB灰在有价元素提取方面更具优势。然而,随着铝在酸溶液中的溶出,硅逐渐累积并附着在颗粒表面,阻碍了铝的进一步溶出。因此,综合考虑CFB灰有价元素温和提取及酸浸渣利用可大幅提高技术经济性。在碱性体系中CFB灰主要溶出元素为硅和铝,目前对CFB灰无定形硅铝酸盐中硅铝在碱性体系溶出行为缺乏深入的认识,加强该方面研究可提高对CFB灰碱激发过程胶凝机理的认识,从而促进CFB灰制备胶凝材料方面的发展。     

NaOH激发粉煤灰基胶凝材料的水化产物

以粉煤灰为原料,NaOH为激发剂,制备出高抗压强度的粉煤灰基碱激发胶凝材料,研究养护条件对粉煤灰基碱激发胶凝材料抗压强度的影响。用x射线衍射分析不同龄期粉煤灰基碱激发胶凝材料的矿物组成,并用带能谱分析的扫描电镜观察不同龄期材料的微观形貌和区域元素组成。结果表明：蒸汽养护可以显著提高材料的抗压强度：粉煤灰中的玻璃相参加材料的水化反应,莫来石、石英等晶相则为惰性物质,不参加反应：在水化过程早期,粉煤灰基碱激发胶凝材料的气孔内会形成钠系菱沸石的前驱体,蒸汽养护1d后长大为表面呈十字交叉状的1pm左右颗粒,随着时间延长,这些颗粒可长至5μm左右,交错重叠充满整个气孔内壁,形成致密的空间网状结构,使材料强度得到提高。     

粉煤灰水泥基材料的水化产物

用热重仪-差示扫描量热仪、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线能量散射、高分辩电子显微镜、压汞仪,测定了粉煤灰水泥基材料水化产物的形貌特征、微观结构、化学组成及水泥石的孔结构,讨论了水化产物性质及水泥石孔结构随粉煤灰掺量的变化规律。结果表明：粉煤灰的大量掺加,可以改善凝胶的化学组成。水化后期,粉煤灰与Ca(OH)2及由熟料水化生成的高n(Ca)／n(Si)的水化硅酸钙(C—S—H)凝胶发生二次水化反应,生成低n(Ca)／n(Si)的C—S—H凝胶,此种凝胶的固碱能力强,可减少碱-集料反应的危害性。同时,二次水化产物能够填充那些对水泥石强度和耐久性极为不利的孔隙空洞,使水泥石的结构更加致密,优化水泥石的孔结构,对提高水泥基材料的耐久性作用极大,为进一步提高工业废渣利用的技术水平奠定了基础。     

Composition and microstructure of alkali activated fly ash binder: Effect of the activator

The alkali activation of fly ashes is a chemical process by which the glassy component of these powdered materials is transformed into very well-compacted cement. In the present work the relationship between the mineralogical and microstructural characteristics of alkaline activated fly ash mortars (activated with NaOH, Na₂CO₃ and waterglass solutions) and its mechanical properties has been established. The results of the investigation show that in all cases (whatever the activator used) the main reaction product formed is an alkaline aluminosilicate gel, with low-ordered crystalline structure. This product is responsible for the excellent mechanical-cementitious properties of the activated fly ash. However the microstructure as well as the Si/Al and Na/Al ratios of the aluminosilicate gel change as a function of the activator type used in the system. As a secondary reaction product some zeolites are formed. The nature and composition of these zeolites also depend on the type of activator used.     

不同炉型潞安煤灰理化及酸/碱溶解特性

对潞安煤经循环流化床、煤粉炉和气化炉处理后得到的煤灰进行了化学组成、矿物组成、特征基团、粒径分布、比表面积及微观形貌等理化性质的对比研究,并考察了其在酸浸和碱浸过程中Al^3+,Si^4+,Fe^3+,Ca^2+,K^+和Ti^4+等离子的溶解特性。结果表明:不同炉型潞安煤灰中铝、钙、硫等元素的含量有明显的差异;矿物组成包括晶相的鳞石英、方石英、莫来石、硬石膏及非晶相的偏高岭石、假莫来石、无定型二氧化硅等;相比较而言,气化炉灰中铝硅酸盐矿物结构更加不稳定。循环流化床灰颗粒呈具有一定孔洞结构的不规则状,而煤粉炉灰和气化炉灰均为光滑球形颗粒,循环流化床灰的粒径>煤粉炉灰的粒径>气化炉灰的粒径,循环流化床灰的比表面积>气化炉灰的比表面积>煤粉炉灰的比表面积。在HCl溶液中,Al^3+,Fe^3+,Ca^2+,K^+,Ti^4+的溶出率均较高;在NaOH溶液中,仅Si^4+和K^+的溶出率较高。不同炉型潞安煤灰中各元素的溶出率具有较大差异,主要与其矿物组成、结构稳定性、粒径和比表面积等相关。     

Particle size distribution profile of some Indian fly ash—a comparative study to assess their possible uses

Fly ash collected from three different thermal power plants in Eastern India were critically examined in respect to their particle size distribution. The objective of the investigation was to obtain proper distribution profiles of such ashes with the nature of combustors vis-à-vis their efficiency and to point out the possible areas of application/utilisation. For this purpose, particle size distribution profiles of the as received fly ash, the size fractionated ones as well as the magnetic and non-magnetic components, were determined. Distribution profiles reveal that fly ash obtained from Super Thermal Power Plants have better profiles than the fly ash obtained from captive power plants. It is observed that, in general, the finer fractions have a better profile in the sense that a considerable amount of the particles fall below 45 μm range; this is important in respect to utility in the construction industry. The magnetic particles are larger and rounder than the non-magnetic ones, and can probably be used for coal flotation. An important observation is that the fly ash collected from Stoker-fired thermal power plants possesses very poor distribution profile (AMD for as received fly ash ≥200 μm).