燃烧源可吸入颗粒物声波团聚研究进展与展望

燃烧过程是大气可吸入颗粒物PM10的重要来源,控制燃烧源PM10排放已引起广泛关注,目前技术发展的主要途径是设置预处理阶段使细颗粒凝并成较大颗粒后用常规除尘设备脱除,外加声场可使PM10团聚长大;从声波团聚的宏观效果及微观机理试验2个方面对可吸入颗粒物声波团聚研究现状进行了述评,分析了声波团聚存在的主要问题及其今后需继续进行的研究方向,并介绍了作者的初步研究结果。     

燃烧源可吸入颗粒物声波团聚技术进展

大气可吸入颗粒物PM10主要源于燃烧过程,控制燃烧源PM10排放已引起世界各国的高度重视,目前技术发展的主要途径是设置预处理阶段使细颗粒团聚成较大颗粒后用常规除尘设备脱除,外加声场可使PM10团聚长大;从声波团聚的宏观效果及微观机理试验两方面对可吸入颗粒物声波团聚研究现状进行了述评,分析了声波团聚存在的主要问题,并指出了今后需继续进行的研究方向。     

基于尿素/NaClO_2溶液湿法烟气同时脱硫脱硝的研究

结合燃煤电厂实际工况条件,基于尿素/NaClO2溶液进行了同时脱硫脱硝试验研究,探索尿素/NaClO2湿法同时脱硫脱硝的主要影响因素和优化工艺条件,并分析其反应机理.结果表明:纯尿素溶液可有效脱除烟气中的SO2,但对NO脱除效果较差,NaClO2的添加可有效改善NO的脱除效果;液气比和NaClO2质量分数增大有利于提高尿素/NaClO2溶液的脱硫脱硝效果,其中NaClO2质量分数对NO脱除效率的影响比对SO2脱除效率的影响明显;空塔气速和NO初始质量浓度与系统脱硫、脱硝效率成负相关关系.NaClO2的添加对尿素溶液脱硫效果影响较小,SO2被吸收后生成的SO2-3主要被烟气中溶于水的O2氧化成SO2-4;难溶于水的NO被NaClO2氧化为NO2和NO-2等,进而被尿素溶液有效吸收,NOx最终多数以N2形式排放.     

燃煤烟气中细颗粒物与共存气态组分对膜吸收CO2的影响

由于燃煤烟气中细颗粒物和气态污染物难以完全脱除,同时经湿法脱硫后烟气中水汽接近饱和状态,因此,有必要揭示细颗粒物及共存气态组分对膜吸收CO₂的影响。采用燃煤热态试验装置,考察了燃煤烟气中细颗粒物、SO₂、水汽对膜吸收CO₂性能的影响,并进行了实际燃煤湿法脱硫净烟气环境下的膜吸收CO₂试验。结果表明:细颗粒物随烟气通过膜组件后,部分细颗粒物可被膜截留,沉积于膜表面,导致膜吸收CO₂效率下降,其影响程度随细颗粒物浓度的降低而减弱,与细颗粒物物性有一定关系,通过有效降低烟气中细颗粒物浓度,可显著延长膜的稳定运行时间;SO₂的存在会与CO₂产生竞争吸收现象,但因烟气中SO₂含量远低于CO₂,对CO₂吸收效率影响不明显;对于水汽,只需在运行一段时间后对膜组件作气体干燥反吹,可基本维持膜组件的稳定运行。     

燃煤烟气中SO3的形成及其控制措施

燃煤烟气中SO3的存在对于燃煤电站运行、周围环境及人体健康均具有严重危害。为有效降低燃煤烟气中SO3含量,在深入分析燃煤烟气中SO3来源及硫酸雾形成的基础上,介绍了国内外抑制燃煤烟气中SO3生成及有效降低其排放的控制措施,同时分析了各技术的优劣,认为优化脱硝系统操作条件及采用湿式静电除尘器是目前较为有效的2种控制SO3的技术。     

氨法烟气脱硫过程中气溶胶颗粒生成特性

利用自行搭建的模拟氨法烟气脱硫实验平台,针对氨法脱硫中脱硫浆液液滴夹带蒸发和非均相反应两种气溶胶生成途径,采用电称低压冲击器(ELPI)、PM_2.5/10采样器、场发射扫描电子显微镜(FESEM)等手段对两种途径下生成的气溶胶浓度、粒度分布以及形貌特征进行了测试分析,实验考察了氨法脱硫工艺参数对两种途径下生成的气溶胶特性的影响。结果表明,氨法脱硫中形成的气溶胶颗粒从数浓度角度而言,主要为亚微米级颗粒,从质量浓度分析,则以微米级及更大颗粒为主;脱硫浆液中挥发逸出的气态NH₃和烟气中水汽、SO₂间的非均相反应是氨法脱硫气溶胶的主要来源,其形成量主要取决于脱硫浆液pH、脱硫塔进口烟温等;其次来自于脱硫液滴的夹带蒸发作用,其形成量主要取决于脱硫浆液浓度、空塔气速等。     

石灰石-石膏法脱硫过程中浆液雾化夹带与细颗粒排放的关系

脱硫浆液的雾化夹带是导致石灰石-石膏法脱硫过程中细颗粒物排放特征发生显著变化的主要原因。利用相位多普勒粒度分析仪（PDA）、电称低压冲击器（ELPI⁺）在线测试分析了脱硫浆液雾化、夹带特性及其与细颗粒物排放的关系。结果表明,石灰石-石膏法烟气脱硫过程中浆液雾化夹带可导致脱硫净烟气中含大量细小雾滴及亚微米级细颗粒,脱硫净烟气中雾滴粒径与喷嘴的雾化效果有关,主要集中在20 μm以下,雾滴含固量为脱硫浆液的20%～40%。脱硫操作参数如空塔气速、液气比和浆液浓度对脱硫净烟气中的雾滴夹带量存在显著影响,适当降低空塔气速、液气比及浆液浓度,优化喷淋工艺如增加喷淋层、合理布置脱硫喷嘴,能够有效抑制浆液夹带作用,进而降低脱硫净烟气中细颗粒物的排放浓度。     

粗糙度对水汽在细颗粒表面异质核化影响的数值模拟

为研究水汽在细颗粒物粗糙表面上的异质核化特性,基于Fletcher经典核化理论、分子运动学理论等提出了一个考虑水汽分子表面扩散机制、线张力、粗糙度的异质核化模型,并将理论预测的临界过饱和度与已有的实验值进行对比,验证了模型的有效性。采用数值模拟的方法,研究了线粗糙度因子、表面粗糙度因子对临界成核自由能、成核速率、临界过饱和度的影响规律。研究结果表明：与表面光滑的细颗粒物相比,粗糙表面的细颗粒物与水汽间的微观接触角更小,细颗粒物的润湿性更好,更易于发生异质核化凝结;在线张力为负时,细颗粒物的表面越粗糙,其成核自由能和临界过饱和度越小,成核速率越大,有利于水汽分子在细颗粒物表面发生异质核化;表面粗糙度因子比线粗糙度因子对水汽在细颗粒物表面异质核化凝结的影响更大。     

氨法烟气脱硫装置气溶胶排放特性研究

结合扬子热电厂二期玛苏莱氨法脱硫工艺运行参数,采用模拟试验装置考察了氨法烟气脱硫工艺的气溶胶排放特性,并对该电厂气溶胶颗粒的来源进行了分析.结果表明:氨法烟气脱硫过程中会产生大量气溶胶颗粒,从数浓度角度而言,主要属亚微米级微粒,但依据质量浓度分布,粒径呈双峰分布,以微米级及大于10 μm的颗粒物为主;同时,脱硫前后颗粒物物性发生显著变化,脱硫净烟气中颗粒多呈规则的晶体结构,含长方体、棱柱体等晶习,S、O元素含量显著增加,主要物相成分为(NH4)2SO4;由烟气带出的雾滴经蒸发析出固体微粒是该电厂气溶胶的重要来源.     

蒸汽相变协同湿法烟气脱硫系统中烟气温湿度变化特性

以燃煤锅炉产生的含尘热烟气为对象,针对石灰石-石膏法湿法烟气脱硫(wet flue gas desulfurization,WFGD)工艺,采用Vaisala-HMT337型温湿度变送器等测试仪器,考察了脱硫操作条件对脱硫净烟气温湿度的影响规律;借助MATALBA软件计算分析了脱硫净烟气与蒸汽在脱硫塔顶部的相变室内混合过程中过饱和水气环境的形成规律.研究结果表明:脱硫塔出口净烟气相对湿度随液气比和脱硫浆液温度的增大而提高,净烟气温度随液气比的增大而降低、随浆液温度的升高而升高;添加蒸汽后混合烟气的过饱和度随脱硫净烟气相对湿度和蒸汽添加量的增加而增大,随脱硫净化烟气温度的升高而减小.通过优化脱硫操作条件辅以添加适量蒸汽,可以在脱硫塔顶部的相变室建立细颗粒物凝结长大所需的过饱和水气环境,促进细颗粒物核化凝结长大并脱除.