燃煤细颗粒物及痕量元素排放控制特性的试验研究与现场测试

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1、分类号学号D201077221学校代码10487密级博士学位论文燃煤细颗粒物及痕量元素排放控制特性的试验研究与现场测试学位申请人：王超学科专业：热能工程指导教师：徐明厚教授刘小伟副教授答辩日期：2015年5月19日ADissertationSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofDoctorofPhilosophyinEngineeringExperimentalstudyandfieldtestontheemissionandcontroloffineparticu

2、latesandtraceelementfromcoalcombustionPh.DCandidate:WangChaoMajor:ThermalEngineeringSupervisor:Prof.XuMinghouAssoc.Prof.LiuXiaoweiHuazhongUniversityofScienceandTechnologyWuhan430074,P.R.ChinaMay,2015独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体

3、已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在____________年解密后适用本授权书。本论文属于不保密□。（请在以上方框内打“

4、√”）学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日华中科技大学博士学位论文摘要燃煤发电是我国最主要的发电形式。煤粉的燃烧会产生诸多污染物，其中，颗粒物与痕量元素污染越来越受到社会的普遍关注。近年来，大量燃煤电厂新技术和新设备的开发和应用会对这两种污染物的排放和控制特性产生影响。针对这一现状，本文首先在实验室研究了富氧燃烧条件下高浓度H2O、SO2和HCl对燃煤细微颗粒物和痕量元素排放和控制特性的影响，继而又通过现场测试研究了两者在电厂烟道沿程的变化特性以及低温省煤器对电厂静电除尘器(ESP)减排上述两种污染物的影响。具体的实验方法和主

5、要研究结论如下：（1）在高温沉降炉中进行了富氧燃烧条件下煤粉的燃烧实验，研究了富氧燃烧条件下高浓度CO2、H2O和SO2对燃煤颗粒物的生成特性以及痕量元素分布特性的影响。研究结果表明，相比于空气燃烧，富氧燃烧可明显降低颗粒物生成量以及痕量元素挥发总量，但会提高颗粒物中痕量元素含量；富氧燃烧条件下高浓度H2O可明显促进颗粒物的生成以及痕量元素向颗粒物的迁移，但会降低颗粒物上痕量元素的含量；富氧燃烧条件下，高浓度SO2不会对颗粒物的生成量造成明显影响，但能够在一定程度上降低颗粒物中痕量元素的总量和含量。（2）在高温沉降炉中进行了富氧燃烧条件下高岭土对

6、燃煤细微颗粒物PM0.2(空气动力学直径小于0.2μm的颗粒)的脱除以及吸附Na蒸气的实验。本研究通过颗粒物实验表征了高浓度H2O和HCl对高岭土作用效果的影响，并依据Na蒸气吸附实验以及热力平衡计算结果详细阐释了高浓度H2O和HCl对高岭土作用机理的影响。结果表明，H2O能够提升Na蒸气的迁移以及与高岭土反应的速率，从而促进高岭土对Na蒸气的吸附；高浓度H2O的添加会使高岭土对PM0.2减排的绝对量增大，但会减小其减排的比例；HCl能够促进碱金属和碱土金属的挥发，并抑制这些元素与高岭土之间的反应，从而减弱高岭土的作用效果。上述H2O和HCl的相

7、关影响机理也适用于高岭土对Pb、Cd等痕量元素的吸附。（3）采用承重撞击器(DGI)系统对国内某220MW电厂选择性催化还原设备I华中科技大学博士学位论文(SCR)入口、ESP入口和烟气脱硫设备(FGD)入口的颗粒物进行了采样，以研究烟道沿程颗粒物的粒径分布和主要化学分成的变化特性以及痕量元素的迁移特性。研究结果表明，相比于SCR入口，ESP入口的超微米颗粒物有较为明显的减少；在烟道沿程，颗粒物上S的浓度会逐渐升高，与之相反，Al和Si的浓度会逐渐降低；在烟气由SCR入口到ESP入口的过程中，As、Cd、Cr和Pb由气态变为颗粒态的量分别占其元素

8、总量的26%、16%、12%和11%；煤粉燃烧过后，绝大部分痕量元素存在于ESP飞灰中，未被ESP捕获的痕量元素所占比例极小；未被ESP