燃煤亚微米颗粒的形成和团聚机制的研究

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1、华中科技大学博士学位论文燃煤亚微米颗粒的形成和团聚机制的研究姓名：魏凤申请学位级别：博士专业：热能工程指导教师：郑楚光;张军营20050629As在颗粒上的富集结果和实验有较好的相关性，而难挥发性的Sb、Co的富集计算结果和实验的相关性较差，表明模型描述的痕量元素的富集现象与痕量元素的挥发性有关，痕量元素挥发性越难，模型计算与实验的相关性越差。因此，该模型的建立对描述亚微米颗粒富集易挥发性痕量元素具有理论指导意义。为了研究燃煤飞灰成分对痕量砷的吸附规律，本文选用一般飞灰中含量较多的四种单一成分Al2O3、CaO、MgO和SiO2，分别进行了不同温度下含砷物质的挥发和吸附

2、的实验研究，并在吸附理论和质量扩散理论的基础上，模拟了CaO对砷的吸附过程。实验结果表明，在较高温度下，砷蒸气较易与CaO、MgO发生化学反应生成砷酸盐化合物。通过CaO和砷吸附模型的计算结果表明，温度，吸附剂的转化率、CaO颗粒的有效表面积和砷挥发率是重要的影响因素，吸附剂的转化率随着时间先增大后减少，CaO颗粒的有效表面积的变化速率随时间先增大后减少。为了减少燃煤亚微米颗粒的排放，本文提出采用化学团聚促使颗粒物团聚成较大粒径后加以除去的方法，该方法的提出开辟了一条亚微米颗粒的排放控制新思路。对此，本文进行了较为系统的理论工作，推导了基于喷雾理论的团聚剂促进亚微米颗粒

3、团聚的模型，研究了亚微米颗粒间的团聚作用力。模拟的计算结果表明，不加团聚剂时亚微米颗粒间的团聚效果并不明显；但加入团聚剂后能较好地促进颗粒间团聚，有效的减少亚微米颗粒的数目，并综合分析了团聚剂流量、质量浓度、烟尘流量、雾化液滴半径和飞灰颗粒半径等影响因素；影响亚微米颗粒团聚的主要作用力是表面极性力和阻力，而表面弹性力和重力几乎可忽略。该研究的结果为进一步对亚微米颗粒的团聚实验提供了理论上参考依据。在前面对亚微米颗粒团聚机理进行模拟研究的基础上，本文专门建立了颗粒的团聚实验系统，进行了系统的亚微米颗粒团聚实验研究，挑选了团聚效果较好的团聚剂，比较了各种因素对亚微米颗粒团聚

4、的影响，并进行了团聚机理的分析。实验表明，团聚剂的使用可以促使颗粒发生团聚，大大减小烟尘的排放浓度，并且采用这种方法可以不改变锅炉现有的运行条件和除尘装置，具有投资少，工艺简单，容易操作，经济性等特点。关键词：煤燃烧亚微米颗粒痕量元素吸附团聚数值模拟IIIAbstractPlentyofsub-micronparticlesemittedfromcoal-firedboilerareenrichedwithmanytraceelements,suchasHg,As,Se,Pb,Cd,andCr,whichwoulddogreatharmtoenvironmentandm

5、ankindhealth。Theseriouspollutantproblembringsthemaximumattentionofmanyscienceresearchers.Howeverlittleinformationabouttheformationmechanismofsub-micronparticlesanditscontrollingduringthecombustionmethodswasreportedbecauseofthecomplexityofcombustioncourse,microcosmicofsub-micronparticlesf

6、ormationandlimitationofremovingdevices.Thenthepapercarriedoutsystemicresearchabouttheformationandcontrollingofthesub-micronparticlesenrichedwithtraceelementsduringthecoalcombustion,whichishelpfulforperfectingfossilfuelcombustionmechanismandpollutioncontrollingtheoryandhasafar-reachingimp

7、actoncontinuingdevelopmentofenergysourcesandenvironment.Firstly,thisthesisdiscussestheseriousharmofsub-micronparticleemissiononhumanandinhabitationenvironment,whichmeansitimportantandnecessarytostudysub-micronparticleformationandcontrollingmethod.Accordingtotheresearchwor