粉煤燃烧过程的细灰的形成.docx

粉煤燃烧过程中细灰的形成Tsuyoshi Teramae* and Takayuki Takarada煤与环境研究重点实验室，煤商务办公，石油及煤市场部，出光兴产公司， 3-1 Nakasode，袖浦市，千叶县，日本和部 化学与环境工程学院，群马大学教授， 1-5-1天神町，桐生市，群马县，日本细粒子形成机制的一个基本认识是一个重要的步骤，以减轻燃煤对环境的影响。在这项研究中， 15种粉煤样品一个下拉式管式炉中燃烧，调查形成细颗粒物和它们的排放煤灰性能的影响。细颗粒通过旋风分离器和一个低压冲击器收集。所收集的颗粒的元素组成是由扫描电子显微镜能量分散X射线光谱仪进行分析。我们研究了该微粒的化学组成与颗粒直径的函数，并检查父煤样品中各元素的比例。我们确定，几乎所有的颗粒小于0.22μm的直径是由煤中的挥发冷凝SiO2和Al2O3的形成。我们还证明， SiO2in粒径小于0.22微米，直径是有关罚款数额的金额包括石英和粘土矿物中的原煤。颗粒大于0.76 微米直径的主要成分为SiO2和Al2O3和作为颗粒的直径减小，铁，镁，钙，磷的质量分数增大。然而，粒径在该这种倾向开始根据元件不同。 0.22和0.76微;米直径之间的颗粒被认为已经由碎片和颗粒聚结在煤和由挥发性元素到其它颗粒的同时进行缩合形成的。1.介绍世界各国政府都承认大气细粒子对健康的不利影响。其结果，标准已被引入，以协助减少环境微粒浓度。在美国，一个国家环境空气质量标准（NAAQS）已经建立了颗粒物的空气动力学直径小于10微米（PM10）和小于2.5微米（PM2.5）。在日本，悬浮颗粒物环境监管，直径小于10微米的已经建立了环境部。约1亿吨动力煤的是在日本每年使用的，和细颗粒物从燃煤锅炉的排放必须减少。为了阐明的可吸入颗粒物的形成机制，许多研究人员测得的可吸入颗粒物对各种煤种的粒度分布。此外，他们也已经进行燃烧实验，其中温度和氧浓度是变化的。粒度分布的测量是阐明细粒子形成机制的重要手段。近年来，出现了粒径分布显示为三峰分布的几份报告。3-5精细模式具有约0.1μm的平均直径是通过挥发，冷凝形成，而为5μm以上的粗大的模式是由灰颗粒的聚结而形成。然而，几乎已经取得了进展在讨论形成机制，中央模式。宇和同事6确定并检查这个中心模式的起源基础元素的质量分数大小分布的基础上。他们建议，汽化物种对细残灰颗粒异构冷凝吸附适当地占中央模式的形成。本研究的主要目的是利用大量的煤样，以相同的条件下从每一个样品的样品细颗粒，测定粒度分布和元素的质量分数分布， 为每个模式与以前的研究获得比较大小的边界，并探讨细颗粒的形成机制。先前的研究仅使用少数种类的煤样的，而在目前的研究中，我们使用15个不同的煤样。我们还专注于硅和铝，这是在灰细颗粒的主要成分，并阐明这些元素的细粒子形成的影响，以及他们采取了成为细颗粒的路径。 Quann和他的同事测量的1.6-44 ％SiO2含量在亚微米烟雾从煤燃烧20 ％的氧气。 Buhre和同事8特征在于从烟煤在21％的燃烧和50 ％的O 2产生小的灰粒子。它们表明，这些样品的主要成分是硫，硅，磷，钠和其元素组成和亚微米级的灰产率是极大地影响通过增加氧气分压。他们还指出，蒸发物种的缩合负责灰颗粒小于0.3μm的形成。在进一步的研究中由同一组，汽化二氧化硅的含量和五个良好的特点澳大利亚黑煤的特征之间的相关性在21 ％和50 ％ O2在一个下拉式管式炉（ DTF）进行了检查，燃烧。他们认为，一个尺寸小于2μm的细分散的硅矿物可以大大促进二氧化硅汽化观察到的金额。然而，他们并没有量化的颗粒小于2微米直径的变化量，他们也没有直接表达这些粒子的二氧化硅汽化的贡献。 9 张和他的同事10表明，莫来石（ 3Al2O3 · 2SiO2 ）从高岭石的分解而产生的（氧化铝· 2SiO2 ·2H2O ），有助于形成微粒具有0.1 - 1μm的尺寸。他们指出，二氧化硅也由高岭石的分解所产生的化学计量，但是其中该生成的SiO 2变得掺入到亚微米级颗粒的程度是未知的。许多研究人员已经表明，一氧化硅的石英的挥发包含在煤形式的??微粒。然而，含有SiO2和Al2O3作为硅细颗粒来源的粘土矿物的效果几乎没有讨论过。在本研究中，我们研究了粘土矿物的作用作为源的硅微粒和在细颗粒形成基于颗粒直径的机制的差异。2.实验部分十三种烟煤具有广泛的灰分化学组成被选作分析。这两个煤样（样品L和M在表1）重量分析分馏获得额外的煤样具有低灰分含量（样本N和O，分别），使 总样本数为15。浮子分数，这是通过用1.3的比重的液体的装置分离的馏分，对于燃烧试验进行了测试。灰分含量和化学组成为异种的15煤样品中。例如，SiO2含量介于44.5％至74.6％之间，Al2O3含量介乎17.1％至37.3％，而硅铝比是1.29-4.06。图