燃煤超细颗粒物团聚絮凝机理研究.pdf

中国1=程热物理学会 燃烧学 学术会议论文 编号：064135 燃煤超细颗粒物团聚絮凝机理研究 张军营，赵永椿，陈俊，魏凤，‘郑楚光 华中科技大学煤燃烧国家重点实验室，武汉，430074 电t舌：027E—mai rl 1：j!zhang@hust．edu．c 摘要：在自制的团聚实验台进行了不同团聚促进剂和不同组成的颗粒物问的相互作用实验，利用场发 射扫描电镜(FSEM)对团聚作用前后的颗粒样品进行了详细分析，从理论层面对喷雾团聚超细颗粒物 的机理进行了阐述，提出了团聚剂对超细颗粒物的絮凝作用足产生团聚的主要原因，产生絮凝的的机 理包括了双电层压缩．电荷中和作用．架桥作用。对团聚效果产生影响的因素：高分了所带电荷种类， 高分子分子量，高分子的结构，高分子链柔顺性等进行了较为系统的分析．化学团聚是降低超细颗粒 物排放的最为有效而切实可行的技术． 关键词：超细颗粒物，团聚，絮凝，煤燃烧 1．引言 我国燃煤引起的环境污染问题已相当严重。颗粒物是目前我国城市大气环境的首要 污染物，我国烟尘90％来自燃煤。．虽然现有除尘装置的除尘效率可达99％以上，但这些 除尘器对超细颗粒物的捕获率较低，仍有大量的超细颗粒物进入大气中，构成大气气溶 胶的主要部分…。超细颗粒物的控制关系重大。，若能在燃烧和燃后区促进这些细小颗粒 进一步团聚形成较大的颗粒，就可减少烟尘的排放。声、光、电、磁、热、相交等各种 技术对超细颗粒的团聚都有不同程度的促进作用幢’3’。化学团聚是指使用吸附剂捕获超 细颗粒物的除尘方法，主要通过物理吸附和化学反应相结合的机理来实现的。根据化学 团聚剂加入位置的不同，又可分为燃烧中化学团聚和燃烧后化学团聚。燃烧中化学团聚 主要是指在燃烧室中喷入气相吸附剂或是在煤中加入固相吸附剂进行燃烧，通过团聚气 化状态的超细颗粒物以防止其形成超细颗粒物基核，或者通过形成复杂化合物团聚超细 颗粒物，并有效防止某些金属物质气化，进而控制在燃烧室出口处形成超细颗粒物的基 核…1。燃烧后化学团聚对除去超细颗粒物不仅十分有效，而且可以实现多种污染物同 时脱除H1。在除尘设备前对超细颗粒物进行团聚，既不改变正常生产条4t：，也不改变现 有的除尘设备和操作参数进行。本文针对燃后区化学团聚促进作用进行了实验研究，详 细分析团聚实验前后颗粒的微观特征，探讨颗粒团聚的机理。 2．实验及测试方法 超细颗粒物喷雾团聚实验在所建立的团聚实验台架上进行，团聚实验台架系统图如 图l所示，详细的参数、尺寸和操作过程见文献阳1。团聚促进剂选用效果较好的CMC(高 2006CB200304) 272 研磨至O．1pm) ， 图1团聚台架整体图 FSEM：采用Sirion 200场发射扫描电子显微镜对团聚实验前后颗粒物的形貌进行 分析，探测器为E．T二次电子探测器。扫描之前首先将样品放于铜片上用酒精使其吸附， 然后用Gamn．682精密刻蚀喷镀仪镀膜，先抽真空半个小时，然后喷镀约5分钟，金膜 厚度选择为500A唧 3．结果与讨论 3．1不同超细颗粒物与不同团聚促进剂的作用实验 利用自制团聚实验系统研究了CMC、HAC对Si02粉、‘配灰和电厂灰的团聚作用， 在烟道中烟尘浓度和其它条件相同的情况下，不同团聚促进剂对Si02粉、配灰和电厂 灰颗粒的团聚作用如图2所示。不加任何团聚剂时，各种颗粒排放的烟尘浓度平均约为 600mg／m3，远远高于加了团聚剂后排放的烟尘浓度(图2)，排放的颗粒浓度减少到40％ 左右。相同条件下CMC对配灰颗粒团聚的效果最好，对电厂灰颗粒团聚作用最差，造 成这种差异的主要原因可能是由于颗粒的种类、物理化学性质的不同。HAC对配灰颗 粒团聚作用较好，而对其它两种颗粒团聚作用较差。CMC对电厂灰颗粒的团聚效果好 干HAC。