姚强教授——化石燃料燃烧源头控制PM2.5的基础研究课题验收时的简介.ppt

清华大学、北京大学、浙江大学、华中科技大学、天津大学、东南大学、上海交通大学、中国矿业大学和中国环境科学研究院 化石燃料燃烧排放PM2.5源头控制技术的基础研究(2013CB228500) 拟解决的关键科学问题：学术思想 * 拟解决的关键科学问题：学术思想 第一个关键技术途径：减少PM2.5的形成 第二个关键技术途径：增强PM2.5的脱除 主要学术思想：解决减少PM2.5生成和控制PM2.5排放两个技术途径中的关键科学问题，实现从源头上控制化石燃料PM2.5的形成和排放 拟解决四个关键科学问题 * * 2.碳质细颗粒物形成及湍流耦合快速氧化机理 1.煤中矿物质迁徙、转化的细颗粒物形成及非均相反应机制 3.细颗粒物聚并、长大及与气态污染物转化机理 拟解决的关键科学问题 4.细颗粒物在多场作用下多相流动中迁移、沉积和分离机制 * 1. 煤中矿物质迁徙、转化形成细颗粒物的规律及调控机制 煤+煤 煤+生物质 吸附剂、添加剂 燃烧条件：气氛、温度、氧量 细颗粒物 重金属 (1) 高温高压条件下碳质颗粒物形成机理 (3)碳质细颗粒物快速氧化的燃烧条件 (2)含碳质细颗粒物的湍流涡团破碎与混合强化机理 * 2.燃烧过程碳质颗粒物形成与快速氧化 (4)碳质细颗粒物氧化反应动力学及关键基团研究 (5)固体燃料燃烧中碳质细颗粒物与矿物质相互作用和氧化机理 内在矿物质 煤粉颗粒 有机键连接的 成灰物质 CO - Na ( K , S , P ) 挥发分析出 分 解 挥发分析出 C O - , O H - F e , S i , A l , C a , M g , N a , K , e t c . , 焦油 , 气体成分 ( CH 4 , CO 2 , CO , H 2 O etc .) 挥发分燃烧 碳燃烧 碳烟 缸内喷雾燃烧过程中碳烟分布 * 3. 细颗粒物聚并长大及与气态污染物转化机理及控制方法 增加碰撞频率和提高颗粒的粘附性以实现细颗粒物的聚并和长大 细颗粒物与气态污染物（NOx，SO2，VOCs，NH3）复杂的相互转化 相变 有机物 一次排放 PM2.5 气态前体物 发展多场作用下多相流理论，利用多种物理化学机制联合作用 * 4. 细颗粒物在多场作用下的迁移、沉积及分离过程高效脱除 扩散 撞击 静电力 预期目标 2）在细颗粒物形成与控制的基础理论研究方面达到国际先进水平，与其他科学研究项目一起在颗粒物的研究方面形成我国的整体优势 * 1）实现PM2.5减排与环境空气质量改善，重点提出从源头上控制PM2.5的思路和技术方法，掌握PM2.5形成与控制的基本规律，为PM2.5控制技术的发展提供技术支撑 3）具体指标：①SCI和EI的论文：200篇，专著2-4部；②原创性的发明专利10-20项，1-2项测试标准方法；③4-6种新方法，达到可以向生产转化的技术水平；④培养优秀中青年人才2-3人，博士40-50人 总体研究方案：总体研究思路 基本指导思想： 集中突破: “减少细颗粒物的生成”和“增强细颗粒物的脱除” 形成 排放 控制 核心: 非均相反应、多场作用下的多相流动 主 线 * 目标: 控制规律 重点: 源头控制 转化 项目的创新性 * 增强细颗粒物的脱除 利用多场协同作用，强化细颗粒物的聚并长大、迁移、沉积和分离作用，达到高效控制 掌握细颗粒物与气态污染物的非均相转化规律，PM2.5与气态污染物的共脱除，抑制二次颗粒物形成 丰富和发展非均相燃烧和污染物转化机理及多场作用下细颗粒多相流这两个关键理论，并进行技术原理的创新 减少细颗粒物的生成 掌握PM2.5的生成规律，控制燃烧条件和加入添加剂和吸附剂以降低颗粒物生成及其毒性和有害性 诱导湍流和增加氧化基团强化后期氧化减少碳质颗粒物的形成机理 课题设置方案 项 目 总 体 目 标 减 少 细 颗 粒 物 的 生 成 增强细颗粒物的脱除 * 1.非均相燃烧和污染物转化 2.多场作用下的细颗粒多相流理论 3.细颗粒物控制理论 科学成果： 谢谢各位专家！ * * 现在让我们来认真考察一下化石燃料颗粒物从形成-转化-排放的全过程。总体上来讲，化石燃料主要有以煤燃烧为主的固定源和以汽柴油燃烧为主的移动源，整体上讲在高温下，发生了复杂的物理化学变化形成以矿物为主的颗粒物和以碳质为主的碳烟颗粒，从燃烧室高温逐步降温通过各种控制设备，继续变化和转化，最终进入到大气，颗粒物和气态污染物发生成核、聚并、化学转化和长大，最终形成灰霾天气，对人体健康、环境和气候产生影响，我们思想是要将污染物在排入大气之前，在形成与排放控制两个方面开展相关的研究工作。 * 具体来讲，就是明确控制的二个关键技术途径，即：。。。。。。，这样就形成我的