水蒸气对合成焦燃烧过程中SiO2内含物气化挥发及PM生成特性的影响

摘要

为了综合分析温度和水蒸气含量对煤焦燃烧过程中二氧化硅(SiO2)气化挥发以及超细模态颗粒物(PM)生成特性的影响,利用高温管式沉降炉在1400、1800 K的温度下模拟空气气氛(21％O2+79％N2),并分别加入体积分数为0％、5％、10％、20％、30％的水蒸气,进行合成煤焦燃烧实验.利用荷电低压撞击器(ELPI+)测得合成焦燃烧产物中PM的数量及质量浓度,并通过数量气化因子和气化率对SiO2气化挥发特性进行定量分析.研究表明:在各个实验工况下,超细PM的数量浓度占PM10数量浓度的比例达到99％以上,质量浓度占PM10质量浓度的比例不足1％;燃烧温度和水蒸气对SiO2气化的影响效果明显,在1400 K燃烧温度下,超细PM的累计数量浓度随着水蒸气的加入先减小后增大,累计质量浓度随水蒸气的加入而减小;在1800 K燃烧温度下,超细PM累计数量浓度和累计质量浓度均随水蒸气体积分数的提高而递增,1800 K、30％H 2 O时,合成焦中SiO2的数量气化因子和气化率均达到最大值,分别为7.95×1010/mg和0.95％.研究揭示了煤焦燃烧过程中超细PM生成及数量浓度与质量浓度的粒径分布关系,为高效降低燃煤过程中超细模态PM的排放量提供了理论依据.