煤燃烧过程中颗粒物形成特性研究

摘要

随着社会的发展，人们对能源的需求量也越来越大，煤作为一种最为廉价、储量最大的常规能源是人类能源主要来源之一。然而煤在作为能源燃烧放出大量热量的同时，也向环境中排放了大量的污染物。在燃烧造成的污染物中，除二氧化硫、氮氧化合物和二氧化碳以外，燃烧生成的细微颗粒物已成为燃烧污染中的一个新兴而前沿的研究领域和热点。已有研究表明，燃煤生成的细微颗粒物是大气中可吸入颗粒物的重要来源，大气中的可吸入颗粒物对人体健康和生态环境有很大的影响。我国是燃煤大国，大气中的可吸入颗粒物已成为城市的首要污染物，有半数以上的城市达不到国家标准，因而研究煤燃烧过程中颗粒物的形成机理是很有科学和实践意义的。 本文从理论和实验两方面来研究煤燃烧过程中细微颗粒的形成特性。首先详细地分析了煤燃烧过程中细微颗粒物的形成机理；然后使用沉降炉研究了平顶山烟煤燃烧生成飞灰粒径特性，分析了各种参数对飞灰粒径的影响；接着介绍了新的实验系统，并且在该实验系统上对平顶山烟煤进行燃烧实验，对燃烧生成的细微颗粒物进行粒径分布、结构形态和组成特性（主要组成元素Si 、Al 、Na 、S 、Fe）进行了分析研究。最后根据煤燃烧过程中煤颗粒一次破碎的理论建立简化的一次破碎模型，通过此模型分析了煤颗粒的粒径、炉膛温度、炉膛对煤颗粒的传热系数等9 个因素对煤燃烧过程中煤颗粒一次破碎的影响，分析的结果与近年来报道的实验结论和本文的实验结果基本保持一致。