O2-CO2气氛添加高岭石对燃煤PM2.5排放的影响

第38卷第4期2010年8月燃料化学学报JournalofFuelChemistryandTechnologyVoI．38No．4Aug．2010文章编号：0253-2409(2010)04-0398-0502／C02气氛添加高岭石对燃煤PM2．5排放的影响屈成锐，赵长遂，段伦博，周骛(东南大学热能T程研究所，江苏南京210096)摘要：采用管式炉研究了在O：／CO：气氛下添加高岭石对PM：．，(空气动力学直径小于2．5Ia,m的颗粒物)排放特性的影响。实验采用荷电低压撞击器(ELPI)采集和分析燃烧后的PM：，。结果表明，添加高岭石是燃烧过程中影响PM：，生成的重要因素。添加高岭石后，生成PM。的数量和质量浓度均降低，而PM汜，的数量和质量浓度均略有增加，PM：，粒径分布均呈双峰分布，峰值点分别出现在0．2斗m和2．0斗m左右。随着高岭石添加质量比的增加，PM：，中的s、Pb、cu、Na和K五种元素的浓度呈下降趋势。粒径小于0．317Ixm的亚微米颗粒通过气化-凝结机理形成，而超微米颗粒则是通过亚微米颗粒凝聚、聚结和矿物质熔融、破碎、聚结形成。关键词：02／C02；燃烧；PM2，；形成机理；添加剂中图分类号：TKl6文献标识码：AEffectofkaoliniteadditiveonformationofPM2．5under02／C02atmosphereduringcoalcombustionQUCheng—rui。ZHAOChang—sui，DUANLun—bo，ZHOUWu(ThermoenergyEngineeringResearchl瑚titute，SoutheastUniversity，Nanjing210096，China)Abstract：TheinflueneeofkaoliniteadditiveontheemissioncharacteristicsofPM，E(particulateswithaerodynamicdiameterlessthan2．5I&m1wasstudiedwithatubefurnace．Thecombustiontestswerecarriedoutat1123KunderO，／CO，atmosphere．ThePM，{generatedfromcoalcombustionwascollectedandanalyzedwithanElectricalLowPressureImpaetor(ELPI)．TheresultsindicatethatkaoliniteiSanimportantfactorfortheformationofPM，Eduringcoalcombustionunder0，／CO，atmosphere．ThenumberandmassconcentrationsofPMIdiminish，butthoseofPMl-2．5enhanceslightlyafterkaoliniteisadded．ThesizedistributionsofPM2．5aresimilar，whichdisplaytwopeaksaround0．2斗mand2．0ixm，respectively．Withincreasingtheweightratioofkaolinite，theconcentrationsofS．Pb，Cu。NaandKdecrease．Thesubmicron—sizeashparticlessmallerthan0．317Ixmareformedvianucleationofvaporizedashcomponents．Thesupermicron—sizeashparticlesareformedbycoagulationandcoalesceneeofthesubmicron—sizeash，andfragmentationandcoalescenceofmineralmatter．Keywords：02／C02；combustion；PM2．5；formationmechanism；additive燃煤是PM：．，(空气动力学直径小于2．5肛m的颗粒物)的一个重要来源。作为一个燃煤大国目前中国城市大气环境的首要污染物就是PM：，。PM：．，的表面易于富集大量有毒有害的重金属元素，对人体健康危害极大，并对环境造成严重污染。因此，PM：．，的形成和控制问题引起了许多学者的关注。目前，大部分学者认为，燃煤过程中颗粒物的形成是一个十分复杂的物理化学过程，其形成途径主要有四种：①原煤中含有大量的矿物质颗粒，其中有一部分直径小于10Ixm的矿物质颗粒，它们在燃烧时直接转化成颗粒物，其主要是难熔元素形成的颗粒物，例如Si、m、Ca和Fe等，这种途径形成的颗粒物一