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中国电机工程学报 2016年第16期杂志 文档列表

中国电机工程学报杂志燃烧源PM2．5的形成与排放控制技术专题

特约主编寄语4307-4307

摘要：2011年以来,随着一次又一次的重污染过程,PM_（2.5）这个科学词汇进入公众的视野,成为一个热门的话题。时间推回到2002年5月20—22日,第183次香山会议研讨的主题是＂可吸入颗粒物的形成机理和防治对策＂。我和中国环境监测总站的魏复盛院士及中国预防医学科学院的徐立大教授被聘请担任本次会议执行主席。魏复盛院士做了题为＂空气细粒子（PM_（2.5））的污染与危害＂的主题综述报告,

中国电机工程学报杂志PM2．5的控制机理和方法

燃煤电厂超低排放技术路线与协同脱除4308-4318

摘要：文中首先综述了高效烟气脱硝、脱硫和颗粒物脱除技术的发展。考虑到各个烟气净化单元设备彼此之间的相互影响,在超低排放路线的设计过程中需要兼顾考虑各个污染物装置的协同机制。在此基础上总结了3种现行的超低排放路线,分别是以低低温电除尘器、湿式电除尘器和电袋除尘器为核心可达到＂超低排放＂的技术路线,已有结果表明在合理配置污染物控制设备的条件下超低排放切实可行。

低低温电除尘协同脱除细颗粒与SO_3实验研究4319-4325

摘要：低低温电除尘技术是降低燃煤电厂细颗粒、SO_3排放的有效技术之一。采用燃煤热态试验系统,试验考察了普通电除尘与低低温电除尘中细颗粒的粒度变化特性,以及低低温电除尘入口烟温、烟气中SO_3浓度等对细颗粒与SO_3脱除性能的影响,并探讨飞灰吸附SO_3的机理。结果表明：低低温电除尘中存在颗粒凝结长大现象,出口颗粒物粒度高于普通电除尘,适当降低入口烟温,有利于增强低低温电除尘对细颗粒与SO_3的脱除,脱除效果随着入口烟气SO_3浓度的增加而提高。低低温电除尘对于SO_3的脱除效率高于80%,SO_3在飞灰上的冷凝主要由内扩散控制。

低低温电除尘器颗粒物脱除特性的工程应用试验研究4326-4332

摘要：对某1000MW燃煤机组低低温电除尘器的颗粒物脱除特性进行试验研究：对设备前后烟道中的烟气颗粒物进行采样、分析,对设备各级电场的捕集飞灰进行检测;初步探寻了低低温状态下烟温与除尘效果的关系,研究了低低温电除尘器对各级粒径颗粒物的脱除效果、对主要成灰元素的捕集情况。试验结果表明：降低电除尘器进口烟温至低低温状态（87~100℃）,可有效提升设备对烟尘的总体脱除能力,除尘效率可达99.9%以上,逃逸烟尘浓度可控制在20mg/m~3以内;调整进口烟温至90℃,PM1脱除效率可达99.44%;元素Si、Al主要分布于较大颗粒（粒径〉10μm）被电场捕集,元素Ca、Fe、Mg、S主要富集于可吸入颗粒物（PM10）被电场捕集。

水膜对静电除尘器内部微细颗粒分布及运动特性的影响研究4333-4341

摘要：建立了一个静电除尘器微细颗粒分布与运动特性研究平台,通过改造的静电低压撞击器对电除尘器极板有/无水膜状态下的微细颗粒浓度变化进行实时测试,结合静电除尘器内部不同区域微细颗粒的受力分析,研究了水膜对静电除尘器内部颗粒的分布状况、运动轨迹、沉积情况、分级效率及力学行为等的影响。研究表明,水膜对近壁区微细颗粒的力学行为影响显著,均布水膜后近壁区的电场力、热泳力、浓度梯度力均有不同程度的增大,且颗粒与收尘极之间的相互作用转变为气固两相流与水膜之间的扩散过程;有/无水膜状态下静电除尘器内部微细颗粒浓度从中心到壁面均呈现递减的趋势,均布水膜后截面浓度梯度更大（特别是近壁区域）且随着气流的发展近壁面处的低浓度区增大;均布水膜后颗粒沿程浓度的变化主要由粒径为0.1~1μm范围内的颗粒浓度变化引起,浓度降低的最大幅度为30%;有/无水膜状态下微细颗粒物分级脱除效率的曲线形状和变化趋势相似,颗粒粒径为0.3μm时脱除效率最小,当颗粒直径减小或增大时,颗粒脱除效率迅速增大,水膜对小颗粒的脱除效果更显著,较无水膜状态下提高20%左右。

燃煤烟气SCR脱硝系统中细颗粒物排放特性综述4342-4348

摘要：当前我国面临着严重的由PM_（2.5）导致的严重大气污染,燃煤电厂是大气环境中PM_（2.5）的主要排放源之一。燃煤电厂大规模安装的选择性催化还原（SCR）脱硝装置虽然减少了NOx转化生成的二次PM_（2.5）,但却可能增加一次PM_（2.5）排放,其中以硫酸（氢）铵细颗粒物排放为主,同时,也改变了PM_（2.5）的物理化学特性。文中综述了SCR脱硝前后细颗粒物物理化学性质的变化及SCR脱硝过程对燃煤电厂细颗粒排放特征的影响,后续除尘、湿法脱硫系统（WFGD）烟气处理系统中细颗粒物排放的影响,重点阐述了硫酸（氢）铵细颗粒物的生成转化及影响因素,同时,也对今后SCR脱硝过程中细颗粒物的生成及控制的研究方向作出了进行了展望。

相变凝聚器对WESP提效研究及工程应用4349-4355

摘要：针对当前燃煤电厂湿式电除尘器（WESP）工程应用中存在的局限,某电厂示范工程首次采用相变凝聚湿式电除尘一体化技术,即在WESP前端增设相变凝聚器,从而提高了WESP的全工况适应性和可靠性,为燃煤电厂超低排放改造提供了新思路。工程投运后对系统的除尘效果进行现场实测,结果表明：机组负荷为600MW、WESP电压设定60k V时,相变凝聚器开启后,颗粒物排放浓度由开启前的1.59mg/m3降低至1.04 mg/m3,总除尘效率由88.30%提高至92.32%;机组负荷为500MW、WESP电压设定60k V时,相变凝聚器开启后,颗粒物排放浓度由开启前的1.27mg/m3降低至0.77mg/m3,总除尘效率由91.97%提高至95.14%,相变凝聚器对WESP除尘性能提效明显,特别是减少PM1等微细颗粒物的排放。同时,工作电压、运行负荷和颗粒物粒径大小等对WESP除尘性能也有一定影响。另外,相变凝聚器节水效果显著,在400~600 MW运行工况下可凝结水14~15t/h。

电厂湿法脱硫系统对烟气中细颗粒物及SO_3酸雾脱除作用研究4356-4362

摘要：对2家燃煤电厂湿法烟气脱硫（wet flue gas desulfurization,WFGD）系统前后细颗粒及SO_3酸雾进行了测试分析,对比分析了单塔、双塔脱硫工艺、燃煤组分等与细颗粒物和SO_3酸雾脱除作用的关系。结果表明,双塔WFGD系统对细颗粒物和SO_3酸雾的脱除效率明显高于单塔系统。WFGD系统入口细颗粒物粒径分布相似,脱硫后细颗粒物粒径分布向小粒径方向迁移,同时PM_（2.5）相对比例有所增加,双塔脱硫系统更为明显。WFGD系统在脱除燃煤烟气中颗粒物的同时,本身也会形成新的细颗粒物,其主要成分为硫酸钙,呈板状及棱柱状。单塔、双塔WFGD系统对燃煤烟气中SO_3酸雾的脱除效率范围分别介于30%~40%、50%~65%,随着塔入口烟气中SO_3及颗粒物浓度的增加,其脱除效率有所提高;燃用高硫煤时,会出现蓝烟现象。

无机盐离子对团聚剂溶液性质的影响机制4363-4368

摘要：在化学团聚技术中,无机盐离子对团聚剂性质的影响相当重要。采用分子动力学模拟方法研究了Na＋、Mg~（2＋）和Ca~（2＋）对部分水解疏水改性聚丙烯酰胺（HMHPAM）溶液性质的影响机制。通过回旋半径以及径向分布函数表征方法分析阳离子对HMHPAM的水溶性以及溶液黏度的影响。回旋半径结果表明盐离子降低了HMHPAM溶液的黏度,其中Na＋、Mg~（2＋）和Ca~（2＋）对溶液黏度影响的程度为Ca~（2＋）〉Mg~（2＋）〉Na＋。阳离子水合作用结果表明Mg~（2＋）的水合半径最小,其吸水能力最强,对HMHPAM的水溶性影响最大。径向分布函数分析显示Ca~（2＋）可以进入羧酸根基团的第1层水合层,并与之直接相互作用,静电屏蔽作用最大,对溶液黏度影响最大;Na＋对HMHPAM溶液的影响最小,只能起到微弱的静电屏蔽作用。

带电颗粒流动过程中电荷损失的研究4369-4375

摘要：静电增强过滤是电袋复合除尘技术的重要优势之一,其作用强弱与颗粒的带电量有关,自静电除尘区逃逸的带电颗粒在流动过程中存在电荷损失。文中建立了颗粒荷电、流动与采样测试实验系统,在空气相对湿度21%~73%的条件下,利用静电低压撞击器对不同流动时间的带电二氧化硅和飞灰颗粒带电量分布进行了在线测量。实验结果表明,带电颗粒在流动过程中存在电荷损失,带电量衰减速度基本不受颗粒成分、粒径和空气的相对湿度的影响。分析认为造成颗粒电荷损失的主要机制是空气中离子对颗粒的中和作用。基于库伦定律与离子迁移-扩散方程,推导了颗粒带电量在自然流动过程中随时间变化的关系式,与实验结果吻合良好。理论分析表明颗粒带电量随时间推移呈现指数衰减,衰减速度随空气离子的迁移率Z和平衡离子浓度n的增加而加快。

灰的无量纲脖颈抗拉强度模型研究4376-4381

摘要：灰的固体桥力对于灰的沉积行为有重要影响。通过对灰的固体桥力测量实验结果进行无量纲化处理,提出了灰的无量纲脖颈抗拉强度计算公式,计算值与实验值符合较好,计算偏差小于22%。灰的脖颈抗拉强度小于同温度下的材料抗拉强度,当温度较低时,脖颈抗拉强度可能仅为材料抗拉强度的1/150,这证实了传统的对灰的脖颈抗拉强度的估计方法存在偏差。

两段式生长管中过饱和环境特征研究4382-4388

摘要：利用变物性参数的传热传质模型对两段式生长管中2种构建过饱和环境方式,即低温饱和烟气与高温热水相接触后再与低温冷水接触（方式1）和高温含湿气体与低温冷水相接触后再与高温热水接触（方式2）形成的过饱和度分布进行了计算,分析了不同构建方式下形成的过饱和环境特征。结果表明：两段式生长管中第一段和第二段长度的最佳选取受构建方式、温差等因素的影响;与整段式生长管相比两段式生长管中各构建方式各径向处过饱和度得到提高,且构建方式1下过饱和度提高更明显;随着进气流速、压力的增加,方式1所得过饱和度增加,方式2所得过饱和度先增大但在较高流速或较大压力下有所降低。

超细颗粒聚团模型及湍流聚并器聚团研究4389-4395

摘要：研究颗粒不同聚团机理模型对湍流聚并器颗粒聚团过程的影响。基于FLUENT软件UDF功能自定义聚团核,考虑颗粒间排斥势能Umax对聚并率的影响,引入捕集效率f（α）对聚团核进行修正,得到修正湍流聚并模型并将该模型与传统湍流聚并模型进行比较。通过群体平衡模型耦合CFD对颗粒聚团过程进行数值模拟。结果表明：通过对理想湍流聚并模型和修正湍流聚并模型与实验结果的对比,理想湍流聚并模型的误差在8%左右,而修正湍流聚并模型误差仅有3%,修正湍流聚并模型与实验结果吻合。布朗聚并对粒径小于2μm颗粒有明显减少作用,布朗聚并在湍流聚并中不可以忽略,修正湍流聚并耦合布朗聚并模型基本与实验结果吻合。

准东煤热解、燃烧和气化过程中Na的行为及高岭土的捕获作用4396-4401

摘要：针对准东煤利用过程中颗粒物的生成和Na行为的控制,通过高温沉降炉实验研究准东煤煤粉分别在热解、燃烧和气化时颗粒物的生成特性及Na元素的贡献,并研究3种气氛下添加高岭土对颗粒物生成的影响和Na的捕集特性。结果表明,在煤粉燃烧过程中,热解阶段有一定程度的Na元素挥发;但是焦颗粒燃烧及其后阶段仍然是Na元素挥发的主要阶段。煤粉气化气氛反应有利于Na元素以Na Cl的形式挥发。添加高岭土可有效抑制煤粉热解、燃烧和气化气氛下细颗粒物的生成。高岭土能很好地捕集不同气氛下的反应气相中的Na元素,且气化气氛下高岭土的捕集效果最好。

催化型柴油机颗粒捕集器喷油助燃主动再生过程试验研究4402-4407

摘要：柴油机颗粒捕集器（diesel particulate filter,DPF）是降低柴油机颗粒物排放的有效手段。喷油助燃是重型柴油机采用最多的一种DPF主动再生方法,由于DPF主动再生试验实施非常困难,很少直接对真实柴油机DPF的主动再生过程进行试验研究。文中对柴油机稳态工况下催化型柴油机颗粒捕集器（catalyzed diesel particulate filter,CDPF）喷油助燃主动再生过程进行试验研究,对CDPF主动再生过程中的压降、温度以及排放进行了分析。研究表明：CDPF主动再生时,其内部局部地区的温度远远高于CDPF的进口温度和出口温度,CDPF内部温度分布总体呈现出轴向上越靠近CDPF后端温度越高,径向上中间温度最高,中心温度次之,边缘温度最低的规律。CDPF主动再生时会有少量的碳氢和CO泄漏,CDPF后的NO_2浓度会显著降低,颗粒物数量排放会显著增加。

中国电机工程学报杂志PM2．5的形成机理和排放特性

我国民用燃煤一次颗粒物的减排潜力研究4408-4414

摘要：民用燃煤是我国当前所有燃煤行业中一次PM_（2.5）最大的排放源。研究比较了18种原煤和6种半焦型煤在一典型的传统采暖炉中燃烧时的PM_（2.5）排放因子,并对比了一组典型无烟煤、半焦型煤和烟煤在改进型反式采暖炉中燃烧时的PM_（2.5）排放因子。半焦型煤的平均PM_（2.5）排放因子比所测试的原煤约低94%,同时改进型反式采暖炉对所测试的烟煤也约减排94%。这些结果表明用半焦型煤替代原煤和改进民用炉具均是实现我国民用燃煤PM_（2.5）减排的有效途径。

颗粒粒径分布对全散射法测量颗粒质量浓度的影响4415-4421

摘要：燃煤电厂烟尘排放是造成环境污染最主要的因素之一,实现电厂排放烟尘浓度的在线监测显得尤为重要。以光全散射法为理论基础,运用MATLAB编程,得到消光系数与粒径、复折射率的关系以及颗粒浓度与消光曲线的关系;在实验室搭建粉尘浓度监测台架,用0.81和2.1μm这2种聚苯乙烯标准颗粒在液相介质中对台架测试结果进行标定;而后选取3种粒径分布不同的二氧化硅球形颗粒进行测量,测量结果表明,样品中无量纲尺寸因子α〉30的颗粒所占的比例越高,浓度测量的误差越大。

民用煤燃烧排放PM_（2.5）的微观形貌和化学组分4422-4428

摘要：设计和搭建室内煤燃烧–稀释系统,分别燃烧烟煤和无烟煤,获取不同煤种燃烧排放PM_（2.5）样品,使用带能谱的透射电镜观察单颗粒的物理化学特征。根据颗粒的微观形貌、化学组分及电子束作用下的稳定性,将颗粒分成7种类型：富Si、富Ca、富S、富K、有机、碳烟和金属颗粒。燃煤排放的碳烟多聚集在一起,呈链状;有机颗粒多呈球形或近似球形;富Si和金属颗粒多呈不规则形状,球形颗粒数量相对较少,原因是民用煤的燃烧温度相对较低,不能使煤中大部分矿物质呈熔融状态。烟煤燃烧排放碳烟的相对数量百分比高于无烟煤,是由于烟煤的挥发分高于无烟煤。燃煤排放富S颗粒的相对数量百分比随煤中含S量增加而升高。