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        民用煤燃燒污染物排放因子研究(HWS-150使用)

        返回列表 來(lái)源:未知 發(fā)布日期:2019-12-13 09:49【

        近年來(lái),大氣污染一直是公眾和決策者高度關(guān)注的問(wèn)題,其中又以霧霾問(wèn)題最受關(guān)注,但受中國(guó)能 源結(jié)構(gòu)特點(diǎn)限制,由煤炭燃燒特別是民用散煤燃燒引起的大氣污染依然存在。我國(guó)能源儲(chǔ)備特點(diǎn)是富 煤缺油少氣,能源消耗特點(diǎn)是嚴(yán)重依賴(lài)煤炭,煤炭消費(fèi)占初級(jí)能源消費(fèi)的 70% 左右,并且這一狀況會(huì)持續(xù)很長(zhǎng)一段時(shí)期。在煤炭消費(fèi)領(lǐng)域,民用煤通常用于生火做飯或取暖等,表現(xiàn)為粗效和低能效的燃燒 方式,燃燒效率低,缺乏相應(yīng)的排放控制措施,單位質(zhì)量民用燃煤排放遠(yuǎn)大于工業(yè)鍋爐有組織污染物排 放,對(duì)大氣污染的貢獻(xiàn)也遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于工業(yè)活動(dòng)的貢獻(xiàn)。


        1 材料與方法 


        1.1 樣品來(lái)源


        共選用 7 個(gè)煤種,包括 2 種煙煤、2 種無(wú)煙煤、2 種蜂窩煤和 1 種型煤。2 種煙煤分別來(lái)自河 南平頂山七礦(HNY)和陜西鴻海物流有限責(zé)任公司(HHY);2 種無(wú)煙煤分別來(lái)自平頂山天安煤業(yè)股份 有限公司(HNW)和山西晉城無(wú)煙煤礦業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司(JCW);2 種蜂窩煤分別來(lái)自武漢市售蜂窩 煤(WHF)和河南安陽(yáng)蜂窩煤(HNF);型煤為陜西榆林煤球(YLX)。7 個(gè)煤種的煤質(zhì)分析見(jiàn)表 1。表 1 中 煙煤和無(wú)煙煤的數(shù)據(jù)由煤種供應(yīng)方提供,蜂窩煤和型煤數(shù)據(jù)按照GB/T 212—2008《煤的工業(yè)分析方法》[6] 和 GB/T 213—2008《煤的發(fā)熱量測(cè)定方法》[7]的規(guī)定測(cè)定。

        1.2 主要儀器與試劑 


        所用的主要儀器設(shè)備見(jiàn)表 2。


        1.3 燃燒采樣系統(tǒng)


         燃燒采樣系統(tǒng)由燃燒室、稀釋緩沖室及采樣系統(tǒng) 3 部分組成(見(jiàn)圖 1)。燃燒室采用程控工業(yè)管式 電爐,煤樣燃燒產(chǎn)生的煙氣經(jīng)連接管收集進(jìn)入稀釋緩沖區(qū)稀釋降溫,然后采樣分析。 燃燒實(shí)驗(yàn)?zāi)M明燒與悶燒兩種燃燒狀態(tài)。明燒實(shí)驗(yàn)吊籃用 100 目的篩網(wǎng)加工而成,為保證煤能充 分燃燒,明燒實(shí)驗(yàn)時(shí)爐具對(duì)爐膛進(jìn)行送風(fēng);悶燒實(shí)驗(yàn)采用設(shè)備厚度為 3 mm 的鋼管加工制成自帶吊籃, 該吊籃由厚度為 3 mm 的鋼管加工制成,實(shí)驗(yàn)時(shí)爐具下方自然進(jìn)風(fēng)。不同煤種各選用明燒和悶燒兩種 方式進(jìn)行實(shí)驗(yàn)對(duì)比。

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        1.4 樣品采集與分析方法 


        PM10采樣濾膜為 ?47 mm 的玻纖濾膜,采樣前置于恒溫恒濕箱中,在溫度為(25 ± 0. 5)℃,相對(duì)濕度 為(50 ± 1)%的條件下平衡超過(guò) 24 h,使用精度為 10-4 g 的天平稱(chēng)重,采樣后放在相同的平衡條件下平 衡超過(guò)24 h后稱(chēng)重。煤樣放入燃燒爐中開(kāi)始采樣,至爐內(nèi)煤樣完全燃盡,無(wú)煙煤和蜂窩煤繼續(xù)采樣30 min, 煙煤繼續(xù)采樣 15 min,以保證燃燒排放的污染物被完全采集。采樣后迅速將濾膜放到恒溫恒濕箱中, 在相同條件下平衡超過(guò) 24 h 后取出稱(chēng)重,采樣前后濾膜質(zhì)量差值即采樣到 PM10的質(zhì)量。氣體污染物濃 度用英國(guó)凱恩公司生產(chǎn)的 KM950 便攜式煙氣分析儀進(jìn)行監(jiān)測(cè)。每個(gè)煤樣進(jìn)行 2 次平行實(shí)驗(yàn),根據(jù)煙氣 流速、煙氣中氣體污染物濃度以及耗煤量計(jì)算得到各氣態(tài)污染物(SO2、NOx )的排放因子。


        2 結(jié)果與討論


        明燒時(shí)燃燒的顆粒物排放差別明顯。煙煤的 PM10排放因子明顯高于無(wú)煙煤 和蜂窩煤。煙煤的 PM10排放因子分別達(dá)到 17. 65 和 18. 80 g/kg,無(wú)煙煤的 PM10排放因子分別為 3. 75 和 7. 86 g/kg,蜂窩煤的 PM10 排放因子分別為 1. 57 和 3. 77 g/kg,煤球的 PM10 排放因子為 3. 42 g/kg,蜂窩 煤和型煤的排放因子明顯低于煙煤,這可能與蜂窩煤和型煤在成型過(guò)程中加入粘結(jié)劑或其他成分有 關(guān),蜂窩煤或型煤在成型過(guò)程中,隨著粘結(jié)劑等的加入,煤樣的孔隙率變小,燃燒過(guò)程中發(fā)生破碎的幾 率變小,所以顆粒物排放因子變小。由此可見(jiàn)采用型煤可有效降低民用散煤燃燒過(guò)程的可吸入顆粒物 的排放。各煤種的排放因子與燃燒中揮發(fā)分含量都呈正相關(guān)。這可能是隨著煤 樣揮發(fā)分增加,煤粒之間的粘結(jié)指數(shù)降低,導(dǎo)致燃燒過(guò)程中產(chǎn)生更多的顆粒物。散煤和型煤相比,由于 型煤加工過(guò)程中隨著粘結(jié)劑的加入,煤粒之間的粘劑指數(shù)增加,所以可以減少燃燒過(guò)程中顆粒物的排 放。另一方面,煤的來(lái)源不同,煤的煤化程度和加工方式不同,這可能是造成差異的主要原因。


        3 結(jié)論 


        民用燃煤中,煙煤燃燒顆粒物排放因子高于無(wú)煙煤和蜂窩煤或型煤。顆粒物排放因子主要與煤中 揮發(fā)分含量有關(guān);蜂窩煤或型煤能有效降低民用煤燃燒時(shí)的顆粒物排放。民用散煤的 SO2和 NOx排放 因子高于蜂窩煤和型煤,主要與煤質(zhì)有關(guān),SO2排放因子與煤中硫含量呈正相關(guān)。不同燃燒狀態(tài)對(duì)民用 散煤燃燒顆粒物排放有影響,對(duì) SO2和 NOx的排放因子沒(méi)有明顯影響。 蜂窩煤和煤球的排放因子明顯低于煙煤,說(shuō)明采用型煤可有效降低民用散煤燃燒過(guò)程的可吸入顆 粒物的排放。蜂窩煤或型煤能降低民用散煤燃燒時(shí)的污染物排放,結(jié)合我國(guó)的能源結(jié)構(gòu),煤炭在農(nóng)村 地區(qū)作為燃料在較長(zhǎng)一段時(shí)期不會(huì)被替代,采用型煤等清潔能源更能有效降低污染物排放。





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