《煤與生物質O2/CO2燃燒時PM2.5在各燃燒階段的生成機制》是依託華中科技大學，由溫昶擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：煤與生物質O2/CO2燃燒時PM2.5在各燃燒階段的生成機制
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：溫昶
- 依託單位：華中科技大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
研究煤與生物質燃燒後PM2.5的生成機制，是緩解由高濃度PM2.5引發的霧霾的重要手段。近年來興起的氧-燃料（O2/CO2）燃燒技術，比傳統空氣燃燒技術更具污染物減排優勢。本項目基於氧-燃料燃燒技術，設計沿程取樣實驗獲得表征煤與生物質脫揮發分後階段，以及焦燃燒初期、中期、燃盡階段的焦樣與灰樣，同時採用承重分析儀（DGI）收取各燃燒階段的PM2.5。藉助計算機控制掃描電鏡（CCSEM）、ICP-AES等多種分析技術進行原樣、焦樣、灰樣與PM2.5的物化性質分析。項目意在解決煤和生物質單燒與混燒時，爐內沿程轉化過程中的一系列關鍵科學問題：沿程各燃燒階段的礦物轉化行為；各燃燒階段對PM2.5的排放貢獻；混燒時各燃燒階段的減排能力與作用機理；各燃燒階段生成PM2.5的礦物或元素來源分析等。本項目將獲知礦物源PM2.5主要的生成階段與燃料中礦物或元素來源，從而為尋求PM2.5的減排方法提供科學依據。
結題摘要
項目針對煤和生物質燃燒時各燃燒階段的礦物轉化行為和混燒減排作用機理等研究內容開展了空氣和氧燃料燃燒（O2/CO2）氣氛下的研究工作。分別研究了煤粉脫揮發分和焦燃燒過程中內在礦物和外在礦物的轉化行為，煤粉在氧/燃料燃燒條件下脫揮發分和焦燃燒過程對PM10排放的影響，生物質及生物質焦與煤混燒時的礦物轉化行為和顆粒物排放行為，具體研究內容包括：1. 煤和生物質燃燒時沿程各燃燒階段的礦物轉化行為：闡明了典型煤和生物質種類在燃燒的脫揮發分和焦燃燒階段中內在、外在礦物的轉化行為；獲得了富Ca、富Fe礦物互動反應的主要發生階段；揭示了O2/CO2氣氛脫揮發分階段和焦炭燃燒階段對礦物質轉化行為的影響。2. 沿程PM2.5各燃燒階段的貢獻與混燒減排的作用機理：獲得了O2/CO2氣氛脫揮發分階段和焦炭燃燒階段對顆粒物生成行為的影響；闡明了煤和生物質燃燒時生物質熱處理階段對空氣與O2/CO2燃燒時PM2.5的貢獻，烘焙焦與煤混燒的減排率均高於稻草原樣，顯示了熱預處理有利於提升超細顆粒物的減排率；通過向除灰後的固體燃料定量添加礦物質揭示了燃燒時特定元素向PM2.5轉化的機理，顯示揮發分燃燒階段更高的燃燒峰值溫度極大加強了煤燃燒後PM0.5的生成。3. 各燃燒階段生成PM2.5的礦物或元素來源分析：利用CCSEM開發了PM2.5單顆粒分析方法；追溯了煤和生物質燃燒時生物質熱處理階段顆粒物的礦物或元素來源；闡明了各賦存形態成灰元素向細顆粒物的轉化機制，易氣化元素的含量決定了PM1的生成量，而不是這些元素的賦存形態。 項目成果將推動煤與生物質燃燒顆粒物生成理論的發展，為未來生物質與煤混燒的工業套用提供技術支持。項目執行期發表第一/通訊作者SCI論文8篇（4篇基金號第一標註），授權發明專利1項，國際/國內會議報告4次。
