煤粉掺氨燃烧颗粒物生成特性研究

作     者：梁兴 曲思建 底一 崔名双 王圣烨 牛芳 

作者机构：北京天地融创科技股份有限公司 煤炭科学技术研究院有限公司 陕西庆华汽车安全系统有限公司 

出 版 物：《煤炭科学技术》 (Coal Science and Technology)

年 卷 期：2024年

核心收录：

学科分类：083002[工学-环境工程] 0830[工学-环境科学与工程（可授工学、理学、农学学位）] 080702[工学-热能工程] 08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 

基　　金：天地科技股份有限公司科技创新创业资金专项项目(2023-TD-ZD014-001) 天地科技股份有限公司科技创新创业资金专项项目(2024-TD-QN009) 北京天地融创科技股份有限公司科技发展基金项目(2023RCCX-01)DOI:10.12438/cst.2024-0668 

主　　题：氨煤混燃 粒径分布 元素分布 微观形貌 焦炭破碎 

摘      要：煤粉掺氨燃烧作为一种新型的低碳燃烧策略，逐渐受到广泛关注，但掺氨改变了煤粉的燃烧过程，燃煤颗粒物的生成特性也发生变化。论文基于平焰燃烧器，开展掺氨比和燃烧温度对颗粒物生成特性影响的实验研究，通过ELPI（Electrical Low Pressure Impactor）分级采集了燃烧器上方230mm处的颗粒物，采用SEM-EDS（Scanning Electron Microscope-Energy Dispersive Spectrometer）等检测手段分析了颗粒物的质量粒径分布、微观形貌及元素分布，发现PM10呈双模态分布，不同模态的颗粒物因为生成机理的不同呈现显著差别，细模态颗粒物粒径范围为0.03-0.3μm，颗粒浓度在0.01-0.2mg/m3之间，粗模态颗粒物的粒径范围为0.3-10μm，颗粒浓度在0.2-18 mg/m3之间；细模态颗粒物主要由烟气中无机物冷凝形成的絮状物组成，而粗模态颗粒物主要由氨煤掺烧后煤颗粒发生焦炭破碎形成，其形状为球形及类球型颗粒物；细模态颗粒物中富含Ca和Na，且Ca含量大于Na，而粗模态颗粒物主要由Si和Al组成，且Si含量大于Al；降低燃烧温度和增加掺氨比均使颗粒物浓度降低，原因是当燃烧温度降低，煤粉颗粒在燃烧过程中的升温速率放缓，挥发分释放速率变慢，煤粉颗粒不完全燃烧，煤颗粒的热应力和内部压力降低，而随着掺氨比增加，氨燃烧产生的水蒸气与高温焦炭颗粒发生水煤气反应，使得焦炭颗粒表面温度的变化速率降低，二者均降低了焦炭破碎的概率，最终使PM10的生成量降低。