Agglomeration and removal characteristics of fine particles from coal combustion under different turbulent flow fields

Turbulent agglomeration is a promising pretreatment technology for improving the removal of fine particles in industrial flue gas, which can improve the particle removal effect of dust removal equipment safely and economically. However, due to the complexity of turbulence mechanisms, the relationship between turbulent flow fields and the agglomeration of fine particles is not known with precision, resulting a weak promotion effect for particle removal with this pretreatment technology. In this work, three kinds of turbulent agglomerators were constructed to investigate the agglomeration and removal characteristics of fine particles under different turbulent flow fields. The results demonstrated that the turbulent agglomerator with small-scale and three-dimensional vortexes in the flow field had the best effect in improving the agglomeration and removal of fine particles. Two kinds of agglomeration modes in turbulent agglomeration were proposed, one being agglomeration between fine particles in the vortex area, and the other the capture of fine particles by coarse particles. Furthermore, the motion trajectory, relative velocity and residence time of fine particles of different sizes in different flow fields were calculated by numerical simulation to investigate the interaction mechanism of particle agglomeration and turbulent flow fields. The results showed that a flow field with small-scale and three-dimensional vortexes can reduce the Stokes number (St_K) and the relative velocity of particles of different sizes, and extend their residence time in a turbulent flow field, so as to obtain a better agglomeration effect for fine particles.     

Bipolar charged aerosol agglomeration and collection by a two-zone agglomerator

ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＢｅｃａｕｓｅｏｆｔｈｅｌｏｗｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｏｆｔｈｅｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｏｒ (ＥＳＰ)ｆｏｒｃｏｌｌｅｃｔｉｎｇｔｈｅｓｕｂｍｉｃｒｏｎｐａｒｔｉｃｌｅｓ ,ｔｈｅｅｌｅｃｔｒｉｃａｌａｇｇｌｏｍｅｒａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｈａｓｌｅｄｔｏａｎｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｉｎｔｅｒｅｓｔｉｎｒｅｄｕｃｉｎｇｔｈｅｅｍｉｓｓｉｏｎｏｆｔｈｅｆｉｎｅｐａｒｔｉｃｌｅｓ .Ｍａｎｙａｕｔｈｏｒｓｈａｖｅｓｔｕｄｉｅｄｅｌｅｃｔｒｉｃａｌａｇｇｌｏｍｅｒａｔｉ…     

化学团聚剂强化燃煤细颗粒物团聚脱除

燃煤细颗粒物对大气环境和人体健康均会产生严重影响，化学团聚是促进细颗粒形成大粒径团聚体而易被常规除尘器捕获的重要方法。化学团聚技术中团聚剂的组成是影响细颗粒物团聚效果的重要因素。由表面活性剂、无机盐和高分子絮凝剂构成多元团聚剂体系，经雾化形成液滴喷入细颗粒物团聚室，研究其对细颗粒团聚促进作用的影响。研究表明:选用含有无机盐的二元团聚剂体系均对细颗粒团聚有良好的促进作用，吐温-80体系对细颗粒物的清除效率可达44.1%；随着团聚剂溶液浓度的增加，细颗粒物的清除效率不断提高，阳离子型团聚剂体系对细颗粒物团聚的促进作用优于阴离子型团聚剂体系；团聚剂体系中无机盐，特别是氯化铵，能有效提高细颗粒清除效率；调节团聚剂体系的pH为弱酸性更有利于细颗粒的团聚。三元团聚剂体系各组分的协同作用可使颗粒间的黏附力提高3.5倍，团聚后细颗粒物的质量减少45%~49%，中位粒径由3.5 μm增加至7.5~8.6 μm。     

中小型锅炉烟气汽流喷雾干燥法脱硫的研究

以４ｔ 链 条炉为 对象，研究 了中小 型燃煤锅 炉的 汽流 喷雾 干燥 法脱 硫，着 重 研究 了汽 流 式雾化器、气体分布 器、脱硫 塔及其配 套设备， 确定了最 佳操作 条件。结 果表明：气 液比 为２０ ～３０ ，蒸汽压力为 ０６ ～０７ Ｍ Ｐａ ，吸 收剂 计量 比为 １１ ～１６ ，烟 气中 Ｓ Ｏ２ 去 除率 可达 ７６ ％ ～９７ ％ ，不 发生粘壁、粒子结块 现象     

低浓度细颗粒物声波团聚及喷雾优化实验

常规除尘器无法有效去除PM_2.5,而声波能有效增加颗粒物之间的碰撞、团聚,使PM_2.5粒径增大,是一种非常有前景的除尘预处理技术。主要研究了声波频率、声压级、初始浓度及停留时间对声波团聚效率的影响,发现在低频声波作用下效果更好,而纯声波作用下最佳团聚效率为44.84%。并对粉尘进行扫描电镜分析,对比了实验前后的粉尘形态,验证了声波对气溶胶颗粒的团聚作用。利用喷雾作为辅助手段,可以进一步提高团聚效率,降低声波团聚的能耗。在相同情况下,添加喷雾可以使团聚效率从43.07%增加到66.48%,说明喷雾联合声波作用是非常有效的除尘预处理技术。     

创新集聚空间分布模式对霾污染的影响

为了比较分析创新集聚空间分布单中心与多中心两种模式对霾污染的影响机制,本文构建了省域面板数据模型和中介效应模型进行实证检验.结果表明：创新集聚可通过规模效应降低霾污染;但创新集聚空间分布模式对霾污染的影响具有异质性.其中,单中心模式诱发了霾污染,存在创新集聚环境效应悖论;多中心模式对霾污染具有改善效应;随着创新集聚多中心的提高,其霾污染改善效应增强,但具有边际递减特征;能源利用效率是创新集聚空间分布模式影响霾污染的重要渠道之一.基于此,本文建议省级政府推进空间协同创新发展战略,建构省域多中心的创新网络空间组织体系,以此形成多中心协同治霾机制,破解创新集聚环境效应悖论.     

论疏水作用力的特性及影响因素

疏水絮凝是天然水中经常发生的现象,也是水处理中常被利用的原理.而疏水作用力则是引起疏水絮凝的最主要原因,具有重要的科学意义和应用价值.在过去30多年里,科学家们从实验测定、数值模拟及理论研究3个方面做了大量的研究,使人们对疏水作用力有了一定的认识,但由于问题的复杂性及研究所具有的高难度,目前疏水作用力的理论仍不够完善.为有助于进一步研究,本文综述了疏水作用力的一些特性及影响因素,如疏水作用力的实验规律、疏水作用的距离范围、疏水作用力的粒度界限、表面接触角对疏水作用力的影响、电解质对疏水作用力的影响及温度对疏水作用力的影响等.对大量文献的分析归纳表明,实验规律有单指数函数模型、双指数函数模型及幂函数模型,作用距离范围分为短程作用力及长程作用力,微粒半径大于临界半径时才可产生疏水作用力,疏水作用力随接触角的增大而增大,电解质对疏水作用力基本无影响,关于温度的影响,迄今尚有不同的看法和争论,还需更进一步的研究.     

高效纤维滤料过滤纳米颗粒物时的反弹效应

经典过滤理论未考虑纳米颗粒物在纤维表面反弹并降低过滤效率的可能性. 选择不同等级的HEPA(高效空气过滤)玻璃纤维滤料,使用SMPS(扫描电迁移率粒度分析仪)测量粒径在10~500 nm内3种颗粒物——直角立方体MgO、圆角立方体NaCl和球形PSL(聚苯乙烯)固体颗粒的过滤效率,通过比较不同滤料状态下过滤效率的差别分析反弹效应的影响. 结果表明:①硅油熏蒸法制备的湿态滤料可以模拟过滤的理想状态. ②过滤时颗粒物反弹效应大小与其自然运动规律有关,NaCl颗粒的反弹率约为MgO颗粒的66.7%,PSL颗粒的反弹率比非球形颗粒小一个数量级左右. ③颗粒物反弹率也受到滤速的影响,在1.0~5.3 cm/s滤速范围内,反弹率与滤速成正比;滤速在5.3 cm/s时颗粒物的最大反弹率在0.363%~2.667%之间,不同颗粒物的最大反弹率不同,但最大反弹粒径相差不大. ④可以将干态滤料在5.3 cm/s滤速下对MgO颗粒的过滤作为HEPA滤料反弹效应试验的计算基准,根据形状参数(S)和过滤介质透过率的动力学模型对其他滤速和形状的颗粒物反弹率进行修定. ⑤反弹效应对透过率的影响较大,在MPPS(最易透过粒径)附近,非球形颗粒反弹效应对实际透过率的贡献可达30%~40%. 研究表明,HEPA过滤需要考虑颗粒物反弹效应对过滤效率的影响.      

预混喷雾增效细颗粒去除的电除尘实验研究

为提高电场对细颗粒物的捕集效率,实现颗粒物超低排放要求,本试验采用喷雾与电场分区设计,搭建了预混喷雾湿式电除尘试验装置,以增强颗粒与液滴之间的凝聚作用,试验探究了电场电压、极板间距、电场风速、喷雾压力及入口浓度等参数对除尘效率的影响规律.结果表明;除尘效率随着电场电压增加,除尘效率提升,增幅先升高后降低,最后趋于平稳;减小极板间距或电场风速,能够提高除尘效率,但降低了处理风量;随着喷雾压力增大,除尘效率先增加后减小,当压力值为6MPa时,除尘效果最佳;粉尘入口浓度对除尘效率的影响程度较低,对于粒径小于2.5μm的颗粒物去除效率最高达98.5%.综上,预混喷雾湿式电除尘效果相比单一喷雾或静电除尘具有显著的增强,对于颗粒物超低排放装置的设计具有重要参考价值.     

声波团聚技术消除储能电站火灾烟雾的实验研究

为探究声波团聚技术对于储能电站火灾烟雾的清除作用,搭建了声波团聚实验台,利用炭黑颗粒气溶胶模拟储能电站的火灾烟雾,探究了声波频率、声压级和初始烟雾浓度等参数对声波团聚效果的影响.结果表明:在声压级为140 dB、频率为1 000 Hz的声波作用下,在20 s时间内火灾烟雾的透光率从22％提高到了90％;当声压级由135...     

正丁醇对柴油机颗粒组分与形貌特征的影响

为探讨柴油机燃用正丁醇-柴油混合燃料降低颗粒排放的机理,采用热重分析仪与场发射扫描电子显微镜,重点对正丁醇-柴油混合燃料燃烧的颗粒形貌特征进行研究,分析了颗粒的组分、微观结构以及粒径分布随w(正丁醇)的变化规律. 结果表明:正丁醇-柴油混合燃料燃烧的颗粒呈团簇状结构,随着w(正丁醇)的增加,团聚程度逐渐提高,排列结构更加紧密;颗粒的粒径逐渐减小,柴油、B5、B10〔B5、B10是指w(正丁醇)分别为5%、10%的正丁醇-柴油混合燃料〕燃烧的颗粒平均粒径分别为1.43、0.85、0.52 μm;颗粒中的主要成分为碳烟,其质量分数约为60%,随着w(正丁醇)的增加,碳烟和可溶有机物组分的质量分数有所增加,硫酸盐、金属等不易挥发组分以及金属元素的质量分数逐渐减少. 研究显示,添加正丁醇,可促进颗粒转化、改善颗粒的氧化过程,使颗粒向小粒径方向移动;由于颗粒中可溶有机物组分含量增加,因此提高了颗粒在碰撞过程中凝并的概率,致使颗粒的团聚程度增加.      

Agglomeration of dust in convective clouds initialized by nuclear bursts

Convective clouds initialized by nuclear bursts are modeled using a two-dimensional axisymmetric cloud model. Dust transport through the atmosphere is studied using five different sizes ranging from 1 to 10,000 μm in diameter. Dust is transported in the model domain by advection and sedimentation. Water is allowed to condense onto dust particles in regions of supersaturation in the cloud. The agglomeration of dust particles resulting from the collision of different size dust particles is modeled. The evolution of the dust mass spectrum due to agglomeration is modeled using a numerical scheme which is mass conserving and has low implicit diffusion. Agglomeration moves mass from the small particles with very small fall velocity to the larger sizes which fall to the ground more readily. Results indicate that the dust fallout can be increased significantly due to this process. In preliminary runs using stable and unstable environmental soundings, at 30 min after detonation the total dust in the domain was 11 and 30%, respectively, less than a control case without agglomeration.     

驻极体磁纤维捕集荷电Fe基细颗粒数值模拟

为了进一步实现超低排放,针对钢铁冶金以及铸造行业生产过程中产生的Fe基细颗粒,提出驻极体磁纤维提高对微细颗粒捕集的方法.本文基于计算流体力学-离散相模型（CFD-DPM）分别研究了纤维荷电量、颗粒预荷电电场强度、纤维磁感应强度以及颗粒磁化率对驻极体磁纤维捕集性能的影响.结果表明：在驻极体磁纤维周围颗粒所受到的磁场力相对于库仑力受距离影响更加明显,磁场力只在纤维附近极短距离内作用明显.捕集效率与纤维荷电量以及预荷电电场强度呈线性关系,对于0.5 μm颗粒,捕集效率随纤维荷电量以及预荷电电场强度的增长速率低于2.5 μm的颗粒.当颗粒粒径为0.5~1.0 μm时,增大驻极体磁纤维的磁感应强度以及提高颗粒磁化率对于捕集效率的提高作用较小.当颗粒粒径为1.5~2.5 μm时,增大驻极体磁纤维的磁感应强度以及提高颗粒磁化率能够明显提高纤维的捕集效率.     

静电除尘器极板涂敷导电防腐涂料对静电除尘性能影响的研究

为了改善静电除尘器极板防腐性能、增加极板的抗污性能和提高极板清灰效果,用导电防腐涂料涂敷电除尘器极板.提出了涂层比电阻特性数学模型并用实验加以验证.推导了极板沉积粉尘层积累电荷量公式,表明电荷量多少与粉尘层放电时间常数成正比.理论研究结果表明,涂加涂层后,极板上低比电阻粉尘层放电时间常数增大,粉尘层积累电荷量增多,粉尘层与极板问静电附着力增大,有效减弱了粉尘的二次飞扬现象;通过降低涂层的比电阻和涂层厚度,使中高比电阻粉尘层的积累电荷量增加不大.实验测试了涂层对不同比电阻粉尘收尘效率的影响及涂层对极板粉尘剥离率的改善.实验结果显示,涂加涂层后,低比电阻粉尘的收集效率有显著提高,中高比电阻粉尘的收集效率变化不大;极板粉尘剥离率较不加涂层时有很大提高.极板涂敷技术有效延长了极板的使用寿命,在保证除尘效率的前提下提高了极板的清灰效果,是电除尘领域中的一项创新.     

Frequency comparative study of coal-fired fly ash acoustic agglomeration

Comparative studies between high-frequency and lowfrequency acoustic agglomeration were carried out to investigate the frequency influence on agglomeration efficiency.     

环境规制和产业集聚对能源效率的影响与作用机制：基于空间效应的视角

在中国向高质量发展转型下,探究环境规制、产业集聚对能源效率的作用,对实现“双碳目标”具有重要的现实意义。系统梳理了三者间的作用机制,并基于中国2006—2018年的数据,运用多种“近邻”权重下的空间杜宾模型,检验环境规制、产业集聚以及二者的融合发展对能源效率的溢出效应及其区域差异。研究发现：（1）环境规制和能源效率二者间存在“波特假说”,但这种效应却具有“度”的限制;产业集聚（专业化、多样化）能够有效地助推自身以及与之“相邻”（地理邻近、经济互动）地区能源效率的提升。（2）环境规制对能源效率的作用表现出明显的区域差异,且在中国东、中以及西部三区域间也具有显著的经济地理关联性;产业集聚对能源效率的影响也表现出明显的区域差异,东部来源于多样化集聚,而中西部来源于专业化与多样化集聚。（3）在效应分解方面,无论是全样本还是分区域样本中,环境规制、产业集聚对能源效率的空间溢出效应并不单单是由于地理“相邻”造成的,更多是地区间地理邻近与经济互动协同的结果。（4）环境规制与专业化集聚的融合发展,抑制了专业化带来的正效应,而其与多样化集聚的融合发展对推动能源效率提升具有更强效果。     

蒸汽相变促进可溶PM2.5凝结增长的数值分析

为利用蒸汽相变原理促进氨法脱硫系统排放细颗粒物(PM2.5)的脱除,建立多分散颗粒的凝结增长动力学模型,利用数值模拟方法研究了可溶硫酸铵颗粒的凝结增长规律,并将典型粒径可溶与不可溶颗粒的凝结增长过程进行对比分析.结果表明:不同粒径硫酸铵颗粒的增长速率相近,等温系统的凝结增长效果优于绝热系统;对于同一初始粒径分布下的可溶和不可溶颗粒,微米尺度可溶颗粒的增长速率始终大于不可溶颗粒,亚微米尺度可溶颗粒的增长速率先大于而后小于不可溶颗粒,使得二者的增长曲线存在一个交叉点;蒸汽饱和度增大能显著促进硫酸铵颗粒的增长;等温系统中温度对硫酸铵颗粒的增长影响显著,绝热系统中温度的影响较弱.     

煤中氟化物在燃烧产物中的分布特征

通过煤的灰化程序研究煤中氟在燃烧产物中的静态分布特征,并对不同燃烧方式的工业和电站锅炉燃烧时煤中氟化物在燃烧产物中的分布特征进行试验结果表明:煤中氟属于强挥发性元素,在煤灰中是非浓集的.煤粉炉燃煤过程中,煤中氟析出强度高,约有94.5%的氟以气态氟形式析出;层燃炉气态氟的析出率略有降低,约有80%的氟以气态氟形式析出.煤粉炉飞灰各级分粒子中氟元素的质量分数分布呈"单峰"型,峰值出现在74～104μm粒度级,约占飞灰总氟量的55%～60%.     

物流产业集聚对碳排放跨区域转移的作用机制

基于2002~2015年中国多区域投入产出表（MRIO）数据,结合中介效应和动态门槛效应模型,检验物流产业集聚对物流业碳转移的影响机制,并拓展性地就物流产业集聚对物流业碳转移方向的非对称性影响进行研究.结果表明：物流产业集聚与碳转移之间呈显著的正向关系.物流产业集聚不仅直接促进碳转移,还通过信息化运作和交通运输压力作用于物流业碳转移.信息化运作约束下,物流产业集聚对物流业碳转移的影响总体呈倒U字型特征;交通运输压力作用下,物流产业集聚对物流业碳转移的影响呈梯度式增强特征.物流产业集聚对物流业碳转移的影响在方向上具有非对称性特征.     

长江经济带污染密集型产业集聚时空特征及其绿色经济效应

污染治理是长江经济带生态保护与绿色发展的难点与痛点,而污染密集型产业集聚正是造成长江环境问题的重要诱因。从对绿色发展效率的作用机理出发,采用加权标准差椭圆等方法,识别长江经济带沿线11省份污染密集型产业集聚的时空演化格局并探究其绿色经济效应。结果显示：长江经济带污染密集型产业集聚深度弱于全国水平,产业结构朝绿色低碳化转型;长江经济带污染密集型产业集聚地区分异显著,中上游地区污染产能集聚能力较强;污染密集型产业集聚对长江经济带绿色发展能力在短期内具有抑制作用,但存在长期绿色转型机制,上中下游地区绿色转折速率梯度提升。研究结果可为推动长江经济带工业绿色集聚发展提供借鉴。