燃煤工业锅炉污染物协同治理与超低排放技术研究

工业锅炉不同于电站锅炉,其规模小、负荷波动较大,且大多燃用未经洗选加工的原煤,故燃煤工业锅炉的污染物治理不能简单沿用当前电站锅炉的治理模式。基于燃煤工业锅炉污染物排放和治理现状,结合国家和地区大气污染物排放标准和企业发展方向,从工艺技术路线、关键技术装备、智能监控等方面进行研究,因地制宜进行污染物的协同治理和高效脱除并实现超低排放。     

四溴双酚A在煤胶体上的表面吸附和分配作用特征

以采自内蒙古霍林河煤矿的煤样为研究对象,通过模拟实验研究了四溴双酚A在煤胶体上的吸附行为,重点探讨了温度、p H值和离子强度对四溴双酚A在煤胶体上表面吸附和分配作用的影响.结果表明:煤胶体对四溴双酚A的吸附过程可由Freundlich表面吸附-分配复合模型很好地描述.随着温度的升高,四溴双酚A在煤胶体上吸附的分配作用和表面吸附同样都有所下降,但温度的升高对分配作用的影响程度较大.p H值主要影响四溴双酚A在煤胶体上的分配作用,在p H值为9时,四溴双酚A在煤胶体上的吸附以表面吸附为主,其对总吸附量的贡献率为97.5%;而在p H值为6~8时,则以分配作用为主,其对总吸附量的贡献率为64.0%~78.9%.Ca~(2+)浓度为0.001~0.1 mol·L~(-1)时,离子强度对于四溴双酚A在煤胶体上的表面吸附和分配作用均影响较小.     

废气再循环系统参数对柴油机燃烧特征的影响

为进一步优化柴油机燃烧过程,减少燃烧污染物排放.围绕EGR（exhaust gas recirculation,废气再循环技术）废气组分和废气温度等系统参数对柴油机燃烧特征的影响机制,采用试验与模拟相结合方法,分别研究了通入废气、N₂、CO₂时以及不同EGR废气温度时对柴油机燃烧过程的影响,阐明了燃烧关键中间产物的生成规律.结果表明,①通入CO₂时,柴油机的缸内最大爆发压力和放热率峰值最低,滞燃期最长,燃烧持续期最短,·OH、H₂O₂、CH₂O·和CO等关键中间组分的生成规律与通入N₂时相反.②通入N₂时,柴油机的缸内最大爆发压力和放热率峰值最高,滞燃期最短,燃烧持续期最长并;并且通入N₂时,·OH的峰值最高,形成时刻最早,H₂O₂、CH₂O·以及CO的峰值均有所降低且形成时刻提前.③随着废气温度增加,缸内最大爆发压力降低,放热率曲线由单峰向双峰分布发展,放热率峰值有较大幅度的降低,滞燃期缩短,燃烧持续延长,缸内·OH、H₂O₂、CH₂O·以及CO的峰值均有所降低,并且生成的区域范围变窄.④废气成分中,CO₂对燃烧过程和关键中间产物的影响最大,是阻滞燃烧反应的主要气体成分,通过控制EGR废气成分和温度可以有效改善柴油机燃烧过程,拓宽EGR技术的工况使用范围.研究显示,EGR废气成分对燃烧中间产物的自由基衍化历程影响较大,有必要进一步开展EGR废气成分预处理研究,精确控制EGR废气温度,有助于改善燃烧过程,控制排放污染物中间产物的生成历程和排放量.      

高原环境对大功率柴油机起动过程影响研究

目的研究高原环境对大功率柴油机起动过程影响规律。方法针对平原和高原地区某12缸柴油机进行实车起动试验,对两种环境下柴油机起动过程转速与缸压数据进行分析,对比两种环境起动过程滞燃期变化规律,同时对两种环境起动过程喷雾特性进行仿真计算。结果发现在高原环境起动过程加速阶段更易出现滞速,甚至失火现象,两种环境下起动过程中以时间计滞燃期均在加速阶段快速下降,在过渡阶段下降平缓,在同一时刻高原环境滞燃期更大,且波动更大,最大可达0.9 ms。喷雾过程仿真结果发现,高原环境起动过程喷雾贯穿距发展更快,油束重心更接近燃烧室壁面。结论高原环境使得柴油机起动过程喷雾贯穿距增大,油束碰壁导致混合气形成质量变差,滞燃期变长,最终导致高原环境下起动过程出现滞速甚至失火等现象。     

沿海城市降水中总汞及汞同位素特征研究

大气汞沉降是汞从排放源进入地表系统最主要的迁移途径,利用汞同位素追踪汞在大气中的迁移转化规律及潜在来源对研究汞的生物地球化学循环具有重要意义.本研究于2012—2013年对厦门市小坪、坂头、鼓浪屿和洪文站点降水中总汞(THg)浓度和汞同位素的变化特征进行了研究.结果表明,厦门降水中THg浓度为1.0～59.4 ng·L~(-1),大气THg湿沉降量为13.1μg·m~(-2)·a~(-1).厦门冷、暖季降水中THg浓度相当,但由于暖季丰沛的降水量,导致暖季THg的湿沉降量约为冷季的2.5倍.降水样品中均表现出负的偶数汞同位素质量分馏(δ~(202)Hg,-2.2‰～-1.5‰)、正的奇数汞同位素非质量分馏(Δ~(199)Hg,0.08‰～0.22‰),以及轻微偏正的偶数汞同位素非质量分馏(Δ~(200)Hg,0.01‰～0.07‰).厦门降水中奇数汞同位素非质量分馏是大气汞液相光致还原反应的结果.偶数汞同位素非质量分馏不明显与其处于较低的纬度有关.厦门降水中δ~(202)Hg接近于厦门当地及贵州燃煤烟气中的δ~(202)Hg值,表明厦门降水中汞可能受到本地或传输过来的燃煤排放的影响.     

利用单颗粒气溶胶质谱仪研究燃煤尘质谱特征

采用单颗粒气溶胶质谱仪(SPAMS)和再悬浮采样器联用的方式对燃煤电厂烟道气样品和下载灰样品的质谱特征进行测定,并使用颗粒物粒径分级采样仪ELPI测定其粒径分布特征.研究表明,SPAMS监测得到的粒径分布与ELPI结果差异较大,SPAMS对于500 nm以上粒径段检测效果较好;两个样品正谱图中有非常明显的锂、钙、钛、铝等金属组分信号和碳组分信号特征,负谱图中硅酸盐、硝酸盐和硫酸盐等信号比较明显,并且随着粒径的增加碳组分、硫酸盐和硝酸盐等组分对应的信号强度逐渐减弱,而硅酸盐、铝、钙和钛等组分对应的信号强度逐渐增强;对两个样品使用ART-2a聚类获得多个颗粒物类别,分析表明,它们均含有元素碳二次类(硫酸盐和硝酸盐缩写为二次Sec)、有机碳二次类、铝元素碳类、铝钙硅酸盐类和富硅酸盐类等颗粒物类别,并且随着粒径的增加金属硅酸盐颗粒出现频率增大,而含碳颗粒与硫酸盐出现频率降低.但烟道气样品和下载灰样品的质谱特征呈显著差异,下载灰样品更能代表燃煤源真实排放特征.建议在今后建立基于单颗粒质谱固定源成分谱时,应使用单颗粒气溶胶质谱仪在外场进行实测,并使用聚类的方法提取不同粒径段上的源质谱特征,可能会取得更好的效果.     

重特大事故的离散幂律分布——以煤矿事故为例

研究近年来我国每起煤矿重大和特别重大事故死亡人数统计数据,建立其概率分布模型。基于极大似然法和柯尔莫哥洛夫一斯米尔诺夫检验方法（K-S方法）估计我国煤矿重大和特别重大事故离散幂律分布的参数,并采用MonteCarlo方法随机生成大量的检验样本,对其进行K-S方法拟合优度检验。结果表明在统计学意义上我国煤矿重大和特别重大事故死亡人数比高斯分布的值大得多,服从标度指数为2．72的离散幂律分布。     

黄磷燃烧特性实验研究与理论分析

基于黄磷燃烧特性实验,对黄磷燃烧的动力学现象进行了实验研究和理论分析。通过观察不同燃烧表面积的黄磷燃烧动力学现象,获得了黄磷的燃烧特性参数,并利用池火模型对黄磷燃烧实验进行了理论分析。研究结果表明：固定表面积的黄磷燃烧时,黄磷的质量损失速率可近似视为某一恒定值,黄磷的质量损失速率与燃烧表面积有关。黄磷燃烧实验火焰最高温度约为1000℃,火焰高度与燃烧表面积有关。池火模型可以对黄磷的燃烧特性参数进行预测和分析,池火模型所预测的火焰高度与实验数据基本相吻合,相对误差小于7％。     

基于遗传-BP算法的煤矿安全监控系统测试研究

针对煤矿监控系统的测试要求,提出了一种自动生成测试用例数据的方法用于煤矿监控系统的测试任务。该方法利用遗传算法和BP算法对要测试的功能模块和逻辑结构进行分析解读,通过全局寻优得出最佳测试路径和测试数据,对于提高测试的精准性和有效性有很大优势,而且相对与人工测试更加安全。新的测试用例生成算法结合遗传算法和BP算法,能充分发挥遗传算法的全局寻优能力和BP算法学习能力强的优势,使得数据生成更快捷可靠。选取煤矿监控系统的部分功能测试作为实验材料,与人工测试方法和利用遗传该算法生成测试数据进行了比较。结果表明,该新方法能够更好的检测出煤矿监控系统中的错误,发现错误的数量和时间都较人工测试要好,对于提高煤矿安全监控系统的准确性和稳定性有较好的帮助。