MILD煤粉燃烧湍流与化学反应相互作用的数值分析

采用计算流体动力学(CFD)数值模拟方法分析了湍流与化学反应相互作用下MILD煤粉燃烧的微观特征。比较了涡耗散模型(EDM模型)和涡耗散概念模型(EDC模型)对MILD煤粉燃烧的影响,两者得到的速度场、温度场、烟气成分等结果与实验结果符合较好.在此基础上分析了MILD煤粉燃烧湍流和化学反应的微观特征尺度,发现采用EDC模型能更准确地反映MILD煤粉燃烧的微观特征,即山于强烈的烟气内部再循环导致的高湍流混合和烟气稀释后低氧浓度下的缓慢化学反应.     

蓄热换热与有害气体分解的实验研究

采用蜂窝陶瓷蓄热换热器实现高温烟气与空气的高效换热,实验研究了蓄放热时间对高温温度场均匀性的影响, 探讨了蓄热周期对烟气和空气进出口温度特性的影响,利用燃烧产物实现了四氟化炭高温分解。     

富氧燃烧烟气喷淋脱水过程数值模拟

富氧燃烧系统中,脱硫后的高湿烟气需要经过脱水处理才能作为循环烟气利用,喷淋塔是一种常用的脱水设备。本文用CFD(Computational Fluid Dynamics)方法对喷淋塔的烟气脱水过程进行了三维建模模拟,得到了喷淋塔内的温湿度分布并用实验结果进行了验证。通过该模型分析了喷嘴的操作参数和运行特性对液滴平均运动时间和脱水效果的具体影响,讨论了数值模拟中出口烟气"过饱和"现象的成因,研究了不凝气组分对脱水过程的影响,为富氧燃烧脱水系统的设计提供了基础数据和理论方法。     

火灾烟气毒害物HCl和HCN的分析及危害性评价方法

火灾是一种失去控制的燃烧,具有双重性规律。火灾产生的有害烟气是造成人员伤亡的主要原因。本文选定火灾中主要的有害燃烧产物氯化氢(HCl)和氰化氢(HCN)作为目标气体,考虑了影响实验数据的各种因素,通过对实验数据的分析,证明了“等生成率假设”在考虑火灾中其它影响因素如温度时是不正确的;分析实验浓度变化曲线达到致死浓度的关键时间,提出了一种新的火灾烟气对人员伤亡影响的危险性评价体系,为火灾燃烧有害产物释放机理研究在工程技术上的应用奠定了基础。     

掺加粉煤灰提高含钙脱硫剂的烟气脱硫率的实验研究

一、前言 在我国降低SO_2的排放量,控制酸雨的形成和发展已刻不容缓。为了减少SO_2对大气的污染,应着重降低燃烧设备特别是电站煤粉燃烧设备的SO_2排放量。目前用以减少电站燃煤设备的SO_2排放量的方法主要有燃烧后烟气脱硫、流化床燃烧和炉内喷钙脱硫。烟气脱硫技术的设备投资昂贵,运行费用高,难以在我国广泛应用。流化床燃烧在相     

燃烧烟气中镉和锌的在线监测实验研究

本文发展一种基于电感耦合等离子体(ICP)技术的烟气镉和锌的在线测量方法,连续测定煤燃烧烟气中镉和锌的瞬时浓度,从而全面跟踪镉和锌的挥发释放过程。实验得到优化的ICP(功率1400W)进气流速为:样品气体,0.03L/min;氩气,0.16 L/min。在线测量系统与流化床实验装置配备在一起,对煤燃烧烟气中镉和锌的浓度进行在线测量。温度对重金属的蒸发有很大影响,温度增加有利于其蒸发,但不是呈线性关系。重金属与飞灰颗粒在高温下反应生成稳定化合物,从而抑制了重金属的挥发。该技术对于研究燃烧过程重金属的释放和控制过程,是一种有用的工具。     

城市生活垃圾两段热解旋流燃烧装置数值模拟

为了实现城市生活垃圾的无害化处置,提出了两段热解旋流燃烧装置。该装置的关键技术在于燃烧室内增加了一螺旋体。通过对燃烧室的数值模拟,确定了螺旋体的结构参数,并考察了螺旋体对气相燃烧温度场、烟气平均停留时间和组分浓度分布的影响。结果表明:增加螺旋体后,燃烧室内气体混合均匀,燃烧完全,燃烧情况优于无螺旋体时,满足抑制二噁英的要求。     

生物质废弃物的烟气强化水洗脱碱研究

本文基于CO2溶于水形成碳酸的原理,提出生物质电厂烟气强化水洗法,对生物质中水不溶AAEM(如有机AAEM、CaCO3及CaSO4等)进行有效脱除,从而抑制其燃烧过程的结渣沾污.实验结果表明,烟气强化水洗对生物质中Na、P、S、Cl、K、Ca等无机元素均有很好的脱除效果,且明显优于传统水洗,K和Ca的脱除率分别达到87％和40％.烟气强化水洗明显抑制了生物质燃烧过程中灰的熔融结渣现象,灰的软化温度从原料灰的982℃提高到了1034℃.所以,烟气强化水洗是一种有效的抑制生物质燃烧过程中结渣沾污的方法.而且,此方法也提出了一条生物质电厂烟气资源化利用的新途径.     

O2/CO2循环燃烧中NOx的中试实验研究

O2/CO2 循环燃烧技术不仅便于回收烟气中 CO2,还能大幅度减少 SO2 和 NOx 排放.在国内第一台中试规模O2/CO2 循环燃烧台架上,对炉膛内部不同燃烧区域和尾部烟气的 NOx 排放进行研究.结果表明,本实验台架燃烧一段是 NOx 排放的重点提升区,Air 气氛下 NOx 浓度上升了 109.7%,在 O2/CO2 和 O2/RFG 气氛下 NOx 浓度没有明显增加,分别上升 23.2% 和 21.6%,燃烧二段 NOx 浓度基本没发生变化.尾部烟气中,与 Air 工况相比,O2/CO2 循环燃烧工况下脱硝率为 83.41%,另外喷钙对 NOx 的脱除也有不同程度的提升.     

MILD燃烧PSR网络模型的建立与应用

本文基于PSR(Perfectly StirredReactor)开发了一种适用于模拟气体燃料MILD(Moderate and Intense Low-oxygen Diluttion)燃烧的化学反应动力学网络模型。该模型使用多个PSR串联,模拟了燃炉内天然气MILD燃烧的预热、烟气卷吸和燃烧过程。本文同时考虑了炉体散热和烟气卷吸量等因素,建立适用于气体燃料MILD燃烧的PSRN模型。研究表明,所建立的PSRN模型能够有效模拟气体MILD燃烧的温度、二氧化碳浓度等结果。此外,该模型能够准确模拟出N_2和CO_2稀释下燃气的MILD燃烧过程,说明了该PSRN模型具有普适性。     

FTIR技术应用于香烟烟气的分析

文章采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)结合气溶胶流管技术(AFT)和衰减全反射技术(ATR)分别得到香烟整体烟气和气溶胶的红外谱图。通过解析红外谱图可得到丰富的基团振动信息,1230cm-1处为酚类化合物的C—O伸缩振动峰,1735cm-1处的尖峰为羧酸中羰基的伸缩振动峰。由于烟气中气体占主要比例,所以CO在2118和2170cm-1出现较强的双峰,2343和2362cm-1为CO2特征吸收峰,其强度远远高于其他峰的强度。而气溶胶谱图中最明显的不同就是CO峰消失,CO2峰强度也大大减弱。因此将两种技术结合,特别是通过分析对比某些特征峰的变化,得到香烟烟气所发生的化学变化、组分挥发以及形态聚集等动态变化过程。为分析香烟燃烧产物提供了一个新思路,且不需对样品进行预处理,具有方便、快捷、无损等优点。     

卷烟主流烟气中巴豆醛在线光谱分析方法研究

卷烟主流烟气是卷烟燃烧时被人体吸食到体内的主要气体,其减焦降害已成为全社会高度关注的问题。在各种卷烟主流烟气组分中,巴豆醛以其强烈的基因毒性,成为国家规定的卷烟中七种主要有害指标物之一。传统的巴豆醛分析方法大都采用高效液相色谱法等实验室分析方法,需繁琐的样品前处理过程,无法测量巴豆醛的实时浓度,难以准确评估巴豆醛对人体健康的影响。为了快速、准确地检测卷烟主流烟气中的巴豆醛组分,本研究搭建了一套可以直接与吸烟机耦合的傅里叶红外光谱分析系统（FTIR）,并创新性开发过采样数据驱动光谱分析方法（ODDSA）,从复杂、变动的卷烟主流烟气中准确提取巴豆醛的光谱组分信息。ODDSA方法从实验设计入手,采用随机设计的思路尽可能模拟实际卷烟样品的分布范围,以构建具备良好光谱数据结构的样品集。在此基础上,创新性地将高密度小波变换引入红外光谱数据的处理过程中,以时/频双域过采样的方式提升了光谱解析分辨率,进而降低了其他基质组分对巴豆醛光谱信息的干扰。最后,发展改良竞争自适应重加权采样方法,从多倍冗余的高密度小波系数中准确提取待测物质的最佳变量组合,由此构建高质量的巴豆醛光谱定量分析模型。为了验证ODDSA方法的有效性,实验中采集了15种典型市售卷烟品牌,每个品牌在线采集8支样品的主流烟气红外光谱,随后采用随机挑选的25个验证集样本对ODDSA方法进行验证。结果表明,检验集的线性拟合系数为0.971,相对均方根误差为5.5%,其预测精度能有效满足卷烟主流烟气中巴豆醛的在线分析需求,并可拓展到环境二手烟气中其他组分的在线监测,进而为吸烟与健康评估提供全新手段。     

几种吸附材料去除主流烟气中的挥发性醛酮类化合物

研究了分别添加活性炭、竹炭、海泡石、壳聚糖的卷烟复合滤咀对主流烟气中挥发性醛酮类化合物和其他有害物质(如焦油、一氧化碳等)的吸附效果.研究结果表明:壳聚糖滤嘴的吸附性能大干活性炭,竹炭和海泡石;活性炭的吸附性能优于竹炭和海泡石.对于焦油,海泡石的吸附作用最大,竹炭、活性炭有一定的吸附,壳聚糖则无明显影响.壳聚糖对于烟气...     

硅胶表面修饰添加剂选择性降低卷烟烟气中的苯酚

分别以聚乙烯亚胺（PEI）、十六烷基三甲基溴化铵（CTMAB）对硅胶（SiO2）表面进行修饰,并以苯酚为模板,合成硅胶表面修饰分子印迹聚合物（MIP-SiO2）,制备获得功能添加剂PEI-SiO2、CTMAB-SiO2、MIP-SiO2。按不同剂量分别将功能添加剂加入到卷烟滤嘴中,考察对卷烟主流烟气中苯酚的截留效率。结果表明,各添加剂均可有效降低卷烟烟气中的苯酚释放量。当添加量达到20mg/支时,各功能材料对苯酚的截留效率均超过39%。且添加剂对烟气中苯酚的截留能力大于对烟气中焦油的吸附能力,表明功能添加剂具有选择性降低卷烟烟气中苯酚的作用。     

高效液相色谱测定卷烟及其主流烟气中的维生素E

样品用饱和抗坏血酸乙醇溶液萃取,ZORBAX Extend-C18（5μm,4.6×150mm）色谱柱及FLD检测器在激发波长为298nm,发射波长为325nm下检测,流动相为100%甲醇。采用外标法定量,线性相关系数为0.99996,检出限为0.12μg/mL,卷烟及其主流烟气中维生素E平均回收率分别为97.0%和97.4%,RSD分别为0.70%和4.70%。研究表明：烤烟型卷烟烟丝比混合型卷烟烟丝中维生素E含量高,烤烟型卷烟主流烟气比混合型卷烟主流烟气中维生素E含量高,维生素E从卷烟烟丝到主流烟气的迁移率为7%—16%。     

差分光学吸收光谱法研究卷烟主流烟气NO_2

利用差分光学吸收光谱(DOAS)仪对不同品牌卷烟主流烟气中的NO2进行连续、实时、在线测量,使用RM200型转盘式20孔道吸烟机,一次将20只卷烟顺序输送到吸烟转盘上,间隔3 S依次点火,并将卷烟烟气通入与之直接相连的总光程为31.5 m的怀特池,利用差分光学吸收光谱技术,町在6～7 min之内完成对整只卷烟的逐口测量.提高了测量结果的时间分辨率.抽吸开始时,怀特池气压被抽到5.2×104Pa,所有卷烟完成测量时,气压恢复到1.03×105Pa;抽吸结束后,怀特池中NO2的浓度在0.89 mg/m3和1.54 mg/m3之间.比较不同品牌的卷烟,主流烟气中NO2浓度有明显差别,特别是混和型卷烟比烤烟型高83%,该技术对卷烟烟气成分的快速检测提供了,一种简便的方法.     

二阶导数同步荧光光谱测定卷烟主流烟气中的苯并(a)芘

研究了卷烟主流烟气粒相物中苯并(a)芘(BaP)的同步荧光及其一阶和二阶导数光谱,发现二阶导数同步光谱可明显减少背景及BaP同系物对BaP测定的干扰。据此建立了一种固相萃取-二阶导数同步荧光光谱法测定卷烟主流烟气粒相物中BaP的新方法。方法检测限为0.2 ng.mL-1,平均回收率为80.2%~86.2%,相对标准偏差为2.64%~3.02%。     

ESR Study on Scavenging Effect of Squalene on Free Radicals in Mainstream Cigarette Smoke

Radicals in mainstream cigarette smoke (MCS) have been proposed to contribute to the harm caused by cigarette smoking. In the present study, we used natural antioxidant, squalene, to treat cigarette filters and tobacco for scavenging gas- and particulate-phase free radicals in MCS. The scavenging activities of cigarette filter and tobacco containing squalene against gas and particulate-phase free radicals were detected and quantified using spin-trapping or directly electron spin resonance spectroscopy method. The results revealed that squalene could significantly scavenge gas- and particulate-phase free radicals in MCS in a dose-dependent manner. The radical-scavenging activity of cigarette filter treatment was higher than that of tobacco treatment, irrespective of either gas-phase free radicals, or particulate-phase free radicals in MCS. Among them, 3 mg squalene/filter treatment showed that the highest scavenging effects against gas- and particulate-phase free radicals were 35.9 and 35.4%, respectively. The use of squalene as potential scavenger for reducing free radicals in cigarette smoke is discussed.     

不同吸附材料在卷烟降焦减害中的应用

嘴棒吸附技术是卷烟降焦减害方法的一个重要研究及应用领域。本文重点对纳米材料、生物材料、分子筛等在卷烟降焦减害方面的研究及应用进展进行了综述。     

电子顺磁共振法(EPR)对银杏叶提取物及其卷烟捕获自由基能力研究

自由基存在于人体和卷烟烟气中,会引起人体病理反应和氧化损伤,种类和形态多样,如：O-·₂,HO·,R·,RO·,ROO·。电子顺磁共振法(EPR)是检测和定量分析自由基的重要方法之一。银杏叶提取物(EGB)是由黄酮、内酯、原花青素类成分组成的植物药,具有较好清除自由基和抗氧化能力。本文以槲皮素、芦丁、原花青素等化合物为对照,运用EPR法结合自旋捕集技术研究EGB和EGB卷烟对DPPH,HO·,O2-·、烟气气相自由基、烟气粒相自由基的抑制水平。结果表明,EGB能够有效抑制化学/生物系统和卷烟烟气产生的自由基。尽管抑制自由基整体水平比黄酮单体和原花青素弱,但EGB提取方法简单容易得到,可作为天然抗氧化剂和自由基清除剂用于食品和烟草等行业。EPR法灵敏度高,稳定性好,是用于自由基研究的可靠方法。捕集剂DEPMPO捕集O2-·更加高效,PBN捕集烟气气相自由基比DMPO更有优势。该研究讨论了EGB清除自由基的机理,丰富的酚羟基结构是其抗氧化作用的主要原因。