燃煤锅炉燃烧过程与NOx排放的模型与数值计算

本文以一台前墙布置有24只旋流燃烧器的350 MW燃煤电站锅炉为研究对象,对锅炉在100%、95%、85%、70%和50%额定负荷下的流动、燃烧和NOx排放进行了全炉膛数值模拟。模拟结果与锅炉运行和实测数据进行了全面比较并发现,除50%负荷外,其余工况两者符合情况良好。文中提出并采用了NOx模拟中相关的模型参数;对炉内空气量、炉温与NOx生成关系的计算结果表明, NOx的最终排放对温度的敏感性更强。     

痕量元素分析中的随机误差的估计

本文讨论了痕量元素分析中的随机误差的规律性。文中对专家们提出的各种误差分布模型进行了比较和分析。采用12个标准物质样品的23种痕量元素的大量分析数据，对痕量分析的相对标准偏差和含量的关系进行了不同模型的研究，并由此得到相应的数学表达式，用于控制痕量分析中的随机误差，数学表达式表明了检出限，含量和随机误差的关系，采用此数学表达式对23种痕量元素的4万余个分析数据进行了检验，结果和我们预期的结论相当吻合。     

煤中痕量元素在低温燃烧下的分布规律

为了解流化床燃烧过程中痕量元素的分布与富集规律,以流化床燃煤过程为研究对象,在实验室的小型机理性试验台架上进行实验,研究了煤中痕量元素的排放特点。实验模拟流化床低温燃烧的特点, 6种典型煤分别在650℃、800℃、950℃三个工况下燃烧,分析得到Pb、Cr、Cd等痕量元素大部分留在灰中。Hg在灰中的富集规律不明显。     

应用低能质子束测定健康组织和病理组织中元素的组成

引言在所有细胞水平的生物学过程中,痕量元素的重要性至今尚未被较好的确定。为了弄清楚生物学过程中的广泛领域内痕量元素的作用,我们作了认真的研究。本文的目的是想指出在我们的研究中一些疾病能改变生物的组织和体液中元素的含量.     

燃煤过程痕量元素动力学机理的研究进展

由于痕量元素在煤中的含量低微、检测困难,加之其原子量一般较大,可能的反应途径多,使得相关的反应机理研究难度极大。本文结合作者的研究成果,介绍了煤燃烧过程中痕量元素化学反应动力学的国内外研究进展,包括痕量元素化学动力学机理的建立;相关的典型实验、计算模拟及其实验验证、动力学机理模型的简化;痕量元素反应动力学机理的完善和发展,包括采用简单碰撞理论、活化络合物理论(亦称过渡态理论,或绝对反应速率理论)对痕量元素化学反应动力学机理的修正;最后指出煤燃烧过程中痕量元素动力学研究的若干方向是: (1)痕量元素反应动力学模型数据库的建立;(2)煤燃烧过程中,主量元素和次量元素的动力学机理的完善; (3)各痕量元素之间动力学研究的开展; (4)实际燃烧过程中痕量元素动力学行为的研究。     

煤燃烧中汞与含氯气体的反应机理研究

预测汞的排放及其形态必须了解燃煤烟气中汞的化学反应机理。本文用量子化学从头计算研究了煤燃烧过程中汞与含氯气体的反应机理,优化得到反应物、过渡态、中间体和产物的几何构型,并计算活化能和反应热效应。采用经典过渡态理论计算反应速率常数,并与文献数据进行比较,结果比较吻合,表明量子化学是研究汞等痕量元素与气体反应的机理和动力学、热力学参数的一种有效手段。     

氧燃烧方式下矿物质与重金属行为特征的研究

在沉降炉试验台上,进行空气气氛及O2/CO2气氛燃煤试验,通过X射线衍射分析和ICP-AES分析研究了不同气氛下煤灰中矿物质组成及痕量元素的挥发特性.并根据热力学多相平衡原理对矿物质与重金属在两种气氛下的挥发行为进行了计算和比较分析.结果表明,氧燃烧气氛下的矿物质组成与空气气氛下并无明显不同,矿物质元素的蒸发气化亦没有受到明显的影响,但在氧燃烧气氛下矿物质的晶相向非晶相的转化得到了较大改善,有可能使电站锅炉沉积得到缓解;氧燃烧气氛下灰中痕量元素相比空气气氛下在底灰中有明显的富集.     

燃煤电站锅炉颗粒物排放特性的实验研究

本文对某燃煤电厂的两台锅炉除尘器前后的飞灰颗粒进行采样,研究了可吸入颗粒物(PM10)的排放浓度、质量粒径分布、排放特征、对静电除尘器的穿透率和锅炉运行负荷对其的影响.试验采用低压撞击器(LPI)按不同粒径大小从0.03～10μm共分为13级,分别采集燃烧后的可吸入颗粒物.研究表明,两台锅炉产生的PM10均呈双峰分布,其除尘器入口峰值分别在0.1μm和4.0μm左右,而出口峰值则为0.1μm和2.0μm;随着颗粒物粒径的减小,颗粒物对除尘器的穿透率是降低的,其中在0.2～0.6μm的穿透率达到一个峰值;相比除尘器入口,除尘器出口PM1和PM2.5的质量百分比都大大增加,这也是由于除尘器对飞灰中的大颗粒脱除效果更佳的原因造成的.随着锅炉运行负荷的降低,PM,10占总灰颗粒的质量百分比含量下降.     

北京市城区冬季雾霾天气PM2.5中元素特征研究

为了解北京市某城区2013年冬季雾霾天气细颗粒物(PM2.5)中元素浓度水平及污染特征,连续采集2013年1月—2月北京市某城区大气PM2.5,采用滤膜称重法检测PM2.5浓度,电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)分析PM2.5中36种元素总量并采用富集因子法分析元素污染特征。结果表明:与正常天气相比,雾霾天气发生时PM2.5和其中的27种元素浓度均升高,其中As,Cr,Pb,Ti和V等重金属是PM2.5中的主要无机污染物。元素富集特征表明,雾霾天气PM2.5中的金属元素可被分为三组,其中As,Cr,Cu及Pb的富集因子高于10,属于高度富集级别;Sb和Sn等元素富集因子介于1～10,属于中度富集级别;Ti和V富集因子接近于1,属于轻微富集级别。ICP-MS用于大气PM2.5中多元素分析具有良好的精密度和准确性,可满足同时检测PM2.5主、痕量金属元素的要求。雾霾天气发生时,As,Cr和Pb等重金属元素的增加主要与人类活动如汽车尾气、化石燃料排放引起空气污染所致;该研究为开展雾霾天气PM2.5中元素特征研究提供了准确、简便的方法,可以为相关部门采取有效的措施减轻污染,保护人群健康提供科学依据。     

PM2.5和PM10排放的一维炉煤燃烧实验研究

我国煤烟污染十分严重。燃煤排放的PM10和PM2.5表面富集了大量的有毒痕量元素,进入大气后,对环境的危害极大。本文在一维炉中对不同煤种分别在650℃,850℃,950℃下燃烧PM的排放进行实验研究,发现PM10和PM2.5的排放量随温度升高有增加的趋势;随煤种含S量的增加,其排放量也增加;随着煤灰分的增加,PM10和PM2.5的排放量也有增大的趋势,煤中矿物质的种类和形态对其排放有明显的控制作用。     

蒸汽锅炉与热水锅炉水中元素变化比较分析

以电感耦合等离子体-光学发射光谱法(ICP-OES)测定蒸汽锅炉与热水锅炉水中9种元素含量变化。方法的回收率在90.0%—02.6%之间,相对标准偏差0.87%—3.12%。实验证明锅炉进水中含量最高的元素是钙、钠和镁。经过蒸汽锅炉和热水锅炉处理后,水中的微量元素发生了显著变化,且蒸汽锅炉和热水锅炉中的水质也有一定的差异。     

四角切圆燃煤锅炉燃烧嗓音和炉墙振动频谱特性的试验研究

本文介绍了对国产300吨／时锅炉燃烧噪音和炉内气压波动的测试情况，在测试中用磁带记录仪记录燃烧噪音和炉内压力波动信号，然后进行了频谱分析。结果表明，燃烧噪音的大小和炉墙振动的大小都随着负荷增加而增加，这表明了燃烧动力学是引起炉墙结构振动的主要原因之一。     

稀土元素原子发射光谱及其谱线干扰的高分辨率ICP—AES研究…

稀土元素在当今生产、生活中具有极重要的地位，由于稀土元素的原子发射光谱极为复杂，因此光谱干扰给稀土元素的原子发射光谱分析带来极大的困难。本工作利用高分辨率ＩＣＰ－ＡＥＳ仪器详细研究了Ｓｍ基体对其他稀土元素分析线的光谱干扰，获得了大量的光谱及光谱干扰信息，为以稀土为基体的痕量稀土分析线的选择及光谱分析提供了依据。     

金纳米与磁场作用下LIBS检测灵敏度改善研究

针对激光诱导击穿光谱技术（LIBS）中等离子体的发射光谱增强问题,提出一种磁场增强LIBS与纳米颗粒增强LIBS（NELIBS）相结合的方法。采用热蒸发法在样品表面沉积一层直径20 nm的金纳米颗粒。利用波长为1 064 nm,最大能量为200 mJ的Nd∶YAG脉冲激光器在室温,一个标准大气压下对纯铜和黄铜进行诱导击穿。调整激光能量为30~110 mJ,分别使用传统LIBS、磁场增强LIBS、NELIBS以及两种方法结合对纯铜进行激光诱导击穿,得到特征谱线(Cu Ⅰ 521.8 nm)的强度增强因子和信噪比,并对其增强机理进行分析。在相同环境下使用四种方式对黄铜和纯铜进行诱导击穿以探测样品中的微量元素。当在样品表面沉淀金纳米颗粒或者将沉淀有金纳米颗粒的样品放在磁场中进行诱导击穿时,发现纯铜样品的光谱中存在Mg元素的特征谱线Mg Ⅱ 279.569 nm,黄铜样品的光谱中存在Si元素的特征谱线 Si Ⅰ 251.611 nm。实验结果表明：单独施加磁场约束或增加纳米金颗粒均可以有效增强等离子体光谱强度,但增强效果弱于两种方法结合,磁场约束对光谱的增强效果弱于NELIBS的增强效果。当结合NELIBS与磁场约束LIBS时,谱线增强因子最高可达14.3(Cu Ⅰ 521.8 nm),相比于磁场增强LIBS和NELIBS,最大增强因子分别提高了28%和59%。四种情况中当激光脉冲能量逐渐增大时,等离子体向外膨胀的强度增大,磁场产生的洛伦兹力束缚等离子的能力相对减弱,同时纳米金颗粒对等离子体发射光谱的增强作用被削弱,谱线强度降低,等离子体的增强因子逐渐减小后趋于稳定。通过NELIBS与磁场约束LIBS结合方式,不仅可以有效提高等离子体的发射谱线强度,改善光谱信号信噪比,而且传统LIBS方法中由于谱线强度低、背景噪声大而无法探测的微量元素可以被探测到,LIBS技术对微量元素的探测能力得到显著提高,微量元素的探测下限变得更低。NELIBS与磁场约束LIBS结合的方法具有更高的灵敏度和准确度,为激光诱导击穿光谱技术的谱线增强方法提供了新的思路,在该领域具有广阔的应用前景。     

微波消解ICP-AES测定桔梗中微量元素

采用微波消解样品,电感耦合等离子体-原子发射光谱法(ICP-AES)测定了中药材桔梗中Cu、Li、Mn、Co、Zn、Cr、Mg、Ga、Sr、Fe等微量元素的含量。在最佳仪器工作条件下,各元素的加标回收率在86.5%—111.0%,相对标准偏差RSD4.0%,实验结果可为桔梗中微量元素与其药效的相关性提供科学依据。     

大气压液体阴极辉光放电发射光谱检测水体中的铅

建立了一套基于大气压液体阴极辉光放电原子发射光谱(electrolyte cathode atmospheric glow discharge atomic emission spectroscopy,ELCAD-AES)的水中金属离子检测装置,并在该装置上对水中金属离子铅(Pb)进行了检测,随着Pb浓度的增加,Pb元素的发射光谱强度显著增强,Pb浓度在10~80 mg·L-1范围内时,其发射信号强度与浓度呈现一定的线性关系。实验考察了放电电流、易电离元素对Pb发射光谱的影响,表明当电流增加到70 mA时,Pb元素的信号强度最强,溶液中的易电离元素对Pb元素信号强度产生微弱影响。同时探讨了酸化试剂对Pb发射光谱的影响,发现用HNO₃酸化溶液时Pb发射光谱强度最强,而降低pH值可以有效的提高Pb发射光谱强度。研究了等离子体内不同区间的原子发射光谱强度,结果表明金属原子Pb的发射光谱集中在靠近阴极的区域,因此获得了Pb元素的最佳探测位置。计算得到采用便携式光谱仪作为探测系统的水体Pb元素痕量检出限为0.7 mg·L-1,相对标准偏差为1.7%,两种实际水样检测回收率分别为95%~106%,表明本方法有较好的准确性。研究结果为进一步开展水体痕量重金属元素液体阴极辉光放电光谱检测提供了方法。     

Comparison of trace elements analysis of nephrite samples from different deposits by PIXE and ICP‐AES

Comparing values of trace elements determined by external‐beam proton‐induced X‐ray emission (PIXE) and inductively coupled plasma atomic emission spectrometry (ICP‐AES) is important to find the provenience of raw materials of ancient nephrite artifacts, because most previous elemental characterizations of nephrite minerals were obtained by ICP‐AES, but PIXE presents the possibility of nondestructive analysis for largely and integrally ancient nephrite artifacts. In this work based on 12 nephrite minerals, it shows that the distribution of trace elements of nephrite samples both in PIXE and ICP‐AES data are generally consistent, although large differences exist in some elements. According to the trace elements, the two types of nephrite mineralization origins can be distinguished, determined by PIXE and ICP‐AES, respectively. Moreover, depending on the PIXE and ICP‐AES data, Sr can be regarded as fingerprint element of Xiaomeiling nephrite minerals, and the differentiation of Sr content between Xiaomeiling nephrite minerals and ancient nephrite artifacts from Liangzhu culture (3300–2300 bc ) is clear evidence that the raw materials of the artifacts are not from Xiaomeiling deposit. The nephrite minerals from Wenchuan deposit can be distinguished from other samples because of their high values of Mn/Fe. Therefore, the PIXE can be used with ICP‐AES to judge mineralization mechanism and find fingerprint elements of raw materials of ancient nephrite artifacts. Copyright © 2012 John Wiley & Sons, Ltd.     

利用PIXE和ICP-AES 对蛇纹石原料及中国古代蛇纹石玉器的微量元素分析

以蛇纹石这一中国传统的玉材为对象,旨在通过微量元素含量分析来探索古代蛇纹石玉器原料的可能来源。采用无损的外束质子激发X射线荧光技术(PIXE)对来自中国几个典型矿区的蛇纹石样品主量元素和微量元素进行了分析。同时也采用有损的电感耦合等离子体原子发射光谱技术(ICP-AES)对这些蛇纹石样品的微量元素含量进行了比较分析。结果表明,两种分析方法所获取的蛇纹石微量元素含量趋势具有一致性,说明PIXE无损分析技术可以应用于蛇纹石的微量元素分析研究。讨论了蛇纹石的微量元素含量与地质成因之间的关系,这些蛇纹石的微量元素含量存在明显的差异,这种差异可以用来区分不同地质成因的蛇纹石。Ⅰ型地质成因的蛇纹石中微量元素中Ni含量较低,且几乎不含Cr和Co,而Ⅱ型地质成因的蛇纹石中则含有较高微量元素的Cr,Co和Ni。采用PIXE技术分析了来自浙江、江苏、河南、安徽和湖北等省出土的新石器时代至战国时期(4585 BC—221 BC)14个遗址或墓葬出土的18件蛇纹石玉器的化学成分,通过与两种地质成因类型蛇纹石的微量元素比较分析,初步推测了这些蛇纹石玉器原料的可能来源。以蛇纹石微量元素含量与地质成因类型之间的关系来探索古代蛇纹石玉器玉料可能的来源是一种有益的尝试。     

电感耦合等离子体发射光谱法测定东北大豆中微量元素

用电感耦合等离子体原子发射光谱法（ICP-AES）测定了11种东北大豆中大量、小量和微量元素。比较了两种湿法消解方法，HNO3-HclO4，HNO3-H2SO4和干类化法对分析结果的影响。由于大豆含有较多的油脂，用混合酸消解时费时较长且需加入较多的酸，从而可能产生较高的背景空白，因此对大豆样品的前处理采用干灰法较为合适。大豆中钾和磷是大量元素，本工作还研究了钾和磷对其他元素测定的影响。结果表明，大豆中钾和磷对其他微量元素的测定没有影响。结果还表明，这11种大豆中的各微量元素的含量没有显著性差异。