燃煤超細(xì)顆粒生成及傳輸機(jī)理研究.pdf

1、顆粒物(particulate matter, PM)是我國城市空氣的首要污染物,對人體健康和生態(tài)環(huán)境造成了嚴(yán)重危害。本文通過自行設(shè)計和搭建的實(shí)驗(yàn)?zāi)M平臺,運(yùn)用快速遷移率粒徑譜儀(fast mobility particle sizerTM spectrometer, FMPS)對燃煤超細(xì)顆粒粒徑譜分布、數(shù)濃度和粒徑特征進(jìn)行了測量,分析燃煤顆粒物粒徑譜分布、數(shù)濃度和粒徑特征,并基于數(shù)濃度數(shù)據(jù)對生成和成長過程中燃煤超細(xì)顆粒動態(tài)變化現(xiàn)象進(jìn)行

2、了研究。
　　對不同燃燒源顆粒物進(jìn)行采樣測量,經(jīng)分析對比,蚊香和香煙顆粒粒徑譜分布均為對數(shù)單峰分布;燃煤顆粒粒徑數(shù)濃度和表面積濃度譜分布為對數(shù)雙峰分布,而其體積和質(zhì)量濃度譜呈對數(shù)單峰分布;而酒精顆粒呈不穩(wěn)定、無規(guī)律的多峰分布。研究發(fā)現(xiàn),不同燃燒方式對形成顆粒物的粒徑有一定的影響,蚊香和香煙燃燒方式為無火花的悶燒,其產(chǎn)生的顆粒物粒徑較大,幾何平均直徑(the geometry mean diameter, GMD)分別為45nm和1

3、30nm左右;酒精和燃煤顆粒為劇烈的明火燃燒,顆粒物經(jīng)過氣化—凝結(jié)過程形成的,故產(chǎn)生的顆粒物粒徑較小,GMD分別為13nm和20nm左右。
　　通過對不同煤粉量進(jìn)行燃燒實(shí)驗(yàn),分析燃煤超細(xì)顆粒在生成和傳輸擴(kuò)散過程中顆粒粒徑譜分布、數(shù)濃度和粒徑隨時間動態(tài)變化。研究表明,在生成階段,燃煤超細(xì)顆粒粒徑譜隨時間迅速增長,顆粒數(shù)濃度隨時間變化呈指數(shù)增長;在成長階段,燃煤超細(xì)顆粒粒徑譜隨時間緩慢衰減,顆粒數(shù)濃度亦隨時間變化呈指數(shù)或線性衰減趨勢。

4、燃煤量越大,顆粒數(shù)濃度和粒徑動態(tài)變化越明顯。
　　本文對煤粉燃燒排放產(chǎn)生的顆粒物生成速率和粒徑增長速率進(jìn)行了研究。結(jié)果表明,煤粉燃燒排放的“污染”環(huán)境類型顆粒物生成速率和粒徑增長速率比“干凈”的大氣環(huán)境大得多。計算結(jié)果顯示,單位質(zhì)量煤粉燃燒排放產(chǎn)生的燃煤超細(xì)顆粒物平均排放數(shù)量E核模態(tài)為1.61×1010個·mg-1,E愛根核模態(tài)為1.31×1010個·mg-1,E積聚模態(tài)為0.22×1010個·mg-1,E總顆粒物為3.14×10