燃煤可吸入顆粒物遷移過程的動力學分析.pdf

1、大氣可吸入顆粒物已成為大氣環(huán)境污染的突出問題，并日益引起世界各國的高度重視。了解可吸入顆粒物在燃燒過程中的生成和長大過程的機理是在燃燒過程中控制顆粒物生成的前提，而其核心問題之一就是可吸入顆粒物的遷徙過程的動力學分析。其中，顆粒冷凝，顆粒之間的無規(guī)則的布朗碰撞凝并以及粗細顆粒之間的捕集作用過程對顆粒的粒徑分布變化起著極為重要的作用。對這些過程的模擬及預報目前是氣溶膠動力學研究的熱點之一。 本文在總結(jié)了有關顆粒冷凝，顆粒布朗凝并

2、碰撞以及粗細顆粒捕集作用的研究進展和相關數(shù)學模型，算法的基礎上，對顆粒的初始分布作出一個合理的正態(tài)對數(shù)分布的假設，運用矩方法（Moment Method）對多分散系統(tǒng)顆粒的單獨冷凝過程，布朗凝并過程，粗細顆粒的捕集作用的過程以及它們共同作用的過程在不同的初始條件下進行了模擬。所得到的結(jié)果與文獻中的解析解相吻合。 在單分散系統(tǒng)中，布朗碰撞凝并與冷凝過程的模擬結(jié)果都顯現(xiàn)出了很明顯的自保持特性；而且初始的寬粒徑分布會顯著改變凝并初期

3、的凝并速率和生成粒子的平均直徑，最終生成的粒子尺寸仍是寬分布的，但達到自保持。因此建立煤燃燒顆粒排放的模型時，有必要考慮顆粒的寬分布及非自保持特性，但對于煙道中的顆粒物遷移，不妨假定達到自保持。 對于典型的雙峰分布的多分散系統(tǒng)，模擬結(jié)果表明：粗顆粒對細顆粒的捕集作用對細顆粒的數(shù)密度、平均粒徑、分散度等都有顯著影響；而且隨細顆粒比例的增大，顆粒數(shù)密度的衰減速率顯著增大，由此可以推斷初始礦物蒸發(fā)量/初始細顆粒濃度對最終排放的細顆粒

4、濃度的影響很?。怀跏嫉募氼w粒初始分散性的增大會令捕集過程的的發(fā)生頻率大大降低。對不同粗顆粒的平均粒徑對捕集過程的影響的比較計算表明，粗顆粒粒徑是影響捕集作用效果的決定性參數(shù)：在相同的質(zhì)量負荷下，粗顆粒粒徑越大，對細粒的捕集作用越好。在單獨考慮了捕集過程在不同的細顆粒分散性下對顆粒最終分布的影響時，發(fā)現(xiàn)除了顆粒數(shù)的衰減外，其余參數(shù)并未表現(xiàn)出強烈的自保持特性，由此可見，如果要考慮顆粒生長以及分散性的變化，布朗碰撞的自保持特性在假設系統(tǒng)有物質(zhì)