化學團聚促進燃煤細顆粒物脫除的簡析

王健

【摘 要】隨著經濟的不斷發(fā)展，國內對于資源開采的研究范圍更加廣泛且精細。本文主要就化學團聚促進燃煤細顆粒物脫除為核心點，進行了全面的有關知識體系闡述。首先，對化學團聚技術存在的問題作出了分析和闡述，緊接著從燃煤燃燒前后所需要的團聚技術兩個方面論證了對化學團聚技術運行現狀進行研究的重要性，最后通過對其產生原因進行系統(tǒng)的分析，希望在此基礎上能夠為后續(xù)的科研項目提供有效的科學依據，進一步推動我國礦業(yè)資源產業(yè)的快速發(fā)展。

【關鍵詞】細顆粒物；化學團聚；燃煤顆粒物脫除

隨著工業(yè)進程的推進，市場經濟在日常的運作過程中對于能量的需求量越來越大。我國是世界上主要的幾個產煤大國，為進一步加快工業(yè)化生產，改革開放以來對于煤炭資源的開采力度和范圍呈現不斷攀升的趨勢。當煤炭進行燃燒時，所產生的細顆粒物排放在空氣中，成為PM2.5的主要來源之一。該氣體能夠通過對太陽輻射以及散射進行吸收，從而直接影響了地球的生態(tài)氣候。盡管，目前國內大部分燃煤電廠會通過靜電除塵器來進行煙塵的處理和回收，但是由于細顆粒物的脫除能力極低，無法在除塵器的處理后排放到大氣中。在此基礎上，針對于燃煤細顆粒的脫除技術研究顯得更為必要。常見的團聚技術主要是通過物理或化學方法，促使燃煤細顆粒物團聚為易為脫落的大顆粒物，最后利用現有的除塵設備進行高效化的脫除操作，是目前最為有效的減少細顆粒物排放的技術。此外，由于化學團聚具有一定的經濟效益，成為了科研人員研究和優(yōu)化的重點。

1.主要化學團聚技術存在的缺陷

對煤礦材料的細顆粒物團聚促成長大的處理技術，是世界工業(yè)化生產研究的重要方向之一。現主要的團聚技術有：電團聚、聲團聚、熱團聚、磁團聚以及化學團聚。其中，由于使用電團聚所消耗的電能較大，且對團聚的顆粒物數量存在要求，因此即使該技術在提高細顆粒物的團聚效率上具有較高的效率，也沒有被廣泛應用到市場中；聲團聚所產生的聲波在其高頻的情況下仍舊會消耗大量的電能。相比于其他方法，使用化學團聚法不但可以提高細顆粒物的脫除效率，還能很大程度上對煙氣污染物進行協(xié)同脫除，在現有的除塵設備基礎上，使用該技術具有一定的研究價值。

2.對化學團聚技術進行實況的研究

2.1燃燒中化學團聚技術

在燃料燃燒的過程中，細顆粒物混合物的主要形成過程為：汽化、成形、凝固、聚合。當燃燒的過程中，在燃燒室中添加具有一定吸附性能的凝結劑能為細顆粒物的反應提供較為有效的條件，是一種抑制細顆粒物成形并促成最終進行團聚成長的方法。此外，該方法的使用還能很大程度上減少化學性質活潑的金屬元素排放量。隨著科學技術的不斷發(fā)展，對于具有吸附性的金屬細顆粒物的研究力度不斷加大。大多采用硅土、礬土、熟石灰、石灰土、鋁土礦等作為吸附劑對有毒的重金屬進行吸附。美國辛辛那提大學對氣相吸附劑抑制煤粉燃燒產生的細顆粒物進行了實驗研究，其結果發(fā)現，超細顆粒物的有效粒徑明顯得到增大，且粒徑100㎜以下的數量存在明顯的變化。

2.2燃燒后化學團聚技術

對于細顆粒物的進行化學團聚的方法有很多，但是其核心點是在燃燒后進行常規(guī)化的處理，在其除塵裝置的煙道口噴射具有一定效果的化學團聚劑，通過液化凝的作用促使細顆粒物之間的液橋力和固橋力出現明顯的增加，從而有效的促進細顆粒物的團聚，最后借助除塵設備對團聚的大顆粒物進行高校的脫除，降低PM2.5的排放濃度。Durham等將降比電阻劑和具有特殊黏性的噴劑，對煙道和煙氣進行混合處理，從而改變了細顆粒物的比電阻和黏性，有效的提高了精電除塵器對細顆粒物的脫除效率。近年來，國內科研人員成立的課題組一直致力于細顆粒物化學團聚技術的研究，并取得了一定的成果，實現在提高細顆粒物脫除效率的同時，將多種污染物進行聯(lián)合協(xié)同的脫除。

3.影響化學團聚效果的因素

3.1團聚劑的種類

常用于細顆粒物的團聚的試劑其本質是一種高分子化合物，因此該團聚劑的內部結構分子在溶液中呈現高分子鏈的形式。在此基礎上，可以將高分子中的活性基因進行吸附，并作用在具有相反極性的細顆粒物上，從而在顆粒物之間架起具有連接性的架橋，使得細顆粒物團聚長大。由于不同的團聚劑的分子結構存在差異性，因此其形成團聚的效果存在差異。經過相關研究發(fā)現，非離子型聚丙烯酰胺對細顆粒物的團聚效果更優(yōu)。

3.2團聚劑的濃度

經過研究發(fā)現，當團聚劑溶液的濃度增大時，其產生的團聚效果越明顯，因為當其團聚劑溶液的濃度越大，其內部的分子數目就越多，進而使得團聚劑分子與顆粒相互結合的概率就越大，因此產生細顆粒物團聚的效果就更加明顯。但是，當濃度達到一定程度時，其團聚劑的結構分子會在表面達到飽和，導致無法進行空位的吸附。因此在實際的應用中，要對其運行的成本問題進行綜合化的考慮，從而確定最佳的濃度值。

3.3溶液的酸堿度

PH值的大小對團聚效果的影響最大，當酸堿度發(fā)生變化時，會在分子的結構內部造成顆粒表面的電性以及電層厚度發(fā)生變化，進而影響團聚劑對于細顆粒物的吸附力度。此外，通過調整溶液內環(huán)境的PH值，會將溶液中的團聚劑高分子形狀發(fā)生一定的改變，將原有具有柔性伸展性的分子鏈轉變成剛性伸展或卷曲伸展的分子鏈。PH對于不同的團聚試劑的作用效果存在差異性，適當的降低溶液的酸堿度，可以增強團聚的效果。

3.4燃燒的煙氣濃度

當所使用的化學團聚劑保持的情況一致時，隨著煙塵濃度的不斷增加其細顆粒物在一定體積內會出現數量上的增加，因此顆粒物與團聚劑分子所發(fā)生碰撞的概率就相應的增大，從而促進了團聚效果的增強。但是需要注意的點是，一定劑量的團聚劑作用在細顆粒物數量上是存在一定的最大值的。

3.5進行團聚時的環(huán)境溫度

在一定體積內，當環(huán)境的溫度升高時，其團聚的效果也會有所增強。因為，溫度升高會提高團聚劑的活性吸附性，使得與細顆粒物之間的粘連力變大，能夠吸附更多的細顆粒物。此外，當溫度升高時，團聚劑的內部結構分子會進一步伸展，能夠在原有基礎上使得更多顆粒物團聚在一起，降低了氣體污染的濃度。

結束語

由于細顆粒物的排放所造成的環(huán)境問題，影響著人們的生活和呼吸質量。在此基礎上，對于細顆粒物有效處理技術的相關研發(fā)引起了社會大眾的高度關注。其中，化學團聚技術能夠有效的促進細顆粒物的團聚成長，最終被現有的除塵設備進行有效的脫除操作，達到降低煙塵排放物的污染濃度。這種技術在保證除塵設備不閑置的前提下，運行的成本較低且經濟、環(huán)保，具有一定的推廣價值。

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（作者單位：江蘇國信靖江發(fā)電有限公司）