燃烧源可吸入颗粒物的形成与控制技术基础研究
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183:可吸入颗粒物的形成机理和防治对策香山科学会议第183次学术讨论会综述近年来,许多国家都将可吸入颗粒物PM10(空气动力学直径小于10微米的颗粒)的研究,特别是PM2.5(空气动力学直径小于2.5微米的颗粒)的物理化学行为、形成与污染机制、控制技术以及对人体健康影响等研究作为讨论和探讨的热点。
香山科学会议于2002年5月20~22日召开了主题为“可吸入颗粒物的形成机理和防治对策”的第183次学术讨论会。
姚强教授(清华大学)、魏复盛院士(中国环境监测总站)和徐立大教授(中国预防医学科学院)被聘请担任本次会议执行主席。
魏复盛院士首先作了题为“空气细粒子(PM2.5)的污染与危害”的主题综述报告,阐述了细颗粒的特性、细粒子的污染水平,以及对人体健康的危害,分析、展望了相关研究工作的现状与未来发展。
魏复盛指出,现在我国空气首要污染物是颗粒物,且有2/3城市超标。
我国空气质量标准与美国比较,我国对SO2、NO2、O3、CO的标准限值均比美国严格,但颗粒物污染标准则比美国宽。
我国尚未制订PM2.5标准,但广州、武汉、兰州、重庆4城市的8点位监测结果表明:PM2.5年日均值为0.046-0.160mg/m3,是美国标准值0.015mg/m3的3-10倍,表明我国城市细粒子污染已十分严重。
魏复盛列举大量研究数据阐述了细粒子对人体健康有严重危害,并强调指出:(1)现在少量的调查监测表明我国城市空气PM2.5污染是严重的,应加强研究与监测,为制订标准和政策法规提供科学依据;(2)必须加强PM2.5环境效应及健康效应的定量研究,提高政府和公众的环境意识;(3)及时开展PM2.5形成机理、污染防治和清除技术的科学研究,为解决细粒子污染,为实现“蓝天工程”提出科学的解决方案。
徐旭常院士作了题为“燃烧过程中PM2.5的生成及环境影响”的综述报告指出,我国城市大气中大量的PM2.5直接或间接地来自于燃烧过程,城市空气中总悬浮颗粒物(TSP)由燃煤生成的约占33%,其主要产生原因是能源结构中70%以上是很难清洁燃烧的煤炭,而且对于煤炭使用和汽车排放控制不严。
颗粒物污染控制技术研究进展近年来,随着城市化进程不断加快和工业化程度的加深,大气颗粒物污染问题日益凸显,给人们的健康和生活带来严重影响。
因此,研究颗粒物污染控制技术是当今的一个重要研究方向。
本文将从不同角度探讨当前颗粒物污染控制技术的研究进展。
一、颗粒物的种类和来源颗粒物分为可吸入颗粒物、可入肺颗粒物和细颗粒物三种类型。
可吸入颗粒物是指直径在10微米以下的颗粒物,可入肺颗粒物是指直径在2.5微米以下的颗粒物,而细颗粒物则是指直径在0.1微米以下的微小颗粒物。
颗粒物污染主要来源于机动车尾气、工业生产和焚烧固体废物等渠道。
由于颗粒物具有高度可悬浮性和滞留性,因此很容易被人体吸入,从而导致人体健康受到严重威胁,如引起不健康的生理反应、呼吸系统疾病、心血管疾病和神经系统疾病等。
二、常见的颗粒物控制技术目前,常见的颗粒物控制技术主要包括机械过滤法、静电集尘法、湿法脱硫除尘技术、燃烧控制技术以及三维电泳喷雾技术等。
1. 机械过滤法机械过滤法是将气体通过不同直径的过滤介质进行过滤,在介质表面截留大颗粒物和沉积小颗粒物,从而达到过滤的目的。
目前,高效静电过滤器已应用到汽车废气处理和工业粉尘控制领域。
2. 静电集尘法静电集尘法是利用电场将颗粒物带电而产生的静电力引导在电极上沉积,使颗粒物从气流中分离出来,其技术简单、效率高,通常用于粉尘和烟雾颗粒的集尘。
3. 湿法脱硫除尘技术湿法脱硫除尘技术是通过溶液或喷雾将气体中的污染物喷雾产生气液两相接触,利用化学反应和物理作用将气相污染物转化成液相,从而达到净化气体的目的。
4. 燃烧控制技术燃烧控制技术是指通过调节燃料、氧气和燃料输送及化学反应等因素,改变燃烧过程产物的性质和状态,从而达到减少大气污染物排放的目的。
5. 三维电泳喷雾技术三维电泳喷雾技术是应用电场传输技术与喷雾技术相结合,通过静电吸附作用实现微小颗粒物有效去除。
该技术具有去除细颗粒物效果好、设备简单且操作便利等优点。
燃煤过程中氧含量对可吸入颗粒物形成及排放特性影响的研究
氧含量是燃煤过程中重要的影响因素,它有助于影响燃煤过程中的热转化和烟气排放特性,从而制约燃煤时可吸入颗粒物(PM)的形成和排放。
研究发现,氧进入燃煤过程作为气体可以通过颗粒物源,如空气、水中产生的可燃颗粒物气化、水蒸气在发电厂燃烧室内的燃烧、以及与燃料添加剂的化学变化,进入燃煤过程中,在燃烧来源和生产制造烟气组件的反应中,参与氧化反应以缩短燃烧时间、增加放热量以及缩小混合物颗粒物粒径;此外,氧还可以通过燃料壁板处理技术,增加再燃烧环节,减少灰渣及底部灰排放,燃烧时间也可以增量,氧含量变化越大,此种燃烧优化条件下硫和氮化物减少,PM排放也会更低。
调节氧含量可以改变燃煤过程中的热转化工艺特性和烟气的排放,从而改变PM的排放量。
实验研究表明,燃煤过程中的氧含量可以显著影响可吸入颗粒物的排放。
随着氧含量的增加,PM的排放量也会更低。
当氧含量达到12%左右时,可吸入颗粒物的排放量会显著减少,达到最低水平。
增加氧气还可以通过增加再燃烧技术来进一步降低PM排放量,因此再燃烧技术也是降低PM排放的有效方法。
实验结果表明,燃煤过程中的氧含量和PM形成及排放有密切关系,可以通过提高氧含量降低PM排放量,保证空气质量及煤炭利用率。
随着氧含量的增加,燃煤过程中的混合物颗粒物粒径会变小,燃烧的放热量会大大增加,混合物中的氮氧化物和硫氧化物会显著减少,硝氧化物累积会显著降低,从而减少可吸入颗粒物的形成及排放。
综上所述,可以得出结论,燃煤过程中的氧含量是气源、再燃烧、添加物和壁板处理技术等排放特性的最佳选择,它不仅有利于降低PM的排放量,而且可以显著提高终端机烟气的热效率,从而改善煤炭的利用率,保护空气质量。
大气环境中可吸入颗粒物的来源解析大气环境中可吸入颗粒物(PM)是对人类健康和环境造成威胁的主要污染源之一。
这些微小的颗粒物悬浮在空气中,进入人体后会对呼吸系统和心血管系统产生负面影响。
了解PM的来源对于控制和改善大气环境质量至关重要。
下面将对大气环境中可吸入颗粒物的来源进行解析。
一、工业排放工业活动是大气PM主要的来源之一。
工厂的燃煤、燃油和燃气过程中产生的废气排放中含有大量颗粒物。
这些工业废气中的PM主要包括烟尘颗粒、重金属和有机化合物等物质。
例如,钢铁冶炼、化工生产和电厂的燃煤过程都会产生大量的PM。
这些PM由烟囱排出,进入大气中,通过风力扩散到周围地区。
二、交通尾气交通运输是大气PM的另一个重要来源。
汽车、卡车和摩托车的尾气中含有大量微小颗粒物。
这些颗粒物主要由燃烧汽油和柴油所产生,包括车辆排放的二氧化硫、氮氧化物和碳氢化合物等污染物。
尾气中的PM不仅对驾驶员和乘客的健康有害,也会随着风向扩散到周围地区,对大气环境质量产生影响。
三、城市扬尘城市中的建筑施工、道路清扫和土地开垦等活动会产生大量的扬尘,成为大气PM的重要来源之一。
施工现场和道路上的机械振动、人员行走和车辆行驶都会悬浮土壤颗粒物,并随着风力扩散到空气中。
这些扬尘在城市中漂浮,对周围居民和环境造成负面影响。
此外,农田的种植和耕作也会导致颗粒物的悬浮,成为乡村地区大气PM的重要来源之一。
四、燃煤和生物质燃烧在一些地区,燃煤是供暖和发电的主要能源,而生物质则是许多家庭烹饪和取暖的燃料。
这两种燃烧过程中产生的烟尘、灰尘和颗粒物排放,是大气PM的重要来源。
特别是燃煤释放的颗粒物中,往往含有硫氧化物和氮氧化物等化合物,这些物质会与大气中的其他污染物发生复杂的化学反应,产生二次污染物,加剧环境污染。
综上所述,大气环境中可吸入颗粒物的来源多种多样。
工业排放、交通尾气、城市扬尘以及燃煤和生物质燃烧等都对大气中PM的含量和化学组成产生影响。
了解这些来源及其特征,对于制定和实施有效的减排措施以及改善大气环境质量至关重要。
煤燃烧PM10以下超细颗粒物净化技术的研究进展20080315 杨蒙摘要:超细颗粒物主要指粒径小于215μm 的细粒子(PM2.5)。
在我国, 以煤炭为主的能源结构在较长时间内不会改变。
煤燃烧排放大量的超细颗粒物, 造成了严重的环境污染和危害;而且, 表面富集了重金属的超细颗粒物, 对大气中NOX 和SO2等氧化起催化作用, 加剧了大气酸雨的形成同时重金属有致癌、致畸和致突变的作用, 对人类健康会造成危害。
对燃烧产生的超微颗粒物控制的迫切性已引起了广泛的关注。
超细颗粒物团聚促进技术可以提高除尘效率,减少超细颗粒物的排放。
本文介绍了超细颗粒物团聚的促进方法:电团聚、声团聚、磁团聚、热团聚、湍流边界层团聚、光团聚和化学团聚的基本原理及其适用范围. 全面概述了各种团聚技术的国内外研究进展, 讨论了目前研究的不足之处, 并提出了今后研究的重点。
关键词:超细颗粒物、团聚、煤燃烧一、引言燃烧源可吸入颗粒物的形成与控制是关系地球环境及人类健康的重要问题。
碳黑颗粒的形成是化石燃料燃烧过程中产生的主要颗粒物。
碳黑颗粒由不完全燃烧所产生, 会导致能源利用率降低, 成本增加, 碳黑颗粒滞留在大气中会影响天气甚至气候;另外, 碳黑颗粒有较强的吸附性, 可携带大量的有毒物质(重金属及有机物)。
1超细颗粒物主要指粒径小于215μm 的细粒子(PM2.5)。
在我国, 以煤炭为主的能源结构在较长时间内不会改变。
煤燃烧排放大量的超细颗粒物, 在大气环境中长时间存在, 远距离迁移, 不仅影响大气的能见度, 造成了严重的环境污染和危害;而且, 表面富集了重金属的超细颗粒物, 对大气中NO X和SO2等氧化起催化作用, 加剧了大气酸雨的形成同时重金属有致癌、致畸和致突变的作用, 对人类健康会造成危害。
对燃烧产生的超微颗粒物控制的迫切性已引起了广泛的关注。
但是, 传统的除尘方式难以控制超细颗粒物的排放。
在传统除尘器前设置预处理阶段使超细颗粒物通过物理的或化学的作用团聚成较大颗粒后加以清除必将成为除尘技术发展的趋势, 因而研究超细颗粒物团聚具有特别重要的意义。
香烟在室内燃烧产生颗粒物的扩散以及控制研究山东建筑大学热能工程学院 韩德顺* 侯雯琪 何 松 孙 畅摘 要 室内是人员活动的重要区域,但是社会中普遍存在的吸烟现象,香烟的燃烧会产生大量的小尺寸颗粒物,容易随着呼吸进入人体气管以及肺部,引发一系列呼吸系统疾病,危害身体健康。
通过实验测试的方式检测一根香烟燃烧引起的室内可吸入颗粒物PM2.5和PM10的浓度变化,还测试了空气净化器对弥漫香烟烟雾的室内空气的净化作用。
测试结果表明,一根香烟燃烧会使30 m 3的空间PM2.5和PM10最高浓度分别达到936.3 μg/m 3和1749.7μg/m³,一根香烟的烟雾就会使30 m 3的空间空气严重污染。
开启空气净化器会十分有效的较低PM10的最大浓度,并且空气净化器会对粒径在2.5 μm~10 μm 的颗粒物较快除去,但是对于粒径小于2.5 μm 的颗粒物净化效果较差,完全除去所用时间较长。
关键词 香烟烟雾;室内空气污染;可吸入颗粒物;空气净化器;空气净化Study on the Diffusion and Control of Particulate Matter Producedby Cigarette Combustion in RoomHan Deshun, Hou Wenqi, He Song and Sun ChangAbstract Indoor is an important area for personnel activities, but there is a widespread phenomenon of smoking in society. The burning of cigarettes will produce a large number of small-sized particles, which easily enter the human trachea and lungs with breathing, causing a series of respiratory diseases and endangering health. The concentration changes of PM2.5 and PM10 caused by the burning of a cigarette were detected by experiment, and the purification effect of air purifier on indoor air filled with cigarette smoke was also tested. The test results show that the maximum concentration of PM2.5 and PM10 in a 30 m³ space will reach 936.3 μg/m³ and 1749.7 μg/m³, respectively, and the smoke of one cigarette will seriously pollute the air in the 30 m ~ 3 space. Turning on the air purifier can effectively lower the maximum concentration of PM10, and the air purifier can quickly remove the particles with the particle size of 2.5 μm ~10 μm, but the purification effect of the particles with the particle size less than 2.5 μ m is poor, and the complete removal takes a long time. Keywords Cigarette smoke; Indoor air pollution; Inhalable particulate matter; Air purifier; Air purification0 引言近年来我国许多城市饱受雾霾天气的困扰,PM2.5和PM10也是人们最为关注的污染物。