民用固体燃料燃烧的羰基化合物排放特征研究

发布时间：2023-04-28 18:19

　　民用固体燃料(煤和生物质)燃烧是大气羰基化合物(CCs)的重要排放源。CCs是臭氧和二次有机气溶胶(SOA)的重要前体物。近年来关于民用固体燃料源的CCs排放特征的研究日益增多,但是对燃料类型和燃烧条件(如燃烧温度)的影响以及CCs排放与燃料的热解特性的关系等方面有待深入研究。本文内容包括三部分。首先是对各实验燃料开展氮气和空气氛围的热解分析,为研究其燃烧过程与排放机理提供基础数据;然后以两种烟煤(灵武煤和徐州煤)和两种生物质(水稻秸秆和落叶松)为对象,在7个燃烧起始温度(300～900℃,间隔100℃)下,结合石英管式炉燃烧-稀释-采样系统,采集和分析烟气中的CCs,探讨燃烧温度的影响;最后以五种秸秆(水稻、玉米、小麦、棉花、油菜)和五种木柴(落叶松、白杨、白桦、水曲柳、橡胶木)为研究对象,采集和分析在400℃和800℃下燃烧排放的CCs,探讨燃料类型的影响。初步结论如下:(1)生物质和煤的热解(氮气氛围)和燃烧(空气氛围)过程均可划分为干燥、热解或燃烧、炭化或燃烬3个阶段,分别对应燃料质量的轻微失重、快速失重和接近稳定阶段。具体而言,对于室温到900℃范围内(以10℃/min的升温...

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摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 课题来源
    1.2 羰基化合物概况
        1.2.1 羰基化合物
        1.2.2 羰基化合物的危害
        1.2.3 羰基化合物的来源
    1.3 民用煤燃烧排放的羰基化合物研究背景
        1.3.1 煤燃烧研究背景
        1.3.2 煤燃烧的羰基化合物排放特征的研究现状
    1.4 民用生物质燃烧排放的羰基化合物研究背景
        1.4.1 生物质燃烧研究背景
        1.4.2 生物质燃烧羰基化合物排放特征的研究现状
    1.5 燃烧排放的污染物形成机理研究现状
        1.5.1 燃煤过程
        1.5.2 生物质燃烧过程
    1.6 课题研究的目的与意义
    1.7 论文的主要研究内容
    1.8 研究技术路线
第二章 研究方法
    2.1 实验仪器与试剂
        2.1.1 仪器
        2.1.2 试剂
    2.2 采样方法与装置
        2.2.1 采样方法
        2.2.2 采样管的制备
        2.2.3 采样设备
    2.3 燃料的选择与处理
        2.3.1 燃料的选择
        2.3.2 燃料的处理
    2.4 燃烧烟气样品的采集
        2.4.1 燃烧-稀释-采样系统
        2.4.2 燃烧实验设置
        2.4.3 测量过程
    2.5 羰基化合物样品分析
        2.5.1 采样管的处理
        2.5.2 高效液相色谱(HPLC)分析
        2.5.3 标准工作曲线和检测限
    2.6 数据处理
        2.6.1 羰基化合物的排放因子计算
        2.6.2 校正燃烧效率的计算
        2.6.3 臭氧生成潜势的计算
    2.7 质量保证与质量控制
第三章 燃料的热解特性
    3.1 研究背景
    3.2 燃料热重实验分析
    3.3 氮气氛围下的燃料热解特性
        3.3.1 烟煤在氮气氛围的热解特性
        3.3.2 生物质在氮气氛围的热解特性
        3.3.3 氮气氛围的煤与生物质热解特性对比
    3.4 空气氛围下的燃料热解特性
        3.4.1 空气氛围的煤热解特性
        3.4.2 空气氛围的生物质热解特性
        3.4.3 空气氛围的煤与生物质热解特性对比
    3.5 两种氛围下的热解特性对比
        3.5.1 热解曲线对比
        3.5.2 热解阶段对比
    3.6 其它生物质的热解特性探究
        3.6.1 秸秆的热解特性
        3.6.2 木柴的热解特性
        3.6.3 生物质热解特性对于民用燃烧的重新解读
    3.7 本章小结
第四章 温度对固体燃料燃烧排放羰基化合物的影响
    4.1 研究背景
    4.2 温度对煤燃烧的羰基化合物排放因子及组分的影响
        4.2.1 煤在不同温度燃烧的羰基化合物排放因子
        4.2.2 煤在不同温度燃烧的羰基化合物组分的排放特征
        4.2.3 煤在不同温度燃烧的羰基化合物的主要物种排放特征
    4.3 温度对生物质燃烧的羰基化合物排放因子及组分的影响
        4.3.1 生物质在不同温度燃烧的羰基化合物排放因子
        4.3.2 生物质在不同温度燃烧的羰基化合物组分的排放特征
        4.3.3 生物质在不同温度燃烧的羰基化合物的主要物种排放特征
    4.4 校正燃烧效率对羰基化合物排放的影响
        4.4.1 校正燃烧效率
        4.4.2 校正燃烧效率对羰基化合物排放的影响
    4.5 臭氧生成潜势
    4.6 本章小结
第五章 燃料类型对民用燃烧排放羰基化合物的影响
    5.1 研究背景
    5.2 煤种对羰基化合物排放及各组分的影响
        5.2.1 煤种对羰基化合物排放
        5.2.2 煤种对羰基化合物各组分的影响
    5.3 生物质对羰基化合物排放及各组分的影响
        5.3.1 生物质对羰基化合物排放
        5.3.2 生物质对羰基化合物各组分排放的影响
    5.4 煤与生物质对比
    5.5 本章小结
第六章 生物质燃烧排放羰基化合物的特征研究
    6.1 研究背景
    6.2 生物质燃烧的羰基化合物排放因子
        6.2.1 总羰基化合物排放因子
        6.2.2 醛类和酮类化合物的分布
        6.2.3 主要羰基化合物的分布
    6.3 燃料类型对羰基化合物排放的影响
        6.3.1 温度对不同燃料的羰基化合物排放的影响
        6.3.2 秸秆和木柴排放的羰基化合物
        6.3.3 生物质燃烧的综合评价
    6.4 生物质性质对羰基化合物排放的影响
        6.4.1 挥发分的影响
        6.4.2 含水率的影响
        6.4.3 固定碳的影响
    6.5 臭氧生成潜势
    6.6 本章小结
第七章 民用燃烧的羰基化合物生成机理初步探究
    7.1 研究背景
    7.2 煤燃烧
        7.2.1 燃煤过程的芳香醛排放特征
        7.2.2 煤的芳香醛形成机理
    7.3 生物质燃烧
        7.3.1 生物质的芳香醛排放特征
        7.3.2 半纤维素、纤维素和木质素的芳香醛排放特征
        7.3.3 半纤维素、纤维素和木质素的热解过程
    7.4 本章小结
第八章 结论与展望
    8.1 结论
    8.2 本研究的创新点
    8.3 展望
参考文献
作者在攻读硕士学位期间公开发表的论文
作者在攻读硕士学位期间所作的项目
致谢



本文编号：3804222