煤转化利用中颗粒物的形成及控制
【摘要】我国是一个以煤炭为主要能源的国家，煤燃烧过程中所产生的小于10?m的颗粒物是主要污染物之一。颗粒物的形成和控制问题是国内外许多学者相当关注的问题，由于这些可吸入颗粒物其表面易于富集大量有毒有害重金属元素，因此对环境造成污染，对人体产生着严重危害。
【关键词】煤转化；控制
1.燃煤中颗粒物的形成
1.1 煤中矿物质的分布及转化[1-2]
燃烧产生的颗粒物主要来自煤中矿物质，矿物质分布对其转化行为和颗粒物的形成具有十分重要的影响。按照与有机质结合的紧密程度，煤中的矿物质通常可分为内在矿物与外在矿物。前者与有机质结合紧密，很难被分离；后者是在煤的采掘过程中混入底板、顶板和夹石层的矸石，一般为5-10%，高的可达20%以上[1]。
内在矿物质的成灰机理如图1.1所示[2]。煤粉颗粒的热解而产生不同结构的焦炭，其中多孔或者煤胞型焦炭在燃烧过程中容易发生破碎，形成大量的细小碎片，碎片中的矿物颗粒经过熔化及聚合生成超微米颗粒（>1μm）；然而无孔密实型焦炭则不会发生破碎，焦粒中的矿物经过熔化、聚合后生成一个较大的超微米颗粒。在煤粉热解、燃烧过程中，原子态无机质及内在矿物中部分无机物则会发生气化，形成无机蒸汽，当温度降低时，这些无机蒸汽通过凝结、凝并形成了亚微米颗粒。
图1.2是外在矿物的成灰机理[2]。外在矿物在煤粉燃烧过程中也会发生气化，但由于处于氧化性气氛，其气化量通常很低，随烟气温度的降低，无机蒸汽重新冷凝，而形成亚微米颗粒。其次，外在矿物在高温条件下由于热应力、分解产物的析出会发生破碎，这些破碎碎片也是超微米颗粒形成的重要来源。由于矿物组成不同，其熔点也存在不同差异，其中熔点较低矿物颗粒在高温条件下发生熔融，从形成表面光滑的超微米颗粒，而熔点很高的矿物颗粒则可能不会经历熔融过程，因此直接转化成不规则超微米颗粒。
1.2 燃煤颗粒物的形成[3-4]
燃煤过程中颗粒物的形成是一个十分复杂的物理化学过程，受到大量因素影响，例如煤种、温度、燃烧氛围、原煤粒径大小等。其中亚微米颗粒物和超微米颗粒物的形成机理是不相同的。
亚微米颗粒物的形成是一个十分复杂的物理化学过程，在高温燃烧环境中， 煤中部分无机物 （0. 2 -3 %） 首先发生气化，气化产物不断向外扩散，在焦炭
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