[发明专利]一种降低生物质燃料中微细颗粒物排放因子的方法

说明书

本发明公开了一种降低生物质燃料中微细颗粒物排放因子的方法，属于能源与环境系统工程技术领域。本发明根据生物质燃烧的差示扫描量热数据，通过Ozawa‑Flynn‑Wall动力学分析方法计算出空气中燃烧过程的阿伦尼乌斯公式中的活化能，绘制出活化能数值与反应进程的变化曲线，再绘制活化能的一阶导数曲线划分燃烧阶段，包括PM2.5大量释放阶段和少量释放阶段，差示扫描曲线的变化峰值大于总幅度的20％或一阶导数出现明显突变峰为一个新的燃烧阶段；根据划分的生物质燃料的燃烧阶段，将生物质燃料置于氧化气氛中加热，在PM2.5大量释放阶段结束且少量释放阶段前开始降温，终止生物质燃料的燃烧过程，冷却得到低PM2.5排放因子的生物质燃料。

技术领域

本发明涉及一种降低生物质燃料中微细颗粒物排放因子的方法，属于能源与环境系统工程技术领域。

背景技术

PM2.5的化学成份中有机碳、碳黑、粉尘(灰分)，属于原生颗粒物，被称为一次颗粒物。粉尘主要来自道路交通、建筑工地、废弃物焚烧、露天烧烤、秸秆焚烧和居民柴草燃烧等过程。在一次颗粒物的各个来源中，PM2.5所占的比例相差较大，道路扬尘与建筑扬尘以粗颗粒为主，由燃料燃烧产生的颗粒物，则以细颗粒PM2 5为主。Cheng等(2013)计算得到1996-2010年间，生物质燃烧对我国PM2.5中有机碳(OC)和元素碳(EC)的贡献率分别为34％-45％和63％-74％。为降低生物质燃料燃烧工业锅炉排放的污染物对我国大气环境PM2.5的贡献率，降低一次颗粒物的产生，现有燃烧工艺推广布袋除尘、电袋联合除尘器,降低一次颗粒物的排放，提高脱硫、脱硝装置运行效率，减少二次颗粒的产生。未经处理的生物质燃烧设备需要配备PM2.5专用除尘设备，常用的为凝聚器、电除尘器、旋转电极式电除尘器、湿式脱硫器凝聚器包括扰流柱，还可以包括荷电装置或电场掺混装置，旋转电极式电除尘器通过清灰钢刷清灰。扰流柱能够减小烟气阻力，有利于凝聚烟气中的颗粒物，然后体积增大，便于除尘装置有效地去除烟气中的粉尘。除尘设备需要半年维护一次，固定资产投资及运行费用较贵，并不适合作为小型企业和家庭使用。

发明内容

本发明针对现有技术脱除生物质燃烧粉尘的不足，提供一种降低生物质燃料中PM2.5排放因子的方法，即根据生物质燃料的热分析实验数据，计算并绘制活化能与反应进程的变化曲线，准确划分PM2.5大量释放阶段和少量释放阶段两个阶段的开始和结束进程；将生物质燃料在氧化气氛中加热，选择PM2.5大量释放阶段后并且PM2.5少量释放阶段还没开始时刻降温，终止生物质原料的燃烧过程，得到低PM2.5排放因子的燃料。

本发明中微细颗粒物指PM2.5的微细颗粒物。

一种降低生物质燃料中微细颗粒物(PM2.5)排放因子的方法，具体步骤如下：

(1)根据生物质燃料燃烧的热力学分析数据即差示扫描量热法数据，通过Ozawa-Flynn-Wall动力学分析方法计算出温度为200℃到燃烧温度下的阿伦尼乌斯公式中的活化能数值；

(2)根据步骤(1)的活化能数值，绘制出活化能与反应进程的变化曲线和活化能一阶导数与反应进程的变化曲线，根据活化能一阶导数与反应进程的变化曲线划分生物质燃料的燃烧阶段，其中燃烧阶段至少包括PM2.5大量释放阶段和少量释放阶段，差示扫描曲线的变化峰值大于总幅度的20％或活化能一阶导数与反应进程曲线突变峰出现为一个新的燃烧阶段；

(3)根据步骤(2)划分的生物质燃料的燃烧阶段，将生物质燃料置于氧化气氛中加热，在PM2.5大量释放阶段结束且少量释放阶段前降温，终止生物质燃料的燃烧过程，冷却得到PM2.5排放因子的生物质燃料；

所述Ozawa-Flynn-Wall动力学分析方法为反应进程α_t初始值为0，反应完成为1，反应中任意时刻t按照计算式进行计算