王健

【摘 要】隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，國內(nèi)對于資源開采的研究范圍更加廣泛且精細(xì)。本文主要就化學(xué)團(tuán)聚促進(jìn)燃煤細(xì)顆粒物脫除為核心點(diǎn)，進(jìn)行了全面的有關(guān)知識體系闡述。首先，對化學(xué)團(tuán)聚技術(shù)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(tuán)聚技術(shù)兩個方面論證了對化學(xué)團(tuán)聚技術(shù)運(yùn)行現(xiàn)狀進(jìn)行研究的重要性，最后通過對其產(chǎn)生原因進(jìn)行系統(tǒng)的分析，希望在此基礎(chǔ)上能夠為后續(xù)的科研項目提供有效的科學(xué)依據(jù)，進(jìn)一步推動我國礦業(yè)資源產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。

【關(guān)鍵詞】細(xì)顆粒物；化學(xué)團(tuán)聚；燃煤顆粒物脫除

隨著工業(yè)進(jìn)程的推進(jìn)，市場經(jīng)濟(jì)在日常的運(yùn)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(chǎn)煤大國，為進(jìn)一步加快工業(yè)化生產(chǎn)，改革開放以來對于煤炭資源的開采力度和范圍呈現(xiàn)不斷攀升的趨勢。當(dāng)煤炭進(jìn)行燃燒時，所產(chǎn)生的細(xì)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(jìn)行吸收，從而直接影響了地球的生態(tài)氣候。盡管，目前國內(nèi)大部分燃煤電廠會通過靜電除塵器來進(jìn)行煙塵的處理和回收，但是由于細(xì)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(chǔ)上，針對于燃煤細(xì)顆粒的脫除技術(shù)研究顯得更為必要。常見的團(tuán)聚技術(shù)主要是通過物理或化學(xué)方法，促使燃煤細(xì)顆粒物團(tuán)聚為易為脫落的大顆粒物，最后利用現(xiàn)有的除塵設(shè)備進(jìn)行高效化的脫除操作，是目前最為有效的減少細(xì)顆粒物排放的技術(shù)。此外，由于化學(xué)團(tuán)聚具有一定的經(jīng)濟(jì)效益，成為了科研人員研究和優(yōu)化的重點(diǎn)。

1.主要化學(xué)團(tuán)聚技術(shù)存在的缺陷

對煤礦材料的細(xì)顆粒物團(tuán)聚促成長大的處理技術(shù)，是世界工業(yè)化生產(chǎn)研究的重要方向之一?，F(xiàn)主要的團(tuán)聚技術(shù)有：電團(tuán)聚、聲團(tuán)聚、熱團(tuán)聚、磁團(tuán)聚以及化學(xué)團(tuán)聚。其中，由于使用電團(tuán)聚所消耗的電能較大，且對團(tuán)聚的顆粒物數(shù)量存在要求，因此即使該技術(shù)在提高細(xì)顆粒物的團(tuán)聚效率上具有較高的效率，也沒有被廣泛應(yīng)用到市場中；聲團(tuán)聚所產(chǎn)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(xué)團(tuán)聚法不但可以提高細(xì)顆粒物的脫除效率，還能很大程度上對煙氣污染物進(jìn)行協(xié)同脫除，在現(xiàn)有的除塵設(shè)備基礎(chǔ)上，使用該技術(shù)具有一定的研究價值。

2.對化學(xué)團(tuán)聚技術(shù)進(jìn)行實況的研究

2.1燃燒中化學(xué)團(tuán)聚技術(shù)

在燃料燃燒的過程中，細(xì)顆粒物混合物的主要形成過程為：汽化、成形、凝固、聚合。當(dāng)燃燒的過程中，在燃燒室中添加具有一定吸附性能的凝結(jié)劑能為細(xì)顆粒物的反應(yīng)提供較為有效的條件，是一種抑制細(xì)顆粒物成形并促成最終進(jìn)行團(tuán)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(xué)性質(zhì)活潑的金屬元素排放量。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，對于具有吸附性的金屬細(xì)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(jìn)行吸附。美國辛辛那提大學(xué)對氣相吸附劑抑制煤粉燃燒產(chǎn)生的細(xì)顆粒物進(jìn)行了實驗研究，其結(jié)果發(fā)現(xiàn)，超細(xì)顆粒物的有效粒徑明顯得到增大，且粒徑100㎜以下的數(shù)量存在明顯的變化。

2.2燃燒后化學(xué)團(tuán)聚技術(shù)

對于細(xì)顆粒物的進(jìn)行化學(xué)團(tuán)聚的方法有很多，但是其核心點(diǎn)是在燃燒后進(jìn)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(xué)團(tuán)聚劑，通過液化凝的作用促使細(xì)顆粒物之間的液橋力和固橋力出現(xiàn)明顯的增加，從而有效的促進(jìn)細(xì)顆粒物的團(tuán)聚，最后借助除塵設(shè)備對團(tuán)聚的大顆粒物進(jìn)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(jìn)行混合處理，從而改變了細(xì)顆粒物的比電阻和黏性，有效的提高了精電除塵器對細(xì)顆粒物的脫除效率。近年來，國內(nèi)科研人員成立的課題組一直致力于細(xì)顆粒物化學(xué)團(tuán)聚技術(shù)的研究，并取得了一定的成果，實現(xiàn)在提高細(xì)顆粒物脫除效率的同時，將多種污染物進(jìn)行聯(lián)合協(xié)同的脫除。

3.影響化學(xué)團(tuán)聚效果的因素

3.1團(tuán)聚劑的種類

常用于細(xì)顆粒物的團(tuán)聚的試劑其本質(zhì)是一種高分子化合物，因此該團(tuán)聚劑的內(nèi)部結(jié)構(gòu)分子在溶液中呈現(xiàn)高分子鏈的形式。在此基礎(chǔ)上，可以將高分子中的活性基因進(jìn)行吸附，并作用在具有相反極性的細(xì)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(xì)顆粒物團(tuán)聚長大。由于不同的團(tuán)聚劑的分子結(jié)構(gòu)存在差異性，因此其形成團(tuán)聚的效果存在差異。經(jīng)過相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，非離子型聚丙烯酰胺對細(xì)顆粒物的團(tuán)聚效果更優(yōu)。

3.2團(tuán)聚劑的濃度

經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)團(tuán)聚劑溶液的濃度增大時，其產(chǎn)生的團(tuán)聚效果越明顯，因為當(dāng)其團(tuán)聚劑溶液的濃度越大，其內(nèi)部的分子數(shù)目就越多，進(jìn)而使得團(tuán)聚劑分子與顆粒相互結(jié)合的概率就越大，因此產(chǎn)生細(xì)顆粒物團(tuán)聚的效果就更加明顯。但是，當(dāng)濃度達(dá)到一定程度時，其團(tuán)聚劑的結(jié)構(gòu)分子會在表面達(dá)到飽和，導(dǎo)致無法進(jìn)行空位的吸附。因此在實際的應(yīng)用中，要對其運(yùn)行的成本問題進(jìn)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(tuán)聚效果的影響最大，當(dāng)酸堿度發(fā)生變化時，會在分子的結(jié)構(gòu)內(nèi)部造成顆粒表面的電性以及電層厚度發(fā)生變化，進(jìn)而影響團(tuán)聚劑對于細(xì)顆粒物的吸附力度。此外，通過調(diào)整溶液內(nèi)環(huán)境的PH值，會將溶液中的團(tuán)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(zhuǎn)變成剛性伸展或卷曲伸展的分子鏈。PH對于不同的團(tuán)聚試劑的作用效果存在差異性，適當(dāng)?shù)慕档腿芤旱乃釅A度，可以增強(qiáng)團(tuán)聚的效果。

3.4燃燒的煙氣濃度

當(dāng)所使用的化學(xué)團(tuán)聚劑保持的情況一致時，隨著煙塵濃度的不斷增加其細(xì)顆粒物在一定體積內(nèi)會出現(xiàn)數(shù)量上的增加，因此顆粒物與團(tuán)聚劑分子所發(fā)生碰撞的概率就相應(yīng)的增大，從而促進(jìn)了團(tuán)聚效果的增強(qiáng)。但是需要注意的點(diǎn)是，一定劑量的團(tuán)聚劑作用在細(xì)顆粒物數(shù)量上是存在一定的最大值的。

3.5進(jìn)行團(tuán)聚時的環(huán)境溫度

在一定體積內(nèi)，當(dāng)環(huán)境的溫度升高時，其團(tuán)聚的效果也會有所增強(qiáng)。因為，溫度升高會提高團(tuán)聚劑的活性吸附性，使得與細(xì)顆粒物之間的粘連力變大，能夠吸附更多的細(xì)顆粒物。此外，當(dāng)溫度升高時，團(tuán)聚劑的內(nèi)部結(jié)構(gòu)分子會進(jìn)一步伸展，能夠在原有基礎(chǔ)上使得更多顆粒物團(tuán)聚在一起，降低了氣體污染的濃度。

結(jié)束語

由于細(xì)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(zhì)量。在此基礎(chǔ)上，對于細(xì)顆粒物有效處理技術(shù)的相關(guān)研發(fā)引起了社會大眾的高度關(guān)注。其中，化學(xué)團(tuán)聚技術(shù)能夠有效的促進(jìn)細(xì)顆粒物的團(tuán)聚成長，最終被現(xiàn)有的除塵設(shè)備進(jìn)行有效的脫除操作，達(dá)到降低煙塵排放物的污染濃度。這種技術(shù)在保證除塵設(shè)備不閑置的前提下，運(yùn)行的成本較低且經(jīng)濟(jì)、環(huán)保，具有一定的推廣價值。

參考文獻(xiàn)：

[1]李海英，張春奇，劉東.細(xì)顆粒物PM_（2.5）團(tuán)聚除塵技術(shù)的研究進(jìn)展[J].環(huán)境工程，2018，36（09）：93-98+143.

[2]徐愛杰，齊永鋒，吳江，王妹婷，王子倩，蔣婷婷.化學(xué)團(tuán)聚促進(jìn)燃煤細(xì)顆粒物脫除的研究進(jìn)展[J].現(xiàn)代化工，2016，36（09）：36-38+40.

[3]張衛(wèi)風(fēng)，廖春玲.我國超細(xì)顆粒物PM_（2.5）團(tuán)聚技術(shù)研究進(jìn)展[J].華東交通大學(xué)學(xué)報，2015，32（04）：124-130.

[4]顏金培，陳立奇，楊林軍.潤濕劑促進(jìn)燃煤細(xì)顆粒聲波團(tuán)聚脫除的實驗研究[J].燃料化學(xué)學(xué)報，2014，42（10）：1259-1265.

[5]趙汶，劉勇，鮑靜靜，耿俊峰，楊林軍.化學(xué)團(tuán)聚促進(jìn)燃煤細(xì)顆粒物脫除的試驗研究[J].中國電機(jī)工程學(xué)報，2013，33（20）：52-58+11.

[6]李海龍，張軍營，趙永椿，楊艷，鄭楚光.燃煤細(xì)顆粒固液團(tuán)聚實驗研究[J].中國電機(jī)工程學(xué)報，2009，29（29）：62-66.

（作者單位：江蘇國信靖江發(fā)電有限公司）