化学团聚促进燃煤细颗粒物脱除的简析

王健

【摘 要】随着经济的不断发展，国内对于资源开采的研究范围更加广泛且精细。本文主要就化学团聚促进燃煤细颗粒物脱除为核心点，进行了全面的有关知识体系阐述。首先，对化学团聚技术存在的问题作出了分析和阐述，紧接着从燃煤燃烧前后所需要的团聚技术两个方面论证了对化学团聚技术运行现状进行研究的重要性，最后通过对其产生原因进行系统的分析，希望在此基础上能够为后续的科研项目提供有效的科学依据，进一步推动我国矿业资源产业的快速发展。

【关键词】细颗粒物；化学团聚；燃煤颗粒物脱除

随着工业进程的推进，市场经济在日常的运作过程中对于能量的需求量越來越大。我国是世界上主要的几个产煤大国，为进一步加快工业化生产，改革开放以来对于煤炭资源的开采力度和范围呈现不断攀升的趋势。当煤炭进行燃烧时，所产生的细颗粒物排放在空气中，成为PM2.5的主要来源之一。该气体能够通过对太阳辐射以及散射进行吸收，从而直接影响了地球的生态气候。尽管，目前国内大部分燃煤电厂会通过静电除尘器来进行烟尘的处理和回收，但是由于细颗粒物的脱除能力极低，无法在除尘器的处理后排放到大气中。在此基础上，针对于燃煤细颗粒的脱除技术研究显得更为必要。常见的团聚技术主要是通过物理或化学方法，促使燃煤细颗粒物团聚为易为脱落的大颗粒物，最后利用现有的除尘设备进行高效化的脱除操作，是目前最为有效的减少细颗粒物排放的技术。此外，由于化学团聚具有一定的经济效益，成为了科研人员研究和优化的重点。

1.主要化学团聚技术存在的缺陷

对煤矿材料的细颗粒物团聚促成长大的处理技术，是世界工业化生产研究的重要方向之一。现主要的团聚技术有：电团聚、声团聚、热团聚、磁团聚以及化学团聚。其中，由于使用电团聚所消耗的电能较大，且对团聚的颗粒物数量存在要求，因此即使该技术在提高细颗粒物的团聚效率上具有较高的效率，也没有被广泛应用到市场中；声团聚所产生的声波在其高频的情况下仍旧会消耗大量的电能。相比于其他方法，使用化学团聚法不但可以提高细颗粒物的脱除效率，还能很大程度上对烟气污染物进行协同脱除，在现有的除尘设备基础上，使用该技术具有一定的研究价值。

2.对化学团聚技术进行实况的研究

2.1燃烧中化学团聚技术

在燃料燃烧的过程中，细颗粒物混合物的主要形成过程为：汽化、成形、凝固、聚合。当燃烧的过程中，在燃烧室中添加具有一定吸附性能的凝结剂能为细颗粒物的反应提供较为有效的条件，是一种抑制细颗粒物成形并促成最终进行团聚成长的方法。此外，该方法的使用还能很大程度上减少化学性质活泼的金属元素排放量。随着科学技术的不断发展，对于具有吸附性的金属细颗粒物的研究力度不断加大。大多采用硅土、矾土、熟石灰、石灰土、铝土矿等作为吸附剂对有毒的重金属进行吸附。美国辛辛那提大学对气相吸附剂抑制煤粉燃烧产生的细颗粒物进行了实验研究，其结果发现，超细颗粒物的有效粒径明显得到增大，且粒径100㎜以下的数量存在明显的变化。

2.2燃烧后化学团聚技术

对于细颗粒物的进行化学团聚的方法有很多，但是其核心点是在燃烧后进行常规化的处理，在其除尘装置的烟道口喷射具有一定效果的化学团聚剂，通过液化凝的作用促使细颗粒物之间的液桥力和固桥力出现明显的增加，从而有效的促进细颗粒物的团聚，最后借助除尘设备对团聚的大颗粒物进行高校的脱除，降低PM2.5的排放浓度。Durham等将降比电阻剂和具有特殊黏性的喷剂，对烟道和烟气进行混合处理，从而改变了细颗粒物的比电阻和黏性，有效的提高了精电除尘器对细颗粒物的脱除效率。近年来，国内科研人员成立的课题组一直致力于细颗粒物化学团聚技术的研究，并取得了一定的成果，实现在提高细颗粒物脱除效率的同时，将多种污染物进行联合协同的脱除。

3.影响化学团聚效果的因素

3.1团聚剂的种类

常用于细颗粒物的团聚的试剂其本质是一种高分子化合物，因此该团聚剂的内部结构分子在溶液中呈现高分子链的形式。在此基础上，可以将高分子中的活性基因进行吸附，并作用在具有相反极性的细颗粒物上，从而在颗粒物之间架起具有连接性的架桥，使得细颗粒物团聚长大。由于不同的团聚剂的分子结构存在差异性，因此其形成团聚的效果存在差异。经过相关研究发现，非离子型聚丙烯酰胺对细颗粒物的团聚效果更优。

3.2团聚剂的浓度

经过研究发现，当团聚剂溶液的浓度增大时，其产生的团聚效果越明显，因为当其团聚剂溶液的浓度越大，其内部的分子数目就越多，进而使得团聚剂分子与颗粒相互结合的概率就越大，因此产生细颗粒物团聚的效果就更加明显。但是，当浓度达到一定程度时，其团聚剂的结构分子会在表面达到饱和，导致无法进行空位的吸附。因此在实际的应用中，要对其运行的成本问题进行综合化的考虑，从而确定最佳的浓度值。

3.3溶液的酸碱度

PH值的大小对团聚效果的影响最大，当酸碱度发生变化时，会在分子的结构内部造成颗粒表面的电性以及电层厚度发生变化，进而影响团聚剂对于细颗粒物的吸附力度。此外，通过调整溶液内环境的PH值，会将溶液中的团聚剂高分子形状发生一定的改变，将原有具有柔性伸展性的分子链转变成刚性伸展或卷曲伸展的分子链。PH对于不同的团聚试剂的作用效果存在差异性，适当的降低溶液的酸碱度，可以增强团聚的效果。

3.4燃烧的烟气浓度

当所使用的化学团聚剂保持的情况一致时，随着烟尘浓度的不断增加其细颗粒物在一定体积内会出现数量上的增加，因此颗粒物与团聚剂分子所发生碰撞的概率就相应的增大，从而促进了团聚效果的增强。但是需要注意的点是，一定剂量的团聚剂作用在细颗粒物数量上是存在一定的最大值的。

3.5进行团聚时的环境温度

在一定体积内，当环境的温度升高时，其团聚的效果也会有所增强。因为，温度升高会提高团聚剂的活性吸附性，使得与细颗粒物之间的粘连力变大，能够吸附更多的细颗粒物。此外，当温度升高时，团聚剂的内部结构分子会进一步伸展，能够在原有基础上使得更多颗粒物团聚在一起，降低了气体污染的浓度。

结束语

由于细颗粒物的排放所造成的环境问题，影响着人们的生活和呼吸质量。在此基础上，对于细颗粒物有效处理技术的相关研发引起了社会大众的高度关注。其中，化学团聚技术能够有效的促进细颗粒物的团聚成长，最终被现有的除尘设备进行有效的脱除操作，达到降低烟尘排放物的污染浓度。这种技术在保证除尘设备不闲置的前提下，运行的成本较低且经济、环保，具有一定的推广价值。

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（作者单位：江苏国信靖江发电有限公司）