论文总字数：26803字

摘 要

Abstract

第一章 绪论

1.1研究背景

1.2能源结构

1.3环境问题

1.4生物质研究前景 2

1.5磷基添加剂研究现状 2

1.5.1生物质燃烧添加剂 2

1.5.2磷对生物质灰熔点的影响 2

1.5.3磷对生物质灰熔融和烧结的影响 3

1.5.4磷对NO_x、SO_x、HCl排放的影响 3

1.6存在问题

1.7课题的主要研究内容

第二章 试验材料与方法

2.1 实验样品

2.2 实验装置和实验设计

2.3 样品分析方法 8

第三章 实验结果分析 9

前言 9

3.1 灰分组成分析

3.2 颗粒物排放特性

3.3 颗粒物化学成分分析

3.4 颗粒物微观形貌及EDX分析

3.5 底灰分析

3.6 结论 19

第四章 全文总结和展望

4.1全文总结

4.2展望

参考文献

致谢

摘要

生物质作为一种资源储量丰富、低碳环保的可再生能源，其大规模利用可有效缓解化石能源使用带来的能源危机和环境污染。但生物质在燃烧过程中会排放一定量的颗粒物，加剧雾霾等环境污染问题，严重影响人们的身心健康。磷基添加剂与生物质中的碱金属有较高的反应活性，在相对较低温度即可反应生成磷酸盐化合物，并可以改善灰的熔融特性，但当前磷基添加剂对生物质燃烧过程颗粒物排放特性的影响尚未有研究。鉴于此，本研究使用立式固定床反应器进行玉米秸秆燃烧实验，采用低压撞击器（DLPI）收集燃烧产生的颗粒物，研究了NH₄H₂PO₄（ADP）添加剂对玉米秆燃烧过程中颗粒物排放特性的影响以及不同添加比例对颗粒物排放的影响。结果发现，玉米秸杆原样燃烧产生的颗粒物呈双峰分布并主要由亚微米颗粒物（PM₁）组成。添加NH₄H₂PO₄后颗粒物仍呈双峰分布并主要以亚微米颗粒物（PM₁）为主，但NH₄H₂PO₄的添加可有效减少总颗粒物排放量PM₁₀尤其是PM₁的排放量，并且减排效果与P/K摩尔比密切相关。当P/K摩尔比为1时，PM₁和PM₁₀的减排效果最好，分别达到44.43%和30.70%。

关键词：生物质 燃烧 颗粒物 添加剂 排放

Abstract

Biomass is a kind of renewable energy with abundant resources, low carbon and environmental protection. Its large-scale utilization can effectively alleviate the energy crisis and environmental pollution caused by the use of fossil energy. However, biomass will emit a certain amount of particulate matter in the combustion process, aggravating environmental pollution problems such as haze, and seriously affecting people's physical and mental health. Phosphate-based additives have high reactivity with the alkali metals in biomass, and can react at relatively low temperature to generate phosphate compounds, and can improve the melting characteristics of ash.Nevertheless, the influence of phosphate-based additives on the emission characteristics of particulate matter in biomass combustion process has not been studied. In view of this, in this study, vertical fixed-bed reactor was used to conduct the combustion experiment of corn straw, and low-pressure impactor (DLPI) was used to collect the particles generated by combustion, so as to study the influence of NH4H2PO4 (ADP) additive on the emission characteristics of particles in the combustion process of corn straw, and the influence of different addition ratios on the emission of particles. The results showed that the particles from the combustion of corn straw were bimodal and mainly composed of submicron particles (PM1). but addition of NH4H2PO4 can effectively reduce the emission of total particulate matter PM10, especially PM1, and the emission reduction effect is closely related to the P/K mole ratio. When P/K mole ratio is 1, PM1 and PM10 have the best emission reduction effect, reaching 44.43% and 30.70% respectively.

Key Words:Biomass;Combustion;Particulate Matter;Additive;Emissions.

第一章 绪论

1.1研究背景

能源是指向自然界提供能量转化的物质。按来源可以分为太阳提供的能源，地球内在的能源，天体引力产生的能源三大类。人类文明的进化离不开能源的推动。自工业革命后，人类对矿物质燃料的需求大大增长，而传统矿物质燃料储量有限，随着社会的发展，其库存愈发减少，在未来我们不得不面对能源危机对社会发展遏制的问题。因此新能源的开发越来越受到各国的关注。

1.2能源结构

“多煤、贫油、少气”是中国能源的基本特征。所以煤炭一直占据着中国能源结构的重要地位。2008~2018年，中国煤炭消耗占比逐年下降，天然气、石油消耗占比有所上升。考虑到中国能源结构特点，煤炭仍会成为我国第一能源的主要来源，其比例有望逐步下降。此外，由于中国不是油气资源大国，石油外部依赖性高达65%，2018年天然气外部依赖度超过45%。考虑到长期能源安全，如何加速过渡到非化石能源型国家成为中国迫切需要解决的课题。

1.3环境问题

化石燃料的开采、运输、利用都会对环境造成不同程度的污染。在开采使用中产生大量的废水、废气和废渣。比如在煤的采取过程中，为了保证生产的安全性，必须排除大量的矿井涌水。据统计，每年我国矿井排水量约为22亿立方米。在煤的洗选中，我国大多数采取湿法选煤工艺，一般洗选1吨原煤需消耗清水0.5~1.5m³。1987年以来，虽加大对煤矿企业环保的投资以及对“三废”的处理力度，但总的效果不是很明显。主要问题在资金不足，技术不够，历史遗留问题太多，行业能不发展不平衡等方面。

化石燃料燃烧过程中产生的CO、SO₂、NO_X、可吸入颗粒物等物质更是对环境和人类健康造成巨大破坏。化石燃料燃烧产生的大量温室气体，直接导致全球气温的上升，两极冰川的融化，全球海平面的上升^[1]。我国是以煤炭为主的能源消费大国，煤炭在燃烧过程

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