民用固体燃料细颗粒物排放特征及影响因素研究
长期以来，固体燃料为人类生产生活提供了动力，然而其对大气环境及人体健康的负面影响不可小视。现有关于民用炉具及固体燃料的研究主要着眼于PM2.5排放及其化学组分变化，对于颗粒物粒径分布，尤其超细颗粒物的研究还相对较少。 为探究民用炉具颗粒物排放及粒径分布特征，本研究基于烟罩稀释系统及用户使用习惯，测试了烟煤散煤、烟煤型煤及无烟煤型煤3种典型煤样，反烧煤炉、正烧煤炉、重力进料生物质炉及动力进料生物质炉4种典型炉具的PM2.5排放及粒径分布状况，比较了加料时炉膛温度、一次性加煤量及燃料粒径3种因素对于“散煤+烤火炉”组合PM2.5排放及粒径分布的影响差异。研究结果为政府清洁采暖政策及燃料、炉具设计提供了数据支撑。 3种燃料排放因子在高低功率间差异不显著，从大到小依次为烟煤型煤、烟煤散煤及无烟煤型煤，在高功率时在分别为8.96±1.09g/kg、2.82±0.44g/kg，及0.07±0.00g/kg。烟煤型煤及烟煤散煤的颗粒物数量呈单峰分布，峰值粒径0.009μm，分别占总颗粒数量的90.74％及99.28％;无烟煤型煤呈双峰分布，峰值粒径为0.009μm及0.028μm，分别占总颗粒数量的44.22％及20.14％。高功率下3种燃料的质量中值粒径依次为0.660μm、0.531μm及0.845μm。将散煤制作为型煤或采用挥发分较低的燃料均能有效减少粒径偏小的颗粒物的数量及质量排放及占比。 正烧煤炉在高低功率下的排放因子分别为6.28±0.51g/kg及8.93±1.29g/kg，反烧煤炉在高低功率下能够分别降低67％及74％的PM2.5排放因子，但会促使粒径偏小的颗粒物数量及质量占比增加;在高功率状态下动力进料及重力进料方式并不会显著影响半气化生物质炉的PM2.5排放因子，分别为0.16±0.01g/kg、0.18±0.04g/kg，但动力进料方式会促使粒径偏小的颗粒物的排放增加，且低功率下难以处于气化燃烧状态而使得PM2.5排放因子增加了11.38倍。 3个因素对于PM2.5排放因子影响大小依次为炉膛温度＞燃料粒径＞燃料添加量，仅有炉膛温度在α=0.1水平上显著。在颗粒物数量排放方面，燃料粒径对粒径0-0.1μm的颗粒物排放的影响最大，炉膛温度对粒径0.1-1μm的颗粒物排放的影响最大;在颗粒物表面积排放方面，燃料粒径对粒径0-0.01μm的颗粒物排放影响最大，炉膛温度对粒径0.01-1μm颗粒物排放影响最大;在颗粒物质量排放方面，燃料粒径对粒径0-0.01μm及0.1-1μm颗粒物排放影响最大，炉膛温度对粒径0.01-0.1μm颗粒物排放影响最大。
民用采暖炉具;固体燃料;细颗粒物;排放特征;粒径分布
北京化工大学
硕士
环境科学与工程
刘广青
2021
中文
TU832.12
2021-09-28（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）