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综述:生物质碳烟颗粒物生成机理

2017-06-15

  生物质是仅次于煤炭、石油和天然气的第四大能源,在世界能源总消费量中占14%。燃烧是生物质能最主要且被证实为最容易实现商业化应用的转化方式,目前绝大部分的生物质能源是通过燃烧利用。


  生物质燃烧排放的碳质颗粒物碳烟及有机颗粒物,其组分含量高达73%,主要由有机碳和元素碳组成,其中有机碳占碳质颗粒的60%~90%。然而,生物质燃烧过程中产生大量颗粒物主要是灰、碳烟、有机颗粒物,对全球大气环境、全球气候系统及生态系统产生重要影响。大气污染物来源解析结果表明,生物质燃烧释放的细微颗粒物碳烟对区域灰霾有着显著贡献。


  国外研究者针对生物质碳烟颗粒物的形成机理、排放特性、理化性质等做了一定的工作,且这些研究的重点、对象及方法也有差异,但研究报道相对较少。国内有关生物质碳烟颗粒物生成机理的研究报道很少。


  来自广东石油化工学院的田红副教授团队介绍了生物质燃烧过程中碳烟颗粒物的生成机理,主要包括生物质碳烟的各种生成路径,生物质碳烟生成的中间产物多环芳烃,以及中间产物多环芳烃生成碳烟,多环芳烃、反应气氛、反应压力及反应温度等对碳烟颗粒物生成的影响,生物质金属离子对碳烟生成及碳烟的成长过程等影响。


  研究人员总结了现有生物质碳烟生成机理研究的不足,并对碳烟中间产物,碳烟一次、二次生成机理以及影响碳烟生成量的各种因素等进行系统研究;采用量子化学理论、矩方法以及激光检测试验等方法来研究生物质碳烟的生成机理,并可借鉴燃煤碳烟生成机理及柴油碳烟生成机理的研究方法及试验等;从生物质碳烟生成的热力学及动力学机制、成核演变理论、影响机制及试验方面等,并从化学反应和工程热物理的角度,深入研究生物质燃烧过程中碳烟颗粒物的生成机理与碳烟核成长演变行为,得到合理的生物质碳烟生成机理,为控制并减少雾霾环境影响的实际工程应用提供理论与实践指导。


  这项研究得到了广东省自然科学基金、广东省科技计划资助项目的资金支持。


  文章来源:田红,廖正祝.生物质碳烟颗粒物生成机理研究进展[J].洁净煤技术,2017,23(3):7-15.


  作者简介:田红(1969—),男,四川自贡人,副教授,工学博士,从事燃料燃烧及生物质能源化利用研究。E-mail:honger8008@126.com


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  责任编辑:宫在芹
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