【摘 要】
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针对当前我国的“五化”式秸秆利用方式均存在成本较高、收集运输周期长、农民接受程度不足等问题,本文基于快捷多效的秸秆就地燃烧还田产生的环境污染现象,提出一种结合氨法脱硝和荷电水雾降尘的秸秆烟气净化工艺,通过对秸秆燃烧烟气排放特性及灰分矿质元素、烟气净化内流场变化及秸秆烟气净化效果进行研究分析,验证该工艺对秸秆烟气主要污染物的影响。本文主要研究工作如下:（1）为研究秸秆在炉内燃烧时排放烟气的主要污染物
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针对当前我国的“五化”式秸秆利用方式均存在成本较高、收集运输周期长、农民接受程度不足等问题,本文基于快捷多效的秸秆就地燃烧还田产生的环境污染现象,提出一种结合氨法脱硝和荷电水雾降尘的秸秆烟气净化工艺,通过对秸秆燃烧烟气排放特性及灰分矿质元素、烟气净化内流场变化及秸秆烟气净化效果进行研究分析,验证该工艺对秸秆烟气主要污染物的影响。本文主要研究工作如下:（1）为研究秸秆在炉内燃烧时排放烟气的主要污染物特点以及燃烧后灰分的可利用潜力,通过搭建秸秆燃烧烟气检测实验台,测试分析了水稻、小麦和玉米三种秸秆的烟气排放性质,研究结果显示,与小麦和玉米秸秆比,水稻秸秆产生的烟气具有低温高湿的特点。秸秆炉内燃烧的烟气主要污染物排放因子较高,其中颗粒物的排放因子在25.34g·kg-1～28.26g·kg-1间,氮氧化物的排放因子在2.17g·kg-1～3.32g·kg-1间。对燃烧后的灰分进行主要矿质元素含量分析,分析结果显示,三种秸秆中K的含量在38.97g·kg-1～85.68g·kg-1间,Ca的含量在8.58g·kg-1～17.24g·kg-1间,P的含量在3.53g·kg-1～7.52g·kg-1间,灰分还田具有极好的钾肥替代潜力。（2）为研究烟气净化过程中的内流场变化情况,采用数值模拟的方法对烟气进入净化箱后有、无喷淋时的流场分布及两种不同喷淋方式的两相流场进行了研究分析,分析结果显示,无喷淋情况下的烟气呈现出沿两侧壁面螺旋上升的流动现象,流动分布不均,喷淋层中间位置存在无烟气流动的区域。喷淋液滴的加入对烟气具有一定的整流作用,此外相较于顺流喷淋,逆流喷淋产生的阻力使烟气产生多个回流区,使得其出口流速由顺流喷淋时的0.68m/s下降到0.59m/s,同时烟气的温度场分布也显示了逆流喷淋时烟气的温度变化区减少,出口温度由顺流喷淋时的41.2℃下降到33.8℃。烟气流场及温度场的分布特点反映了逆流喷淋时的气液混合程度更好,对于烟气的净化反应更充分,同时逆流喷淋时整个流场区域内的NO2浓度急剧下降,NO2浓度分布基本呈现均匀分布,并最终以接近于4.92/mg·m-3的浓度经出口排出,也证实了逆流喷淋时的烟气净化效果较好。（3）为研究氨法-荷电喷雾工艺对秸秆烟气的净化效果,结合秸秆炉内燃烧烟气排放特性和烟气流场的仿真结果,搭建了基于氨法-荷电喷雾的烟气净化试验台。针对试验台的喷雾雾化荷质比最优参数,进行了试验分析,结果显示,液滴荷质比与0～8k V下的荷电电压成正相关,电压超过8k V后荷质比下降,而荷质比与喷雾压力和介质氨水浓度呈正相关,与喷雾距离呈负相关,同时当喷雾参数为喷雾压力0.5MPa、荷电电压8k V和氨水浓度10%时,液滴荷质比效果最佳。对于三种常见作物秸秆进行燃烧烟气净化效果分析,分析结果显示,氨法-荷电喷雾（荷电电压8k V、10%氨水）下的烟气净化效果最佳,对于三种秸秆燃烧产生的烟气,其平均除尘率为61.8%、NO去除率为88.6%、NO2去除率为88.1%,其中荷电主要影响颗粒物的去除,荷电8k V时的除尘率较未荷电时的除尘率平均提高幅度约为2.5～3倍;氨水主要影响氮氧化物的去除未荷电工况下,介质为10%氨水时对氮氧化物（NO、NO2）的去除率约为介质为清水时的2.4倍。
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