燃煤特性燃燒工況對可吸入顆粒物形成影響研究

燃煤顆粒物的形成 燃煤顆粒物的形成與排放研究現(xiàn)4.3%58.1%28.5%9.1% 懸浮顆粒物（SPM：為所有大氣顆粒物的通用術(shù)語（Aerosol總懸浮顆粒物（TSP100μm以下的顆粒[4]；PM1010μm的大氣顆粒物[2]；ParticulatesPM10可入肺顆粒物（RespirableParticulates：能夠進(jìn)入人體肺泡的顆粒，通常指1PM2.5Black 燃煤可吸PM2.5Black 燃煤可吸入顆粒物對人體及環(huán)境的危 每增加100μg/m3,支氣管哮喘、肺氣腫、塵肺等呼吸系統(tǒng)疾病。冒咳嗽的發(fā)生率分別升高4.81%和4.48%。同時,成年男性患支氣管炎的比率增加5.13%[5]Norris等[6]發(fā)現(xiàn)西雅圖城市兒童哮喘急診人數(shù)與顆粒物的污染水平顯著相關(guān),當(dāng)顆粒物的濃度上11μg/m3時,急診人數(shù)增加的相對危險度(RR)=1.15(1.08~1.23)過多的可吸入顆粒物沉積會損害肺部呼吸氧氣的能力,PM10能和生存能力下降,1.07]。年,國家環(huán)?？偩峙c美國國家環(huán)保局合作開展了一項“大氣污染對人體呼吸健康影響研究”的課題,中,,年以上和已患心臟疾病的人群中表現(xiàn)得較為明顯,認(rèn)為可吸入顆粒物是引起心臟病的通常認(rèn)為,大氣顆粒物的污染與人類生殖功能的改變顯著相關(guān)。許多研究發(fā)現(xiàn)大(影響不僅表現(xiàn)為造成胎兒出生時形態(tài)畸形,,2,,37μg/m3孕婦出現(xiàn)IURG,,37μg/m3孕婦出現(xiàn)IURG行研究發(fā)現(xiàn)(1.20~3.70),表明高濃度的細(xì)顆粒物污染可能會影響胚胎的發(fā)育含鉛的顆粒物擴(kuò)散到大氣中,隨呼吸道進(jìn)入人體而影響身體健康。研究表明,鉛對人體神經(jīng)系統(tǒng)有明顯的損害作用,可影響兒童智力的正常發(fā)育。母體接觸鉛污染后,1μm的含鉛顆粒物在肺內(nèi)沉積后,極易進(jìn)入血液系統(tǒng),大部分與紅細(xì)胞結(jié)合,小部分形成鉛的磷酸鹽和甘油磷酸鹽,然后進(jìn)入肝、腎、肺和腦,幾周后進(jìn)入骨內(nèi)，導(dǎo)致高級神經(jīng)系統(tǒng)紊亂和器官調(diào)解失能,表現(xiàn)為頭疼、煤在不完全燃燒過程中會生成多環(huán)芳烴(PAHs)PAHs可直接進(jìn)入大氣并吸附在顆粒物表面,2.5μmPAHs具有致癌、致突變、致殘作用,因此對人體健康危害極大,其中苯并(a)芘(BaP)空氣PAHs可以O(shè)3、NOx、HNO3等,應(yīng),轉(zhuǎn)化成致癌或誘變作用更強(qiáng)的化合物,從而對人體健康構(gòu)成威脅[12]不是直接的致死因素,PM10病、呼吸系統(tǒng)疾病和其他疾病的敏感體質(zhì)患者死亡。據(jù)報道僅每年6萬人和英國每年1萬人的死亡[13]PM10流行病學(xué)研究表明PM1050μg/m3,4%~5%。PM1050μg/m311%[14]。據(jù)Ostro等[15]PM10時,PM1010μg/m3時研究1%~2%,3%~61%~2%等,主要集中在PM2.5上 因此可以認(rèn)為大氣中,等[16]的研究發(fā)現(xiàn)濃度的增加會導(dǎo)致發(fā)病率和死亡率的增加。平10μg/m3,%,部缺血性心臟病死亡率增加2.1%。Saldira[17]在 3PM10與老年人死亡率之間存在顯著相關(guān)性PM10100μg/m3PM10與老年人死亡率之間存在顯著相關(guān)性PM10100μg/m3,13%PM10對人類健康有著明顯的直接危害作用綜上所述 308個城市總懸浮顆粒物年平均值高于世界衛(wèi)生組織（WHO）（0.09mg/m311433.4%。其中?？?、33.4%。113個城市空氣質(zhì)量劣于三級，占統(tǒng)計城市數(shù)的33.2%2006年中國環(huán)境狀況公報[1]，在其所監(jiān)測的559個城市中（地級及以上城市322個，縣級城市237個24個（占43、二級標(biāo)準(zhǔn)的城市個（58.1%159個（28.5%51個（占9.1%可達(dá)99%。大量的研究表明，PM10與能見度密切相關(guān)。大氣能見度主要是由大氣4未蒙上粉塵的葉子就增加了溫度，妨礙新陳代謝和水分平衡[22] 煤粉燃燒過程中產(chǎn)生的顆粒物一般呈雙模態(tài)分布[23-25]，包括一個細(xì)模態(tài)和一個0.2～2.2％；粗模態(tài)顆粒粒徑通常大于1μm，故而也稱為超微米顆粒，它們主要是焦無機(jī)物的汽化－凝結(jié)[23-5熔化礦物的聚合[31-焦熔化礦物的聚合[31-焦炭顆粒的破碎[36,40-礦物顆粒的破碎[31,32,34,45-熱解過程中礦物顆粒的對流輸運(yùn)[50,細(xì)小外在礦物的直接轉(zhuǎn)化[54]用。研究已經(jīng)證明機(jī)理（1）對亞微米顆粒的形成起決定作用，機(jī)理（2）、（3） 亞微米顆粒物形成的研究現(xiàn)大量文獻(xiàn)[23-25,55-58]先，在高溫和局部還原性氣氛下，煤中原子態(tài)無機(jī)質(zhì)及礦物中易揮發(fā)成分（3％）以原子或次氧化物的形式氣化，氣化產(chǎn)物在向焦炭顆粒外部環(huán)境擴(kuò)散的過程會通過均相成核形成大量細(xì)小微粒（<0.01μm發(fā)生碰撞的顆粒燒結(jié)在一起形成空氣動力學(xué)直徑大于0.36μm的團(tuán)聚物。由此可見，行的一系列研究[23,24,30,59-62]證明只有氣化－凝結(jié)機(jī)理才能很好地解釋Na、K等易氣化元素在亞微米顆粒上的富集，以及Si、Al、Fe、Ca和Mg等較難氣化元素6 根據(jù)其含量的多少，煤中元素可以大致分為三類[63]：主量元素（C、H、O、NS，其含量通常大于1000ppm，構(gòu)成煤的有機(jī)部分；次量元素（Si、Al、Ca、Mg、K、Na、Fe、Mn、Ti 根據(jù)其含量的多少，煤中元素可以大致分為三類[63]：主量元素（C、H、O、NS，其含量通常大于1000ppm，構(gòu)成煤的有機(jī)部分；次量元素（Si、Al、Ca、Mg、K、Na、Fe、Mn、Ti、F、Cl、BrI，其含量在100-1000ppm之間；痕量元素，含量小于100ppm的元素。其中次量元素和痕量元素構(gòu)成煤的無機(jī)部分，是1.1Na、K、Si、Al、Fe、CaMg難看出Na、 的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)溫度均低于其它元素，在典型的煤粉燃燒溫度下（1800K）很容易發(fā)生氣化，其它元素的氣化量雖然相對較低，但是會對亞微米于1.1熔點(diǎn)沸點(diǎn)K堿金屬Na、K0堿金屬Na、K0℃CMCH2COOXCMCH3 可為H，Na，Mg或Ca，CM和CMt分別代表煤基質(zhì)和焦炭，此反應(yīng)X第二條重要的氣化途徑是羧化物首先分解釋放CO2，金屬原子與碳基質(zhì)通過化CMCOOXCMXCMXCM此外，自由基的影響也不容忽視[65]金屬氯化物通常以融解鹽的形式存在于煤中，在熱解和燃燒過程中也很容易氣化，但是關(guān)于其氣化形式卻存在不同的觀點(diǎn)。ee等[66]在實驗室條件下燃燒三種Illinois煤，研究了堿金屬的氣化行為，結(jié)果表明NaCl等[67]認(rèn)Na并非以NaCl分子的形式氣化，Manzoori等[68]一步表明NaCl可能是以NaCl原子的形式氣化的，盡管沒有實驗數(shù)據(jù)證明這一點(diǎn)。Quyn等[69]NaClNaCl的氣化行為，結(jié)論也認(rèn)為NaClNaCl原子的形式，而不是以NaCl分子的以硅酸鹽形式存在的堿金屬一般認(rèn)為很難氣化，如Crossley[70]8Marskell和Miller[31]在HCl時，堿金屬沉積更為嚴(yán)重，他們ClMarskell和Miller[31]在HCl時，堿金屬沉積更為嚴(yán)重，他們Cl不僅是反映堿金屬含量的一個重要指標(biāo)，而且對于硅酸鹽中堿金屬的氣化具有重要影響。他們提出硅酸鹽中的Na可能是通過如下途徑氣化的：NaXHClHX 是硅酸鹽自由基。Burrell和Samms[71]稍后的研究也證明了HCl在堿金屬氣化過程中的重要作用，同時也發(fā)現(xiàn)K的氣化量比Na低得多。除了Cl之外，硅酸鹽本身對堿金屬的氣化量也具有重要影響，如Wickert[72]Raask[38]8個不同煤種研究了堿金屬與硅酸鹽的相互影響程度，燃燒溫度為1700K，時間為10s。在實驗過程中，Raask中硅酸鹽結(jié)合態(tài)和非硅酸鹽結(jié)合態(tài)的Na和K，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，對于Na，在燃燒前主要90K50K存在于非硅酸鹽中。因此認(rèn)為，硅酸鹽對Na和K的轉(zhuǎn)化產(chǎn)生不同影響，即硅酸鹽對Na的氣化具有抑制作用，但是卻是K的主要來源。Lindner和Wall[73]利用合成焦在層燃爐中進(jìn)行了一系NaNaX石英的反應(yīng)更加強(qiáng)烈，但是在有Cl存在的情況下卻受到抑制。等[74,部分Na先發(fā)生氣化，在較高溫度下，硅酸鹽可能成為堿金屬蒸汽的源點(diǎn)（source）或匯（sink，這主要取決于蒸汽態(tài)堿金屬與硅酸鹽態(tài)堿金屬之間的平衡關(guān)系[76]，而Na 1903年，Osann[77]就提出假設(shè)，SiO2SiO的形1903年，Osann[77]就提出假設(shè)，SiO2SiO的形低加熱速率情況下，碳在低溫下就開始燃燒，SiO2SiO2下，碳在高溫下才開始燃燒，并有0.2μm明在高溫以及碳存在的條件下，SiO2會發(fā)生氣化，但是無碳存在時氣化不會發(fā)生，從而支持了上述假設(shè)，即SiO2為C或者CO所還原，以SiO的形式氣化。Schick[79]詳細(xì)綜述了氧化硅在高溫條件下的氣化特性，認(rèn)為在不同氣氛下 SiOCH2SiO形式氣化。Nagelberg[80]等通過熱力學(xué)和動力學(xué)計算研究了煤中H、N、S、Cl和Na對氧化硅氣化的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)S具有最大影響，在高溫及有凝結(jié)碳或碳化硅存在的SiO2SiSS的濃度，而其它成分對QuannSarofim[24]20個煤樣（SiO2、CaOMgO在高溫條件下被最重要的影響因素。但是Senior和Flagan[81]的研究卻給出了氧化硅氣化的另一1600K，氧氣含量從40％到100％的條件下燃燒，石英的氣化量從0.3高到33％。根據(jù)實驗研究以及模型計算，Senior和FlaganSiO2SiO的是，這兩項研究的結(jié)論存在差異是不難理解的，由于Senior和Flagan[81]的是，這兩項研究的結(jié)論存在差異是不難理解的，由于Senior和Flagan[81]綜上所述，氧化硅在高溫條件下可能以SiO2蒸汽、SiOSiS的形式氣化，但是煤燃燒過程中，由于還原氣氛的存在，氧化硅最可能為CO還原成更易氣化的SiO，顆粒溫度越高，還原氣氛越強(qiáng)，其氣化越劇烈。不難看出，Si的氣化行為十分復(fù)雜，至今尚無定論，但是在鍋爐正常運(yùn)行條件下，Si的氣化量較少，Raask[38]估算500MW鍋爐中，Si的氣化量僅有約0.01wt％。AlSiSi相比，Al的氣化行為很少受僅有0.04～0.17％的Al發(fā)生氣化，只占?xì)饣疭i的0.1～0.25。Al的氣化形式可為Al2OAlO，但是在還原性氣氛下，Al2O3更可能為CO還原形成Al2O蒸汽，因Al2OAl主要的氣化形式[82]AlCaMg的氣化的關(guān)注不如堿金屬和Si，可能因為在通常煙煤燃燒產(chǎn)生的細(xì)小顆粒物中，Ca、Mg的含量很少。但是在低階煤如亞煙煤或者褐煤燃燒過程中，CaMgQuann和Sarofim[24]的研究數(shù)據(jù)表明在某些亞煙煤和褐煤燃燒產(chǎn)生的細(xì)顆粒物中，CaO和MgO2575％。他們發(fā)現(xiàn)低階煤中原子態(tài)CaMgCaMg之間存在一定相關(guān)性，因此認(rèn)為煙煤與褐煤燃燒過程中Ca和Mg氣化行為的不同是由其賦存狀態(tài)的差異造成的，因為在煙煤中，Ca和Mg主要以碳酸鹽的形式存在，所以氣化量很低，而在褐煤中，Ca和Mg主要以原子態(tài)存在，它們在煤的熱解和燃燒過程中極易氣化，所以在細(xì)小顆粒物中占有較高含量。和SiO2的氣化機(jī)理相同，QuannSarofim[24]的模型提出CaMg的氣化是通過CaOMgOCO之Brewer[82]詳細(xì)綜述了堿土金屬的氣化行為，認(rèn)為從高氧化性到接近中性氣氛金屬氧化物都以金屬原子的形式氣化，這也能用于解釋Quann和Sarofim[24]的研究結(jié)論，因為在煤粉燃燒過程中，局部還原性氣氛是始終存在的，所以金屬氧化物都以金屬原子的形式氣化，這也能用于解釋Quann和Sarofim[24]的研究結(jié)論，因為在煤粉燃燒過程中，局部還原性氣氛是始終存在的，所以CaO和Nenniger[83]利用褐煤在一個類似于Quann和Sarofim[24]所用反應(yīng)器中研究了熱解氣氛下無機(jī)物的氣化行為，溫度為1500－2100K。她將Quann和Sarofim[24]的模型用于Mg的氣化研究，結(jié)果十分接近，但是對于Ca卻存在較大差異。NennigerCaCaCaS5種反應(yīng)途徑，CaNennigerCaOC原，而不是被CO在所討論的幾種元素中，F(xiàn)e的氣化可能最為復(fù)雜，因為其主要來源是黃鐵礦。20％礦物[76]，所以與燃燒的焦炭相似，外在黃鐵礦顆粒的溫度可能超過煙氣溫度。但是周圍環(huán)境為氧化性氣氛，因此不是氣化Fe程更難以預(yù)測。例如在焦炭燃燒情況下，與Fe相比，Ca與S具有更高的親和性，CaS，而且還可能吸附Ca，這在Mitchell和Cluskoter[84]的研究中可以得到支持，他們發(fā)現(xiàn)在煤燃燒中Ca-Fe-O是一種常見的礦物形式。黃鐵礦中的Fe可能以Fe或者FeS的形式氣化[76]，而原子分散狀態(tài)的鐵元素可首先形成碳化鐵（FeC，隨后分解釋放氣體，Raask[38]認(rèn)為這個過程促成了灰胞的形成。Quann[24]Fe以原子態(tài)氣化，但是基于幾個假設(shè)，其一是在燃燒初期所有S已經(jīng)完全釋放，其二是燃燒過程中沒有其它礦物的影響。模型預(yù)測結(jié)果在FeSFeSCOFe煤中痕量元素主要以FeSCOFe煤中痕量元素主要以有機(jī)鹽、羧基官能團(tuán)（－COOH）和無機(jī)質(zhì)（如黃鐵礦其它硫化物、鋁硅酸鹽、碳酸鹽）等形式存在[85-88]。含（Hg、鉛（Pb、硼（B、鉻（Cr、鎳（Ni、釩（V）等，由于其毒害作用（As、硒（Se）也是關(guān)注的焦點(diǎn)。根據(jù)揮發(fā)性的不同，痕量元素可被分為三類[89]。本身揮發(fā)性，而且還受很多因素的影響，包括[90]（1）痕量元素在燃料AsAsO、As4O6、As2O5，CdCd和CdO，CrCrOOH，CrO2OH和CrO2（OH）2，HgHg，PbPb 以PbO，SbSbO，Se以單質(zhì)Zn。Co、Cu、NiCu，B3+=Al、Fe、Cr[27,87,91-99]。 均相成核 均相成核 幾個原子構(gòu)成的原子簇，其尺寸在納米級以下[100]。Seinfeld和Pandis[101]首先向合成焦中分別單獨(dú)添加硝酸鎂或者硝酸鐵，合成焦中鐵的濃度為1％，鎂的濃度為2.9％，并將含有硝酸鎂或者硝酸鐵的合成焦混合進(jìn)行燃燒實驗，煙氣溫度為1750K，氧氣分壓為0.8，顆粒溫度經(jīng)計算為2400K，在燃燒過程中有相當(dāng)部使蒸汽相的鐵與鎂的濃度分別均為50％。進(jìn)行了兩組實驗，給粉速率分別為0.032g/min0.075g/min，分別對應(yīng)焦炭顆粒之間距離為22～31個顆粒直徑大小，MgOFe為更進(jìn)一步證明上述結(jié)論，Helble又制備了同時含有硝酸鎂和硝酸鐵的合成焦，其氧氣含量80％，給粉速率為0.032g/min。對產(chǎn)生顆粒物的元素分析發(fā)現(xiàn)所有顆粒都同時含有Mg和Fe但是并非所有煤燃燒產(chǎn)生的亞微米顆粒都主要由Mg和Fe的氧化物構(gòu)成，如Na在顆粒生長的最后階段開但是并非所有煤燃燒產(chǎn)生的亞微米顆粒都主要由Mg和Fe的氧化物構(gòu)成，如Na在顆粒生長的最后階段開 和 似。同樣對產(chǎn)生的顆粒物進(jìn)行元素組成分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)Na存在于所有顆粒物的表上述結(jié)果表明煤灰中主要成分，Mg、Fe以及Si等難熔氧化物蒸汽的均相凝結(jié)和凝并生長均發(fā)生在焦炭顆粒邊界區(qū)域中，而高揮發(fā)性組分如Na氣中，當(dāng)溫度降低時在所有顆粒物表面凝結(jié)。這些實驗結(jié)果也為Neville等[23] Friedlander[25]指出，由于均相成核的時間比顆 凝并（coagulation）和聚結(jié)（agglomeration）略有不同，最終顆粒物的形態(tài)也存在差異。從圖1.1可以看出，凝并是發(fā)生碰撞的并成為一顆灰粒，而是彼此燒結(jié)、纏繞在一起，形成具有不規(guī)則外形的聚結(jié)灰[56]發(fā)現(xiàn)對于難熔氧化物蒸汽（Mg、Fe以及Si等1.11.1似的規(guī)律。Helble和Sarofim[30]詳細(xì)研究了火焰中一次顆粒尺寸的影響因素：（較低溫度下，亞微米顆粒具有較短的凝并時間，因此形成的顆粒粒徑較?。?）Fe2O3凝并發(fā)生的溫度比其它組分都要低（<1700K，能夠形成較大的一次顆粒，因此如果顆粒中Fe2O3含量很高，則凝并發(fā)生的溫度較低，形成一次顆粒的粒徑也較大。而SiO2發(fā)生凝并的極限溫度約為2400K，所以形成一次顆粒的粒徑較小，在實際燃燒系統(tǒng)中，SiO2通常覆蓋在難熔氧化物形成的顆粒內(nèi)核上[23]，如果顆粒中SiO2的含量較高，那么最終凝并形成一次顆粒的粒徑0.36μm的聚結(jié)物[56]由于發(fā)生在微觀尺度內(nèi)，表面凝結(jié)（surfacecondensation）和表面反應(yīng)（surface0.36μm的聚結(jié)物[56]由于發(fā)生在微觀尺度內(nèi)，表面凝結(jié)（surfacecondensation）和表面反應(yīng)（surface表面凝結(jié)/反應(yīng)是蒸汽態(tài)物質(zhì)向已存在顆粒的表面地沉積，該過程不會改變顆粒物亞微米顆粒相互作用的結(jié)果[56]粒徑較小的顆粒具有較大的比表面積，因此易于富集揮發(fā)性元素，如堿金屬、和,Knudsen1，因此顆粒表面凝結(jié)的揮發(fā)性元素的質(zhì)量濃Knudsen1，因此顆粒表面結(jié)不同之處[100] 超微米顆粒物形成的研究現(xiàn) 超微米顆粒物形成的研究現(xiàn)（>99%中所含礦物會聚合在一起，生成一顆10～20μm左右的飛灰[56]。但是，在實際燃燒過程中，焦炭顆粒卻會發(fā)生破碎，生成許多大小不一的飛灰顆粒，如Sarofim等[108]的實驗室研究發(fā)現(xiàn)由于焦炭破碎，每個焦炭顆粒會產(chǎn)生3～5個大于10μm的10μm的灰顆粒[109]碎這兩個過程相互競爭的結(jié)果44]。除此之外，外在礦物的直接轉(zhuǎn)化及其 200～300K，甚至達(dá)2000K[110]焦炭表面形成球狀灰滴[111,112]。研究[56,111-113]（coalescence1.2粒粒徑增加較快，而反應(yīng)中期則較為平緩[36,114]（1）1.2粒粒徑增加較快，而反應(yīng)中期則較為平緩[36,114]（1）表面灰的聚合程度是決定殘灰最終粒徑分布（PSD）的重要因素，聚合程度越高，生成飛灰粒徑越大。對聚合行為通常采用以下三種模型來進(jìn)行描述[32,36]：非聚合模型（no-coalescence，部分聚合模型（partial-coalescence，全聚合模型（full-coalescence）[39]Kang[36]對殘灰顆粒的形成進(jìn)行了較為系統(tǒng)Kang[36]對殘灰顆粒的形成進(jìn)行了較為系統(tǒng)的模擬研究，他從不同的角度提是焦炭破碎與礦物聚合行為相互競爭的結(jié)果44]種類、大小以及化學(xué)組成具有很大的關(guān)系[76]。例如Padia[113]在不同煤種的實驗研究中發(fā)現(xiàn)單顆褐煤產(chǎn)生3顆灰粒，而單顆煙煤產(chǎn)生的灰粒數(shù)目為5。這是由于高揮碎[44,116]，因此對灰粒聚合過程具有強(qiáng)烈的抑制作用，所以Padia實驗中煙 徑分布，破碎過程使灰粒數(shù)量增大，而粒徑減小 種熱解形成的煤焦具有不同的結(jié)構(gòu)特性[36,56,徑分布，破碎過程使灰粒數(shù)量增大，而粒徑減小 種熱解形成的煤焦具有不同的結(jié)構(gòu)特性[36,56,116]，一般來說，高揮發(fā)性煙煤由于發(fā)生破碎，顆粒壁面越薄，破碎更加劇烈44]灰顆粒的形成過程。為簡化模型，Kang提出如下假設(shè)：（1）（2）（3）（4）表面灰相互接觸時聚合發(fā)生，即沒有時間延遲，形成顆粒的質(zhì)量是發(fā)聚（5）（6）0.9Kerstein（3）（4）表面灰相互接觸時聚合發(fā)生，即沒有時間延遲，形成顆粒的質(zhì)量是發(fā)聚（5）（6）0.9KersteinEdwards[117]的模型的基礎(chǔ)上發(fā)展而來，是一種越大。但是，實驗研究[36,41,56]發(fā)現(xiàn)并非所有孔隙對顆粒破碎都有重大影響，對破碎起決定作用的是顆粒中的大孔（>0.05μm。Helble[56]通過實驗對大孔導(dǎo)致破發(fā)現(xiàn)不同煤種的煤粒產(chǎn)生飛灰的平均數(shù)目不同，Montana褐煤為3，而Pittsburgh煙煤則為5，這時由于Pittsburgh發(fā)現(xiàn)不同煤種的煤粒產(chǎn)生飛灰的平均數(shù)目不同，Montana褐煤為3，而Pittsburgh煙煤則為5，這時由于Pittsburgh煙煤易于形成煤胞結(jié)構(gòu)，焦炭的中空結(jié)構(gòu)使得破 粒表面時，周圍高溫環(huán)境會使其熔化而發(fā)生重新聚合[36]。例如Yan[32]在DTF為[32,45,47,119]Poisson分布。外來礦物的破碎不改變灰粒的化學(xué)性質(zhì)，只改變飛灰的粒徑分布（PSD，使得殘灰平均粒徑減小。不同礦物的破碎程度不盡相同，煤在DTF中燃燒的實驗研究表明方解石、黃鐵礦在燃燒中會發(fā)生破碎，黃鐵礦的破碎程度要稍高于方解石的破碎程度[32]英以及其他硅酸鹽（如高嶺石、蒙脫石等）不破碎[38]石沒有明顯的破碎[38,39]，在實驗室中模擬電站鍋爐運(yùn)行情況，菱鐵礦和鐵白云石沒有明顯的破碎[38,39]，在實驗室中模擬電站鍋爐運(yùn)行情況，菱鐵礦和鐵白云 研究[36]發(fā)現(xiàn)，煤粉脫揮發(fā)分階段大量揮發(fā)性氣體的快速釋放，會使顆粒作高100m10轉(zhuǎn)/秒，因此，顆粒旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力可能使表面的灰滴脫落（shedding而形成粒為了檢驗這種可能性，Helble[56]分別計算了使灰粒附著在焦炭表面的表面張焦炭轉(zhuǎn)速為1000轉(zhuǎn)/秒的情況下，100μm焦炭表面的灰粒粒徑必須達(dá)到80μm才能在離心力和重力作用下從焦炭表面分離開來，而在2300K時，灰粒粒徑則必須大于200μm。因此得到的結(jié)論是在實際煤粉燃燒過程中，焦炭表面灰粒的脫落現(xiàn)象不會發(fā)生。Monroe[116]通過研究也得出了類似的結(jié)論。由此可見，關(guān)于表面 沉降爐實驗系統(tǒng)的搭 沉降爐實驗系統(tǒng)的搭 預(yù)搭建的實驗系統(tǒng)包括給粉系統(tǒng)、反應(yīng)器系統(tǒng)、樣品采集系統(tǒng)及輔助系統(tǒng)（氣系統(tǒng)及冷卻水等，實驗系統(tǒng)如圖2.1 料裝置在正常給料（大于1g/min）（小于1g/min）時存在精確度和穩(wěn)定度差。特別是在實驗室研究時，經(jīng)常需要滿足0.1－0.4g/min左右的給料量，由于給料量小，同時又必須滿足精度和穩(wěn)定度，普通給料裝置難以實現(xiàn)。本沉降爐使用日本SankyoPiotech公司設(shè)計生產(chǎn)的MFEV-10臺的轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)。因此，給粉量可調(diào)低到其最大流量的1/2002.12.12.26261228834563422237223723作用后，形成高度一致的樣品層，多余樣品即沿管路進(jìn)入余料回收罐7。經(jīng)過第一刮板3后形成的樣品層，其邊緣處容易參差不齊，微量給料狀態(tài)下足以導(dǎo)致很大誤45，從而控制第二刮板552.2F=（H-H1）×n×π×ρ×(D×W-F：給粉量 56mm2000mm16001500mm，電加熱總功率為 PID壓表以及數(shù)字溫度顯示等組成。控溫精度達(dá)到0.1攝氏度。采溫點(diǎn)接觸于剛玉管外2.3示。第一段將溫度在30min勻速升至500℃，第二段在此溫度停留10min，第三段將溫度在30min勻速升至900℃，第四段在此溫度停留10min，第五段將溫度在20min PID壓表以及數(shù)字溫度顯示等組成?？販鼐冗_(dá)到0.1攝氏度。采溫點(diǎn)接觸于剛玉管外2.3示。第一段將溫度在30min勻速升至500℃，第二段在此溫度停留10min，第三段將溫度在30min勻速升至900℃，第四段在此溫度停留10min，第五段將溫度在20min110010min20min勻速10min1400999min（代表無限時間。每次歷時約3小時可將爐溫升至1400℃。報警輸出選用可控硅無觸00時間2.3 結(jié)構(gòu)如圖2.4與一次風(fēng)混合后由一次風(fēng)攜帶進(jìn)入爐膛，一次風(fēng)量的比例一般 結(jié)構(gòu)如圖2.4與一次風(fēng)混合后由一次風(fēng)攜帶進(jìn)入爐膛，一次風(fēng)量的比例一般 預(yù)熱器的主要作用是將冷空氣或著模擬氣體升溫 煤粉入一次風(fēng)入冷卻水入冷卻水入二次風(fēng)入密封墊剛玉氣粉混合物出爐 Pressure 取樣管的結(jié)構(gòu)如圖2.5煤粉入一次風(fēng)入冷卻水入冷卻水入二次風(fēng)入密封墊剛玉氣粉混合物出爐 Pressure 取樣管的結(jié)構(gòu)如圖2.52.52.5 旋風(fēng)分離器為芬蘭Dekati公司的產(chǎn)品，其結(jié)構(gòu)如圖2.6所示。旋風(fēng)分離器通過導(dǎo)管、連接件與取樣管尾部相連，用來脫除煙氣中大于10μm的顆粒物。該旋風(fēng)分EPA-201A標(biāo)準(zhǔn)，標(biāo)準(zhǔn)流10lpm，切割直D5010μm，可以在600℃以下正常工作。實際實驗條件下的流量及切割直徑根據(jù)實驗條件和Dekati公司旋風(fēng)分離器產(chǎn)品附帶的計算程序得出，與氣體流量、環(huán)境溫度、煙氣中水分的含量、采樣點(diǎn)的壓力等多個因素相關(guān)。煙氣的流量在10lpm左右，切割粒徑D5010~11μm2.6 2.6 LPI進(jìn)行顆粒物的分級取樣。LPI為Dekati13個層疊的撞擊器。撞擊器的實物結(jié)構(gòu)和原理如2.72.8LPI時由于慣性作用，不同的粒徑的顆粒將被不同的收集基片捕捉。標(biāo)準(zhǔn)條件下，LPI的配置參數(shù)如表2.1所示。LPI100mbar大收集質(zhì)量為1mg，因而要達(dá)到較好的收集效果，需要調(diào)整適當(dāng)?shù)念w粒濃度和恰當(dāng)?shù)氖占瘯r間，有關(guān)LPI的詳細(xì)使用方法可以查看Dekati公司附帶的產(chǎn)品說明書或2.7LPI2.7LPI2.8LPI2.1DLPI壓力1234567893112.1DLPI壓力123456789311 D07－7B/ZM型質(zhì)量流量控制器和D08-2D/ZM型流量顯示儀。質(zhì)量流量控制器由流量傳感器、分流器通道、流量放大電路、調(diào)節(jié)閥門和PID控制電路等部件組成。其工作原理是：流量傳感器采用毛細(xì)其準(zhǔn)確度是正負(fù)1.5%F.S(滿量程值)，線性是正負(fù)(0.5-1.5)%F.S0.2%F.S，工作壓差范圍(0.1-0.5)MPa，耐壓可其準(zhǔn)確度是正負(fù)1.5%F.S(滿量程值)，線性是正負(fù)(0.5-1.5)%F.S0.2%F.S，工作壓差范圍(0.1-0.5)MPa，耐壓可3MPa，工作環(huán)境溫穩(wěn)定至設(shè)定值，這種操作方法應(yīng)當(dāng)避免。另外，注意使用前不通氣先通電預(yù)熱流量計使用氮?dú)?N2)標(biāo)定，當(dāng)使用其它單組分氣體時，須通過4.2即得到被測氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的質(zhì)量流量。當(dāng)使用多組分氣體時（假定由nC0.3106N/其中： 為氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的密 為氣體分子構(gòu)成系數(shù)（NN1(1/T)N2(2/T)Nn(n/TC0.3106[N1(1/T)N2(2/T)Nn(n/T1Cp1(1/T)2Cp2(2/T)nCpn(n/C0.3106[N1(1/T)N2(2/T)Nn(n/T1Cp1(1/T)2Cp2(2/T)nCpn(n/T11Cp1CpnN1Nn------為相應(yīng)氣體的流------為混合氣體的流------為相應(yīng)氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的密度（數(shù)值見氣體轉(zhuǎn)換系數(shù)------為相應(yīng)氣體的定壓比熱（數(shù)值見氣體轉(zhuǎn)換系數(shù)-------為相應(yīng)氣體的分子構(gòu)成系數(shù)，數(shù)值見氣體分子構(gòu)成系數(shù)2.2N2.3 （2）（3）爐膛的氣密性：在爐膛出口連接泵，保證系統(tǒng)負(fù)壓，在入口端通入純 （2）（3）爐膛的氣密性：在爐膛出口連接泵，保證系統(tǒng)負(fù)壓，在入口端通入純（99％氣的含量小于3％，則可以認(rèn)為系統(tǒng)的氣密性良好。在觀察壓力計并調(diào)整計量閥以得到一個100mbar的讀數(shù)（+5mbar的允許范圍。10mbars。如果以上數(shù)據(jù)合 設(shè)定值（900℃，1000℃，100℃，1200℃，1300℃30min后，啟動流量控制系統(tǒng)，通入純N2（流量是10L/min，然后通過熱點(diǎn)偶從爐膛底部伸 設(shè)定值（900℃，1000℃，100℃，1200℃，1300℃30min后，啟動流量控制系統(tǒng)，通入純N2（流量是10L/min，然后通過熱點(diǎn)偶從爐膛底部伸1000mm2.9所示，在低溫段，溫差很小，隨著溫度的升高，溫差逐漸增大，但是相對誤差小于62.9 具體測試方法如下：將爐溫升至1200℃，給粉量定為0.2g/min，空氣氣氛下燃燒。使用慮筒（孔徑0.03μm）收集燃燒以后的飛灰樣品。采用灰分示蹤法計算不Bc=1-A0/(100-A0)·(100-Ai)/是煤粉燃盡率，A0為原煤灰分，Ai為灰樣的灰分（干燥基2.428個煤樣的揮發(fā)分以及其燃盡率。從表中可以看出，對于大部分煤而言，其在1200℃的燃盡率可以達(dá)到96%具體測試方法如下：將爐溫升至1200℃，給粉量定為0.2g/min，空氣氣氛下燃燒。使用慮筒（孔徑0.03μm）收集燃燒以后的飛灰樣品。采用灰分示蹤法計算不Bc=1-A0/(100-A0)·(100-Ai)/是煤粉燃盡率，A0為原煤灰分，Ai為灰樣的灰分（干燥基2.428個煤樣的揮發(fā)分以及其燃盡率。從表中可以看出，對于大部分煤而言，其在1200℃的燃盡率可以達(dá)到96%以上，其中有半數(shù)在99%以上，但是對于不同的煤種而言，還存在差異。整體而言，沉降揮發(fā)分燃盡率揮發(fā)分燃盡率 燃燒工況對可吸入顆 燃燒工況對可吸入顆粒物形成的影 引對于可吸入顆粒物（PM10）而言，除塵效率卻相對較低，尤其對于亞微米顆粒物（PM1）除塵效率更低，且亞微米顆粒物容易富集大量有毒有害的重金屬元素粒物排放的目的。眾所周知，對于燃煤后產(chǎn)生的常規(guī)污染物NOx，有三種的不同生NOxNOxNOxNOx70%85%；熱力NOx占15%至25%；其余為快速NOx，其比例很小。由于NOx生成的最大特點(diǎn)就是與煤的燃燒方式和燃燒工況有關(guān)，NOx生成量強(qiáng)烈地依賴于燃燒的溫度水平和NOx的方法：例如分級燃燒、再燃燒、濃淡偏差燃燒和低氧燃燒等，其基本思路是：使已生成的NOx被還原；設(shè)法造成缺氧富燃的燃燒法都是通過改善燃燒方式、改變鍋爐運(yùn)行條件來降低NOx 表3.13.2煤的工業(yè)分析和元素分析的影響不是太明顯，差別不是很大。表3.3SiAlSi，Ca，AlFe(Wt(Wt(Wt(Wt煤的工業(yè)分析和元素分析的影響不是太明顯，差別不是很大。表3.3SiAlSi，Ca，AlFe(Wt(Wt(Wt(Wt3.2C(WtH(WtN(WtS(WtO（計算值(Wt3.2C(WtH(WtN(WtS(WtO（計算值(Wt(Wt(Wt(Wt(Wt(Wt 0.2g/min，氣氛為 0.2g/min，氣氛為N:O=4:1N:O=1:1，由高壓瓶通過精確流量計供給，并分兩路送入爐膛，燃燒溫度控制為1150℃、1250℃和2s。燃燒后產(chǎn)收集，同時被分成13量不超過1mg。根據(jù)研究目的的不同選擇不同的收集膜片，為獲得顆粒物質(zhì)量粒徑分布，采用涂有L型阿匹松脂（Apiezon TissuquartzTeflon 顆粒物的質(zhì)量粒徑分布通過SartoriusM2P型百萬分之一天平（精度為mg）DLPI各級膜片在天平上進(jìn)行稱量，二者之差即為該級收FEISirion200（FieldEmissionScanningElectronMicroscope，F(xiàn)ESEM）EDAXEAGLEIIIX射線熒光能譜儀（X-RayFluorescence，XRF）進(jìn)行分析，分析的元素包括主要的成灰元素如Si，Al，Mg，Ca，F(xiàn)e，Na，K，SP 爐膛溫度對可吸入顆粒物形成的影 爐膛溫度對超微米顆粒物排放量的影響如圖3.1<63μmN:O=4:1。由實驗結(jié)果可知，隨著溫度的升高，超微米顆粒物的排度從1423K增加到1523K時，超微米顆粒物的增加有限，而當(dāng)溫度再次增加到六盤水煤增加比較均勻。引起這種現(xiàn)象的原因主要有兩點(diǎn)：（1）燃燒溫度增加3210平頂山六盤水萍鄉(xiāng)小龍?zhí)?.1PM1-10conc.EDAXEAGLEIIIX射線熒光能譜儀（X-RayFluorescence，XRF）進(jìn)行分析，分析的元素包括主要的成灰元素如Si，Al，Mg，Ca，F(xiàn)e，Na，K，SP 爐膛溫度對可吸入顆粒物形成的影 爐膛溫度對超微米顆粒物排放量的影響如圖3.1<63μmN:O=4:1。由實驗結(jié)果可知，隨著溫度的升高，超微米顆粒物的排度從1423K增加到1523K時，超微米顆粒物的增加有限，而當(dāng)溫度再次增加到六盤水煤增加比較均勻。引起這種現(xiàn)象的原因主要有兩點(diǎn)：（1）燃燒溫度增加3210平頂山六盤水萍鄉(xiāng)小龍?zhí)?.1PM1-10conc. 爐膛溫度對亞微米顆粒物排放量的影響如圖3.2山三種煤燃燒后亞微米顆粒物隨溫度的增加比較均勻；萍鄉(xiāng)和小龍?zhí)对?1523K 爐膛溫度對亞微米顆粒物排放量的影響如圖3.2山三種煤燃燒后亞微米顆粒物隨溫度的增加比較均勻；萍鄉(xiāng)和小龍?zhí)对?1523K兩個溫度下，亞微米顆粒物的排放量幾乎相等，而當(dāng)溫度上升到1673K時 時，煤粒表面的SiO2，Al2O3，CaO，MgO，F(xiàn)eO等，會通過化學(xué)反應(yīng)生成易揮發(fā)的次氧化物（SiO,Al2O）或金屬單質(zhì)（Fe,Ca,Mg）蒸汽，反CO2MgO＋CO→Mg(g)＋CO2Al2O3＋H、S等還原成易于揮發(fā)的次氧化物，如：物質(zhì)的氣化量從1另外，礦物質(zhì)在煤中的結(jié)合形式對其氣化也有很大影響[120]平頂山六盤水合萍 可吸入顆粒物物理和化學(xué)特 XRFDLPI素組成，這些元素包括Al、Si、Ca、Fe、Na、K、SSi、Al、Fe、Ca、Na、K、PM1conc.另外，礦物質(zhì)在煤中的結(jié)合形式對其氣化也有很大影響[120]平頂山六盤水合萍 可吸入顆粒物物理和化學(xué)特 XRFDLPI素組成，這些元素包括Al、Si、Ca、Fe、Na、K、SSi、Al、Fe、Ca、Na、K、PM1conc.鄉(xiāng)煙煤和小龍?zhí)逗置鹤鞔斫榻B。實驗條件仍以燃燒溫度為1673K<63μmN:O=4:1的實驗結(jié)鄉(xiāng)煙煤和小龍?zhí)逗置鹤鞔斫榻B。實驗條件仍以燃燒溫度為1673K<63μmN:O=4:1的實驗結(jié)果為例3.3PM10NaS主要存在于因此推斷亞微米顆粒物的主要化學(xué)成分應(yīng)該是硫酸鹽類；元素SiAl主要存在于超微米顆粒中，并且Si的濃度值是所有成灰元素中最高的，在亞微米顆粒物中含量有限，因此推斷超微米顆粒物的主要化學(xué)成分應(yīng)該是硅鋁酸鹽類；Fe和Ca呈雙程度上導(dǎo)致它們在PM10中分布不同，以上金屬元素按氣化比從大到小排列為[121,122]：Na2O>K2O>Fe2O3>CaO>SiO2>Al2O3?？梢娮钊菀灼腘a2OK2OPM1.0含量豐富PM1.0形成的主要途徑就是汽化凝結(jié)；Fe2O3CaO化比介于中間；而SiO2和Al2O3最不易汽化，因此它們在PM1.0程中易于氣化，后一種形式很難氣化。例如元素NaK11658S4634221001155443322110011ElementConc.ElementConc.K11658S4634221001155443322110011ElementConc.ElementConc.32101 特性，首先將煤灰中的成分分為四類[125,126]：(1)難熔性金屬元素，包括SiO2、Al2O3、Fe2O3CaO；(2)K2O32101 特性，首先將煤灰中的成分分為四類[125,126]：(1)難熔性金屬元素，包括SiO2、Al2O3、Fe2O3CaO；(2)K2ONa2O；(3)SO3，假定以堿金屬和堿土金屬形式存在；(4)其它，包括MgO、P2O5和痕量重金屬元素等。依據(jù)3.43.5分別給出了五種煤種的超微米顆粒和亞微米顆粒的元素組成。1673K，煤粉粒徑<63μmN:O=4:1的實驗結(jié)果為80%SS0六盤水萍S0合 S0六盤水萍S0合 果如圖3.6所示，實驗條件同上節(jié)相同。本節(jié)只以四種典型元素為例，Na代表易氣化的堿金屬元素，Si，Al和Fe代表難熔元素。從實驗結(jié)果可以看出，隨著爐膛是因為Na最易氣化，因此溫度對其影響很敏感。難熔元素Fe，Si和Al越來越不易氣化，但是因為Si元素是灰成分中含量最多的元素，因此當(dāng)溫度從1423K升高素Al最不易氣化，因此只有很高溫度才能對其影響較大，其氣化程度增加最小，41%08溫度15001550溫度果如圖3.6所示，實驗條件同上節(jié)相同。本節(jié)只以四種典型元素為例，Na代表易氣化的堿金屬元素，Si，Al和Fe代表難熔元素。從實驗結(jié)果可以看出，隨著爐膛是因為Na最易氣化，因此溫度對其影響很敏感。難熔元素Fe，Si和Al越來越不易氣化，但是因為Si元素是灰成分中含量最多的元素，因此當(dāng)溫度從1423K升高素Al最不易氣化，因此只有很高溫度才能對其影響較大，其氣化程度增加最小，41%08溫度15001550溫度1550溫度 溫度氣化量氣化量氣化量氣化量 學(xué)形態(tài)的變化，卻無法通過試驗觀察到，例如，在高溫燃燒過程中，元素Na容豐富的熱力學(xué)性質(zhì)數(shù)據(jù)庫結(jié)合的一個熱力學(xué)數(shù)計算系統(tǒng)。它是 學(xué)形態(tài)的變化，卻無法通過試驗觀察到，例如，在高溫燃燒過程中，元素Na容豐富的熱力學(xué)性質(zhì)數(shù)據(jù)庫結(jié)合的一個熱力學(xué)數(shù)計算系統(tǒng)。它是1979年開發(fā)才出是核心部分；（2）5000多種化合物的物理化學(xué)特性（焓，熵，比熱，Gibbsdatabase（3）熱力平衡分析并沒有考慮實際焦燃燒過程中的可能造成的局部還原氣 （3）熱力平衡分析并沒有考慮實際焦燃燒過程中的可能造成的局部還原氣 viAii（3-v式中i 的計量系數(shù)。反應(yīng)物的i為負(fù)值，產(chǎn)物的iAin各物種的摩爾數(shù)idn1（3-λn應(yīng)的GfT,P,n1,n2nk（3-在一定溫度、壓力條件下，G kG（3-GGGGdTGGfT,P,n1,n2nk（3-在一定溫度、壓力條件下，G kG（3-GGGGdTGkdP njPTi1Tikkj（3-Gkkkdn vj iTi1 （3-j是自發(fā)過程的標(biāo)kkT Gv 是可逆過程或平衡到達(dá)的標(biāo) ii是不可能發(fā)生的假象過程的標(biāo)（3-kk 2idn2iv1iv2ii12分dnidn1i（3-kkkdGidniv1iid1d1kkkdGidniv1iid1d1,dG=0kkvv1i2in若組元i的起始摩爾數(shù) ，則平衡時的摩爾 應(yīng)為iinn0vv （3-i1,式中，jGibbs質(zhì)量作用方程組求解平衡成分的基本原理如下：若平衡體系中有 ni(i1,N)rMM個Gibbs自由能最小化方法。Gibbs自由能(G)TniG總ni還應(yīng)滿足以 值都應(yīng)該不小于0，即(G)TniG總ni還應(yīng)滿足以 值都應(yīng)該不小于0，即（3-i（3-i=1，2Gi的iRTln0（3- iPixiP,xini/ii 1；對于非理想體系，則應(yīng)以活度代替濃度或分壓 0ii可以由一般熱力學(xué)原理求出，有了上面的熱力學(xué)數(shù)據(jù)，就可以計算體系的GGibbs自由能最小化方法就是在滿足邊界條件（3-10（311）處理這種附有約束條件的某種函數(shù)的最小化問題，常用的方法是 aieni（3-i將上式乘以待定常數(shù)e(aieniBe)aieni（3-i將上式乘以待定常數(shù)e(aieniBe)（3-i對e來說，e=1,2,...MMLuinie(aieniBe（3-iei（3-uieaie0(i1,,N（3-eni(i1,N)和e=1,2,,在這（N+M）個方程中，未知數(shù)，也是ni和Gibbs熱力學(xué)計算所研究的系統(tǒng)是：煤中的主量元素（C、H、O、N、S，煤中成灰P總壓力保持1atm，溫度步長為100K。假設(shè)系統(tǒng)中的氣體是理想氣體，凝結(jié)相都是成為：79％N221％O21.5（1）3.7所示，（1）3.7所示，Na1200很容易和水蒸氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成更加穩(wěn)定的NaOH，到1700℃時，固態(tài)的NaAlSi3O8完全消失，所有Na的化合物全部變成氣態(tài)，并主要以鈉單質(zhì)和NaOHNaClNaOHCl氣體反應(yīng)生成。但是，熱力學(xué)平衡分析沒有考慮在煙氣中的物理過程，試驗中發(fā)現(xiàn)NaNa2O成核形成大量粒徑非常細(xì)小的一次亞微米顆粒物，這些顆粒與煙氣中SO2P4O6、HCl氣體發(fā)生反應(yīng)，生成物構(gòu)成了PM1.0化學(xué)成分的一部分。由于試驗中超過1700℃，還有少量鈉化合物存在于PM1.0-10中，根據(jù)熱力平衡計算結(jié)果，應(yīng)該主要是固態(tài)的NaAlSi3O8。1400℃和大氣壓下，熱力平衡反應(yīng)過程如下所示。對于一個固定質(zhì)量的系統(tǒng)，在恒溫恒壓下進(jìn)行的反應(yīng)，可以用其吉布斯自由能的變化（G）來判斷一個G<0G>0；2Na(g)+0.5O2(g)→Na2O(s)+SO2(g)+0.5O2(g)→Na2O(s)+2HCl(g)→2NaCl(g)+H2O(g)3Na2O(s)+0.5P4O6(g)+O2(g)→2Na3PO4(s)△G=-117.5△G=-265.3△G=-319.8△G=-11420 3.7（2）元素鉀和鈉同屬于易揮發(fā)的堿金屬元素，計算結(jié)果如圖3.8在14002K(g)+0.5O2(g)→△G=-44.66K2O(s)0 3.7（2）元素鉀和鈉同屬于易揮發(fā)的堿金屬元素，計算結(jié)果如圖3.8在14002K(g)+0.5O2(g)→△G=-44.66K2O(s)+SO2(g)+0.5O2(g)→K2O(s)+2HCl(g)→2KCl(g)+H2O△G=-353.9△G=-426.9K2O(s)+0.25P4O6(g)+0.5O2(g)+0.5H2O(g)→-393.7△GK2O(s)+SiO(g)+0.5O2(g)→△G=-658.8NaAlSiO20 溫度℃3.8（3）原煤中的鐵主要以黃鐵礦（FeS2的形式存在，在氧化性氣氛下，黃鐵礦首先熱解為磁黃鐵礦（FeS，然后被氧化成FeO0 溫度℃3.8（3）原煤中的鐵主要以黃鐵礦（FeS2的形式存在，在氧化性氣氛下，黃鐵礦首先熱解為磁黃鐵礦（FeS，然后被氧化成FeO和Fe2O3，隨著溫度的繼續(xù)升高，因FeOFe2O3Fe3O4FeO氣化；剩余的結(jié)晶生成磁鐵礦（Fe3O4。但是隨著焦的燃燒完全，進(jìn)入煙氣冷卻過程中，部分Fe3O4又轉(zhuǎn)變成Fe2O3，因此實際的PM1.0-10中是同時含有Fe3O4和Fe2O3。而氣化的部分FeO蒸氣在向外擴(kuò)散的過程中遇氧發(fā)生反應(yīng)，生成固態(tài)的Fe2O3，并均相成核形成一次亞微米顆粒，后與其它細(xì)小亞微米顆粒凝并長大，構(gòu)成了PM1.0 在1400FeO(g)+0.25O2(g)→△G=-2840 3.9（4）原煤中的硅主要以石英礦（SiO2）18003.10SiOSiO0 3.9（4）原煤中的硅主要以石英礦（SiO2）18003.10SiOSiO的熔點(diǎn)比石英礦低100℃左右。因此可以知道，由于在實際的燃煤過程中造成的局部還原氣氛，SiO2與焦發(fā)生還原反應(yīng)生成氣態(tài)SiO，而多孔煤質(zhì)和煙煤更容易形成還原氣氛，因此也更容易使硅元素氣化。氣化的部分SiO蒸氣在向外擴(kuò)散的過程中遇氧發(fā)生反應(yīng)，生成固態(tài)的SiO2，并均相成核形成一次亞微米顆粒，后與其它細(xì)小亞微米顆粒凝并長大，構(gòu)成了PM1.0和硅鋁酸鹽的形式存在，這主要是因為原煤中本身存在粒徑小于10μmPM1.0-10，即以SiO2Al6Si2O13在1400SiO(g)+0.5O2(g)→△G=-374.40 3.10（5）OAlOHAlOH的形式存在。對于AlOHCobos證實有兩條途徑可以生成[1280 3.10（5）OAlOHAlOH的形式存在。對于AlOHCobos證實有兩條途徑可以生成[128]，氣態(tài)鋁元素與水蒸氣發(fā)生反應(yīng)；或者HAlO原子團(tuán)發(fā)生反應(yīng)；從動力學(xué)的角度，后者更容易實現(xiàn)。對于氣態(tài)物質(zhì)OAlOH，學(xué)者Cobos發(fā)現(xiàn)，對于可能的三種結(jié)合反應(yīng)方式：（O-AlOH）,（OAl-OH）,（OAlO-H）,僅且只OAlOH發(fā)生反應(yīng)而生成。在實際燃煤過程中，氣化的少量OAlOH和AlOHAl2O3，并均相成核形成一次亞微米顆粒，后與其它細(xì)小亞微米顆粒凝并長大，構(gòu)成了PM1.0化學(xué)成分的莫來石Al6Si2O13NalSi3O8KlSi2O6CalSi2Ol元素在PM1.0-10中的主要存在形式。在1400△G=-AlOH(g)+0.5O2(g)→0.5Al2O3(s)+SiO2AlSiO62OAlOH(g)-906.9→++△=0 3.11圖 氧氣含量對可吸入顆粒物形成的影 OAlOH(g)-906.9→++△=0 3.11圖 氧氣含量對可吸入顆粒物形成的影 3.12所示。實驗結(jié)果證實，當(dāng)氧濃度由20%增加到50%時，各煤種超微米顆粒物均增加了3倍以上。并且對于灰分較高的合山煤和萍鄉(xiāng)煤而言，增加更加劇烈。學(xué)者Buhre[125]也在沉降爐中做過相同的實驗，實驗結(jié)果如表3.4所示，其實驗溫度為1673K，煤粉粒徑是63-90μm，表中結(jié)果是PM10和PM1占總灰的質(zhì)量百分比。結(jié)果與本實驗結(jié)果結(jié)論AlSiO627N:O=N:O=6543210平頂山六盤水合萍圖 3.4氧含量與顆粒物排放量(B.J.P.CRCCRCCRCCRCCRCCRCCRCCRCCRCCRC引起這種現(xiàn)象的原因主要有兩點(diǎn)：(1)氧含量的增加引起焦燃燒溫度和焦顆粒表面溫度大幅度增加。學(xué)者imoth[129]曾測得在溫度為1700K的爐膛，在20%50%氧氣燃燒情況下，焦表面的燃燒溫度分別為約2300K2800K。更高溫度3.13所示。低溫區(qū)（I）PM1-10conc.7N:O=N:O=6543210平頂山六盤水合萍圖 3.4氧含量與顆粒物排放量(B.J.P.CRCCRCCRCCRCCRCCRCCRCCRCCRCCRC引起這種現(xiàn)象的原因主要有兩點(diǎn)：(1)氧含量的增加引起焦燃燒溫度和焦顆粒表面溫度大幅度增加。學(xué)者imoth[129]曾測得在溫度為1700K的爐膛，在20%50%氧氣燃燒情況下，焦表面的燃燒溫度分別為約2300K2800K。更高溫度3.13所示。低溫區(qū)（I）PM1-10conc.內(nèi)部和表面同時進(jìn)行，顆粒的直徑與密度同時下降，實驗測得的表觀活化能Ea區(qū)域徑的收縮核模式。在50%氧含量的燃燒情況下，焦顆粒容易處在區(qū)域III和區(qū)域3.13 氧濃度的變化對亞微米顆粒的影響如圖 濃度的升高其排放量均增加。但相對超微米顆粒物而言，增加量較小，平均約2倍左右。學(xué)者Buhre[126]也在沉降爐中做過相同的實驗，實驗結(jié)果如表3.4所示，試N:O=N:O=萍3.14 于顆粒物的元素構(gòu)成也有很大影響。本節(jié)選取亞微米顆粒物(PM1)的主要構(gòu)成元3.153.16所示。從實驗結(jié)果可以看出，在亞微米顆粒物(PM1)中，其主SFe、SiAl隨氧含量增加而顯著增加，其中Si元素增加幅度最大；而在超微米顆粒(PM1-10)中，元素SPM1conc. 氧濃度的變化對亞微米顆粒的影響如圖 濃度的升高其排放量均增加。但相對超微米顆粒物而言，增加量較小，平均約2倍左右。學(xué)者Buhre[126]也在沉降爐中做過相同的實驗，實驗結(jié)果如表3.4所示，試N:O=N:O=萍3.14 于顆粒物的元素構(gòu)成也有很大影響。本節(jié)選取亞微米顆粒物(PM1)的主要構(gòu)成元3.153.16所示。從實驗結(jié)果可以看出，在亞微米顆粒物(PM1)中，其主SFe、SiAl隨氧含量增加而顯著增加，其中Si元素增加幅度最大；而在超微米顆粒(PM1-10)中，元素SPM1conc.加而少量減小，其主要構(gòu)成元素Fe、Si和Al隨氧含量增加而少量增加。很明顯，相對而言氧量的變化對亞微米顆粒的元素成分影響比較大。表3.5列出了學(xué)者焦表面的燃燒溫度提高很多，導(dǎo)致難熔元素Fe、SiAl的氣化量大大增加，而元S在低溫下就已經(jīng)以氣態(tài)形式存在，溫度升高對S元素氣化的影響有限，所以導(dǎo)致前三者在亞微米顆粒中的相對質(zhì)量百分含量顯著增加，而加而少量減小，其主要構(gòu)成元素Fe、Si和Al隨氧含量增加而少量增加。很明顯，相對而言氧量的變化對亞微米顆粒的元素成分影響比較大。表3.5列出了學(xué)者焦表面的燃燒溫度提高很多，導(dǎo)致難熔元素Fe、SiAl的氣化量大大增加，而元S在低溫下就已經(jīng)以氣態(tài)形式存在，溫度升高對S元素氣化的影響有限，所以導(dǎo)致前三者在亞微米顆粒中的相對質(zhì)量百分含量顯著增加，而S元素減小。其中，Si元素含量增加最大，這可能是由于原煤中的礦物元素Si含量最多。超微米顆粒的Fe、SiAl.CRCCRCCRCCRCCRCN:O=N:O=N:O=N:O=500N:O=N:O=N:O=N:O=S500N:O=N:O=N:O=N:O=00平頂山六盤水平頂山六盤水萍鄉(xiāng)N:O=N:O=N:O=N:O=500N:O=N:O=N:O=N:O=S500N:O=N:O=N:O=N:O=00平頂山六盤水平頂山六盤水萍鄉(xiāng)N:O=N:O=N:O=N:O=S5500萍鄉(xiāng)萍鄉(xiāng)3.16 513DLPI獲XRFFESEM對顆粒物的化學(xué)組成和表面形貌進(jìn)行是由于各自形成機(jī)理不同造成的。亞微米顆粒物中以S、Na、KSi、Al、CaFe1400℃時，NaK氣化，F(xiàn)eSi元素主要以其次氧化物（FeON:O=N:O=N:O=N:O=S5500萍鄉(xiāng)萍鄉(xiāng)3.16 513DLPI獲XRFFESEM對顆粒物的化學(xué)組成和表面形貌進(jìn)行是由于各自形成機(jī)理不同造成的。亞微米顆粒物中以S、Na、KSi、Al、CaFe1400℃時，NaK氣化，F(xiàn)eSi元素主要以其次氧化物（FeOSiO）的形式氣化，Al元素主要以其次氧化物和氫氧化物（AlOAlOH）成也有很大影響。在成也有很大影響。在亞微米顆粒物(PM1)中，其主要構(gòu)成元SFe、SiAl元素增加幅度最大；而在超微米顆粒(PM1-10)中，元S氧含量增加而少量減小，其主要構(gòu)成元素Fe、和 煤粉特性對可吸入顆粒物的影 引 煤粉特性對可吸入顆粒物的影 引大部分煤殼質(zhì)組的質(zhì)量百分含量只有5%－10%量的1～2% 煤粉粒徑與可吸入顆粒物形 xR200463-100-3210煤粉粒徑是影響最終灰顆粒分布的重要因素之一。以燃燒溫度為1673K 氛為N:O=4:1的實驗結(jié)果為例，如圖4.1所示，隨著煤粉粒徑的減小，超微米顆PM1-10conc. 煤粉粒徑與可吸入顆粒物形 xR200463-100-3210煤粉粒徑是影響最終灰顆粒分布的重要因素之一。以燃燒溫度為1673K 氛為N:O=4:1的實驗結(jié)果為例，如圖4.1所示，隨著煤粉粒徑的減小，超微米顆PM1-10conc.件下灰顆粒平均粒徑也相應(yīng)減小。Helble[56]用兩種不同粒徑的煤粉：53-63μm和75-90μm分別在沉降爐中燃燒，燃燒后的灰用激光粒度儀做粒度分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)前者件下灰顆粒平均粒徑也相應(yīng)減小。Helble[56]用兩種不同粒徑的煤粉：53-63μm和75-90μm分別在沉降爐中燃燒，燃燒后的灰用激光粒度儀做粒度分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)前者24%的灰顆粒直徑在1-5μm之間，而后者只有16%的灰顆粒直徑在1-5μm（2）煤粉粒徑減小，則其所含的內(nèi)外礦物質(zhì)和外在礦物質(zhì)的比例會發(fā)生變化，內(nèi)在礦物質(zhì)減少，外在礦物質(zhì)增加。Ninomiya[132對三種不同煤種不同粒徑的煤粉：<63μm，63-125μm和125-200μm分別用CCSEM做礦物質(zhì)識別，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，隨著煤粉粒徑的減小，三種煤粉外在礦物質(zhì)的含量都有明顯增加。實驗結(jié)果如圖4.2所示，以Zhangji煤為例，粒徑是125-200μm60％，當(dāng)煤粉粒徑減小到是125-200μm9010μm的礦物質(zhì)約占總量的60到<63μm10μm70％，即煤粉粒徑減小，細(xì)小4.2煤粉粒徑與礦物質(zhì)特性 亞微米顆粒物是指空氣動力學(xué)直徑小于1μm的灰顆粒。與上節(jié)相同，以燃燒1673KN:O=4:14.3100-200μm63-100μm時，亞微米顆粒物增加很少；當(dāng)煤粉粒徑繼續(xù)減小到<63μm時，亞微米顆粒物卻相對增加很多。六盤水煙煤則不同，煤粉[32]（2）力減小，從而使生成的亞微米顆粒增加[32]63-100-萍PM1conc. 亞微米顆粒物是指空氣動力學(xué)直徑小于1μm的灰顆粒。與上節(jié)相同，以燃燒1673KN:O=4:14.3100-200μm63-100μm時，亞微米顆粒物增加很少；當(dāng)煤粉粒徑繼續(xù)減小到<63μm時，亞微米顆粒物卻相對增加很多。六盤水煙煤則不同，煤粉[32]（2）力減小，從而使生成的亞微米顆粒增加[32]63-100-萍PM1conc. 灰分與可吸入顆粒 異，因此如圖4.4所示，(a)代表<63μm；(b)代表63-100μm；(c)代表100-200μm且為了使結(jié)果更具有可信度，分別取三個不同的實驗溫度，(a)在 灰分與可吸入顆粒 異，因此如圖4.4所示，(a)代表<63μm；(b)代表63-100μm；(c)代表100-200μm且為了使結(jié)果更具有可信度，分別取三個不同的實驗溫度，(a)在1527K；(b)1427K；(c)PM1-conc. 為證明此，本節(jié)選取Si，Al，Ca，F(xiàn)e，NaK六種主要元素做分析。超微米顆粒物中以難溶性金屬元素為主，難溶性金屬元素占總元素構(gòu)成的80% 為證明此，本節(jié)選取Si，Al，Ca，F(xiàn)e，NaK六種主要元素做分析。超微米顆粒物中以難溶性金屬元素為主，難溶性金屬元素占總元素構(gòu)成的80%以上，圖4.5詳Si，Al，CaFe灰中含量與其在超微米顆粒物中含量的對比關(guān)系。SiPM1-10conc.PM1-10conc.中也是如此；Al元素在平頂山中含量最多，CaFe00元素平均含量元素平均含量中也是如此；Al元素在平頂山中含量最多，CaFe00元素平均含量元素平均含量PM1-0合小龍萍0合萍小龍4.54.1所示，亞微米顆粒物中堿金屬含量Buhre[125]4.2發(fā)出來，當(dāng)煤粉顆粒溫度高于 元素平均含量元素平均含量PM1-0合小龍萍0合萍小龍4.54.1所示，亞微米顆粒物中堿金屬含量Buhre[125]4.2發(fā)出來，當(dāng)煤粉顆粒溫度高于 元素平均含量元素平均含量SiO2，Al2O3，CaO，MgO，F(xiàn)eO次氧化物（SiO,Al2O）或金屬單質(zhì)（Fe,Ca,Mg）蒸氣，隨后蒸氣在向外擴(kuò)散的過4.1SiO2，Al2O3，CaO，MgO，F(xiàn)eO次氧化物（SiO,Al2O）或金屬單質(zhì)（Fe,Ca,Mg）蒸氣，隨后蒸氣在向外擴(kuò)散的過4.1灰灰K.CRCCRCCRCCRCCRC灰灰K 煤粉密度與可吸入顆粒物形煤粉是由有機(jī)顯微組分和無機(jī)顯微組分構(gòu)成的混合物。有機(jī)組分的密度較小，約為1.4g/cm3左右，無機(jī)組分即礦物質(zhì)的密度變化較大，不同的礦物質(zhì)并不一樣，2.6g/cm3左右，黃鐵礦的密度約為5.0g/cm3左右。一般使用 煤的可選性，并借以控制和指導(dǎo)洗煤的操作。后經(jīng)美國聯(lián)邦地質(zhì)調(diào)查局 煤的可選性，并借以控制和指導(dǎo)洗煤的操作。后經(jīng)美國聯(lián)邦地質(zhì)調(diào)查局中痕量元素的賦存狀態(tài)[63,133,134]。Querol[135]（1996）年研究西班牙次煙煤時，比重級從1.3-2.8g/cm3，共分11級，研究結(jié)果認(rèn)為有機(jī)質(zhì)主要分布于1.3-1.5g/cm32.4-2.8g/cm3比重級中，硬石膏，斜綠泥石，黃鉀鐵礬，微斜長石等在2.6-2.8g/cm3比重級中，大于2.8g/cm3比重級主要是硫化物，金紅石，銳鈦礦，電氣石等，以此來研究痕量元素的有機(jī)/無機(jī)親和性。后來Querol[136]（2001）年又采用浮沉方法研究主要痕量元素的賦存狀態(tài)和有機(jī)/無機(jī)親和性，比重級從1.3-2.8g/cm36級。學(xué)者XinguoZhuang[137]也采用浮沉方法對國內(nèi)重慶地區(qū)的兩種煤中痕量元素的有機(jī)/無機(jī)親和性作了研究，比重級從1.4-2.6g/cm37As,Cd,Co,Cu,Mn,Mo,Ni,Pb,Sb,Se,Zn十一種痕量元素主要以黃鐵礦及其他伴生硫化物中賦存?；?，苯和三溴甲烷分別按一定的體積比混合后，配置成密度為1.4和2.0g/cm3的1.4g/cm3、1.4-2.0g/cm32.0g/cm3三個低、中、重密度段。各比重級煤粉所占的質(zhì)量百分比如表4.3所示，中密度級煤粉所占質(zhì)量含量最大。工業(yè)分析和元素分析數(shù)據(jù)如表4.4及其它信息見表正相關(guān)的，據(jù)此可以判定，高嶺石在中是最多的，其次是C3C1C3C2C1C2C3C1、C2C34.3低中重4.4正相關(guān)的，據(jù)此可以判定，高嶺石在中是最多的，其次是C3C1C3C2C1C2C3C1、C2C34.3低中重4.4低中重GIqKKIqKp0KKqqkkkKcpGIpG0qKkqGppkkkAKqqqIp0 PMKKIqKp0KKqqkkkKcpGIpG0qKkqGppkkkAKqqqIp0 PM10PM1量與煤粉密度之間的關(guān)系。如圖貢獻(xiàn)最大，中密度次之，高密度最小。占總灰質(zhì)量分別為43.49%，3.97%0.53%，PM19.59%，0.81%0.17%重中低864204.7果如圖4.8所示。三個密度級所含礦物質(zhì)的體積平均粒徑分別是16.81，62.71了測試，結(jié)果如圖4.94.6PMyield(%ofcollected864204.7果如圖4.8所示。三個密度級所含礦物質(zhì)的體積平均粒徑分別是16.81，62.71了測試，結(jié)果如圖4.94.6PMyield(%ofcollected中值粒D(V中值粒D(V00Particle4.8Cumulativevolumefraction00Particlediameter4.9（2）4.10所示。焦炭破碎程00Particlediameter4.9（2）4.10所示。焦炭破碎程1750K的燃燒氣氛中，Sarofim[41]等在實驗室加熱爐中采用煙煤和褐煤研究煤中礦物的物理演化，煤粉粒徑75-90μm，他們發(fā)現(xiàn)由于焦炭破碎單顆煤焦3-5個大于10μm的灰粒，200～500個直徑在1～10μm范圍內(nèi)的灰粒，因此提出焦炭脹率越大，則焦顆粒破碎的可能性越大。如圖 其膨脹率最大，而重密度原煤所形成的焦顆粒其膨脹率僅為1.0800Particlediameter00Particlediameter00Particlediameter00Particlediameter00Particlediameter4.10圖是低密度原煤和其熱解后的焦；b圖是重密度4.11成的焦，其總孔體積和00Particlediameter4.10圖是低密度原煤和其熱解后的焦；b圖是重密度4.11成的焦，其總孔體積和 孔為邊界，其尺寸大于微晶體的平均尺寸,這些孔也稱為大孔。根據(jù)以前學(xué)者的研究，微晶體的平均長度為4nm，因此，我們定義小孔和中孔的邊界為10nm，直徑大于50nm 孔為邊界，其尺寸大于微晶體的平均尺寸,這些孔也稱為大孔。根據(jù)以前學(xué)者的研究，微晶體的平均長度為4nm，因此，我們定義小孔和中孔的邊界為10nm，直徑大于50nm的孔定義為大孔?？紫督Y(jié)構(gòu)的存在是引起煤焦破碎的主要原因，顆?？子兄卮笥绊懀瑢ζ扑槠饹Q定作用的是顆粒中的大孔（>50nm。Helble和4.7SEM4.13所示。低密4.12原煤焦 原煤焦 大孔體積 中孔體積 小孔體積(cm3/g)( 總孔體積 BET表面積 4.13（a圖是低密度原煤熱解后的焦；b圖是中密度；4.13（a圖是低密度原煤熱解后的焦；b圖是中密度；c圖是重密度圖像（BSE）4.14PM10PM10(低(中(低(中(重4.14質(zhì)，且礦物質(zhì)粒徑?。坏诙捎谠簾峤夂笮纬傻慕古蛎浡蚀?、BET(重4.14質(zhì)，且礦物質(zhì)粒徑?。坏诙?，由于原煤熱解后形成的焦膨脹率大、BET元素更易揮發(fā)，元素 Si4.15所示。難熔元素Si28.16%17.18%16.74%00.0940.15 Aerodynamicdiameter4.15Si（2）對于三種不同密度原煤在熱天平上進(jìn)行熱重實驗。實驗在德國生產(chǎn)的NETZSCHSTA409C熱重分析儀上進(jìn)行，實驗條件是：升溫速率都為20K/min，升溫到達(dá)最高溫度為1400℃。三種密度段煤粉的熱重曲線如圖4.16速率的定量分析，DTG曲線更為明顯。對于低密度和中密度原煤，曲線在100DTG400℃～500ElementSiyieldSi4.15所示。難熔元素Si28.16%17.18%16.74%00.0940.15 Aerodynamicdiameter4.15Si（2）對于三種不同密度原煤在熱天平上進(jìn)行熱重實驗。實驗在德國生產(chǎn)的NETZSCHSTA409C熱重分析儀上進(jìn)行，實驗條件是：升溫速率都為20K/min，升溫到達(dá)最高溫度為1400℃。三種密度段煤粉的熱重曲線如圖4.16速率的定量分析，DTG曲線更為明顯。對于低密度和中密度原煤，曲線在100DTG400℃～500ElementSiyield 燒過程中，質(zhì)量的失重速率一直比較穩(wěn)定。由三種密度原煤的DSC 重密中密低密00溫度20------- 燒過程中，質(zhì)量的失重速率一直比較穩(wěn)定。由三種密度原煤的DSC 重密中密低密00溫度20-------0溫度質(zhì)量百分比失重速率重密0---中密-低密--0溫度4.16原煤熱重試驗（a-TG曲線，b-DTG曲線，c-DSC重密0---中密-低密--0溫度4.16原煤熱重試驗（a-TG曲線，b-DTG曲線，c-DSC曲線 特定外在礦物質(zhì)破碎與可吸入顆粒物（1）原生礦物質(zhì)：存在于成煤植物中的礦物質(zhì)，主要為堿金屬（Na、K）堿土金屬（Ca、Mg）的鹽類物質(zhì)，在煤中呈細(xì)分散狀態(tài)、與有機(jī)質(zhì)緊密結(jié)合在一起，不易分離，這部分礦物質(zhì)數(shù)量較少，約占總量的1～2%。熱流密度通過采用薄片鑒定、XRD、EMPA、SEM（1）生的礦物質(zhì)總量的60-80%煤中主要常見礦物的中英文名稱及化學(xué)式如表4.8 2H2O+Al2O3·2SiO2（偏高嶺石3/2SiO2+3(Al2O3SiO2+Al6Si2O1（+2H2O3/2(2AlO2·3SiO2)+3/2SiO2+CaO+CaO+MgO+FeO+FeO+1/22FeS2+11/2CaO+CaO+MgO+FeO+FeO+1/22FeS2+11/2Fe2O3+CaSO4+CaO+SiO2（方石英通常燃燒情況下，氣體的溫度在1200~1400℃，