[發明專利]一種利用碳同位素指示電除塵器各電場捕集煤/生物質混燒灰的方法

在審

• 申請號: 201711303026.3
• 申請日: 2017-12-04
• 公開（公告）號: CN108226670A
• 公開（公告）日: 2018-06-29
• 發明（設計）人: 呂建燚;李喜妹;楊志遠;檀龍輝
• 申請（專利權）人: 華北電力大學（保定）
• 主分類號: G01R31/00
• 分類號: G01R31/00;G01N27/62;G01N1/38
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本發明屬于安全與清潔能源利用領域，具體涉及一種利用碳同位素指示電除塵器各電場捕集煤/生物質混燒灰的方法。天然放射性碳同位素¹⁴C作為生物源示蹤劑，采用加速器質譜儀(AMS)來測量煤/生物質混燒灰中的¹⁴C，可以作為區別生物質灰與煤灰的特征標志物。因此對于煤/生物質混燒發電系統，采用碳同位素技術測定¹⁴C和¹²C的比值來指示電除塵器各電場分別對混燒灰中煤灰、生物質灰的捕集效率。本發明為電除塵器在生物質/煤混燒利用中的推廣應用有很好的指導作用。

技術領域

本發明屬于安全與清潔能源利用領域，具體涉及一種利用碳同位素技術研究電除塵器電場中煤/生物質混燒灰捕集效率的方法。

背景技術

碳在自然界中存在著¹²C，¹³C，¹⁴C三種同位素。其中¹²C、¹³C為穩定核素，¹⁴C具有放射性。其中¹⁴C的來源是¹⁴N在宇宙輻射的作用下，通過捕獲中子和釋放質子而生成的¹⁴C，¹⁴C是半衰期為5730年的放射性β核素。地球上的植物和動物在生長過程中吸收了¹⁴C，使得新鮮的動植物機體里含有¹⁴C的同位素。而動植物死亡后埋藏在地層里，光合作用及新陳代謝停止，其機體里的¹⁴C會經過β衰變逐漸轉變為¹⁴N，經過漫長的地質變化，¹⁴C同位素逐漸衰變導致其近乎為零。因此，理論上古老的煤、石油、天然氣等這些化石燃料中是不含¹⁴C同位素的，或者是此含量與新鮮生物相比是可以忽略的。因此，我們可以利用¹⁴C、¹²C分別作為生物質和煤的指示劑。

在我國，煤/生物質混燒發電是一種較為新型的發電方式，一般摻燒率(按熱值計算)在20％以下，可以不通過改造鍋爐及其附屬設備而直接進行混燒。因此，對于普遍采用電除塵器的電站鍋爐改用煤/生物質混合燃料，必將會面臨混燒后灰的高效脫除問題。生物質與煤在原料的物化特性、燃燒過程及成灰機理上都存在著差異，煤與生物質混合進入爐膛，在經歷了相同的燃燒溫度-燃燒時間的歷程后，其混燒灰與燃煤飛灰相比較，會在物性特征、化學成分、形態結構等方面表現出不同，致使混燒灰中的煤灰和生物質灰在電場中呈現不同的特性，從而影響顆粒在電場中的受力情況和向極板驅進的行為，使得各電場對煤灰和生物質灰的捕集能力呈現出差異。本發明利用碳同位素技術提供了煤/生物質混燒灰中生物質灰、煤灰在電除塵器各電場中的捕集效率研究的方法，為電除塵器推廣應用于煤/生物質混燒的改造鍋爐中提供了有益的幫助。

發明內容

1.一種利用碳同位素指示電除塵器各電場捕集煤/生物質混燒灰的方法，其特征在于，包括以下內容：利用加速器質譜儀(AMS)檢測煤/生物質混燒灰中的碳同位素，根據獲得¹⁴C/¹²C，計算電除塵器中各電場捕集的混燒灰中生物質灰與煤灰的質量含量及捕集效率。

2.根據權利要求1所述的一種利用碳同位素指示電除塵器各電場捕集煤/生物質混燒灰的方法，其特征在于，對電除塵器各電場捕集的混燒灰樣品進行預處理，采用Zn-Fe法合成石墨，利用AMS測量混燒灰樣品中現代碳比例(PMC)，根據¹⁴C的質量守恒定律，建立公式計算并確定煤灰、生物質灰分別在電除塵器各電場混燒灰中的質量含量。

3.根據權利要求1所述的一種利用碳同位素指示電除塵器各電場捕集煤/生物質混燒灰的方法，其特征在于，采集電除塵器不同電場中的混燒灰樣品，由AMS檢測碳同位素，獲得¹⁴C/¹²C的比值，再結合除塵效率公式分別計算出電除塵器同一電場對生物質灰、煤灰的分級捕集效率。