外文翻譯--利用靜電增加對(duì)灰塵的沉積中文版

1、 利用靜電增加對(duì)灰塵的沉積概要：這項(xiàng)研究的基本思想是，利用靜電沉淀來(lái)減少飛塵中重金屬的濃度。當(dāng)重金屬的濃度很高時(shí)會(huì)妨礙利用飛塵作為肥料，并且這種濃度是可變化的。飛塵分餾法實(shí)驗(yàn)是通過(guò)在四個(gè)發(fā)電站利用靜電沉淀裝置進(jìn)行的?；趯?shí)驗(yàn)結(jié)果，第一個(gè)收集裝置中重金屬的濃度處于它的最低值，而最后一個(gè)裝置中的濃度則是最高。鎘在作為肥料的飛塵中的濃度，可以通過(guò)應(yīng)用靜電沉淀分餾法，使其降低70%。對(duì)重金屬的分餾情況相比之下沒(méi)有對(duì)鎘進(jìn)行的分餾的效果明顯。結(jié)果顯示，靜電沉淀分餾法在分餾將成為肥料飛塵或改善土壤方面是很合適的一種方法。導(dǎo)論：芬蘭的熱能工廠和發(fā)電廠每年都會(huì)產(chǎn)生大約400，000公噸的原始生物燃料灰燼。這種灰

2、燼的產(chǎn)生量在將來(lái)會(huì)隨著生物燃料使用量的增加而增加。木材和泥煤燃后的灰燼能夠作為肥料或土壤改良物質(zhì)而被應(yīng)用在林地或耕地上。并且能夠達(dá)到給土壤“補(bǔ)鈣”的目的。對(duì)灰燼的利用一直受到它本身含塵量和重金屬濃度這些因素的局限：后者在很多情況下已經(jīng)超出了芬蘭在對(duì)使用土壤改良劑所規(guī)定的最高允許標(biāo)準(zhǔn)。在2001年，燃煤灰燼的利用率（84%）相比泥煤和混合燃料灰燼的利用率（43%）高出相當(dāng)多一部分。木材飛塵的利用率卻相當(dāng)?shù)停?997年大約是6%。從飛塵中提取出重金屬能夠使它更充分的被利用。通常，似乎操縱發(fā)電廠的燃料質(zhì)量是達(dá)到這一目的唯一可行的方法。這就意味著我們必須知道這些易燃燃料的精確密度和性質(zhì)，并且知道哪些

3、物質(zhì)提高灰塵含量中鎘的濃度，進(jìn)而篩選出含鎘物質(zhì)。 少量的飛塵在農(nóng)業(yè)和林產(chǎn)方面作為肥料已被應(yīng)用。一般情況下，各種類(lèi)型的灰燼在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中要比化學(xué)肥料更適合作為土壤的改良物質(zhì)，因?yàn)樵诨覡a中可溶的植物營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)量是很低的。泥煤主要作為一種磷酸鹽肥料被應(yīng)用，木材燃料灰燼對(duì)于種植在含石灰的礦物質(zhì)土壤中的谷類(lèi)糧食作物的生長(zhǎng)中，主要作為一種基礎(chǔ)的營(yíng)養(yǎng)肥料。土壤中灰燼的石灰和肥料效應(yīng)取決于灰燼中鈣和營(yíng)養(yǎng)物的濃度，灰燼中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的可溶性，土壤，土壤的性質(zhì)，如酸度，營(yíng)養(yǎng)濃度。 表2顯示了四種類(lèi)型灰燼的重金屬濃度。 灰燼中所含有的很多物質(zhì)都是極其難溶解的。由于灰燼中的很多重金屬（如鎘，鉛，鎳）都很難溶解，可以假定灰燼肥

4、料并不會(huì)受到重金屬的顯著影響。比如說(shuō)，在水系中，短時(shí)期之內(nèi)然后進(jìn)行施肥。最后，一些有害的重金屬可能就會(huì)被從灰燼中以一種可溶的形式釋放出來(lái)，并且因此而轉(zhuǎn)移到植被中去。灰燼中的石灰效應(yīng)會(huì)降低土壤中重金屬的溶解程度?；覡a最初會(huì)提高直立樹(shù)木中的鎘的濃度，但是一旦樹(shù)木的生長(zhǎng)提高了其中微量元素的濃度，重金屬的濃度就會(huì)下降到甚至比最初還要低的水平。一些植物物種中的鎘金屬濃度的升高可以持續(xù)很長(zhǎng)一段時(shí)間。鎘被認(rèn)為是所有重金屬中危害最大的金屬，因?yàn)樗梢酝Ａ粼谕寥乐?，能夠在食物鏈中逐漸富集，并且會(huì)使生物體中毒。圖一 靜電除塵器靜電沉淀（圖一）是當(dāng)前用于分離發(fā)電站廢氣中的固體物質(zhì)最普遍的一種方法，它的優(yōu)勢(shì)包括高效率

5、收集（高達(dá)99.9%）和它在處理不同大小尺寸微粒（甚至大小小于1流明的粒子）的適用性，以及體積不定的廢氣。它的更進(jìn)一步的優(yōu)勢(shì)是它的長(zhǎng)期有效性，很好的使用可靠性和低廉的經(jīng)營(yíng)維護(hù)費(fèi)用。靜電沉淀的機(jī)能很顯著的依賴(lài)于將要收集的飛塵的性質(zhì)特征。將要被分離的微粒的數(shù)量和顆粒大小的分布情況對(duì)靜電沉淀的機(jī)能有很大的影響。盡管靜電沉淀收集的高效性或多或少可以持續(xù)忽略微粒的量，但是它的有效遷動(dòng)速度在微粒顆粒小的情況下會(huì)有所下降。由于微粒不同的專(zhuān)有特性，對(duì)微粒的收集效率根據(jù)微粒的大小而有變化。從分離的角度看，最難分離的顆粒大小是在0.2到0.5流明之間?；覡a中的重金屬濃度可以通過(guò)多層靜電沉淀將廢氣中細(xì)小灰燼顆粒分餾

6、出的方法來(lái)降低。沉淀的分餾工具會(huì)受到比如限制或振蕩電流這些方法的影響。我們的研究結(jié)果已經(jīng)顯示出，重金屬被濃縮聚集在細(xì)小灰塵顆粒中。根據(jù)Thun和Korhonen（1999）的結(jié)果，第三層電場(chǎng)的靜電沉淀已經(jīng)停止，依賴(lài)于它的運(yùn)行條件，灰塵總量的84-95%在第一層次中，4-15%在第二層次中，大約1%的在最后一個(gè)層次中?；覊m中鎘的濃度可以通過(guò)靜電沉淀的分餾法，被降低至少15-25%。由于鍋爐受到議論和懷疑，來(lái)自于以樹(shù)皮為燃料和樹(shù)木碎屑為燃料的發(fā)電站（大鍋爐）的灰燼被劃分為以下重量百分比級(jí)別，底部灰燼70-90%，氣旋飛塵10-30%，靜電沉淀飛塵2-8%和粉塵排放0.1-0.3%。在灰塵燃燒和流化

7、床燃燒中，產(chǎn)生的飛塵所占份量為80-100%。多達(dá)75-90%的重金屬存在于飛塵通過(guò)靜電沉淀后的那些細(xì)顆粒中，圖二展示了在底部灰塵，氣旋灰塵和靜電沉淀喉飛塵中鋅，鉛，和鎘的含量（mg/kg and m-%）。基于表二種的數(shù)據(jù)。各種灰塵類(lèi)型中的重金屬濃度重金屬mg/kg 煤灰 泥煤灰 木材燃灰 樹(shù)皮燃灰砷 (As) 2.3200 2200 0.260 728鎘(Cd) 0.01250 0.058 0.440 420鉻 (Cr) 3.67400 15250 15250 4081銅 (Cu) 303000 20400 15300 57144汞 (Hg) 0.0180 0.0011 0.021 0.0

8、120.4鎳 (Ni) 1.8800 15200 20250 3652鉛 (Pb) 3.11800 5150 151000 53140鋅 (Zn) 1413,000 10600 1510,000 11005100表一土壤改良中允許的最大重金屬濃度來(lái)自發(fā)電站A的飛塵中的物質(zhì)元素 發(fā)電站A ：飛塵（mg/kg） 允許最大值 濃度（mg/kg） 2002年 2001年 1999年 汞(Hg) <2.5 0.31 2.0鎘(Cd) 2.69 5.05 6.3 3.0砷(As) 18.34 19.73 35 50鎳(Ni ) 100鉛(Pb) 56.59 106.5 52.7 150銅(Cu )

9、86.7 290.1 178 600鋅(Zn) 189.7 376.9 706 1500可以這樣確定，例如，靜電沉淀飛塵含鎘量要比氣旋灰塵高，這是部分由于和氣旋灰塵相比較，靜電沉淀飛塵分離了含大部分重金屬的細(xì)小顆粒。在這種情況下，一部分飛塵根據(jù)它在氣旋灰塵的殘余和它的濃度密度等情況適合于作為肥料。在一個(gè)機(jī)械分類(lèi)器在灰塵到達(dá)沉淀器之前被連接的情況下，靜電沉淀法比傳統(tǒng)的方法更能有效地分餾飛塵。數(shù)據(jù)三顯示了一個(gè)以燃燒生物燃料的發(fā)電站的基本規(guī)劃設(shè)計(jì)圖，并且其中在靜電沉淀之前提供了多級(jí)旋風(fēng)分離器裝置。飛塵中所含的多達(dá)75-90%的重金屬（鎘和鋅）一定要通過(guò)靜電沉淀法分離出并會(huì)存在于微粒的一小部分中。合適

10、的設(shè)計(jì)規(guī)劃和調(diào)整過(guò)的靜電沉淀裝置在原則上，是能夠?qū)⒛遣糠治⒘ｏw塵從廢氣中分離出來(lái)的，而那部分飛塵含有最大量的重金屬，但是卻只是全部飛塵量的一個(gè)小部分。飛塵中主要部分的重金屬濃度也因而能夠被降低到所允許的濃度最大值以下。2.原料和方法飛塵的分餾試驗(yàn)是在4個(gè)發(fā)電站進(jìn)行的（A B C D ）。發(fā)電站的靜電沉淀是在不同的電壓水平下進(jìn)行的，并且樣品是來(lái)自于電壓穩(wěn)定程序。從靜電沉淀裝置中提取的所有樣品都來(lái)自于在灰塵被放入筒倉(cāng)之前安置在靜電沉淀裝置之下的灰塵進(jìn)料裝置中。通過(guò)石墨法分析樣品中的鉛，銅，鋅，砷，和鎘的存在情況，并且應(yīng)用Malvern裝置來(lái)決定粒子顆粒大小。發(fā)電站A使用泥煤，樹(shù)木碎片和石油以及機(jī)械

11、木材工業(yè)中的副產(chǎn)品作為燃料。發(fā)電站的鍋爐有效燃料容量是150兆瓦。分餾試驗(yàn)室利用當(dāng)前發(fā)電站的3層靜電除塵裝置進(jìn)行的。發(fā)電站B使用兩個(gè)鍋爐，一個(gè)是泡沫焦性石墨循環(huán)流化床鍋爐（燃料容量55兆瓦），另一個(gè)是單流化床鍋爐（燃料容量42兆瓦）。試驗(yàn)的實(shí)施是利用單流化床鍋爐進(jìn)行。 該發(fā)電站的主要燃料是碾碎的泥煤塊和木材燃料，煤煙和鋁的氧化物的混合物。來(lái)自?xún)蓚€(gè)鍋爐中的飛塵是通過(guò)2層的靜電除塵被傳送到共同的灰塵筒倉(cāng)之中。發(fā)電站C 裝備兩個(gè)鍋爐，鍋爐1是一個(gè)單流化床，它的燃料容量是267兆瓦。鍋爐2是一個(gè)泡沫焦性石墨循環(huán)流化床，燃料容量是315兆瓦。試驗(yàn)是通過(guò)利用泡沫焦性石墨循環(huán)流化床鍋爐進(jìn)行的。發(fā)電站所用的燃

12、料主要是碾碎的泥煤塊和各種木材燃料。兩個(gè)鍋爐都被安裝了3層的靜電沉淀裝置，使鍋爐中的飛塵能夠由空氣作用被吹到一個(gè)共同的灰塵筒倉(cāng)。D發(fā)電站的流化床鍋爐設(shè)備所產(chǎn)生的電能是77兆瓦，它的熱容量是246兆瓦。流化床鍋爐中所使用的燃料主要是碾碎的泥煤塊和木材廢物。廢氣中的飛塵通過(guò)一個(gè)3層的靜電沉淀裝置來(lái)進(jìn)行分離。3.結(jié)果在A發(fā)電站的靜電沉淀試驗(yàn)中（試驗(yàn)1-7），所使用的燃料是由49%的泥煤和61%的木材燃料構(gòu)成。靜電沉淀裝置1-3層的灰塵過(guò)濾煙窗被取樣并且進(jìn)行了分析。（圖表4）基于結(jié)果，靜電沉淀裝置第一層鎘的濃度處于它的最低值，而在第三層中則是最高值。這是由于較大顆粒的飛塵微粒在第一層中積聚，而第三層中

13、則容納了含有最小微粒的飛塵。第一層中鎘濃度的變化范圍在2.2-3.6mg/kg之間，同時(shí)第三層中的鎘濃度變化范圍則是在7.2-12.4之間。這些濃度受很多種性質(zhì)情況的影響，比如電子穩(wěn)定程序，燃料質(zhì)量、性質(zhì)，和廢氣的流動(dòng)率。幾乎在每個(gè)靜電沉淀裝置第一層中鎘的濃度都低于為灰塵作為肥料使用所規(guī)定的允許濃度的最大值極限（3.0mg/kg）在試驗(yàn)進(jìn)展過(guò)程中，靜電沉淀裝置層中的運(yùn)轉(zhuǎn)中循環(huán)周期阻滯比率被控制在0-2之內(nèi)。 0值是指被討論的裝置層所有的半循環(huán)周期在通常情況下都能正?；钴S。2值是指只有半周期的三分之一起作用。因此運(yùn)轉(zhuǎn)循環(huán)周期阻滯的這個(gè)評(píng)價(jià)闡述了有多少連續(xù)的半周期已經(jīng)關(guān)閉，也就是，分離器的補(bǔ)充電流

14、的跳動(dòng)頻率是多少。在當(dāng)前的研究中，運(yùn)轉(zhuǎn)循環(huán)周期阻滯價(jià)值由微觀kraft（牛皮紙）控制器來(lái)操控，它的主要任務(wù)就是將電壓保持在靠近擊穿電壓值附近。最重要的就是能夠影響和改變靜電沉淀裝置第一層中的性能。第一層能夠使飛塵產(chǎn)物中含有的重金屬的濃度水平達(dá)到適合作為肥料的標(biāo)準(zhǔn)，例如，圖表5顯示了靜電沉淀裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)循環(huán)周期阻滯比率在第一層中對(duì)飛塵中鎘濃度水平的影響。在其他的情況之中，靜電沉淀場(chǎng)的閃絡(luò)數(shù)量的增加或減少則不在此控制之內(nèi)。 有越多的半周期場(chǎng)發(fā)生無(wú)效，就會(huì)導(dǎo)致所產(chǎn)生的飛塵中重金屬含量越低。鎘的濃度變化也是由燃料質(zhì)量和性質(zhì)變化引起的，除了控制本身，還存在其他因素之中。圖表6顯示了靜電沉淀裝置的過(guò)濾器電壓

15、是如何影響在第一層的鎘濃度水平重金屬濃度水平隨著電壓的升高而升高。這是由于較高的電壓能夠更加有效的分離也含有重金屬的優(yōu)質(zhì)微粒。過(guò)濾器電壓水平比運(yùn)轉(zhuǎn)周期阻滯比率風(fēng)有效的顯示了電場(chǎng)的真實(shí)情況。在其他情況中，同時(shí)也要考慮任何一種電場(chǎng)中發(fā)生通電擊穿的情況。表7顯示了從試驗(yàn)5.6.7種得出的結(jié)果，它的一到三層電場(chǎng)中微粒的大小等級(jí)在直徑10流明到50流明之間的情況。直徑10流明大小是指關(guān)于樣品的90%我微粒都較大，而10%的較小。直徑50流明是一個(gè)二等分的微粒大小等級(jí)，或者說(shuō)關(guān)于樣品中的微粒大小較大的和較小的二者比例為1：1。根據(jù)這些數(shù)據(jù)，較小的微粒傾向于集中在靜電沉淀裝置的第三個(gè)電場(chǎng)中，而較大的微粒傾向

16、于集中在第一個(gè)電場(chǎng)中。這些小微粒含有最高的重金屬濃度（表8）。數(shù)據(jù)顯示可作為肥料的鎘濃度水平在微粒大小種類(lèi)方面超過(guò)小于16流明的微粒。鎘濃度在D發(fā)電站中處于最高值。這是由于在與其他的發(fā)電站所用燃料的比較中，該發(fā)電站的木材燃料占較大的比重。在分餾之后，靜電沉淀裝置第三層電場(chǎng)中的灰塵中鎘的濃度逐漸累積，至少要為第一層電場(chǎng)中的濃度的5倍。除此之外，在這些試驗(yàn)中，在D發(fā)電站，有效地分餾灰塵是不可能的。根據(jù)得出的結(jié)果，鉛，銅，和鎳的濃度從分餾的角度看并沒(méi)有什么問(wèn)題。至于這些金屬，飛塵不經(jīng)過(guò)分餾而直接作為肥料應(yīng)用是可以的。鋅，砷和鎘的濃度可能超過(guò)允許的最大極限時(shí)，如果將飛塵 當(dāng)作肥料使用就會(huì)因此引起很多的

17、問(wèn)題。對(duì)于這些金屬，將飛塵作為肥料應(yīng)用時(shí)，就要取決于燃料的成分和分餾的效力。表10顯示了對(duì)B，C，D發(fā)電站各種不同大小的微粒的分析?；谶@些數(shù)據(jù)，可以這樣說(shuō)，在靜電沉淀裝置的第一層電場(chǎng)中仍有粗糙的灰塵。在發(fā)電站BCD，靜電沉淀裝置是通過(guò)調(diào)節(jié)電流值來(lái)控制的。然而，靜電沉淀裝置的生產(chǎn)力容量取決于它的電壓水平。電壓和電流的比例并不是均衡對(duì)稱(chēng)的。當(dāng)電流大小被降低50%的時(shí)候，電壓僅僅會(huì)降低10-20%。而且，當(dāng)電流的給定值降低時(shí)，就會(huì)有相當(dāng)?shù)母俚膿舸┣闆r。在各種實(shí)驗(yàn)之間，平均電壓值并沒(méi)有改變并達(dá)到一個(gè)足夠的值是有很多原因的，以致于影響到靜電沉淀裝置的分離效率。這就意味著對(duì)靜電沉淀裝置中的電流不同的調(diào)

18、整并沒(méi)有對(duì)實(shí)驗(yàn)期間的重金屬濃度產(chǎn)生很大的影響。4.結(jié)論。燃燒后產(chǎn)生的灰燼，它的化學(xué)性質(zhì)和物理性質(zhì)，還有作為最后結(jié)果的灰燼的體積，都取決于易燃燃料的成分和性質(zhì)。燃燒技術(shù)和參數(shù)（相關(guān)因素），例如溫度，燃燒效率，補(bǔ)給空氣體積，還有鍋爐的燃燒環(huán)境以及以灰燼的恢復(fù)防御體系，都對(duì)最終得到的結(jié)果灰燼的性質(zhì)有影響。從飛塵性質(zhì)的角度來(lái)看，分離灰燼的裝置尤其重要，因?yàn)樵诨覡a的構(gòu)成上，它的廢氣中的細(xì)顆粒部分是至關(guān)重要的，飛塵中的微粒經(jīng)常被重金屬富集并濃縮強(qiáng)化。飛塵中重金屬濃度水平的較大變化范圍是飛塵在實(shí)際應(yīng)用中受到質(zhì)疑。飛塵中含的重金屬濃度會(huì)超過(guò)可作肥料使用的法定要求局限。木材燃燒灰燼中最讓人質(zhì)疑的重金屬就是鎘。在芬蘭，當(dāng)前的有效法令規(guī)定的極限值是3mg/kg。而木材灰燼則超過(guò)了這個(gè)極限值。在若干情況中，重金屬的發(fā)射性可以通過(guò)科技加工方法來(lái)降低。這些包括瓦斯瀉出體積的最小值，廢氣收集，空氣流通的利用，原料和能源的有效利用，以及含有最小重金屬濃度的原料和燃料的利用。并且，飛塵的性質(zhì)可以通過(guò)分餾而被改變。分餾的目的是將高密度和重金屬濃度的細(xì)小微粒部分從適