基于高温热电离与磁场笼封协同作用的碱金属脱除方法

1.一种基于高温热电离与磁场笼封协同作用的碱金属脱除方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种基于高温热电离与磁场笼封协同作用的碱金属脱除方法，其特征在于，所述实验系统以及燃料预处理设备制备具体包括有：恒温磁力搅拌器(df-101s)、台式高速离心机(lc-lx-h185c)、电热恒温鼓风干燥箱(xgq-2000)、超声波清洗仪(ps-40)、x射线衍射仪(bruk erd8advance)、傅里叶红外光谱仪(thermofishernicoletis50)、扫描电子显微镜(su15100)、美国麦克仪器(betasap2020plushd88)、无油静音空压机、粉碎机、不锈钢分样筛、电子天平、研钵、混匀仪、瓷舟、转子流量计、开启式管式炉、高速摄像机、高斯计等可以实现元素定量分析和颗粒轨迹摄像等。

3.根据权利要求2所述的一种基于高温热电离与磁场笼封协同作用的碱金属脱除方法，其特征在于，所述还需准备一台流量测量控制设备，耐高温石英管及其组件，100cm2铜板、银板若干块，高频金属感应加热器一台，电磁铁(jl-0837)及其控制设备一套，铜镍合金电调极板及附属系统一套，用于原料及生成物的xrd、ftir、sem、bet等表征与化验费用，采样瓶、石英管、研钵等实验耗材。

4.根据权利要求1所述的一种基于高温热电离与磁场笼封协同作用的碱金属脱除方法，其特征在于，所述高碱燃料中碱金属高温热电离脱除机理流程首先，采用xrd、ftir、sem、bet等手段对高碱燃料进行分析与表征，获得实验所需要的基础数据，其次，在管式炉中将燃料灼烧至1000℃，采集烟气、灰、渣中燃烧产物，通过化验分析碱金属的迁移与分布特性，再次，通过流速控制使烟气与高温金属板(铜、银、铁)接触、碰撞，利用碱金属蒸汽的热电离效应，使烟气中的碱金属电离，电离后的碱金属与其他带电微粒通过强磁场作用，使其有序化沿着螺旋轨迹运动，最终不同电性的粒子被尾部的阴、阳极板捕集，在此基础上获得碱金属高温热电离机理和强磁场“笼封”机制。

5.根据权利要求1所述的一种基于高温热电离与磁场笼封协同作用的碱金属脱除方法，其特征在于，所述高碱性燃料中碱金属迁移特性分析过程首先分为三个结论：一、当温度大于900℃时碱金属化合物主要以蒸汽的型式赋存，二、碱金属元素如果赋存于气相中，将极易与固相颗粒物质结合而生成低熔点化合物，带来燃烧器及炉膛结渣，三、有效的碱金属处理方式是将其固化到大渣中，以避免它与其他物质结合或者直接排放到大气中导致环境污染。

6.根据权利要求5所述的一种基于高温热电离与磁场笼封协同作用的碱金属脱除方法，其特征在于，所述高碱燃料主要包括高碱煤和各种生物质燃料，采集典型高碱煤和生物质燃料，首先通过xrd、ftir、sem、bet等手段对原料进行分析与表征，获得开展实验所需要的基础数据，在原有的管式炉实验台上对燃料进行灼伤，严格称量大渣和飞灰含量，采用吸收法收集尾气样品，然后利用为管式炉实验台进行化验分析，探究高碱煤和生物质燃料中碱金属的迁移和固化特性。

7.根据权利要求1所述的一种基于高温热电离与磁场笼封协同作用的碱金属脱除方法，其特征在于，所述碱金属蒸汽高温热电离效益的机理过程中碱金属蒸汽高温电离部分的研究主要基于两点：一、当温度大于900℃时碱金属化合物主要以蒸汽的型式赋存，二、碱金属蒸汽与高温金属板接触、碰撞过程中会失去最外层电子而电离，首先高碱燃料在管式炉中灼烧至900～1000℃，烟气流速由空气流速间接控制，利用流速控制器调节空气流速，少量烟气通过位于管式炉尾部的开关阀被吸收液吸收，烟气温度通过rh监测，并输入计算机保存，高温烟气与位于耐高温石英前端的高温金属板(铜、银、铁)接触、碰撞而实现碱金属蒸汽地高温热电离，金属板温度采用感应加热的方式进行加热，金属板温度可以通过改变电路中电流的大小来调节，电流通过可调电阻调节调节，所有烟温、流速、金属板温度、电流等原始数据皆由数据采集系统采集至计算机内保存，最后通过对原始数据处理、分析，进而揭示碱金属的高温热电离的作用机理。

8.根据权利要求1所述的一种基于高温热电离与磁场笼封协同作用的碱金属脱除方法，其特征在于，所述强磁场对烟气中正、负荷电粒子的“笼封”机制过程为首先经过高温热电离后，烟气中的碱金属原子将失去最外层电子，碱金属元素及其化合物将带正电荷，自由电子、次生电子与其他颗粒接触将会因为附着电子而带负电荷，两种荷电粒子将随着烟气地流动而运动，由于不同粒子之间对撞，同性粒子之间的排斥力，异性粒子之间的吸引力，以及外在烟气压力作用，烟气中荷电粒子的运行轨迹将变得杂乱无章，所以在烟道中设计了外加强磁场，以期实现对带电粒子的封控作用，因为带电粒子在磁场中会螺旋运动，类似在烟道中增加了一个磁场“鼠笼”，可以控制粒子地运动并减少粒子地逃逸，所以通过改变磁场强度、磁感线角度等方式，获得准确的实验数据，分析不同粒子所受洛伦兹力的方向，以及磁场对带电粒子的“笼封”特性，采用高速摄像机拍摄、记录不同粒子的运动轨迹。

9.根据权利要求8所述的一种基于高温热电离与磁场笼封协同作用的碱金属脱除方法，其特征在于，所述强磁场通过可调电磁铁产生，磁场强度通过电流的大小调节，磁场内正、负荷电粒子的运动轨迹由高速摄像机拍摄并保存，管段尾部的阴、阳极板用于捕集烟气中正、负荷电微粒，极板捕集强度同样通过电流调节，处理后的尾气通过吸收瓶内的吸收液采集并化验，用以对比烟气的处理效果，最后收集极板上的灰尘用以化验并评估碱金属和其他烟尘颗粒的脱除能力，对计算机中所有的原始数据进行处理、计算、分析，揭示强磁场对烟气中正、负荷电粒子的“笼封”机制。