痕量元素在燃燒過程中的數(shù)值模擬及反應(yīng)機(jī)理的研究.pdf

1、煤炭在今后的很長一段時(shí)間內(nèi)都將是一種不可替代的能源,燃煤煙氣中污染物的深入控制,開始受到全社會(huì)關(guān)注。除了硫化物和氮氧化物之外,汞等其他重金屬元素的污染控制也逐漸開始受到重視。為了更好的控制煙氣中重金屬元素的排放,對(duì)重金屬元素在燃燒中的轉(zhuǎn)化機(jī)理的研究是必要的。但是如今在重金屬元素機(jī)理的動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)等方面還沒有準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)可供使用,實(shí)驗(yàn)中得到的動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)只是針對(duì)某些特定的工況,因此對(duì)機(jī)理動(dòng)力學(xué)的研究以及達(dá)成一致意見是現(xiàn)在重金屬污染控制要解決的問

2、題。
　　基于以上研究背景,本文利用數(shù)值模擬,依托國家自然科學(xué)基金“燃燒火焰中初始成核顆粒耦合富集重金屬元素的過程及機(jī)理研究”,通過化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)軟件CHEMKIN和計(jì)算流體力學(xué)軟件FLUENT,對(duì)汞在該溫度場內(nèi)的均相氧化過程進(jìn)行數(shù)值模擬分析。
　　為了控制煙氣中汞的排放,對(duì)汞的氧化反應(yīng),物理變化,析出釋放規(guī)律進(jìn)行深入的研究。在此基礎(chǔ)上,搜集NIST數(shù)據(jù)庫及國外相關(guān)文獻(xiàn),整合了汞氧化的32步反應(yīng)機(jī)理,其中額外加入6步武漢徐明

3、厚教授提出的氧化汞的反應(yīng)機(jī)理,應(yīng)用CHEMKIN對(duì)汞在實(shí)際煙氣工況中進(jìn)行數(shù)值模擬,對(duì)汞及其相關(guān)重要產(chǎn)物及中間產(chǎn)物的濃度曲線分析比較,對(duì)不同溫度下反應(yīng)速率和氧化產(chǎn)物結(jié)合比較。結(jié)果顯示:在Hg的氧化反應(yīng)中,Cl2對(duì)汞的形態(tài)變化起著主導(dǎo)作用,HCl其次,O元素只有在Cl元素很少的情況下才會(huì)對(duì)汞的氧化起到一定微量的影響。主要的最終的氧化產(chǎn)物以HgCl2為主。1200K-1300K是汞氧化反應(yīng)最快的溫度范圍,汞的氧化率能到達(dá)90％以上,當(dāng)溫度低于