痕量元素在燃烧过程中的数值模拟及反应机理的研究

发布时间：2024-12-18 06:10

　　煤炭在今后的很长一段时间内都将是一种不可替代的能源，燃煤烟气中污染物的深入控制，开始受到全社会关注。除了硫化物和氮氧化物之外，汞等其他重金属元素的污染控制也逐渐开始受到重视。为了更好的控制烟气中重金属元素的排放，对重金属元素在燃烧中的转化机理的研究是必要的。但是如今在重金属元素机理的动力学数据等方面还没有准确的数据可供使用，实验中得到的动力学数据只是针对某些特定的工况，因此对机理动力学的研究以及达成一致意见是现在重金属污染控制要解决的问题。 基于以上研究背景，本文利用数值模拟，依托国家自然科学基金“燃烧火焰中初始成核颗粒耦合富集重金属元素的过程及机理研究”，通过化学反应动力学软件CHEMKIN和计算流体力学软件FLUENT，对汞在该温度场内的均相氧化过程进行数值模拟分析。 为了控制烟气中汞的排放，对汞的氧化反应，物理变化，析出释放规律进行深入的研究。在此基础上，搜集NIST数据库及国外相关文献，整合了汞氧化的32步反应机理，其中额外加入6步武汉徐明厚教授提出的氧化汞的反应机理，应用CHEMKIN对汞在实际烟气工况中进行数值模拟，对汞及其相关重要产物及中间产物的浓度曲线分析比较，对...

【文章页数】：43 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 研究进展
    1.2 燃烧过程中汞元素污染控制的进展
    1.3 汞在烟道中的排放与控制技术
        1.3.1 汞在燃烧中的形态变化
        1.3.2 汞在煤中的形态
        1.3.3 烟气中汞的控制技术
    1.4 本文的研究方案
第2章 烟道中汞的物理和化学变化
    2.1 烟道中汞的物理变化
        2.1.1 汞在原煤中的分布
        2.1.2 燃烧过程中汞的理化变化
        2.1.3 燃煤烟气中汞的形态分布
    2.2 汞在烟道中的主要化学反应及影响因素
        2.2.1 氯元素与汞的化学反应及影响
        2.2.2 氧元素与汞的化学反应及影响
        2.2.3 汞元素在不同温度下的变化
    2.3 本章小结
第3章 动力学模拟及其计算
    3.1 CHEMKIN 软件的简介及求解过程
        3.1.1 CHEMKIN 简介
        3.1.2 CHEMKIN 的求解过程
    3.2 CHEMKIN 模型的建立
        3.2.1 模型的选用
        3.2.2 反应网络图的创建
        3.2.3 准备化学设定进行预处理
        3.2.4 设定反应器和入口条件
        3.2.5 运行模拟并利用 CHEMKIN 后处理器进行后处理
    3.3 数值模拟结果及分析
        3.3.1 不同元素的影响
        3.3.2 Cl₂、HCl 对 Hg 氧化作用的影响
        3.3.3 温度对对 Hg 氧化及其机理反应速率的影响
    3.4 CHEMKIN 模拟结果分析总结
第4章 计算流体力学的数值模拟
    4.1 计算流体力学的研究现状
    4.2 CFD 模拟计算过程
        4.2.0 预处理
        4.2.1 求解
        4.2.2 后处理
    4.3 课题方案的提出
    4.4 模型建立与网格划分
    4.5 计算求解过程
        4.5.1 参数设置
        4.5.2 迭代求解
    4.6 显示计算结果及分析数据
        4.6.1 烟道中的速度场和密度场
        4.6.2 烟道中汞及其相关化合物的质量分数分布
    4.7 本章小结
第5章 结论与展望
    5.1 结论
    5.2 不足与展望
参考文献
致谢



本文编号：4017050