煤燃燒過程中汞轉(zhuǎn)化的分析與數(shù)值模擬.pdf

1、隨著經(jīng)濟(jì)的快速增長和國家對(duì)于電力行業(yè)的大力需求，燃煤電廠成為當(dāng)今中國乃至全世界的主要發(fā)電企業(yè)。燃煤電廠排放Hg0可以通過生物富集、水體、食物鏈等形式進(jìn)入人體內(nèi)部對(duì)人體造成極大危害而倍受到關(guān)注。因此，研究汞燃燒過程中各類汞的化合物的轉(zhuǎn)化特性對(duì)控制汞排放顯得尤為重要。
　　文章首先利用化學(xué)動(dòng)力學(xué)軟件CHEMKIN，通過控制變量法對(duì)燃煤煙氣各組分HCl、O2、NO、H2O、SO2、CO2在汞燃燒時(shí)隨形態(tài)變化隨時(shí)間、溫度變化的影響。得出研

2、究結(jié)果表明：Cl原子的存在會(huì)促進(jìn)元素汞向氧化態(tài)汞轉(zhuǎn)化，在一定范圍內(nèi)增加HCl的量有利于汞的氧化。O2會(huì)促進(jìn)Hg的氧化但作用不如HCl明顯。NO根據(jù)其所處的煙氣氣氛既能促進(jìn)單質(zhì)汞的氧化也能抑制單質(zhì)汞的氧化，在氧化性氣氛中，NO的存在提高Hg0的氧化率。H2O的存在會(huì)抑制Cl的生成，但其存在將會(huì)提高汞的氧化率。在無HCl存在時(shí)SO2有助于汞的轉(zhuǎn)化，特別是在低溫環(huán)境中，SO2的體積分?jǐn)?shù)越大，元素汞的氧化率越高；而CO2的存在會(huì)抑制汞的氧化。<

3、br>　　在應(yīng)用CHEMKIN模擬得出最佳煙氣組分條件、結(jié)合鍋爐實(shí)際尺寸、煤質(zhì)、運(yùn)行參數(shù)、鍋爐負(fù)荷等條件下，設(shè)置鍋爐最佳初始物質(zhì)濃度的各項(xiàng)參數(shù)。利用流體力學(xué)軟件FLUENT，以1000MW超超臨界燃煤鍋爐為原型、選擇各類基本模型進(jìn)行模擬，得出符合實(shí)際的鍋爐爐膛三維的溫度場和濃度場，并在此基礎(chǔ)上研究鍋爐爐膛內(nèi)部汞形態(tài)分布。
　　將含有汞的化學(xué)反應(yīng)機(jī)理寫入CHEMKIN導(dǎo)入FLUENT軟件選用EDC燃燒模型進(jìn)行耦合計(jì)算，得出燃煤鍋爐內(nèi)

4、Hg0及HgCl2等濃度隨溫度、煙氣流向分布特性。進(jìn)行分析得出結(jié)論：汞主要以Hg0的形態(tài)分布在鍋爐爐膛中心燃燒器區(qū)域及上部（接近爐膛出口）高溫區(qū)段，摩爾分?jǐn)?shù)高達(dá)4×l0-3，在溫度區(qū)域900-1100K處于熱力不穩(wěn)定狀態(tài)單質(zhì)汞向氧化態(tài)轉(zhuǎn)化。溫度降低至900K以下時(shí)，由于Hg0發(fā)生反應(yīng)生成HgCl，隨溫度降低又被氧化為HgCl2,所以冷灰斗、水平煙道及煙道尾部區(qū)域內(nèi)氧化態(tài)汞為主要存在形態(tài)。增大溫降速率最終會(huì)抑制HgCl2的生成，控制溫度為