特定金屬元素在燃燒火焰中轉(zhuǎn)化過(guò)程的數(shù)值模擬.pdf

1、燃煤煙氣的深入治理，越來(lái)越受到全社會(huì)的普遍關(guān)注。除了SO2和NOx之外，汞等其他金屬元素的污染控制也逐漸被提到日程。為了更好的控制金屬元素在煙氣中的排放，研究金屬元素在燃燒火焰中的轉(zhuǎn)化機(jī)理顯得頗為重要。雖然各國(guó)對(duì)煙氣多污染物控制技術(shù)都做了深入研究，但是在探究金屬元素的轉(zhuǎn)化機(jī)理方面，尚未達(dá)成統(tǒng)一意見(jiàn)，尤其是在亞微米顆粒物——碳煙上富集和轉(zhuǎn)化的規(guī)律的研究就更加稀少。因此從反應(yīng)動(dòng)力學(xué)機(jī)理方面揭示碳煙對(duì)污染物的生成轉(zhuǎn)化過(guò)程的影響，是如今多污染物

2、控制技術(shù)迫切需要解決的問(wèn)題。基于以上研究背景，本文依托國(guó)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(guò)程及機(jī)理研究”，通過(guò)計(jì)算流體力學(xué)軟件FLUENT和化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)軟件CHEMKIN，對(duì)實(shí)驗(yàn)裝置乙烯-空氣反擴(kuò)散火焰燃燒器內(nèi)的流場(chǎng)，溫度場(chǎng)，濃度場(chǎng)進(jìn)行了模擬，并對(duì)汞在該溫度場(chǎng)內(nèi)的均相氧化過(guò)程進(jìn)行數(shù)值模擬。提出了該燃燒器在生成穩(wěn)定碳煙時(shí)的最佳流量比，并在此基礎(chǔ)上探討計(jì)算不同溫度和離子濃度對(duì)汞的氧化的影響。同時(shí)結(jié)合前人實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)

3、汞在高亞微米顆粒含量煙氣中的遷移轉(zhuǎn)化機(jī)理展開(kāi)研究。
　　 本文從模擬的手段出發(fā)，希望為尚在搭建中的實(shí)驗(yàn)臺(tái)做出預(yù)測(cè)和可能性分析。本研究以FLUENT軟件為基礎(chǔ)，從簡(jiǎn)單化學(xué)反應(yīng)假設(shè)入手，建立反擴(kuò)散火焰燃燒的數(shù)學(xué)模型，得出不同條件下乙烯火焰燃燒的流場(chǎng)、溫度場(chǎng)、濃度場(chǎng)，并將計(jì)算結(jié)果和前人實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)照，結(jié)果符合良好。并得到在內(nèi)、中、外管內(nèi)徑為，10mm、35mm、73mm的燃燒器的最佳流速結(jié)果，對(duì)應(yīng)流量為:2.5×10-5m3/s、5.7

4、5×10-5 m3/s、2.5×10-4 m3/s。最后優(yōu)化了乙烯燃燒和碳煙生成模型。
　　 為了探究汞在燃燒火焰中的富集，轉(zhuǎn)化規(guī)律，在廣泛搜集國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)中有關(guān)汞的形態(tài)變化，理化特征，析出釋放規(guī)律及燃燒中的影響因素等基礎(chǔ)上使用武漢徐明厚教授提出的汞26步反應(yīng)機(jī)理，利用軟件CHEMKIN對(duì)不同空氣預(yù)熱溫度、氧氣濃度下的特定重金屬物質(zhì)（以汞為例）的轉(zhuǎn)化過(guò)程進(jìn)行數(shù)值模擬，得到燃燒室一定時(shí)間內(nèi)特定重金屬（以汞為例）的濃度曲線。并對(duì)汞在多