燃煤過程中亞微米顆粒凝并過程矩方法模擬.pdf

1、燃煤和垃圾焚燒過程中產(chǎn)生的亞微米顆粒物粒徑較小且富集了大量的重金屬元素，對自然環(huán)境和人體健康有著嚴(yán)重的危害，因此了解亞微米顆粒在燃燒過程中的生成、長大機(jī)理，以及如何有效的抑制其排放是目前亟待解決的問題。亞微米顆粒的形成一般經(jīng)歷了蒸發(fā)、成核、冷凝以及顆粒間的布朗凝并過程。在上述經(jīng)歷中，顆粒間的凝并過程對亞微米顆粒的長大起著極為重要的作用。 本文在總結(jié)了有關(guān)亞微米顆粒物成核、冷凝、布朗凝并過程的研究進(jìn)展和相關(guān)數(shù)學(xué)模型之后，將以合理的

2、對數(shù)正態(tài)分布假設(shè)為基礎(chǔ)，運(yùn)用矩方法(Moment Method)重點(diǎn)分析燃煤氣氛下布朗凝并過程對亞微米顆粒尺寸分布的影響，隨后將計(jì)算的顆粒場與實(shí)際燃煤過程結(jié)合，討論流場、溫度場的特性對顆粒尺寸分布的影響。燃煤過程產(chǎn)生的顆粒通常呈典型的雙峰分布，因此本文根據(jù)參與模態(tài)的不同，將凝并過程細(xì)分為同模態(tài)間的自身凝并和粗模態(tài)對細(xì)模態(tài)的捕集，使用矩方法的模擬結(jié)果表明：當(dāng)細(xì)顆粒數(shù)濃度遠(yuǎn)大于粗顆粒時(shí)，顆粒間的自身凝并占主導(dǎo)地位；隨著細(xì)顆粒數(shù)目的減少，粗顆

3、粒的捕集效應(yīng)變得相對明顯。與單獨(dú)的自身凝并相比，捕集過程的加入使得顆粒粒徑減小，分布變窄，破壞了自保持特性。在分析影響凝并過程的因素時(shí)發(fā)現(xiàn)：初始顆粒的不均勻分布可增大布朗凝并速率，而且凝并過程對燃燒氣氛如煙氣密度、溫度等有較強(qiáng)的依賴性。將矩方法和煤粉燃燒過程的通用數(shù)值模擬程序?qū)⒔Y(jié)合，初步探討了實(shí)際燃燒過程中顆粒物的演化過程及其尺寸分布模擬結(jié)果表明：煤粉火炬所在的溫度較高的區(qū)域內(nèi)亞微米顆粒數(shù)量濃度較大，隨著爐膛高度增加，溫度下降的同時(shí)，顆