特定金屬元素在燃燒火焰中轉(zhuǎn)化過程的數(shù)值模擬.pdf

1、燃煤煙氣的深入治理，越來越受到全社會的普遍關(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)化機理顯得頗為重要。雖然各國對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)化機理方面，尚未達(dá)成統(tǒng)一意見，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)動力學(xué)機理方面揭示碳煙對污染物的生成轉(zhuǎn)化過程的影響，是如今多污染物

2、控制技術(shù)迫切需要解決的問題?；谝陨涎芯勘尘?，本文依托國家自然科學(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理研究”，通過計算流體力學(xué)軟件FLUENT和化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)軟件CHEMKIN，對實驗裝置乙烯-空氣反擴散火焰燃燒器內(nèi)的流場，溫度場，濃度場進(jìn)行了模擬，并對汞在該溫度場內(nèi)的均相氧化過程進(jìn)行數(shù)值模擬。提出了該燃燒器在生成穩(wěn)定碳煙時的最佳流量比，并在此基礎(chǔ)上探討計算不同溫度和離子濃度對汞的氧化的影響。同時結(jié)合前人實驗數(shù)據(jù)對

3、汞在高亞微米顆粒含量煙氣中的遷移轉(zhuǎn)化機理展開研究。
　　 本文從模擬的手段出發(fā)，希望為尚在搭建中的實驗臺做出預(yù)測和可能性分析。本研究以FLUENT軟件為基礎(chǔ)，從簡單化學(xué)反應(yīng)假設(shè)入手，建立反擴散火焰燃燒的數(shù)學(xué)模型，得出不同條件下乙烯火焰燃燒的流場、溫度場、濃度場，并將計算結(jié)果和前人實驗數(shù)據(jù)對照，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)機理，利用軟件CHEMKIN對不同空氣預(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)化過程進(jìn)行數(shù)值模擬，得到燃燒室一定時間內(nèi)特定重金屬（以汞為例）的濃度曲線。并對汞在多