氣體再燃化學(xué)動力學(xué)分析及機理簡化研究.pdf

1、燃煤污染物 NOx的排放將嚴(yán)重危害人類的身體健康，污染環(huán)境。隨著我國對 NOx排放控制要求的提高，有效地控制燃煤過程中NOx排放已是一項十分緊迫的任務(wù)。在眾多的NOx排放控制技術(shù)中，再燃被認為是最經(jīng)濟和最有應(yīng)用前景的技術(shù)之一。
　　本文對氣體燃料再燃技術(shù)的影響因素和反應(yīng)動力學(xué)機理做了分析和研究。為了實現(xiàn)反應(yīng)和流動的耦合計算，對規(guī)模較大的詳細反應(yīng)動力學(xué)機理進行了簡化，得到符合要求的骨架簡化機理。
　　本文基于典型的氣體再燃實驗

2、工況，借助化學(xué)動力學(xué)軟件Chemkin4.1，對主要的還原性氣體 CH4、CO、H2及其混合的生物質(zhì)熱解氣再燃還原 NO特性進行了模擬研究，分析了不同再燃燃料、再燃反應(yīng)溫度、再燃燃料量和入口氧氣濃度對 NO脫除效率的影響。結(jié)果表明，CH4具有 NO最佳的還原效率，1350～1400K是相應(yīng)的脫硝率較高的反應(yīng)溫度。在混合熱解氣中CH4對NO的還原起到了關(guān)鍵作用，主要是因為CH4分解產(chǎn)生CHi和NO反應(yīng)成為消減NO的主要途徑。運用敏感性分析

3、方法得出各氣體燃料再燃還原NO情形下的主要基元反應(yīng)。通過和實驗結(jié)果的對照，證實了SKG03詳細化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)模型對氣體再燃還原NO的模擬具有較好的適用性。
　　因此本文在 SKG03詳細化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)機理的基礎(chǔ)上，運用直接關(guān)系圖法（ DRG）對詳細反應(yīng)機理進行了骨架機理的簡化，得到了一個由37種組分，218個反應(yīng)組成的骨架反應(yīng)機理。通過和實驗結(jié)果的對照分析證實了骨架機理模型對模擬三種主要還原性氣體再燃還原 NO良好的適用性。并在此

4、基礎(chǔ)上分析了骨架機理中物質(zhì)之間的耦合作用關(guān)系和碳氫基團之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系。然后把簡化的骨架反應(yīng)動力學(xué)機理作為反應(yīng)動力學(xué)部分帶入 Fluent軟件中進行耦合計算。對 CH4再燃過程進行計算，結(jié)果表明對NO還原的預(yù)測趨勢和實驗結(jié)果一致，隨著溫度的升高，NO的出口濃度減少，脫硝率增加。燃料和氧化劑在反應(yīng)過程中混合充分，CH4和O2迅速反應(yīng)被消耗。對于氣相反應(yīng)，在Fluent中帶入詳細的化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)機理計算，時間上可行，計算準(zhǔn)確度有待于進一步地提