煤燃燒中nox生成的模擬-文庫(kù)吧
2025-04-20 03:53 本頁(yè)面
【正文】 NOx的生成機(jī)理更為復(fù)雜。焦碳 NOx的生成速率與焦碳中的 N含量、氧濃度和溫度、煤顆?？紫督Y(jié)構(gòu)及顆粒反應(yīng)表面積等因素有關(guān)。同時(shí)，焦碳表面和 CO等還原性氣體對(duì)已生成的 NO會(huì)產(chǎn)生還原分解作用，使燃料 NOx減少 2. 燃燒過(guò)程中 NOx生成的模擬 1) 基元反應(yīng)模型 ? NOx在燃燒過(guò)程中生成復(fù)雜，有的研究者就忽略實(shí)際燃燒過(guò)程的特征，強(qiáng)調(diào) NOx生成的平衡反應(yīng)，考慮體系內(nèi)所有可能的基元反應(yīng)和反應(yīng)物質(zhì)，按平衡方程求解 ? 忽略了實(shí)際的湍流燃燒過(guò)程的特征，這樣的處理尚未讓眾多的燃燒工作者接受 2) NOx生成的 PDF輸運(yùn)方程模型 ? 燃燒過(guò)程中 NOx的生成不僅和本身的詳細(xì)化學(xué)反應(yīng)機(jī)理有關(guān)，而且和湍流流場(chǎng)及其之間的相互作用有關(guān)。諸如湍流場(chǎng)、溫度場(chǎng)、燃料種類、氧量和輻射換熱等，特別是化學(xué)反應(yīng)機(jī)理的非線性和非平衡性，都會(huì)極大地影響污染物的最終排放量 ? 通常的湍流模型在模擬化學(xué)反應(yīng)時(shí)，一般是假設(shè)化學(xué)反應(yīng)速率是線性的或極快的或極慢的，以獲得平均反應(yīng)速率的簡(jiǎn)化表達(dá)式 ? 實(shí)際燃燒過(guò)程中，化學(xué)反應(yīng)是非線性的、其反應(yīng)速率是有限的，其中 NOx的生成和詳細(xì)的化學(xué)反應(yīng)機(jī)理密切相關(guān)，難于用平均的總包反應(yīng)速率來(lái)描述 ? PDF輸運(yùn)方程模型可以把與湍流輸運(yùn)及化學(xué)反應(yīng)速率有關(guān)的項(xiàng)都用封閉的形式表達(dá)，無(wú)需模擬，任何復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)機(jī)理都可精確計(jì)算，因而它在污染物生成過(guò)程的模擬中得到重視和應(yīng)用 ? 求解 PDF輸運(yùn)方程所用的 Monte Carlo統(tǒng)計(jì)方法在流體顆粒數(shù)選取較大時(shí)需要很大的計(jì)算工作量和存儲(chǔ)空間 ? kε湍流模型與化學(xué)熱力學(xué)參數(shù)的標(biāo)量聯(lián)合 PDF方程模型 ? 考慮到計(jì)算工作量，其計(jì)算過(guò)程中選用的隨機(jī)樣本數(shù)并不大，這限制了 PDF輸運(yùn)方程模型和 Monte Carlo模擬對(duì)實(shí)際更為復(fù)雜的湍流反應(yīng)流的計(jì)算 ? 為了兼顧 PDF輸運(yùn)方程模型的優(yōu)點(diǎn)，克服其以上不足，目前實(shí)用的主要是給定 PDF的簡(jiǎn)化 PDF模型和簡(jiǎn)化 PDF與局部瞬時(shí)平衡相結(jié)合的模型 . 前者僅適用于雙組分反應(yīng)的簡(jiǎn)單情況，后者則可適用于復(fù)雜的擴(kuò)散燃燒 簡(jiǎn)化 PDF與局部瞬時(shí)平衡相結(jié)合的模型 (同軸射流射入突擴(kuò)燃燒室 ) 同軸射流射入突擴(kuò)燃燒室時(shí)，其中心一次風(fēng)射流為燃料與空氣，環(huán)縫射流為二次風(fēng)。混合物分?jǐn)?shù)可定義為： （ 139） 其中 mp為來(lái)自一次風(fēng)的流體質(zhì)量， ms是來(lái)自二次風(fēng)的流體質(zhì)量?；旌衔锓?jǐn)?shù) f表示任一時(shí)刻在任一位置上的混合程度，即局部瞬時(shí)當(dāng)量比。任何其它守恒標(biāo)量可表示為： ?＝ f ?p+(1f) ?s (140) 其中 ?p與 ?s分別是一次風(fēng)及二次風(fēng)中的 ? 值。由于在一般的反應(yīng)中任何元素既不可能產(chǎn)生也不以消滅，所以元素 k的局部瞬時(shí)質(zhì)量分?jǐn)?shù)“ bk”也是一個(gè)恒標(biāo)量。 sppmmmf??? 當(dāng)各元素的擴(kuò)散系數(shù)都相等時(shí)，可有 bk=f bkp+(1f) bks (141) ? 對(duì)于無(wú)輻射、無(wú)導(dǎo)熱損失的絕熱系統(tǒng)，氣體焓也是守恒標(biāo)量。在導(dǎo)熱系數(shù)和元素?cái)U(kuò)散系數(shù)相等時(shí)，有 h=f hp+(1f) hs (142) ? 混合物分?jǐn)?shù)的時(shí)均值 和脈動(dòng)均方值 g可由 167。 5節(jié)介紹的方法求
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