煤燃燒中nox生成的模擬-wenkub
2023-05-21 03:53:48 本頁(yè)面
【正文】 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)。 6 煤燃燒中 NOx 生成的模擬 氮的氧化物 NOx主要是 NO和 NO2，其次是 N2O， N2O3， N2O4和 N2O5 1 燃燒過(guò)程中 NOx的生成機(jī)理 ? NOx生成的三種主要方式 ? 熱力 NOx, 它是助燃空氣中的 N2在高溫下氧化而生成的氮氧化物，其生成機(jī)理最先是原蘇聯(lián)科學(xué)家 Zeldovich等提出的 ? 燃料 NOx，系指燃料中的有機(jī)氮化合物在燃燒過(guò)程中氧化生成的氮氧化物 ? 快速 NOx，指碳化氫系燃料在燃燒時(shí)分解所產(chǎn)生的中間產(chǎn)物和 N2反應(yīng)生成的氮氧化物 ? 上述三種氮氧化物的組成隨燃料含氮量不同而有差別。對(duì)于燃煤，通常燃料 NOx占 70% 85%，熱力 NOx占 15% 25%，其余為少量的快速 NOx 熱力 NOx ? 高溫下空氣中的 N2氧化的產(chǎn)物，其主要反應(yīng)如下 O＋ N2→NO ＋ N （ 136） N＋ O2→NO ＋ O (137) N＋ OH→NO ＋ H (138) ? 以上反應(yīng)的活化能很大，且生成速度與燃燒溫度的關(guān)系密切 ? 當(dāng)燃燒溫度低于 1500℃ 時(shí)，熱力 NOx生成量極少 ? 控制熱力 NOx 的關(guān)鍵在于降低燃燒溫度水平，避免局部高溫，同時(shí)降低氧氣濃度 快速 NOx ? 碳?xì)浠衔锶紵^(guò)程中分解的 CH， CH2和 C2等基團(tuán)破壞了空氣中的 N2分子鍵，并經(jīng)反應(yīng)生成 HCN， NH和 N等原子基團(tuán)，它們?cè)倥c O， OH等基團(tuán)反應(yīng)生成 NO ? 快速 NOx只有在富燃的情況下，即碳?xì)浠衔镙^多，氧濃度相對(duì)較低時(shí)才發(fā)生 燃料 NOx ? 影響因素多，反應(yīng)復(fù)雜，因而至今對(duì)其反應(yīng)機(jī)理的認(rèn)識(shí)還不夠完善 ? 有文獻(xiàn)認(rèn)為，從燃料 N向 NO的轉(zhuǎn)換是由兩個(gè)互相競(jìng)爭(zhēng)的過(guò)程所決定的。諸如湍流場(chǎng)、溫度場(chǎng)、燃料種類(lèi)、氧量和輻射換熱等，特別是化學(xué)反應(yīng)機(jī)理的非線(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)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
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