本文關(guān)鍵詞：煤加氫氣化化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)模型及汞的形態(tài)演化機理研究與數(shù)值模擬

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【摘要】： 本論文在收集大量文獻(xiàn)資料,借鑒和吸收前人研究成果基礎(chǔ)上,立足于近零排放煤利用系統(tǒng),利用化學(xué)熱力學(xué)、化學(xué)動力學(xué)及數(shù)值模擬等手段,針對噴流加氫氣化床中的C-H的反應(yīng)機理與汞形態(tài)的演化進(jìn)行研究,主要內(nèi)容包括: 建立了噴流加氫氣化床中的相關(guān)反應(yīng)物的化學(xué)平衡熱力學(xué)模型、基于基元反應(yīng)的詳細(xì)機理化學(xué)動力學(xué)模型及對應(yīng)的簡化機理化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)模型,并使用ChemKin軟件模擬研究了各種影響汞形態(tài)轉(zhuǎn)化和氣化產(chǎn)物組分的因素,預(yù)測了氣化爐出口的汞的形態(tài)分布以及氣化產(chǎn)物的成分,并與實驗進(jìn)行了相互對照。本文同時利用Fluent軟件分別采用PDF模型和引入簡化機理化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)模型的Species Transport模型對一噴流加氫氣化床進(jìn)行了數(shù)值模擬,同樣考察了各種影響因素,并與實驗及ChemKin軟件的計算結(jié)果進(jìn)行了交叉比較。 模型的計算結(jié)果和數(shù)值模擬的結(jié)果均指出:汞在噴流加氫氣化床中的主要存在形式是氣態(tài)單質(zhì)汞;反應(yīng)壓力的增加會有利于汞的氧化及氣化過程的進(jìn)行;氫煤質(zhì)量比的增加會增加碳轉(zhuǎn)化率,但是對氣化產(chǎn)物組分的影響不一定是正面的,并且會抑制汞的氧化;反應(yīng)溫度對汞的氧化及氣化過程的影響則結(jié)果不一,熱力學(xué)模型、動力學(xué)模型以及部分?jǐn)?shù)值模擬認(rèn)為溫度上升會抑制汞的氧化,并且會降低碳轉(zhuǎn)化率,而其它數(shù)值模擬則認(rèn)為溫度上升會促進(jìn)汞的氧化、提高碳轉(zhuǎn)化率。此外,熱力學(xué)模型還指出煤中S元素的增加會有利于汞的氧化。 熱力學(xué)模型、動力學(xué)模型和數(shù)值模擬均與實驗顯示了趨勢上的吻合,但模型與數(shù)值模擬對碳轉(zhuǎn)化率的預(yù)測結(jié)果均比實驗值偏高,在反應(yīng)溫度對汞的氧化及氣化過程的影響上無法得出明確的結(jié)論,需要對其作進(jìn)一步完善。
【關(guān)鍵詞】：煤加氫氣化 汞 化學(xué)平衡熱力學(xué) 化學(xué)反應(yīng)動力學(xué) 數(shù)值模擬 ChemKin Fluent
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2009
【分類號】：TQ541
【目錄】：

• 致謝5-6
• 中文摘要6-7
• ABSTRACT7-10
• 1 引言10-24
• 1.1 近零排放煤利用系統(tǒng)概述11-16
• 1.1.1 近零排放煤利用系統(tǒng)的發(fā)展背景11-12
• 1.1.2 近零排放煤利用系統(tǒng)簡介12-14
• 1.1.3 近零排放煤利用系統(tǒng)的發(fā)展與研究現(xiàn)狀14-16
• 1.2 汞污染16-22
• 1.2.1 汞污染的危害16-17
• 1.2.2 燃煤汞污染17-18
• 1.2.3 汞在煤利用過程中的形態(tài)與排放18-20
• 1.2.4 煤利用過程中汞化學(xué)反應(yīng)模型研究現(xiàn)狀20-22
• 1.3 論文主要研究內(nèi)容22-24
• 1.3.1 汞在近零排放煤利用系統(tǒng)中的形態(tài)演化的建模和計算22-23
• 1.3.2 煤加氫氣化的建模和計算23-24
• 2 汞的演化及煤加氫氣化的熱力學(xué)模型研究24-46
• 2.1 化學(xué)反應(yīng)平衡熱力學(xué)計算的基本方法24-25
• 2.2 汞及煤加氫氣化的熱力學(xué)模型的建立與驗證25-26
• 2.3 煤加氫氣化爐中各因素對汞的熱力學(xué)平衡形態(tài)的影響26-37
• 2.3.1 平衡壓力27-28
• 2.3.2 平衡溫度28-29
• 2.3.3 氫煤質(zhì)量比29-31
• 2.3.4 O元素的物質(zhì)的量31-34
• 2.3.5 S元素的物質(zhì)的量34-36
• 2.3.6 本節(jié)小結(jié)36-37
• 2.4 煤加氫氣化爐中各因素對熱力學(xué)平衡產(chǎn)物的影響37-44
• 2.4.1 平衡壓力37-39
• 2.4.2 平衡溫度39-41
• 2.4.3 氫煤質(zhì)量比41-44
• 2.4.4 本節(jié)小結(jié)44
• 2.5 本章小結(jié)44-46
• 3 汞的演化模型及煤加氫氣化動力學(xué)模型研究46-64
• 3.1 化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)基本原理46-47
• 3.2 汞的均相反應(yīng)氧化模型及煤加氫氣化模型的建立47-57
• 3.2.1 基本假設(shè)與基元反應(yīng)47-52
• 3.2.2 模型的驗證52-56
• 3.2.3 汞的動力學(xué)模型計算結(jié)果56-57
• 3.3 其它操作因素對汞的形態(tài)分布及煤加氫氣化產(chǎn)物的影響57-61
• 3.3.1 反應(yīng)壓力57-59
• 3.3.2 反應(yīng)溫度59-60
• 3.3.3 反應(yīng)時間60-61
• 3.4 模型有待改進(jìn)之處61-62
• 3.5 本章小結(jié)62-64
• 4 汞的演化及煤加氫氣化的CFD研究64-83
• 4.1 PDF模型和ChemKin熱力學(xué)數(shù)據(jù)65-73
• 4.1.1 計算模型與網(wǎng)格劃分65-68
• 4.1.2 模擬結(jié)果及對比分析68-70
• 4.1.3 其它因素對數(shù)值模擬結(jié)果的影響70-73
• 4.2 完全引入ChemKin反應(yīng)機理73-82
• 4.2.1 計算模型與網(wǎng)格劃分73-77
• 4.2.2 模擬結(jié)果及對比分析77-79
• 4.2.3 其他因素對數(shù)值模擬結(jié)果的影響79-82
• 4.3 本章小結(jié)82-83
• 5 結(jié)論83-85
• 參考文獻(xiàn)85-90
• 作者簡歷90-92
• 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集92

【引證文獻(xiàn)】

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 張建華;濕法煙氣脫硫漿液中二價汞再釋放研究[D];華北電力大學(xué);2011年

2 余婉璇;煤與生物質(zhì)混燃過程中堿金屬對均相汞氧化影響的熱力學(xué)與動力學(xué)研究[D];東華大學(xué);2012年

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本文編號：518395