煤燃燒過程中汞轉化的分析與數(shù)值模擬.pdf

1、隨著經濟的快速增長和國家對于電力行業(yè)的大力需求，燃煤電廠成為當今中國乃至全世界的主要發(fā)電企業(yè)。燃煤電廠排放Hg0可以通過生物富集、水體、食物鏈等形式進入人體內部對人體造成極大危害而倍受到關注。因此，研究汞燃燒過程中各類汞的化合物的轉化特性對控制汞排放顯得尤為重要。
　　文章首先利用化學動力學軟件CHEMKIN，通過控制變量法對燃煤煙氣各組分HCl、O2、NO、H2O、SO2、CO2在汞燃燒時隨形態(tài)變化隨時間、溫度變化的影響。得出研

2、究結果表明：Cl原子的存在會促進元素汞向氧化態(tài)汞轉化，在一定范圍內增加HCl的量有利于汞的氧化。O2會促進Hg的氧化但作用不如HCl明顯。NO根據其所處的煙氣氣氛既能促進單質汞的氧化也能抑制單質汞的氧化，在氧化性氣氛中，NO的存在提高Hg0的氧化率。H2O的存在會抑制Cl的生成，但其存在將會提高汞的氧化率。在無HCl存在時SO2有助于汞的轉化，特別是在低溫環(huán)境中，SO2的體積分數(shù)越大，元素汞的氧化率越高；而CO2的存在會抑制汞的氧化。<

3、br>　　在應用CHEMKIN模擬得出最佳煙氣組分條件、結合鍋爐實際尺寸、煤質、運行參數(shù)、鍋爐負荷等條件下，設置鍋爐最佳初始物質濃度的各項參數(shù)。利用流體力學軟件FLUENT，以1000MW超超臨界燃煤鍋爐為原型、選擇各類基本模型進行模擬，得出符合實際的鍋爐爐膛三維的溫度場和濃度場，并在此基礎上研究鍋爐爐膛內部汞形態(tài)分布。
　　將含有汞的化學反應機理寫入CHEMKIN導入FLUENT軟件選用EDC燃燒模型進行耦合計算，得出燃煤鍋爐內

4、Hg0及HgCl2等濃度隨溫度、煙氣流向分布特性。進行分析得出結論：汞主要以Hg0的形態(tài)分布在鍋爐爐膛中心燃燒器區(qū)域及上部（接近爐膛出口）高溫區(qū)段，摩爾分數(shù)高達4×l0-3，在溫度區(qū)域900-1100K處于熱力不穩(wěn)定狀態(tài)單質汞向氧化態(tài)轉化。溫度降低至900K以下時，由于Hg0發(fā)生反應生成HgCl，隨溫度降低又被氧化為HgCl2,所以冷灰斗、水平煙道及煙道尾部區(qū)域內氧化態(tài)汞為主要存在形態(tài)。增大溫降速率最終會抑制HgCl2的生成，控制溫度為