煤加氫氣化化學反應動力學模型及汞的形態(tài)演化機理研究與數(shù)值模擬.pdf

1、本論文在收集大量文獻資料，借鑒和吸收前人研究成果基礎上，立足于近零排放煤利用系統(tǒng)，利用化學熱力學、化學動力學及數(shù)值模擬等手段，針對噴流加氫氣化床中的C-H的反應機理與汞形態(tài)的演化進行研究，主要內(nèi)容包括： 建立了噴流加氫氣化床中的相關反應物的化學平衡熱力學模型、基于基元反應的詳細機理化學動力學模型及對應的簡化機理化學反應動力學模型，并使用ChemKin軟件模擬研究了各種影響汞形態(tài)轉化和氣化產(chǎn)物組分的因素，預測了氣化爐出口的汞的形態(tài)

2、分布以及氣化產(chǎn)物的成分，并與實驗進行了相互對照。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反應動力學模型的Species Transport模型對一噴流加氫氣化床進行了數(shù)值模擬，同樣考察了各種影響因素，并與實驗及ChemKin軟件的計算結果進行了交叉比較。 模型的計算結果和數(shù)值模擬的結果均指出：汞在噴流加氫氣化床中的主要存在形式是氣態(tài)單質汞；反應壓力的增加會有利于汞的氧化及氣化過程的進行；氫煤質量比的增加會

3、增加碳轉化率，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；反應溫度對汞的氧化及氣化過程的影響則結果不一，熱力學模型、動力學模型以及部分數(shù)值模擬認為溫度上升會抑制汞的氧化，并且會降低碳轉化率，而其它數(shù)值模擬則認為溫度上升會促進汞的氧化、提高碳轉化率。此外，熱力學模型還指出煤中S元素的增加會有利于汞的氧化。 熱力學模型、動力學模型和數(shù)值模擬均與實驗顯示了趨勢上的吻合，但模型與數(shù)值模擬對碳轉化率的預測結果均比實驗值偏高