1、,程第 卷 第 期年 月工 热 物 理 学 报空 气 混 合 物 中 含 、 组 分对 生 成 污 染 物 的 影 响董 刚 陈 义 良 骆 晓 东 张 全中 国 科 技 大 学 热 科 学 和 能 源 工 程 系 , 安 徽 合 肥要 本 文 采 用 详 细 的 空 气 反 应 机 理 , 在 良 搅 拌 反 应 器 的 条 件 下 , 计 算 了 初 始 含和 二 、 生 成 规 律 的 影 响 结 果 表 明 , 初 始 含 、 的 组 分 可 使 和 ,和 对 污 染的 排 放 量 明 显 增 加 同摘物时 还 利 用 敏 感 性 分 析 对 污 染 物 形 成 的 重 要 反 应 进
2、 行 讨 论关 妞 词 污 染 物 生 成 反 应 机 理 敏 感 性 分 析中 圈 分 类 号 文 橄 标 识 码 文 幸 摘 号 冬 一 压,一 五 度 五 度二卜亡 乓 口 肠 口 。 倪 月 口 , 珑 才 妙 。不 为 叱 以 伪 , 石 陇 企 , 切拓 比 , 面 一, 一 沁 二诚 , 一二 如前 言在 实 际 燃 料 如 煤 粉 的 燃 烧 过 程 中 , 气 相 组 分中 往 往 含 有 少 量 含 如 、 和 含 如的 物 质 , 这 些 物 质 在 氧 化 反 应 过 程 中 , 会 对 最 终 污染 物 如 二 、 二 的 形 成 产 生 影 响 。 汕 ,和 等 曾
3、 对 生 成 的 化 学 机 理 作过 研 究 , 但 很 多 问 题 仍 不 清 楚本 文 以 良 搅 拌 反 应 器 中 空 气 燃 烧 过 程 为研 究 对 象 , 采 用 详 细 化 学 反 应 动 力 学 机 理 , 对 、 等 初 始 组 分 对 、 二 、形 成 规 律 的 影 响 进 行 数 值 研 究 , 利 用 敏 感 性 分 析 探讨 了 影 响 这 些 污 染 物 形 成 的 主 要 反 应 。反 应 动 力 学 机 理 和 数 理 模 型。 空 气 燃 烧 的 详 细 化 学 反 应 机 理 采 用 美 国气 体 研 究 所 最 新 提 出 的 机 理 中 的 碳氢
4、氧 化 机 理 氧 化 机 理 采 用 了 机 理 中 相应 的 含 物 质 的 反 应 含 的 反 应 机 理 则 采 用 了 英国 大 学 提 出 的 含 物 质 的 氧 化 反 应 机 理 。收 稿 日 期 一 一 修 订 日 期 一 压若 金 项 目 华 中 理 工 大 学 煤 燃 烧 重 点 实 验 室 课 题 “ 燃 煤 污 染 防 治 的 基 础 研 究 ” 子 课 题 基 金 资 助 项 目 。 后作 者 简 介 董 刚 , 男 , 河 北 吴 桥 人 , 副 教 授 , 博 士 , 年 江 苏 工 业 大 学 获 博 士 学 位 , 年 中 国 科 技 大 学 做 博士 后
5、研 究 , 主 要 从 事 教 学 工 作 1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http:/第 期 董 刚 等 好 空 气 混 合 物 中 含 、 组 分 对 生 成 污 染 物 的 影 响由 此 构 成 的 详 细 反 应 动 力 学 机 理 包 括 个 基 元 反应 和 种 物 质 , 各 基 元 反 应 的 动 力 学 参 数 分 别 取 自相 应 机 理 源 中 的 数 据良 搅 拌 反 应 器 容 积 固 定 , 假 定 在 入 口 处 , 反 应 物稳
6、定 地 进 入 搅 拌 器 , 在 搅 拌 器 内 混 合 均 匀 , 经 过 一定 的 停 留 时 间 进 行 反 应 后 , 产 物 气 体 稳 定 地 流 出内 过 程 的 控 制 方 程 为质 量 方 程口 温 度 中 停 留 时 间 二 分 别 为 、 、 。 图 给 出 了 不 同 当 量 比和 不 同 停 留 时 间 下 , 出 口 浓 度 随 当 量 比 的 变 化关 系 实 验 值 取 自 等 人 的 数 据图 表 明 的 生 成 量 随 温 度 变 化 而 变 化 , 在不 同 当 量 比 下 , 在 几 个 停 留 时 间 下 计 算 的 结 果 均 与实 验 结 果 符
7、 合 得 较 好 。血 玖 一 一 山 沁 , 能 量 方 程 二一 一 一 二一 一 二一 二一 、八 、一一内一 ,山二目且日之 日寸价侧理爪 艺 玖 从 一 嵘 嵘,口了一 石一 一丹一,自式 中 玖 , 瓦 和 、 分 别 表 示 第 种 组 分 总 共 有种 组 分 的 质 量 分 数 , 摩 尔 质 量 和 比 焙 是 搅 拌器 的 容 积 是 反 应 器 散 热 带 号 的 是 指 进 口 的参 数 爪 是 质 量 流 量 第 种 组 分 的 生 成 速 率 , 可用 垃 公 式 求 得嫩 料 空 气 当 比图 不 同 当 量 比 时 , 良 搅 拌 器 出 口 浓 度 的 变
8、化 关 系曲 线 为 计 算 值 , 符 号 为 实 验 值 同粉 一 “ 会反 应 物 在 搅 拌 器 中 的 停 留 时 间 为式 和 式 包 含 个 非 线 性 代 数 方 程 , 利 用修 正 的 有 豫 驰 的 牛 顿 迭 代 法 进 行 求 解敏 感 性 分 析 是 分 析 基 元 反 应 的 速 率 参 数 变 化 对计 算 结 果 的 影 响 通 过 分 析 , 找 出 对 计 算 结 果 有 重要 影 响 的 反 应敏 感 性 系 数 按 式 子图 给 出 初 始 含 和 摩 尔 分 数时 , 良 搅 拌 器 出 口 浓 度 随 当 量 比变 化 的 情 况 。 比 较 图
9、和 图 表 明 , 初 始 含和 时 , 的 生 成 量 大 大 增 加 , 浓 度 随 当量 比 的 变 化 规 律 也 有 明 显 不 同 , 在 小 当 量 比 贫 油时 , 生 成 量 较 大 , 在 功 时 达 到 最 大 , 此后 随 着 当 量 比 的 增 加 而 迅 速 减 小 图 的 结 果 还 表明 , 初 始 组 分 中 和 的 比 例 变 化 时 ,浓 度 随 当 量 比 的 变 化 规 律 不 变 , 但 初 始 组 分 中浓 度 增 加 和 浓 度 减 小 时 , 的 生 成 量 减 小曰 日之 如日寸州工、侧锐 勺确 定 其 中 为 第 葱 个 反 应 的 速 率
10、 常 数 中 的 指 前 因子 勺 为 第 夕 种 物 质 的 组 分 浓 度 为 最 大 的组 分 浓 度计 算 结 果 与 讨 论初 始 含 或 物 质 对 污 染 物 排 放 的 影 晌首 先 计 算 不 含 其 它 含 和 含 的 组 分 时 , 空 气 在 不 同 当 量 比 和 不 同 停 留 时 间 下 , 良 搅 拌 反 应器 出 口 浓 度 的 变 化 规 律 并 将 计 算 结 果 与 实 验结 果 进 行 对 比良 搅 拌 反 应 器 的 条 件 为 容 积 “ 压力 尸 二 散 热 量 反 应 物 进当 比图 初 始 含 和 时 , 搅 拌 器出 口 浓 度 随 当 量
11、 比 的 变 化 关 系图 给 出 初 始 含 时 摩 尔 分 数 为 、, 搅 拌 器 出 口 、 浓 度 随 当 量 比 的 变 化 1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http:/工 程 热 物 理 学 报 卷关 系 计 算 结 果 表 明 , 当 初 始 组 分 中 含 有 时 ,二 主 要 有 和 两 种 当 量 比 增 加 时 ,浓 度 由 大 逐 渐 变 小 , 在 价 二 、 时 达 到 最 小 ,随 后 又 逐 渐 增 加 , 而 的 变 化 趋
12、势 正 好 相 反 一一 一 一 一一一价 一一 仪 一, 一 子日之 的日。闪侧理 “。 匕 二 舀 云 二 乙 丈 云 二 二 二 亩 五 当 比图 不 同 初 始 浓 度 时 , 出 口和 生 成 量 随 当 量 比 的 变 化 关 系图 为 和 的 浓 度 随 初 始 浓 度 的变 化 关 系 , 可 以 看 出 , 和 的 生 成 量 随 初 始浓 度 基 本 上 呈 正 比 关 系 变 化 , 其 中 , 的 变化 率 要 大 于 的 变 化 率主 要 反 应在 初 始 , 时 ,与 氧 化 生 成 的 中 间 产 物 有 关 的 反 应和 是 生成 的 主 要 反 应 , 而 反
13、 应 是消 耗 的 主 要 反 应初 始 含 时 , 在 所 有 当 量 比 下 , 反 应是 生 成 的 主 要 渠 道 而 反 应是 消 耗 的 主 要 渠 道 与 此 相反 , 上 述 两 个 反 应 分 别 是 消 耗 和 生 成 的 主要 反 应从 和 的 敏 感 性 分 析 可 以 看 出 , 两 者 在不 同 的 当 量 比 下 相 互 转 化 导 致 了 它 们 生 成 和 消 耗 的不 断 变 化结 论初 始 含 和 时 , 搅 拌 反 应 器 出 口 的浓 度 明 显 增 加 在 低 当 量 比 贫 油 时 , 生 成量 随 浓 度 增 加 和 浓 度 减 小 而 减 少
14、, 在当 量 比 大 于 和 等 于 富 油 时 , 初 始 含 和含 量 的 比 值 对 浓 度 影 响 不 大初 始 含 时 , 搅 拌 器 出 口 和 浓 度随 浓 度 增 加 而 线 性 增 加 当 量 比 增 加 时 ,浓 度 首 先 减 少 , 而 后 增 加 , 而 的 变 化 趋 势 则 正 好相 反敏 感 性 分 析 表 明 , 在 初 始 浓 度 较 大 时 ,的 生 成 量 与 裂 解 产 物 、 的 氧 化反 应 有 关 而 初 始 浓 度 较 大 时 , 的 生 成 量与 的 氧 化 中 间 产 物 的 反 应 有 关 初 始 含时 , 和 之 间 相 互 转 化初
15、始 浓 度参 考 文 献卜卜卜卜工乃日之内侧理 “图 不 同 当 量 比 时 , 出 口 和 浓 度随 初 始 浓 度 的 变 化 关 系敏 感 性 分 析通 过 敏 感 性 分 析 我 们 试 图 找 出 影 响 污 染 物 生 成的 主 要 基 元 反 应 。 分 析 表 明当 初 始 组 分 , 时 , 与裂 解 生 成 的 中 间 产 物 和 有 关 的 反应 和 是 影响 生 成 的 主 要 反 应 当 量 比 比 较 大 时 , 反 应和 对 浓 度 也 有较 大 影 响 另 外 , 反 应 是 消 耗 的【 二 飞 , , 鳍仙 毗 叭 阳爪 压 朋 刃 。 , ,【 】 , 心访 七 目一 ,刀 丫 刀 以 对 日 。【 】 , , , 对, , 卜 , 认毗 ,比 , 毗 , , , , 1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http:/
