运用CHEMKIN软件进行NaCl添加剂对烟气

运用CHEMKIN软件进行NaCl添加剂对烟气汞形态转化影响数值模拟研究主讲人：沈敏强单位：上海电力学院主要内容1.CHEMKIN软件的简要介绍；1.1CHEMKIN反应器模型；1.2CHEMKIN软件核心程序；1.3CHEMKIN问题建模；2.CHEMKIN学习建模案例；2.1燃煤烟气中汞的化学热力学平衡分析；1.CHEMKIN软件的简要介绍CHEMKIN软件是一款大型的气相化学反应动力学软件,可以用来解决带有化学反应的流动问题,是燃烧领域中普遍使用的一个模拟计算软件。1.1CHEMKIN反应器模型没有反应的气体混合器化学和相平衡计算器机理分析闭式内燃机模拟闭式均相反应器闭式部分扰动反应器闭式等离子反应器完全扰动反应器等离子扰动反应器部分扰动反应器管流反应器蜂窝陶瓷反应器等离子体管流反应器平面剪切流动反应器圆管剪切流反应器预混燃烧器预混火焰速率计算相对流动火焰滞流CVD反应器旋转盘CVD反应器入射激波1.2CHEMKIN软件核心程序CHEMKIN软件核心程序气相动力学表面动力学气体传送器热力学数据TWOPNT1.3CHEMKIN问题建模CHEMKIN建模包括6个基本步骤：1.模型选用。2.创建反应器或反应网络图，图表中包括入口和适当连接。3.进行化学设定并进行预处理（输入气相动力学数据和热力学数据）。4.设定反应器和入口条件，包括：几何学（非必须）、处理条件、解决方法选项（非必须）；5.创建工程输入文件并运行。6.利用CHEMKIN后处理器进行后处理。2.燃煤烟气中汞的化学热力学平衡分析2.1模型建立2.2烟气中添加NaCl对汞热力学平衡的影响2.1模型建立NaCl影响汞转化的机理：22222NaClHONaOHO2NaClHONaOHHCl222322NaClHOSONaSOHCl232422NaClHOSONaSOHCl222241222NaClHOSOONaSOHCl2222NaClHSNaSHCl222322NaClHOSiONaSiOHCl当有硫化物共存时，氯化物可借助于O2,促使Cl2的形成，这就更加促进了单质汞向二价汞的转化。222422NaClSOONaSOClHg与HCl的直接反应:对于含HCl烟气体系中Hg的氧化，可能的反应如下：022()2()()HggHClHgClgHg02222()4()()2(,)2()HggHClgOgHgClgsHOg()()(,)()HggHOClgHgClsgOHg2(,)()(,)()HgClsgHOClgHgClsgOHg模拟中烟气成分物质N2CO2O2H2ONOSO2HClHg摩尔含量0.770.120.060.050.00120.00063.5E-63.5E-9化学热力学平衡时各温度下各形态汞分布图020406080100120500550600650700750800850900950100010501100平衡温度T(K)百分含量%HgCl2HgHgO氯化钠添加量对汞热力学平衡形态的影响02040608010012050055060065070075080085090095010001050110011501200平衡温度T(K)汞转化率%350ppmHgCl2350ppmHg700ppmHgCl2700ppmHg1400ppmHgCl21400ppmHg氯化钠添加量对HgO热力学平衡的影响00.511.522.533.544.550055060065070075080085090095010001050110011501200平衡温度T(K)HgO含量70ppm1400ppm化学热力学研究的基本前提是假设燃烧过程中体系近似处于平衡态，但是这一前提与痕量元素在锅炉内的实际过程存在一定差别。热力学计算结果揭示了汞各种形态形成的基本反应途径，但它仅能粗略估计系统在某一平衡状态下的主要产物，而在许多情况下系统中组分浓度都会偏离平衡结语CHEMKIN软件不仅可以对煤燃烧过程中汞形态转化特性进行化学热力学平衡分析,而且可以进行化学反应动力学分析。本论文限于文章的篇幅，未对煤燃烧过程中汞形态转化特性用化学反应动力学进行详细分析。对于其他相关的领域，也没有进行更多的模拟计算。希望以后用CHEMKIN软件进行分析的学者能对CHEMKIN软件的功能更好得加以利用。