燃煤添加劑研究及多孔介質(zhì)內(nèi)流體流動的格子Boltzmann方法模擬.pdf

1、我國已經(jīng)成為世界上最大的一次能源消費國，煤炭在我國能源消費結(jié)構(gòu)中占有相當(dāng)大的比例，燃燒是煤炭利用最主要的形式，然而煤燃燒過程中會向大氣排放各種污染物，威脅人類社會和環(huán)境的健康發(fā)展。從可持續(xù)發(fā)展的觀點出發(fā)，國家制定了相當(dāng)嚴(yán)格的大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)，這同時也向電廠污染物控制技術(shù)提出了相當(dāng)大的挑戰(zhàn)。因此，本文基于這樣的背景，研究了燃燒過程中揮發(fā)份氮遷移轉(zhuǎn)化的化學(xué)動力學(xué)特性以及燃煤添加劑對煤燃燒過程中的影響；同時采用大渦格子Boltzmann方法

2、研究了大雷諾數(shù)時多孔介質(zhì)內(nèi)流體流動的非線性特性。
　　首先，本文采用活塞流反應(yīng)器，結(jié)合詳細的化學(xué)反應(yīng)機理模擬了揮發(fā)份成分HCN、NH3在不同反應(yīng)條件下反應(yīng)生成NO、N2O的特性。結(jié)果表明對于N2O而言，溫度是其最敏感的影響參數(shù)，其含量隨溫度升高先增加后減少，存在一個最佳反應(yīng)溫度；NO含量隨溫度升高則迅速一直增加。CO的引入會帶入活性很強的自由基，這些自由基金促進中間反應(yīng)的快速進行從而產(chǎn)生更多的NCO，并導(dǎo)致NO、N2O最大生成量的

3、增加。HCN和NH3比例對最終的產(chǎn)物含量有一定影響，H2O的引入對N2O生成有抑制作用。
　　其次，在自主設(shè)計的一維爐試驗臺上研究了燃煤添加劑對煤燃燒過程的影響。選取了三種典型煤樣：大同煤、神木煤和混煤，試驗了在不同煤樣、不同添加劑、不同摻混比例、不同爐溫條件下添加劑的作用效果。結(jié)果表明該添加劑不但促進了碳的燃燒，還一定程度上促進了NOx的還原，降低了NOx最終排放總量。最后就該種添加劑下一步工業(yè)化示范應(yīng)用做了探討，提出了幾種工業(yè)

4、化應(yīng)用的方式。
　　最后，本文采用結(jié)合Smoochy亞格子模型的格子Boltzmann方法(LES-LBM)對多孔介質(zhì)內(nèi)流動隨Re數(shù)的變化進行了模擬。結(jié)果表明LES-LBM克服了傳統(tǒng)LBGK方法模擬高Re數(shù)流動時容易產(chǎn)生數(shù)值不穩(wěn)定的缺點，能清晰的描述出多孔介質(zhì)內(nèi)流動存在的三個區(qū)域，即低速時的線性達西區(qū)，過渡區(qū)和高速時的非線性二次區(qū)。不同Re下的流線圖還說明微觀的慣性作用最終導(dǎo)致了多孔介質(zhì)宏觀上的非線性現(xiàn)象，多孔介質(zhì)流動呈現(xiàn)明顯的多