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燃煤烟气Hg形态转化均相反应动力学机理研究

作　者: 汪细河
导　师: 杨建国；高继慧
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 热能工程
关键词: 燃煤烟气 汞 形态分布 均相反应动力学机理
分类号: X701
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 39次
引　用: 1次
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内容摘要


燃煤烟气汞形态分布直接影响并制约燃煤电站的汞排放控制途径,研究Hg0向Hg2+的形态转化规律是发展燃煤烟气汞排放控制技术关键和前提。本文以化学反应动力学为理论基础,以CHEMKIN软件为计算平台,对Hg0的转化特性及影响Hg0转化过程的关键因素进行了研究。在现有Hg0形态转化模型的基础上分析了四种燃煤烟气汞均相氧化动力学模型中Hg/Cl反应机理的特点,分析结果表明,在降温过程中,Hg0的转化可分为两个过程:首先Hg0与Cl原子反应生成中间产物HgCl;接着HgCl与Cl2反应转化成HgCl2,这个过程中Cl原子的作用远小于Cl2的作用。HCl、HOCl在Hg0的转化过程中没有直接的氧化作用。由于Hg0形态转化过程中直接受到Cl/Cl2的影响,本文对H2O、HCl、温降速率、NO和SO2对Cl/Cl2形成过程的影响机理进行了研究,结果表明,在降温过程中,Cl原子主要由反应HCl+OH = Cl+H2O的作用生成, Cl2主要通过反应Cl+Cl+M = Cl2+M的作用生成。各因素对Cl/Cl2形成的影响主要通过改变反应体系内的OH浓度来实现。其中HCl浓度和温降速率的提高有利于Cl/Cl2的形成过程;H2O、NO和SO2对于Cl/Cl2的形成具有抑制作用。NO的抑制作用主要是因为反应NO+OH+M = HONO+M降低了反应体系的OH浓度,反应的生成物HONO又会进一步与Cl原子反应,从而抑制Cl/Cl2的形成;SO2会消耗反应体系中的O原子,进而减少反应体系中OH的含量,并最终抑制Cl/Cl2的形成。针对现有模型不适用于计算Cl原子浓度较低的反应体系这一不足,对Hg/Cl机理进行了修正,提高Cl2在Hg0形态转化过程中的作用,使之更适合模拟初始温度较低时,低Cl原子浓度的反应体系。应用经修正的Hg/Cl机理对Hans的实验进行计算,计算结果与实验结果吻合较好,这表明提高Cl2在Hg0形态转化过程中的作用,可以使Hg/Cl机理更适用于模拟初始温度较低时,低Cl原子浓度的反应体系。进一步的研究需要修正反应Cl2+Hg0 = HgCl+Cl的动力学数据,使得Hg/Cl氧化机理更完善。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-8
第1章 绪论  8-15
  1.1 课题研究背景  8-9
  1.2 汞的性质及危害  9-10
  1.3 汞的来源及排放情况  10
  1.4 燃煤烟气汞排放特性  10-11
  1.5 国内外汞形态转化研究进展  11-14
  1.6 课题研究目的及内容  14-15
第2章 Hg/Cl均相氧化动力学机理比较研究  15-31
  2.1 Hg~0形态转化动力学机理研究进展  15-18
  2.2 计算条件及研究方法  18-19
  2.3 降温过程Hg/Cl反应特征  19-24
    2.3.1 Hg~0形态转化过程  19-21
    2.3.2 HgCl形成过程  21-23
    2.3.3 HgCl_2形成过程  23-24
    2.3.4 HgO形成过程  24
  2.4 温降速率对Hg~0氧化过程的影响  24-30
    2.4.1 温降速率对Sliger模型计算结果的影响  24-27
    2.4.2 温降速率对Widmer模型计算结果的影响  27-28
    2.4.3 温降速率对Sliger模型计算结果的影响  28-30
  2.5 本章小结  30-31
第3章 Cl/Cl_2形成过程的反应动力学机理研究  31-43
  3.1 H_2O对Cl/Cl_2形成过程的影响  31-36
  3.2 HCl对Cl/Cl_2形成过程的影响  36-37
  3.3 温降速率对Cl/Cl_2形成过程的影响  37-38
  3.4 NO对Cl/Cl_2形成过程的影响  38-39
  3.5 SO_2对Cl/Cl_2形成过程的影响  39-42
  3.6 本章小结  42-43
第4章 Hg/Cl氧化机理研究  43-53
  4.1 Zhao Yongxin实验结果对照研究  43-45
  4.2 Hans Agarwal实验结果对照研究  45-50
  4.3 修正机理计算与实验的结果对照研究  50-51
  4.4 本章小结  51-53
结论  53-54
参考文献  54-58
攻读学位期间发表的学术论文  58-60
致谢  60

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中图分类: > 环境科学、安全科学 > 废物处理与综合利用 > 一般性问题 > 废气的处理与利用
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