应用特雷纳法和吉尔法求解脱硫脱硝中化学反应动力学方程CAJ【期刊文献】

leba1995

应用特雷纳法和吉尔法求解脱硫脱硝中化学反应动力学方程

- w' E( m5 ~0 G0 b1 h* Y2 m" b8 p宫　野,　张建红,　王晓东,　孙继忠,　刘　悦,　马腾才
4 b0 H* w" C+ d(大连理工大学三束材料改性国家重点实验室,辽宁大连　116024)
[摘　要]　应用特雷纳法和吉尔法求解脱硫脱硝中一类化学反应动力学方程,均得到了满意的结果.分别讨论
! q' t& \4 U7 w  L  V了NO-NO2-N2, NO-NO2-N2-O2和NO-NO2-N2-O2-H2O系统,指出了各种系统脱除NOx的途径.同时,
3 u( t: C! ^; c5 W" }0 W8 g( Y讨论了加入CO2及SO2后,脱除NOx和SO2的情况.
[关键词]　脱硫脱硝;化学反应动力学;特雷纳方法;吉尔方法
[中图分类号]　O643·1; O241·81[文献标识码]　A
, w- X* w. h. `
1 F' b% W/ k+ q/ M0　引言
5 T2 [0 p8 o% |环境污染问题是全球普遍关注的问题.近年来研究结果表明,来自化石燃料生产与利用过程中的排放污
% y2 }, \: o0 o1 }9 f4 W+ r2 |" S; Q6 r染是导致人类面临自然环境和社会环境恶化的直接根源.燃烧含大量硫的煤和石油过程中,硫与氧结合成为
6 F! F6 o  c6 }9 C! {! n# p; L) S二氧化硫,然后通过烟气排放到大气中,二氧化硫与大气中水蒸气反应生成对动植物生命有害的酸,形成酸
0 n! D$ \1 i1 m) _雨进入地表,从而产生严重后果.
为解决燃煤电厂烟气中SO2和NOx对大气的污染,防治酸雨,保护生态环境,许多国家花费大量人力、
; q# p4 x4 b) _1 `- E物力及财力开展对烟气脱硫脱硝的研究工作.如大气压下快速气流中直流辉光放电装置[1]能高效率产生大
量化学活性物质,从而有利于从污染空气中脱除SO2和NOx.由于脱硫脱硝过程包含非常多的复杂物理与化
学机制,直接通过实验来确定某些机制或某些反应的重要性是非常困难的.因此,为弄清其机理,需要对过程
的化学反应方程进行数值求解.由于相应方程中存在相差很大的时间常数,不同的项以相差很大的速度衰
* C" n2 V* x/ I; O6 X* }3 A减,即同时存在快变和慢变过程,这就给数值积分带来了困难.因为积分步长由快变过程的时间决定,即要描
述这个过程,需要很小的时间步长,才能保证数值计算的稳定性;而积分区域则由慢变过程的时间确定,即整
: X( V" s8 s( ?% [个系统达到稳定的时间很长.这就是通常所谓的刚性(stiff)问题.
通过工作实践,我们认为特雷纳方法和吉尔方法是解决这类问题的有效数值方法.特雷纳法[2]适用于求
3 L$ B: s; x6 }0 f6 N  {+ z解一阶刚性常微分方程的初值问题,它在逼近式中增加了类似于快变分量的项,从而克服了传统方法在大区
2 U* G) l8 p7 V' k间上用多项式逼近刚性方程快变分量的困难;吉尔方法[3]是一种多步方法,它能自动选取步长和自动选取精
7 k! u+ c8 M. J7 C5 ^# L度阶,并尽可能地节省积分的计算时间.因此,我们选用这两种方法,并用相应的计算机Code[2,3]进行数值计
算,均得到了满意的结果.