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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4 I. e; ]" r* b. l, O: K/ ^' P- K+ p* `
4 r$ ] B8 o% o( e: x宫 野, 张建红, 王晓东, 孙继忠, 刘 悦, 马腾才
" U" T4 ?( d: G2 V! x6 a! b(大连理工大学三束材料改性国家重点实验室,辽宁大连 116024)' C0 t- A# J4 m( w" Y3 ?
[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
8 p% j; O" q3 `2 x6 _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,* k. G1 v+ N9 T9 n' ]3 Q9 }% z
讨论了加入CO2及SO2后,脱除NOx和SO2的情况.. Z; [# L8 ?. ]! P, W% w% `$ v
[关键词] 脱硫脱硝;化学反应动力学;特雷纳方法;吉尔方法
/ a3 @* Q5 h) Y( T R+ ~. I0 Z' }[中图分类号] O643·1; O241·81[文献标识码] A
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7 ^: Q! g& T" \' T1 N0 引言
3 G4 ~+ x, G) [. `) M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" a' L: A; `% }8 e) T' c% t$ O
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. c9 C0 s7 G- B) U, Q' ?+ |
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 U% s6 P @4 D9 S; q
雨进入地表,从而产生严重后果.
, n' ]3 ^3 J6 {3 Z7 E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、
' E4 R3 Y! W+ s% s7 {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
8 b7 m' U# d% K: n6 I3 l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
/ v2 i+ v$ `' J' T$ r8 T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 f" \9 Z3 j) c; d$ m3 h
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1 Y1 S3 I) k9 i, }
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
5 ^; { g9 }3 @4 j$ A5 x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# F; E, d9 x4 n1 g- U, }
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./ i* P' M: G- q9 t
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
1 j0 O2 Z6 i0 K3 }0 ^7 G& B% T$ ^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: X- p3 T8 T7 V6 y
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. s7 N6 _8 _5 Q4 f2 f
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9 L, t, ^' _' K) J& O
算,均得到了满意的结果. |
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发表于 2009-8-31 11:50:20
