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
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. y- `  z) \! y宫　野,　张建红,　王晓东,　孙继忠,　刘　悦,　马腾才
, J5 j5 x4 |4 E* M3 w# E& Q; n(大连理工大学三束材料改性国家重点实验室,辽宁大连　116024)
- ]) f- G! M6 c! W7 H3 I[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
6 \. W# e5 K' l/ P6 E; S6 i- W" _6 E! l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,
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
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0　引言
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
+ G  t! b& k. n9 n- Y& F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
, k9 W' e. l7 j% }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
# P. d2 s. L- U: j4 E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、
) o: v6 y6 m+ j% ]" o/ s; t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
! Q) s& k3 w1 {$ u8 R" Q. K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
' O$ |( ^4 U' e( n. o2 j3 {" Y; {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
& a: H8 j, w( w8 b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
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
+ Q7 k; g9 J4 E' T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
) J7 N' L  V4 K& |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.
- T8 U) ]* ]: m9 `8 u% P7 Q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
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
# \6 o  V3 G, B* J0 C* I# \0 e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
1 k* S, N5 G$ B% Z5 M" w% L9 `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
) q) s8 g. n4 Z算,均得到了满意的结果.