塑料焚烧过程中pahs生成的动力学模拟

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1、第$$卷第&期燃)料)化)学)学)报6"’7$$8"7&"!!#年+月!"#$%&’"()#*’+,*-./0$1&%23*4,%"’"519#57"!!#文章编号：!"#$%"&!’（"!!#）!&%!&’(%!#塑料焚烧过程中>?@A生成的动力学模拟曹玉春，严建华，李晓东，陈)彤，岑可法（浙江大学热能工程研究所，能源洁净利用与环境工程教育部重点实验室，浙江杭州)$*!!"(）摘)要：通过化学反应动力学机理，计算了塑料热解气在绝热燃烧反应体系中多环芳烃>?@A的生成情况。研究结果表明，在同样的反应温度下，随着燃烧摩尔比的增加，体系的反应不完全性加剧，同时>?@A生成峰值显

2、著增加；在同样的燃烧摩尔比下，提高燃烧温度可以减小体系反应的不完全性，反应体系中>?@A生成峰值出现的时间均逐渐提前，同时其生成量也逐渐增大，随着反应温度的提高，生成>?@A的峰值幅度显著减小；在同样的反应体系温度和燃烧摩尔比下，纸张>?@A生成量比塑料和织物生成量小得多，而塑料和织物的>?@A生成量相当。关键词：燃烧；动力学模拟；化学反应机理；多环芳烃中图分类号：BC""$;"*))文献标识码：?))多环芳烃（D712424104/E7./F0452=E74/EG76A，化。本文据根据最新的QRN%M<45$;!机理对热力［*"］>?@A）有很强的致癌、致畸、致突变作用，

3、并具有生学数进行了更新，下面对该机理的两个关键步骤［*，$，**］物累积性。随着环保要求的提高，国内外许多学者作简单的介绍。对燃烧过程的>?@A形成机理进行了深入研（*）第一个苯环的形成［*H&］究。燃料、生活垃圾、塑料等在燃烧过程中，都根据>?@A形成的动力学理论，第一个苯环的［#，,］［(，+］有可能产生一定量的IJ、>?@A等污染物。气相生成有许多途径。如在快速的S0<1A%?1=

4、基在高温或低温K/6=0/国家实验室开发了L@-MCNI（L@-MN%下生成苯环。炔丙基（L$@$）也可以反应结合生成［’］L?OCNI-BNLK）系列大型气相化学反应动力学软苯或苯基。件包，旨在处理和计算燃烧中涉及的化学问题。由（"）两环或更高环芳烃的形成于该系列软件包具有结构合理、可靠性好、易移植性两环或更高环芳烃的形成有许多途径，苯环一旦等特点，成为当今燃烧领域普遍使用的模拟计算工形成，可以通过@?L?（@2=E7T<6%?GAFE/4F076%L"@"%具。-1<6/等［*!］通过L5<.P06计算了废弃物焚烧过［*，$，**］?==0F076）反应机理或聚合反应形

5、成>?@A。程中二噁英前驱物的气相生成。@?L?反应机理是指通过如下两个顺序的过程生本文采用气相化学软件L@-MCNI，通过详细长：氢原子解吸附，以激活芳香烃分子；乙炔分子添的反应机理模型，计算气相燃烧过程中产生的>?@A加，以促使芳香烃分子的生长和>?@的环化反应，浓度，分析不同工况因素对燃烧产物的影响。这就是所谓“氢原子解吸附%乙炔分子添加”。而对于芳香烃燃料，环与环的直接化合过程在整个反应*)>?@A反应生成模型路径中变得较为重要。对燃烧系统中>?@A的形成已经提出了许多模［$，&，**］型，以寻求控制>?@A排放的有效措施。详细")数学模型的由烃分子向>?@A的化学

6、转化机理，包含*!*种焚烧炉内的燃烧过程包括：将物粒加热干燥，达［*，$，**］组分，#&&个反应，描述的芳香烃分子达&个到一定温度后，水分与挥发分析出，析出的挥发分在苯环。反应包括L*和L"组分的裂解和氧化、链状高温环境下与氧气发生燃烧反应，残留的炭逐步烃类分子的生成，苯和芘的生成，以及芳香烃的氧燃烬。)收稿日期："!!&%**%*"；修回日期："!!#%!#%$*。)基金项目：国家自然科学基金（#’+$,"*!）。)作者简介：曹玉春（*’($%），男，江苏盐城人，博士研究生，主要从事能源环境领域内的多相流、燃烧和数值计算方面的研究。-%./01：2345364/789:

7、3;<=3;46。!&JI燃!料!化!学!学!报第%%卷假定在一个绝热封闭的反应体系中，反应的守成分见文献［"%］。#恒控制方程如下：!!!"!!$，（"）&!计算结果及讨论$""首先定义燃烧的摩尔比78，它是燃料和空气的#为气体种数，!$为$种气体组分质量，其值为：实际摩尔比同理想比的比值，具体定义如下：#!$%#&"’!($)$，（$）78"（9%3）7:;<7/（%9%3）1;.=:>6（?）#*$%#&""!($)$，（%）!!图"为不同的燃烧工况下塑料热解气的火焰燃#!$#./*$"，+,"!*$+,$，