水泥窑共处置危险有机物的实验和数值模拟

发布时间：2017-04-24 15:11

  本文关键词：水泥窑共处置危险有机物的实验和数值模拟，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：近年来,工业的快速发展和居民生活方式的不断改变,产生了越来越多的危险废物。利用工业窑炉,尤其是水泥窑进行危险废物的共处理,是非常有效的污染处理和资源再利用方法。因此,对工业窑炉中共处置危险有机物的工程技术、环境风险与管理技术进行研究有着重要的意义。 本文首先根据美国环境署公布的危险有机物稳定性等级,选取典型的两种危险有机物苯和氯乙烯,在高温炉中进行热解动力学实验,分析发现,不同等级的有机物其动力学特性不同,其中苯热解的的活化能E=122.98KJ/mol,指前因子A=1085.14s-1,其动力学方程：α=1-exp(-1085.14exp(-15034.8/T)t)。氯乙烯热解活化能E=35KJ/mol,指前因子A=7.724s-',动力学方程：α=1-exp (-7.72exp(-4288/T)t)。通过对选取有机物的热解动力学实验,可以为有机物在水泥窑中的分解效果提供理论基础。 其次,利用数值模拟软件Fluent,对目前广泛应用的新型干法水泥生产技术中的回转窑建立模型,对回转窑内的燃烧进行数值模拟。建立了四通道燃烧器水泥回转窑数学模型,对其煤粉燃烧的温度场、速度场和O2.CO2、CO等气体组分的浓度场进行了模拟,窑内温度达到2000K以上,温度场和主要组分浓度场与工业生产工况接近。分析了窑内基本参数,同时为其进行危险有机物共处置过程的影响和效果提供对比参考。 最后,对水泥窑内添加有机物进行共处置的过程进行了数值模拟。分析了不同有机物投加方式和不同的投加量对燃烧过程的影响。分别在燃烧器的内、外风道投加有机物苯进行共处置,在煤苯添加质量比为100：1时,发现窑内火焰位置和高温区较未添加提前了2-3m,温度场最高温度升高而出口温度降低。O2、CO2、CO气体的组分分布也随之变化,外风道添加工况综合效果优于内风道添加。通过改变外风道不同的投加量结果发现,当煤苯添加质量比例达到10：1时,燃烧过程已产生非常大的改变；添加比在小于20：1时,窑内的各个参数变化处在可以控制的范围内,苯处理效果可视为完全分解,符合工程技术要求。通过模拟的得到的各个参数结果,可以为实际的共处置工程应用提供参考。
【关键词】：水泥窑 危险有机物 共处置 热解 数值模拟
【学位授予单位】：华北电力大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TQ172.622;TQ086.5
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第1章 绪论11-20
• 1.1 危险有机物共处置研究背景和意义11-13
• 1.1.1 危险有机物的分类及危害11-12
• 1.1.2 危险有机废物高温窑炉共处置的意义12-13
• 1.2 国内外高温工业窑炉共处置危险废物应用及研究现状13-15
• 1.2.1 国外共处置危险废物应用现状13-14
• 1.2.2 国内共处置危险废物应用现状14
• 1.2.3 高温工业窑炉共处置危险废物技术和研究进展14-15
• 1.3 危险有机物高温降解特性研究进展15-17
• 1.4 水泥窑危险有机物共处置数值模拟17-18
• 1.4.1 水泥窑共处置技术应用现状17-18
• 1.4.2 水泥窑的数值模拟研究现状18
• 1.5 本文的主要工作内容18-20
• 第2章 危险有机物高温降解特性实验20-32
• 2.1 实验流程20-24
• 2.1.1 实验设备与仪器20-21
• 2.1.2 实验试剂21-24
• 2.1.3 实验装置24
• 2.2 实验步骤24-25
• 2.3 实验结果讨论与分析25-31
• 2.3.1 动力学相关理论25-26
• 2.3.2 苯的热解动力学分析26-29
• 2.3.3 氯乙烯热解动力学分析29-31
• 2.4 本章小结31-32
• 第3章 水泥回转窑煤粉燃烧的数学模型32-47
• 3.1 气相湍流模型32-38
• 3.2 气固两相流模型38-39
• 3.3 气相湍流燃烧模型39-42
• 3.4 煤粉燃烧模型42-44
• 3.5 辐射换热模型44-47
• 第4章 水泥回转窑内燃烧数值模拟47-54
• 4.1 水泥回转窑与燃烧器简介47-48
• 4.2 回转窑模拟模型的建立48-49
• 4.3 边界条件设置49
• 4.4 回转窑数值模拟结果分析49-52
• 4.4.1 燃烧速度场分析49-50
• 4.4.2 燃烧温度场分布50-51
• 4.4.3 燃烧组分场分析51-52
• 4.5 本章小结52-54
• 第5章 回转窑有机物共处置数值模拟54-70
• 5.1 概述54-55
• 5.2 投加方式对共处置过程的影响55-60
• 5.2.1 模拟工况设置55
• 5.2.2 计算结果分析55-60
• 5.2.2.1 不同投加方式温度场分析55-56
• 5.2.2.2 不同投加方式O2浓度场分析56-57
• 5.2.2.3 不同投加方式CO浓度场分析57-59
• 5.2.2.4 不同投加方式CO2浓度场分析59-60
• 5.3 投加量对燃烧温度场的影响60-69
• 5.3.1 不同投加量的模拟工况设置60-61
• 5.3.2 不同投加量模拟结果分析61-69
• 5.3.2.1 不同投加量共处置的温度场分析61-62
• 5.3.2.2 不同投加量共处置的O2的浓度场分析62-64
• 5.3.2.3 不同投加量共处置的CO的浓度场分析64-66
• 5.3.2.4 不同投加量共处置的CO2的浓度场分析66-68
• 5.3.2.5 有机物苯的窑内分布68-69
• 5.4 本章小结69-70
• 第6章 结论与展望70-72
• 参考文献72-76
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果76-77
• 致谢77

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 龙世刚,曹枫,孟庆民,汪志全,冯新华;高炉喷吹废塑料的研究[J];钢铁;2005年09期

2 李水清,李爱民,任远,严建华,池涌,李晓东,岑可法;造纸污泥在回转窑中热解的试验研究[J];工程热物理学报;1999年03期

3 薛靖川;杨玉飞;黄启飞;;水泥窑共处置产品中重金属的形态[J];环境科学研究;2010年10期

4 王景儒;六氟化硫分解气及处理方法[J];化学推进剂与高分子材料;2003年06期

5 那贤昭;齐渊洪;;铬渣在钢铁冶金过程中的资源化利用[J];钢铁研究学报;2009年04期

6 袁玲,施惠生;焚烧灰中重金属溶出行为及水泥固化机理[J];建筑材料学报;2004年01期

7 张璐璐;崔飞;张秀成;陈立宇;;一氯甲烷热裂解的热力学分析[J];石油与天然气化工;2008年03期

8 李水清,李爱民,严建华,任远,李晓东,李润东,池涌,岑可法;生物质废弃物在回转窑内热解研究——Ⅰ.热解条件对热解产物分布的影响[J];太阳能学报;2000年04期

9 李海英;张书廷;赵新华;;城市污水污泥热解温度对产物分布的影响[J];太阳能学报;2006年08期

10 曹枫,龙世刚,孟庆民,罗志国,张影;高炉中喷吹废塑料的可行性研究(Ⅱ)——废塑料与煤粉的热特性对比研究[J];冶金能源;1999年06期

  本文关键词：水泥窑共处置危险有机物的实验和数值模拟，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：324447