危险废物焚烧系统烟气急冷塔的数值模拟研究

摘要

在各种废弃物处置的方法中，由于焚烧法具有减容减重比大、处理速度快、占地面积小、可回收热能等优点，在国外已经得到广泛应用。而对于人口压力大、土地能源资源紧张的中国来说，采用焚烧法处理废弃物十分符合国情，近年来在我国得到长足发展。废弃物在焚烧过程中将产生大量有害物质，所以在废弃物焚烧工程需要建立相应装置以抑制和控制这些物质。而在废弃物焚烧工程中，烟气急冷塔通过快速冷却烟气以抑制低温烟道内二噁英的生成。 与传统采用喷水减温的烟气急冷塔不同，本文所研究的烟气急冷塔以石灰浆液作为冷却介质。所以这种烟气急冷塔不仅具有冷却烟气的作用，而且具有一定的脱酸能力。本论文将借助Fluent软件，采用数值模拟的方法，并通过建立烟气急冷塔内浆滴干燥、烟气净化的数学模型深入研究烟气急冷塔内流场、温度场、组分场的分布情况以及影响烟气急冷塔脱酸效率和安全运行的因素，从而为烟气急冷塔的设计和改造提供理论依据。 首先是对烟气急冷塔内浆滴干燥、脱硫脱氯过程进行深入研究，并建立相应的数学模型。模型全面考虑了急冷塔内恒速干燥阶段、降速干燥阶段、完全干燥后阶段的浆滴干燥和脱硫脱氯过程。采用双膜理论来研究塔内干燥阶段的脱硫脱氯反应过程，采用未反应收缩核心模型来研究浆滴完全干燥后的脱硫脱氯过程。最后通过模拟可以得到烟气急冷塔内流场、温度场，组分场的三维分布以及烟气急冷塔的净化效率。 借助所建立的模型，研究Ca/酸摩尔比、酸性气体入口浓度、烟气出口温度、浆滴初始直径等因素对烟气急冷塔影响。模拟结果表明当Ca/酸摩尔比增大，而酸性气体入口浓度、烟气出口温度和浆滴初始直径减小时，净化效率将会提高；反之，净化效率将会降低。另一方面，浆滴初始直径的增大将会增大烟气急冷塔堵塞的可能性，从而影响烟气急冷塔安全性。

目录

文摘

英文文摘

声明

致谢

1绪论

1.1前言

1.2危险废弃物的定义、分类及其来源

1.3危险废弃物的危害

1.4危险废物的安全处置

1.5典型危险废物焚烧处理工艺介绍

1.6本文的研究背景、对象、方法和内容

2烟气中SO2和HCl气体净化方法综述

2.1 SO2和HCl的危害

2.2烟气中SO2和HCl生成机理

2.3SO2和HCl的排放与污染控制

2.4本章小节

3烟气急冷塔内烟气中SO2和HCl脱除的数值模拟

3.1前言

3.2数值计算理论及FLUENT软件简介

3.3烟气急冷塔网格划分

3.4烟气急冷塔数值模拟过程中基本数学模型的选择

3.5烟气急冷塔内HCl和SO2脱除过程的探讨和模型的建立

3.6模型参数的确定

3.7数值模拟的基本假设

3.8数值模拟的结果

3.9本章小节

4烟气急冷塔优化运行的CFD研究

4.1Ca/酸比对烟气净化效率的影响

4.2入口酸性气体浓度对烟气净化效率的影响

4.3烟气出口温度对烟气净化效率的影响

4.4浆滴初始直径对烟气急冷塔运行的影响

4.5喷嘴安装方式对烟气急冷塔运行的影响

4.6急冷塔高度对其运行的影响

4.7本章小节

5全文总结和展望

5.1论文的主要内容及结论

5.2论文创新

5.3工作展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表和录用的论文