炼化废液热解与燃烧动力学及结渣形成过程研究
发布时间：2022-12-23 07:04
化工、冶金、造纸等行业在生产过程中产生大量可生化性低、毒性高、成分复杂的有机废液；如果这些废液未经任何处理而直接排放到环境中,会对生态环境造成严重污染；而采用常规的生化处理手段也很难达到彻底、安全的处理目的。焚烧法作为一种能真正实现资源化、减量化和无害化的处理方式,已经越来越广泛地应用于高浓度含盐工业有机废液的处理中。但是在实际应用中,废液焚烧处理仍面临着一系列的技术和操作难题,这主要体现在：（1）废液成分的复杂性以及各组分含量的波动容易引起焚烧过程的不稳定,从而使得废液中有毒有害物质不能完全分解、降解；同时焚烧过程的波动也容易引起二次污染物（如NOX、SO,）排放的增大,从而再次对环境产生危害。（2）由于生产过程的带入,废液中含有的不可燃无机物质在高温燃烧区释放、转变形成了具有独特物理状态和化学性质的灰形成组分,这些灰形成组分通过高温烟气的夹带进入余热回收通道,从而在受热面（如换热管表面）黏附、累积,形成了能够降低换热效率、引起烟道堵塞甚至停炉的积灰／结渣物,增加了设备运行的非安全因素。 本文以典型化工废液为研究对象,利用实验分析手段和数值计算方法,对化工废液焚烧过程可能出现...
【文章页数】：159 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 工业废液排放与处理概述
1.1.1 工业废液的排放与技术处理路线
1.1.2 工业废液焚烧处理概述
1.1.3 废液焚烧炉概况
1.2 典型固(液)态废弃物动力学研究及工业规模数值模拟
1.2.1 典型固(液)态废弃物动力学特性研究
1.2.2 工业规模固(液)态废弃物焚烧过程的数值模拟
1.2.3 典型二次污染物排放的研究概况
1.3 典型固(液)态废弃物焚烧积灰/结渣实验研究
1.3.1 实验室研究方法
1.3.2 小型或中型实验装置研究
1.3.3 实际装置研究
1.4 典型富(碱)盐型灰形成组分沉积过程的数值研究
1.5 存在的问题和本文的主要思想
1.6 本文的研究内容
2 化工废液热解和燃烧动力学特性实验研究
2.1 热分析原理与动力学理论
2.1.1 热分析原理
2.1.2 动力学基础理论
2.2 化工废液成分与物性参数分析
2.2.1 化工废液成分分析
2.2.2 化工废液工业和元素分析以及相关物性参数
2.2.3 化工废液黏度与温度、浓度的关系
2.3 热重实验装置和方法
2.3.1 实验设备
2.3.2 实验内容和条件
2.4 化工废液热解特性分析
2.4.1 TG-DTG分析曲线
2.4.2 DSC分析曲线
2.4.3 热解特性分析
2.4.4 热解动力学分析
2.5 化工废液燃烧特性分析
2.5.1 TG-DTG分析曲线
2.5.2 DSC分析曲线
2.5.3 燃烧性能分析
2.5.4 燃烧动力学分析
2.6 化工废液热解与燃烧特性综合分析
2.7 本章小结
3 化工废液焚烧积灰结渣过程和机理的实验研究
3.1 实验装置与方法
3.1.1 实验装置
3.1.2 化工废液固形物灰样制取与分析
3.1.3 实验条件与灰渣取样
3.2 灰渣样品表观特征
3.3 灰渣样品元素分布分析
3.4 灰渣样品微观形貌分析
3.5 灰渣样品矿物质分析
3.6 积灰/结渣物形成过程分析
3.7 本章小结
4 灰渣高温熔融热分析实验研究
4.1 前言
4.2 灰熔融性测试
4.2.1 实验装置与内容
4.2.2 实验结果与分析
4.3 灰渣熔融特性的同步热分析
4.3.1 实验装置与内容
4.3.2 实验结果与分析
4.4 本章小节
5 工业规模化工废液焚烧炉燃烧过程数值研究
5.1 化工废液焚烧装置概况与模型假设
5.2 数学模型建立与分析
5.2.1 湍流模型
5.2.2 混合分数/PDF模型
5.2.3 辐射模型
5.2.4 离散相模型
5.2.5 化学反应模型
5.2.6 NO_x数学模型
5.2.7 SO_x数学模型
5.3 模型求解与边界条件设定
5.3.1 模型求解
5.3.2 边界条件与模拟工况
5.4 模型验证
5.5 结果与讨论
5.5.1 速度场分析
5.5.2 烟气流动流线与粒子运动轨迹
5.5.3 温度场分布
5.5.4 组分浓度分布以及与温度关系
5.5.5 NO_x组分浓度分布
5.5.6 SO_x组分浓度分布
5.6 本章小结
6 富盐型飞灰粒子黏附评价的热动力学模拟与实验分析
6.1 前言
6.2 黏附评价与方法
6.2.1 能量守恒理论(Energy conservation theory)
6.2.2 经验黏度模型(Viscosity-based model)
6.2.3 熔融组分理论(Melt fraction method)
6.3 FactSage软件简介
6.3.1 FactSage软件介绍
6.3.2 FactSage软件基本原理
6.4 热动力学模拟的输入参数与实验分析
6.5 计算结果与分析
6.5.1 热力学模拟的矿物质组成
6.5.2 热动力学模拟结果
6.5.3 基于XRD定量分析的实验结果
6.5.4 不同方法的熔融曲线评价
6.6 本章小结
7 废液焚烧余热锅炉气固两相流动与换热过程分析
7.1 前言
7.2 物理模型
7.3 数学模型建立与分析
7.3.1 离散相模型
7.3.2 灰形成组分冷凝模型
7.3.3 沉积与脱落模型
7.3.4 传热模型
7.4 模型求解与边界条件确定
7.4.1 网格生成和独立性验证
7.4.2 边界条件与模拟工况
7.5 结果与讨论
7.5.1 温度场分布与模型验证
7.5.2 速度场分布与飞灰粒子运动轨迹
7.5.3 飞灰粒子沉积与分布
7.5.4 实际沉积状况测量与比较
7.5.5 飞灰沉积对烟道换热过程的影响
7.6 本章小结
结论
参考文献
攻读博士学位期间发表学术论文情况
致谢
作者简介
本文编号：3724959
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【学位级别】：博士
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摘要
Abstract
1 绪论
1.1 工业废液排放与处理概述
1.1.1 工业废液的排放与技术处理路线
1.1.2 工业废液焚烧处理概述
1.1.3 废液焚烧炉概况
1.2 典型固(液)态废弃物动力学研究及工业规模数值模拟
1.2.1 典型固(液)态废弃物动力学特性研究
1.2.2 工业规模固(液)态废弃物焚烧过程的数值模拟
1.2.3 典型二次污染物排放的研究概况
1.3 典型固(液)态废弃物焚烧积灰/结渣实验研究
1.3.1 实验室研究方法
1.3.2 小型或中型实验装置研究
1.3.3 实际装置研究
1.4 典型富(碱)盐型灰形成组分沉积过程的数值研究
1.5 存在的问题和本文的主要思想
1.6 本文的研究内容
2 化工废液热解和燃烧动力学特性实验研究
2.1 热分析原理与动力学理论
2.1.1 热分析原理
2.1.2 动力学基础理论
2.2 化工废液成分与物性参数分析
2.2.1 化工废液成分分析
2.2.2 化工废液工业和元素分析以及相关物性参数
2.2.3 化工废液黏度与温度、浓度的关系
2.3 热重实验装置和方法
2.3.1 实验设备
2.3.2 实验内容和条件
2.4 化工废液热解特性分析
2.4.1 TG-DTG分析曲线
2.4.2 DSC分析曲线
2.4.3 热解特性分析
2.4.4 热解动力学分析
2.5 化工废液燃烧特性分析
2.5.1 TG-DTG分析曲线
2.5.2 DSC分析曲线
2.5.3 燃烧性能分析
2.5.4 燃烧动力学分析
2.6 化工废液热解与燃烧特性综合分析
2.7 本章小结
3 化工废液焚烧积灰结渣过程和机理的实验研究
3.1 实验装置与方法
3.1.1 实验装置
3.1.2 化工废液固形物灰样制取与分析
3.1.3 实验条件与灰渣取样
3.2 灰渣样品表观特征
3.3 灰渣样品元素分布分析
3.4 灰渣样品微观形貌分析
3.5 灰渣样品矿物质分析
3.6 积灰/结渣物形成过程分析
3.7 本章小结
4 灰渣高温熔融热分析实验研究
4.1 前言
4.2 灰熔融性测试
4.2.1 实验装置与内容
4.2.2 实验结果与分析
4.3 灰渣熔融特性的同步热分析
4.3.1 实验装置与内容
4.3.2 实验结果与分析
4.4 本章小节
5 工业规模化工废液焚烧炉燃烧过程数值研究
5.1 化工废液焚烧装置概况与模型假设
5.2 数学模型建立与分析
5.2.1 湍流模型
5.2.2 混合分数/PDF模型
5.2.3 辐射模型
5.2.4 离散相模型
5.2.5 化学反应模型
5.2.6 NO_x数学模型
5.2.7 SO_x数学模型
5.3 模型求解与边界条件设定
5.3.1 模型求解
5.3.2 边界条件与模拟工况
5.4 模型验证
5.5 结果与讨论
5.5.1 速度场分析
5.5.2 烟气流动流线与粒子运动轨迹
5.5.3 温度场分布
5.5.4 组分浓度分布以及与温度关系
5.5.5 NO_x组分浓度分布
5.5.6 SO_x组分浓度分布
5.6 本章小结
6 富盐型飞灰粒子黏附评价的热动力学模拟与实验分析
6.1 前言
6.2 黏附评价与方法
6.2.1 能量守恒理论(Energy conservation theory)
6.2.2 经验黏度模型(Viscosity-based model)
6.2.3 熔融组分理论(Melt fraction method)
6.3 FactSage软件简介
6.3.1 FactSage软件介绍
6.3.2 FactSage软件基本原理
6.4 热动力学模拟的输入参数与实验分析
6.5 计算结果与分析
6.5.1 热力学模拟的矿物质组成
6.5.2 热动力学模拟结果
6.5.3 基于XRD定量分析的实验结果
6.5.4 不同方法的熔融曲线评价
6.6 本章小结
7 废液焚烧余热锅炉气固两相流动与换热过程分析
7.1 前言
7.2 物理模型
7.3 数学模型建立与分析
7.3.1 离散相模型
7.3.2 灰形成组分冷凝模型
7.3.3 沉积与脱落模型
7.3.4 传热模型
7.4 模型求解与边界条件确定
7.4.1 网格生成和独立性验证
7.4.2 边界条件与模拟工况
7.5 结果与讨论
7.5.1 温度场分布与模型验证
7.5.2 速度场分布与飞灰粒子运动轨迹
7.5.3 飞灰粒子沉积与分布
7.5.4 实际沉积状况测量与比较
7.5.5 飞灰沉积对烟道换热过程的影响
7.6 本章小结
结论
参考文献
攻读博士学位期间发表学术论文情况
致谢
作者简介
本文编号：3724959
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