草浆黑液流化床燃烧直接碱回收的试验研究及数值模拟
[Abstract]:Black liquor is the effluent from alkaline pulping section of papermaking. Its COD (Chemical Oxygen Demand) accounts for 90% of the total pollutant discharged from papermaking process. Therefore, the treatment of black liquor is the key to solve the pollution problem of papermaking wastewater. It is also an important source of energy and alkali. At present, the fluidized bed alkali recovery technology has been proved to be an economical and effective black liquor treatment method, which can recover heat and alkali from black liquor combustion while using high temperature harmless treatment of black liquor. In addition, the traditional alkali recovery process is more complex and needs to consume additional energy, so its economy is greatly reduced. In view of the above problems, this paper proposes a fluidized bed reactor for straw pulp black liquor. Combustion direct alkali recovery technology can solve the problem of bed material sintering and simplify the traditional alkali recovery process. Firstly, the experiment of straw pulp black liquor fluidized bed combustion under different temperature and bed material conditions was carried out, and the experiment of direct alkali recovery in fluidized bed was carried out according to the best operating conditions. The effects of wet pretreatment on leaching efficiency of chlorine and potassium in straw pulping raw materials under different soaking conditions were studied. Finally, a three-dimensional model with the same size as the fluidized bed test bed used in this paper was established, and the fluidized bed combustion process of straw pulping black liquor was numerically simulated according to the specific operating parameters. Firstly, the sintering characteristics of straw pulp black liquor at different temperatures, the mechanism of calcium-based zeolite suppressing sintering, the gas phase precipitation characteristics of chlorine and potassium, and the emission characteristics of NO_x and SO_2 were obtained by the experimental study on the combustion of straw pulp black liquor with calcium-based zeolite as bed material. HCl is the main form of chlorine vapor phase precipitation in straw pulp black liquor combustion, and calcium-based zeolite reacts with potassium to inhibit its precipitation. Secondly, the mechanism of calcium carbonate inhibiting the sintering of straw pulp black liquor in fluidized bed combustion with calcium carbonate as bed material is obtained. The effects of calcium carbonate on the gas phase precipitation characteristics of chlorine and potassium and the emission characteristics of NO_x and SO_2 were studied. Then the best combustion conditions were selected to carry out the direct alkali recovery test in fluidized bed. The feasibility of the direct alkali recovery process was verified and the alkali recovery rate was calculated. Moreover, the direct alkali recovery process with calcium carbonate as bed material is feasible. The recovery rate of alkali is more than 90.1%. Thirdly, the effects of soaking temperature, soaking time and soaking liquor types on the leaching efficiency of chlorine and potassium were studied by wet pretreatment of straw pulping materials. Chlorine and potassium in rice straw and wheat straw can be removed by wet pretreatment. The leaching rate and leaching rate of chlorine and potassium in rice straw and wheat straw can be significantly increased by increasing soaking temperature. In addition, 0.25 mol/L sodium hydroxide solution does not affect the leaching of chlorine and potassium, but 0.25 mol/L citric acid solution can improve the leaching rate of potassium. Finally, based on the Euler-Euler two-fluid model, it is considered that the particle phase and the gas phase are continuous phase, and the pyrolysis, gas reaction and heterogeneous reaction process of the black liquor solid in the furnace are considered. Velocity distribution, concentration distribution, pressure distribution, turbulence characteristics, concentration distribution and temperature field distribution of the gas products in the two phases of straw pulp were studied.
【学位授予单位】:哈尔滨工业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:X793
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,本文编号:2223110
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