化工廢液焚燒裝置燃燒過程及污染物生成特性的數(shù)值模擬.pdf

1、廢液焚燒爐是眾多廢液焚燒裝置中應(yīng)用最為廣泛的裝置，也是廢液焚燒處理技術(shù)的核心設(shè)備，適用于各類不同的情況。能夠處理各類組分復(fù)雜的有機(jī)廢液，并具有燃燒效率高、調(diào)節(jié)溫度速度快、建設(shè)費(fèi)用和維護(hù)費(fèi)用相對(duì)較低等優(yōu)點(diǎn);但焚燒爐內(nèi)燃燒反應(yīng)十分復(fù)雜，溫度過高，爐內(nèi)溫度分布不均勻，火焰過長，NOx排放量較大，易發(fā)生積灰結(jié)渣，同時(shí)對(duì)于霧化較難、固態(tài)懸浮物濃度較高的有機(jī)廢液處理效果不佳是焚燒爐在工程實(shí)踐中常遇到的典型問題。隨著計(jì)算機(jī)硬件設(shè)備及軟件的快速發(fā)展，可

2、以采用數(shù)值模擬的方法分析化工廢液在焚燒爐內(nèi)的燃燒過程及污染物生成特性，為工程實(shí)踐中優(yōu)化操作化工廢液焚燒裝置提供可靠的理論依據(jù)。因此，建立合理的幾何模型和數(shù)學(xué)模型能夠準(zhǔn)確的模擬焚燒爐內(nèi)的燃燒過程及污染物生成特性，對(duì)工程實(shí)踐應(yīng)用具有指導(dǎo)意義。
　　本文應(yīng)用FLUENT軟件對(duì)某煉化企業(yè)處理量為10 t·h-1的廢液焚燒爐燃燒過程進(jìn)行三維數(shù)值模擬，采用Realizable k-ε湍流方程及質(zhì)量、能量、動(dòng)量、化學(xué)組分的守恒方程描述流動(dòng)和燃燒

3、過程，選擇隨機(jī)游走模型(RSM)追蹤廢液燃燒粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡以及瞬時(shí)湍流脈動(dòng)對(duì)廢液燃燒粒子的影響;使用局部化學(xué)平衡的簡化PDF模型來模擬廢液燃燒過程，并用β函數(shù)計(jì)算不同混合分?jǐn)?shù)下各標(biāo)量的時(shí)均值。此外，使用DPM顆粒模型模擬工業(yè)有機(jī)廢液霧化顆粒的分布，計(jì)算過程中考慮了液滴氣化和液滴內(nèi)部傳熱對(duì)傳熱、傳質(zhì)的影響;選用P1模型模擬爐內(nèi)的輻射過程;依據(jù)各類型NOx的生成機(jī)理及爐內(nèi)溫度較高等特點(diǎn)，使用熱力型NOx、燃料型NOx快速型NOx模型模擬NO

4、x的生成。
　　全面系統(tǒng)地研究了不同過量空氣系數(shù)、不同配風(fēng)比下工業(yè)有機(jī)廢液在廢液焚燒處理裝置中的燃燒情況，獲得了裝置內(nèi)流場、溫度場、各組分濃度分布及火焰形狀的詳盡信息，揭示了爐膛內(nèi)燃燒、流動(dòng)等特點(diǎn)。詳細(xì)分析廢液中有毒有害物質(zhì)在該裝置內(nèi)的燃燒分解特性并結(jié)合NOx生成機(jī)理闡明了爐內(nèi)燃料型NOx、熱力型NOx及總體NOx的生成特征，計(jì)算結(jié)果與現(xiàn)場測(cè)量值吻合較好。計(jì)算結(jié)果表明，過量空氣系數(shù)、配風(fēng)比是焚燒爐內(nèi)燃燒過程及污染物生成特性的重要影