垃圾焚烧中高温烟气脱除氯化氢的研究

摘要

垃圾成分复杂，在热处理过程不可避免的会产生二次污染。其中氯化氢是生活垃圾处理过程中产生二次污染的重要因素之一。它的存在不仅会污染环境和危害人体健康，还会影响到设备的设计、运行和维护，因此受到公众的普遍关注。
　　试验研究了中高温条件CaO脱除HCl的基础特性。在中高温脱除氯化氢机理试验系统上，研究了HCl初始浓度、反应温度、气体流量、吸附剂粒径以及CO2含量等因素对中高温条件CaO脱除HCl效果的影响。结果表明，HCl初始浓度在300～1000ppm之间时，CaO转化率随HCl初始浓度的减小而增大，但当减小到500ppm时，CaO转化率几乎不再增加;在300～700℃范围内，CaO转化率随着反应温度的升高呈先增后减的趋势，在400℃时转化率达到最高值;CaO转化率随气体流量的增加也呈先增后减的趋势，气体流量在0.5～0.9L/min范围内，转化率提高幅度并不大，而从0.9L/min变化到1.1L/min时，CaO转化率有明显下降;吸附剂粒径在0.155～2mm之间时，CaO转化率随着粒径的减小有明显的增大;气体中CO2含量在0～12％之间变化时，CaO的转化率随着气体中CO2含量的增大而减小。
　　构建了错流移动床反应器流动与反应耦合的三维数理模型。在气固流动数学模型中气相采用k-ε湍流模型，固相采用颗粒动理学理论封闭模型。并利用气固流动模型对错流移动床反应器结构进行优化，得到当错流移动床采用内构件距床顶400mm、下料段倾角60°的结构时，其流动特性最好。采用反应未缩核模型并根据不同因素对CaO脱氯特性的影响规律建立化学反应模型，并与气固流动数学模型耦合，在结构优化后的错流移动床反应器中研究预测中高温条件下CaO对氯化氢的脱除特性。
　　数值模拟了错流移动床内中高温条件HCl的脱除特性。依据垃圾焚烧烟气组分含量设定模拟烟气工况初始条件及操作参数，在不同的反应温度、颗粒粒径、气氛条件（改变烟气中HCl、CO2、SO2体积分数）下对错流移动床内中高温条件CaO脱氯反应进行数值模拟研究。结果表明，烟气中HCl体积分数从5％上升至11％的过程中，HCl吸附效率持续提高但增幅不大，SO2吸附效率呈先减后增的趋势，CO2的吸附效率则有微小降低;在400～700℃范围内，随着反应温度的升高，CaO脱氯效率先降低后升高，在400℃时脱氯效果较好，反应温度的升高能有效提高SO2吸附效率，但对CO2的吸附几乎不产生影响;颗粒粒径对CaO脱氯影响效果明显，脱氯效率随粒径的增大显著降低，而CO2则与HCl截然相反，粒径增加一定程度可提高CO2吸附效率，但SO2吸附效率则无明显规律可循;CO2含量越多脱氯效果越差，同样的，CO2体积分数的增大也会整体上降低SO2和CO2的吸附效率;SO2体积分数的增大对三种气体吸附效率整体上造成一定的降低，其中SO2吸附效率降低幅度最为明显，而对HCl和CO2的吸附效率影响较小。

目录

声明

摘要

主要符号表

第一章 绪论

1．1 论文研究背景及意义

1．2 HCl脱除技术的国内外研究现状

1．2．1 HCl脱除技术试验研究国内外现状

1．2．2 HCl脱除技术数值模拟研究国内外现状

1．3 研究目的及内容

1．3．1 研究目的

1．3．2 研究内容

1．4 技术路线

1．5 本章小结

第二章 中高温脱除HCl机理试验系统

2．1 引言

2．2 试验原料与预处理

2．3 试验系统与装置

2．3．1 试验系统

2．3．2 试验及分析测试装置与方法

2．4 试验流程与工况条件

2．4．1 试验流程

2．4．2 试验工况条件

2．5 试验评价指标

2．6 本章小结

第三章 中高温脱除HCl机理试验研究

3．1 引言

3．2 不同吸附剂热力学分析及试验研究

3．2．1 热力学分析

3．2．2 试验研究

3．3 HCl初始浓度对脱氯效果的影响

3．4 反应温度对脱氯效果的影响

3．5 气体流量对脱氯效果的影响

3．6 吸附剂粒径对脱氯效果的影响

3．7 CO2含量对脱氯效果的影响

3．8 CaO颗粒与HCl气体反应过程物化性质分析

3．9 本章小结

第四章 错流移动床中高温脱除HCl反应数值模拟研究

4．1 引言

4．2 错流移动床反应器三维数理模型构建

4．2．1 数学模型

4．2．2 错流移动床物理模型建立

4．3 数值模拟结果与分析

4．3．1 边界、初始条件及求解方法

4．3．2 不同工况条件CaO中高温脱氯反应数值模拟

4．4 本章小结

第五章 结论与展望

5．1 全文的主要工作与结论

5．2 本文创新之处

5．3 进一步工作建议

致谢

参考文献

作者简介