【摘 要】
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随着社会的快速发展,污水的产量越来越大,导致经过处理后产生污泥的产量逐年增大,污泥焚烧处理具有减量化、稳定化、和资源化的优点,但在焚烧过程中,会产生各种(NOx、SO2、重金属等)污染物,直接排放会对环境产生严重危害。因此,对污泥焚烧及污染物排放特性研究具有实际意义。本文对干化城市污泥在流化床内燃烧和污染物的排放进行模拟分析,并对在燃烧过程中NO氧化还原机理分析研究。首先,对炉膛进行了几何建模,介
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随着社会的快速发展,污水的产量越来越大,导致经过处理后产生污泥的产量逐年增大,污泥焚烧处理具有减量化、稳定化、和资源化的优点,但在焚烧过程中,会产生各种(NOx、SO2、重金属等)污染物,直接排放会对环境产生严重危害。因此,对污泥焚烧及污染物排放特性研究具有实际意义。本文对干化城市污泥在流化床内燃烧和污染物的排放进行模拟分析,并对在燃烧过程中NO氧化还原机理分析研究。首先,对炉膛进行了几何建模,介绍了所要运用的数学模型。对炉膛模型划分网格并考核网格,得到286900网格数量的计算结果满足无关性的要求。将计算的结果和实际的参数比较,得到了炉膛出口温度的误差为3.98%,出口NO浓度误差为8.27%,验证了所选模型比较合理。对流化床锅炉进行了燃烧模拟,对比了设计燃料和城市污泥工况,两种工况的浓度场分布情况相似,设计燃料的炉膛沿程温度要高于城市污泥,城市污泥的出口NO排放量比设计燃料出口NO排放量高17.3%。然后,分析了不同一次风速、不同污泥颗粒平均直径、不同燃烧氛围和混煤掺烧因素对城市污泥在流化床锅炉内的燃烧特性和氮氧化物排放规律的影响。得出了不同因素下炉膛内速度场、温度场、浓度场分布规律以及不同工况下不同参数对NO排放含量的影响。一起比较了不同计算工况下的结果,分析得到了锅炉在燃烧时的最优的运行参数。最后,运用密度泛函(DFT)理论,在分子层面上研究了污泥燃烧过程中焦炭氮生成NO的迁移转化机理。分别研究了armchair型含氮焦炭模型热解产生HCN的反应机理,armchair型含氮焦炭模型异相氧化产生NO的反应机理,NO在armchair焦炭的边缘发生异相还原机理。并且计算得到了每个反应过程的活化能,通过比较活化能的大小,解释了反应发生的难易程度。
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