醫(yī)療廢物中典型組分的熱解焚燒特性及回轉式流化冷渣三段焚燒系統(tǒng)的數(shù)值模擬.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展,醫(yī)療廢物的產生量逐年增加。因醫(yī)療廢物含有大量的細菌和病毒,具有傳染性,以焚燒法為代表的熱化學處理技術已成為我國處理醫(yī)療廢物的首選方法,而回轉窯所具有的廣泛物料適應性,使其成為我國醫(yī)療廢物處理規(guī)劃中的主要焚燒爐型。依托國家863計劃重點項目(2007AA061302)和浙江省重大科技專項(2007C13084),本文開展了醫(yī)療廢物熱解焚燒特性和回轉窯系統(tǒng)內的的運動和焚燒爐內流場的基礎研究。本文主要內容包括三部分:對醫(yī)療

2、廢物的熱解焚燒開展基礎特性研究;對醫(yī)療廢物在回轉窯焚燒系統(tǒng)內的運動和流場進行分析;并在處理醫(yī)療廢物的回轉式流化冷渣三段焚燒系統(tǒng)進行試驗研究,為現(xiàn)有的醫(yī)療廢物熱處置研究提供有益的補充,并為優(yōu)化回轉窯焚燒系統(tǒng)提供幫助。
   ⑴醫(yī)療廢物的熱解焚燒特性:采用化學熱力學平衡模擬和熱重-紅外聯(lián)用實驗分析手段對醫(yī)療廢物中的三大類型七種組分進行熱解焚燒特性的研究。采用化學熱力學平衡模擬得到不同醫(yī)療廢物組分在熱解、氣化和焚燒工況下的產物及變化趨

3、勢。對醫(yī)療廢物中的Cl、N和S可能產生的污染性氣體進行分析,得到當醫(yī)療廢物中氯的質量比小于0.1%時,即使不使用脫氯方法亦可使HCl的排放達到國家標準,而高氯質量比的醫(yī)療廢物在低溫焚燒時,還有Cl2單質產生。與此同時,N和S所產生的污染性氣體的問題遠不如Cl產生的HCl問題顯著。通過熱重-紅外聯(lián)用實驗分析手段,得到醫(yī)療廢物各組分在熱解和焚燒工況下,各析出產物隨溫度的變化趨勢。其中纖維類組分的熱解氣體在520℃前全部析出,熱解氣組成復雜,

4、主要有CO2、CO、H2O、酸類如乙酸,醛類,酮類和烴類物質。高分子類組分的熱解氣在約570℃的前全部析出,其熱解氣的組成種類較為單一,除了PVC的熱解中析出HCl,其它主要為烴類,包括不飽和烯烴和飽和烷烴。易腐有機質的熱解氣全部析出所需要的溫度為614℃,熱解氣主要由NH3、HCN、酸類、CO2、CH4和飽和烴類組成。在混合組分的熱解中,PVC的加入對纖維類各組分和易腐有機質組分的熱解產生較大影響。一方面通過熱力學平衡分析可知,當醫(yī)療

5、廢物中氯質量比大于0.1%時,HCl的排放就可能超出國家標準,另一方面,在醫(yī)療廢物的焚燒過程中,HCl造成的酸性氣體腐蝕和不能達標問題較為嚴重。在醫(yī)療廢物熱解焚燒基礎特性部分,亦對高含氯量的PVC和模擬醫(yī)療廢物的HCl排放及脫氯效果進行了隨溫度的連續(xù)分布研究。通過對各組分的熱重結果進行分析,得到各組分整體反應表觀動力學模型中的機理函數(shù),而對各組分的熱解氣的析出進行分析,得到各組分析出產物的分布式活化能模型。
   ⑵闡述了料床在

6、回轉窯內的運動模式和以壁面摩擦系數(shù)、填充料和Froude數(shù)表達的模式變化判斷標準,通過擬流體模型,研究了回轉窯轉速和顆粒摩擦角對料床的活動層的傾角、活動層高度和顆粒運動速度的影響。隨著轉速的提高和顆粒摩擦角的增加,料床活動層高度呈增加的趨勢,料床活動層的傾斜角和活動層的面積增加,隨著轉速的提高,活動層內顆粒的運動速度增加,且在料床活動層的表面,顆粒有最大的運動速度。通過商用軟件Fluent,綜合考慮了k-ε雙方程模型,P1輻射模型,氣相

7、的漩渦破碎模型/有限化學反應模型,并通過UDF增加對固定碳燃燒的考慮,對回轉窯系統(tǒng)的焚燒流場進行分析,得到整個系統(tǒng)中溫度最高的區(qū)域可能出現(xiàn)在窯和二燃室的接口位置,而窯頭的漏風對窯內的溫度和組分場有較大影響,對于二燃室內的燃燒,二次風的影響遠大于三次風的影響,通過額定工況的計算和變工況的對比,得到窯內配風和二燃室配風的最佳結合,以及變工況對系統(tǒng)出口溫度和煙氣組成的影響。
   ⑶介紹了由浙江大學熱能所開發(fā)的危險廢物回轉式流化冷渣三

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