異密度循環(huán)流化訂焚燒含油污泥爐內(nèi)整體模型.pdf

1、含油污泥是石油開采和加工過程中產(chǎn)生一種有害污泥,它不僅占用大量的土地資源,對周圍的土壤、空氣、地下水都會(huì)造成污染。針對含油污泥自身的燃燒特性,上海交通大學(xué)提出一種采用異密度循環(huán)流化床焚燒處理含油污泥的方法。異密度循環(huán)流化床是一種采用石英砂顆粒作為流化床媒體物料、組合式高溫漩渦分離器、爐膛為變截面結(jié)構(gòu)形式的循環(huán)流化床。為了更好地應(yīng)用這種異密度循環(huán)流化床焚燒處理含油污泥的技術(shù),本文結(jié)合含油污泥的燃燒特性,建立了異密度循環(huán)流化床爐內(nèi)焚燒含油污

2、泥的整體數(shù)學(xué)模型,通過編制程序計(jì)算出相關(guān)爐內(nèi)參數(shù),并與現(xiàn)場試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對比與分析。
　　 首先,對含油污泥的燃燒特性進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究,給出了含油污泥樣品的理化特性數(shù)據(jù),進(jìn)行了含油污泥的熱解與燃燒熱重分析與差熱分析實(shí)驗(yàn),通過對比分析了含油污泥的燃燒與熱解的熱重曲線,發(fā)現(xiàn)含油污泥的可燃物質(zhì)來自于其熱解產(chǎn)物。為此,在不同溫度下,進(jìn)行了含油污泥的恒溫?zé)峤庋芯?測定了含油污泥在不同溫度下主要熱解產(chǎn)物的產(chǎn)率,并給出了這些熱解產(chǎn)物的產(chǎn)率以及揮發(fā)

3、分析出的實(shí)驗(yàn)關(guān)聯(lián)方程式。另外,還在一個(gè)小型流化床實(shí)驗(yàn)臺進(jìn)行了含油污泥的燃燒實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)表明含油污泥不僅在密相區(qū)發(fā)生燃燒,而且在稀相區(qū)已有一部分揮發(fā)分燃燒。
　　 其次,建立了異密度循環(huán)流化床相關(guān)的子模型,主要包括爐內(nèi)傳熱模型與流動(dòng)模型。并重點(diǎn)研究了石英砂床料磨損與破碎模型、密相區(qū)表面固體顆粒夾帶率的數(shù)學(xué)模型、組合式高溫漩渦分離器的分級分離效率模型等。在完成這些子模型之后,結(jié)合這些子模型構(gòu)建了非等高小室模型。即依據(jù)所建各子模型,構(gòu)建

4、各小室的質(zhì)量平衡方程與能量平衡方程來求解爐內(nèi)的溫度分布、爐內(nèi)傳熱系數(shù)分布以及氣相成分分布等爐內(nèi)燃燒特性參數(shù)。
　　 最后,進(jìn)行了20t/h異密度循環(huán)流化床爐內(nèi)焚燒含油污泥現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)。描述了20t/h異密度循環(huán)流化床焚燒處理含油污泥現(xiàn)場啟動(dòng)、調(diào)試與運(yùn)行測試方法。對比分析了摻燒水煤漿的三種工況實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與整體數(shù)學(xué)模翟結(jié)果,發(fā)現(xiàn)模擬計(jì)算值與實(shí)驗(yàn)值都基本吻合,這說明本論文所建立的異密度循環(huán)流化床焚燒處理含油污泥爐內(nèi)整體數(shù)學(xué)模型是合適的、可靠

5、的。之后,以所建立整體數(shù)學(xué)模型為基礎(chǔ),通過改變整體數(shù)學(xué)模型中的相關(guān)參數(shù),包括含油污泥的焚燒處理量、含油污泥揮發(fā)分含量、灰分含量與水分含量、過量空氣系數(shù)、爐膛高度及受熱面面積等參數(shù),來模擬分析這些參數(shù)的變化對爐內(nèi)燃燒特性的影響。模擬發(fā)現(xiàn)爐內(nèi)溫度一般隨含油污泥的焚燒處理量的增加、含油污泥揮發(fā)分含量的增加、灰分含量與水分含量減少、爐膛高度與爐內(nèi)受熱面面積的減少而增加。但是,過量空氣系數(shù)的變化對爐內(nèi)溫度的影響在爐膛下部和上部呈現(xiàn)出不同的特點(diǎn)。在