用超臨界水氧化法進行廢水處理的應(yīng)用研究.pdf

1、設(shè)備的腐蝕、結(jié)垢及昂貴的操作費用問題嚴(yán)重阻礙了超臨界水氧化技術(shù)(簡稱SCWO)的工業(yè)化發(fā)展進程，推動SCWO發(fā)展的當(dāng)務(wù)之急就是解決這些技術(shù)難題。本文從二維數(shù)值模擬和實驗研究兩方面展開了對一種抗腐蝕抗結(jié)垢反應(yīng)器--蒸發(fā)壁式反應(yīng)器--水力學(xué)特性的研究，并對SCWO反應(yīng)熱進行了分析，探索一種能夠經(jīng)濟且有效利用該反應(yīng)熱的途徑，以此來降低SCWO過程的操作費用。 首先本文建立了充分發(fā)展條件下的蒸發(fā)壁反應(yīng)器模型，應(yīng)用該模型計算分析了蒸發(fā)壁

2、強度、蒸發(fā)壁流溫度、主流溫度及流速對亞臨界和超臨界條件下的蒸發(fā)壁效應(yīng)的影響。計算結(jié)果表明：蒸發(fā)壁強度對蒸發(fā)壁效應(yīng)的影響最為顯著，達到1％時可以達到抗腐蝕抗結(jié)垢的作用；其他因素對亞臨界條件下的蒸發(fā)壁效應(yīng)影響不大；在超臨界條件下蒸發(fā)壁流與主流間的溫差過大會有自然對流產(chǎn)生；增大主流流速可以減小自然對流。 在上述模擬計算基礎(chǔ)上，本文在自行設(shè)計的冷態(tài)實驗裝置上對亞臨界條件下蒸發(fā)壁強度和主流流速對反應(yīng)器的溫度分布和停留時間分布的影響進行了

3、實驗研究。溫度分布結(jié)果與充分發(fā)展條件下的數(shù)值模擬結(jié)果一致。對停留時間分布函數(shù)分析發(fā)現(xiàn)：蒸發(fā)壁強度的增大，會增大主流區(qū)的返混，總體來看，反應(yīng)器內(nèi)物流流動接近于平推流反應(yīng)器內(nèi)的流動。應(yīng)用數(shù)值模擬方法對相同條件下反應(yīng)器的水力學(xué)性能進行了計算，計算結(jié)果與實驗結(jié)果比較接近，這說明模型是有效的、正確的。 其次本文應(yīng)用數(shù)值模擬計算方法對熱態(tài)條件下蒸發(fā)壁強度和蒸發(fā)壁流溫度對SCWO的影響進行了計算分析。計算結(jié)果表明：蒸發(fā)壁強度和蒸發(fā)壁流溫度對

4、主流中心區(qū)的反應(yīng)影響不是很明顯：蒸發(fā)壁流對反應(yīng)器起到了一定的保護作用。此外，對反應(yīng)器內(nèi)的停留時間分布分析發(fā)現(xiàn)：反應(yīng)器內(nèi)有短路或溝流存在，整體流動接近于平推流流動；隨著蒸發(fā)壁強度的增大，平均停留時間減小，無因次方差有微小的增大趨勢；隨著蒸發(fā)壁流溫度的升高，平均停留時間減小，無因次方差也隨之減小。 最后本文采用Aspen Plus 軟件對苯酚在SCWO中的反應(yīng)進行計算，通過計算發(fā)現(xiàn)在一定壓力條件下溫度對SCWO反應(yīng)熱影響較小，當(dāng)溫