论文部分内容阅读
化工有机废液COD含量高、难降解，且具有一定的热值，一般的物理化学处理法和生物处理法很难或无法对其进行处理。焚烧法既可破坏有害物质，又可回收利用热量，是一种高效环保的处理方法。流化床具有焚烧效率高、燃料适应性强、环保性能好等优点，在废水焚烧方面有广阔的应用前景。然而流化床焚烧技术在处理含高盐有机废液时，存在焚烧炉的结焦结渣问题。因此，研究流化床焚烧含盐废液的结焦结渣机理、影响因素及解决方法，对流化床焚烧炉的设计和运行具有重要的工程应用价值。
本文在自行设计的鼓泡流化床焚烧实验台上，开展含盐废液流化床焚烧试验研究，为流化床废液焚烧技术的应用和推广进行有益的探索研究。具体研究内容如下：
1、设计一个1.2 kg/h的小流量气泡雾化喷嘴，利用粒子动态分析仪（PDA），对喷嘴水平喷射时下游流场进行测量，分析了液雾粒径和速度的分布规律及其相关因子，考察了气液质量流量比、进气压力、混合室长度对雾化质量的影响。结果表明，液雾粒径沿径向呈非轴对称分布，轴线下方平均粒径大于上方平均粒径，液滴粒径随轴向距离呈先减小后增大的趋势；液雾轴向平均速度呈钟形分布，喷嘴出口区域液滴轴向平均速度和均方根速度都比较大，两者值均随轴向距离增加而逐渐减小。喷嘴出口区域，液滴粒径和速度间负相关性很强，随轴向距离的增加，其相关性可以忽略。气液比增大液雾粒径减小；在相同的气液比下，进气压力增大，雾化效果变差；混合室长度为其直径的2.5倍时，雾化效果较好。
2、在内径80mm的鼓泡流化床实验台上，测量了三种粒径范围（0.18～0.315nun、0.25～0.35mm、0.28～0.45mm）的石英砂颗粒在室温及高温（250～850℃）下的临界流化速度umf。结果表明，umf在测试范围内基本不随温度变化，随床料粒径增大而增大。基于试验数据，得到一个新的计算Umf的经验公式，公式拟合的临界雷诺数Remf与试验测得值的离散程度在10.06％范围内。上述研究结果为流化床反应器的设计和运行提供了可靠的依据。
3、在内径80mm的鼓泡流化床废水焚烧实验台上，研究废水含盐量及操作参数（密相区温度、表观气速、静止床高、床料粒径、石英砂类型）对床层结焦特性的影响。结果表明，废水中NaCl含量增加，床层结焦时间缩短；结焦时间随床温升高而减小，随表观气速增大而增加，随静止床高增高而减小，随床料粒径增大而减小。此外，用去除渣块的旧石英砂为床料，也会加速床层结焦。SEM/EDX和XRD分析表明，700℃时，NaCl未和SiO2反应，床层结焦是由NaCl熔化引起的。温度高于750℃时，NaCl和SiO2反应，生成低熔点的共晶体，导致床层结焦。
4、在鼓泡流化床废水焚烧实验台上，研究添加剂种类（CaCO3、Al2O3、Fe2O3、高岭土）及添加量（分别占床料总量的5％、1O％、20％）对床层结焦特性的影响。结果表明，这四种添加剂均能有效抑制床层结焦，其中Al2O3抑制效果最好。以CaCO3为例，流化床正常流化时间随其添加量增加而增加。温度低于800℃时，添加剂未和硅酸钠发生反应，其对流化床床层烧结的抑制主要是物理作用的结果，添加剂在床料颗粒表面形成一层涂层，该涂层中Ca、Al及Fe的含量较高，Na和Cl的含量较低，从而提高了涂层的熔点，降低了涂层的粘性，因而能抑制床层烧结。