【摘要】：當(dāng)前我國小型生物質(zhì)鍋爐(20t/h)使用量大,主要分布在農(nóng)村地區(qū),用于家庭戶用取暖或者進(jìn)行炊事活動(dòng)。由于農(nóng)村地區(qū)環(huán)保意識(shí)不高、小型生物質(zhì)鍋爐生產(chǎn)技術(shù)規(guī)范不達(dá)標(biāo),所以大多小型生物質(zhì)鍋爐并未添加尾氣處理裝置。因此造成生物質(zhì)鍋爐污染物排放量大,污染物治理缺乏重視。研究小型生物質(zhì)鍋爐煙氣凈化技術(shù),治理煙氣中的大氣污染物,為綠色發(fā)展建設(shè)美麗鄉(xiāng)村提供技術(shù)支撐。本研究在查詢國內(nèi)外關(guān)于生物質(zhì)鍋爐煙氣排放特性和煙氣治理技術(shù)的基礎(chǔ)上,針對(duì)目前小型生物質(zhì)鍋爐煙氣凈化裝置研究少、效率低的問題,通過理論研究、計(jì)算機(jī)仿真模擬、樣機(jī)試制及試驗(yàn)分析,研發(fā)了一種小型生物質(zhì)鍋爐煙氣中顆粒物與揮發(fā)性有機(jī)物一體化脫除裝置。主要研究?jī)?nèi)容及創(chuàng)新之處如下:(1)顆粒物與揮發(fā)性有機(jī)物一體化脫除工藝研究。通過查閱文獻(xiàn)和試驗(yàn)測(cè)試,研究小型生物質(zhì)鍋爐的煙氣排放特性,以制定滿足煙氣凈化要求的工藝。根據(jù)得到的煙氣排放特性,提出布袋除塵技術(shù)結(jié)合活性炭吸附技術(shù),并集成通風(fēng)直接冷卻技術(shù)的一體化脫除工藝技術(shù),并依據(jù)此原理進(jìn)行了整機(jī)設(shè)計(jì)。(2)顆粒物與揮發(fā)性有機(jī)物一體化脫除裝置研究。根據(jù)工藝路線對(duì)各個(gè)部件進(jìn)行設(shè)計(jì)或選型,包括冷凝系統(tǒng)、除塵系統(tǒng)、吸附系統(tǒng)和風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì)和選型。得到了冷凝風(fēng)機(jī)、布袋、活性炭箱等關(guān)鍵零部件的尺寸參數(shù)和運(yùn)行參數(shù)。(3)顆粒物與揮發(fā)性有機(jī)物脫除裝置數(shù)值模擬研究。根據(jù)設(shè)計(jì)的顆粒物與揮發(fā)性有機(jī)物一體化脫除裝置模型,通過Fluent對(duì)裝置內(nèi)部流場(chǎng)進(jìn)行數(shù)值模擬分析,得到內(nèi)部流場(chǎng)分布,優(yōu)化裝置設(shè)計(jì)。(4)顆粒物與揮發(fā)性有機(jī)物一體化脫除裝置試驗(yàn)研究。進(jìn)行不同負(fù)荷和不同燃料的驗(yàn)證試驗(yàn),以及后期的運(yùn)行風(fēng)速和溫度的工藝參數(shù)優(yōu)化試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明:裝置對(duì)顆粒物的去除效率在87.8%~90.7%,VOCs去除率69.1%~72.0%,顆粒物和VOCs的排放濃度遠(yuǎn)低于《GB 13271-2014鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》。本裝置的最優(yōu)運(yùn)行參數(shù)為過濾風(fēng)速3m/s,運(yùn)行溫度50℃。本文研究的PM-VOCs一體化脫除裝置對(duì)生物質(zhì)鍋爐煙氣中的顆粒物和VOCs具有較好的脫除效果,研究可為生物質(zhì)成型燃料鍋爐煙氣凈化工藝提供技術(shù)支撐。
【圖文】：

1.2 生物質(zhì)鍋爐煙氣排放特性生物質(zhì)成型燃料的燃燒可以分為三個(gè)階段 ：預(yù)熱干燥、揮發(fā)分析出燃燒和固定碳燃燒（Tian2010）。在預(yù)熱干燥階段，生物質(zhì)燃料在外在熱源的加熱下，溫度逐漸升高，燃料中的水分開始蒸發(fā)；在經(jīng)過預(yù)熱干燥以后，生物質(zhì)中的有機(jī)物開始析出揮發(fā)性有機(jī)物并且著火劇烈燃燒，同時(shí)析出揮發(fā)性有機(jī)物后的生物質(zhì)形成焦炭；然后在揮發(fā)性有機(jī)物燃燒完后，溫度上升達(dá)到著火點(diǎn)的焦炭進(jìn)行緩慢燃燒（田紅 2013）。在燃燒過程中，顆粒物的生成過程如圖 1-1 所示（陳振輝 2014），燃料中的可燃物質(zhì)不完全燃燒產(chǎn)生炭黑顆粒（Jokiniemi 2001），部分析出的揮發(fā)性有機(jī)物不完全燃燒，凝結(jié)或者吸附在已有的顆粒物上產(chǎn)生有機(jī)顆粒（Tissari2009），一些不可燃物質(zhì)（氯和堿金屬等）通過均質(zhì)/異質(zhì)凝結(jié)變化產(chǎn)生飛灰顆粒（王茜 2017），通過均質(zhì)/異質(zhì)凝結(jié)生成的顆粒物大多為粒徑小于 1μm 的細(xì)顆粒物。還有一部分不完全燃燒的揮發(fā)性有機(jī)物以氣體狀態(tài)存在隨著煙氣排出。

高腐蝕等氣體中除塵效果較差。而且，布袋除塵的濾袋容易損壞，運(yùn)行維通過對(duì)濾袋表面進(jìn)行處理，涂覆一層微孔濾膜可以增加濾袋的性能，使其物的除塵效率上升（Li 2003）。（4） 濕式除塵濕式除塵器是通過將氣體中的顆粒物轉(zhuǎn)移到液體中從而分離去除的一種技源平 2011）濕式除塵器的主要優(yōu)點(diǎn)如下：設(shè)備簡(jiǎn)單，制造容易，占地較小式除塵器運(yùn)行過程中通入水等液體，因此可以用于處理高溫、高濕的氣體處理易燃易爆氣體和一些能溶于水的毒性氣體。濕式除塵器的除塵效率較可達(dá)到 90%有些濕式除塵器的效率更高。濕式除塵器缺點(diǎn)如下：運(yùn)行過程耗大量的水，并且需要給水、排水和污水處理設(shè)等配套設(shè)備。而且濕式除產(chǎn)生的泥漿會(huì)造成除塵器的堵塞等問題，產(chǎn)生的泥漿難以處理，有產(chǎn)生二可能。在處理腐蝕性煙氣時(shí)對(duì)設(shè)備和管道的防腐要求高。在低溫環(huán)境下難對(duì)疏水性顆粒物的去除效果較差。
【學(xué)位授予單位】：華中農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：X701

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