發(fā)布時(shí)間：2020-11-09 08:21

　　 工業(yè)窯爐協(xié)同處置技術(shù)是目前國內(nèi)外危險(xiǎn)廢物處置利用的重要發(fā)展方向之一。德士古水煤漿氣化爐(以下簡(jiǎn)稱德士古氣化爐)在甲醇生產(chǎn)及合成氨等工業(yè)過程中應(yīng)用廣泛,具有反應(yīng)溫度高、碳轉(zhuǎn)化率高、合成氣雜質(zhì)少等優(yōu)點(diǎn),其內(nèi)部的高溫環(huán)境為協(xié)同處置危險(xiǎn)廢物提供了可能。我國清潔能源發(fā)展及工業(yè)生產(chǎn)上對(duì)該爐型的需求量持續(xù)增長(zhǎng),因此德士古氣化爐協(xié)同處置危險(xiǎn)廢物的潛力對(duì)提高我國危險(xiǎn)廢物處置能力具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。目前國內(nèi)外尚沒有關(guān)于德士古氣化爐協(xié)同處置危險(xiǎn)廢物污染控制的相關(guān)研究,本文通過實(shí)驗(yàn)室模擬試驗(yàn)及現(xiàn)場(chǎng)工程試驗(yàn)對(duì)其協(xié)同處置危險(xiǎn)廢物過程進(jìn)行研究,探究不同污染物在爐內(nèi)的反應(yīng)規(guī)律、排放特征和在不同釋放途徑中的分配規(guī)律,提出危險(xiǎn)廢物協(xié)同處置的污染控制要求。研究結(jié)果表明:(1)德士古氣化爐協(xié)同處置危險(xiǎn)廢物過程中,氣化爐內(nèi)溫度始終維持在1330-1350℃,對(duì)水煤漿氣化過程無顯著影響。在空白工況(原煤配制水煤漿生產(chǎn)工況)及協(xié)同處置工況下(有機(jī)和重金屬標(biāo)識(shí)劑配制水煤漿工況),氣化爐內(nèi)壓力始終處于1.0-1.3 MPa之間,產(chǎn)氣量穩(wěn)定在12000-14000 Nm~3/h之間,協(xié)同處置危險(xiǎn)廢物過程對(duì)氣化爐工況穩(wěn)定性無顯著影響。(2)以對(duì)二氯苯作為有機(jī)標(biāo)識(shí)劑在德士古氣化爐內(nèi)進(jìn)行協(xié)同處置,對(duì)文丘里出口合成氣、脫硫塔入口合成氣、脫硫塔出口合成氣、高溫黑水閃蒸氣、脫硫液再生槽排氣、合成氨貯存槽排氣、炭黑、殘?jiān)�、回用水中�?duì)二氯苯含量進(jìn)行檢測(cè)并計(jì)算有機(jī)污染物的焚毀率,其結(jié)果大于98%,說明氣化爐內(nèi)溫度可以使有機(jī)污染物得到較為徹底的降解。(3)德士古氣化爐協(xié)同處置危險(xiǎn)廢物過程沒有增加二噁英的排放風(fēng)險(xiǎn)。高溫黑水閃蒸氣、脫硫液再生槽排氣、炭黑、殘?jiān)盎赜盟卸䥽f英含量均遠(yuǎn)低于國內(nèi)外現(xiàn)有相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)限值。協(xié)同處置危險(xiǎn)廢物過程沒有改變二噁英在廢水、廢氣及固體廢物中的分配趨勢(shì)。其中13%-16.37%PCDDs分配在廢氣中,0.91%-0.99%分配在廢水中,82.65%-86.09%分配在固體廢物中。對(duì)于PCDFs則有6.10%-22.95%分配在廢氣中,0.59%-0.80%分配在廢水中,76.45%-93.10%分配在固體廢物中。液相中二噁英含量很低,二噁英更易分配在氣相及固相中,在固相中的分配量遠(yuǎn)高于氣相中分配量。(4)德士古氣化爐協(xié)同處置危險(xiǎn)廢物過程沒有增加多環(huán)芳烴的排放風(fēng)險(xiǎn)。在空白工況及協(xié)同處置工況下,高溫黑水閃蒸氣及回用水中多環(huán)芳烴含量均高于相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)限值,需加以處置后方可排放。協(xié)同處置危險(xiǎn)廢物過程沒有改變不同分子量的多環(huán)芳烴在廢水、廢氣及固體廢物中的分配趨勢(shì)。其中2-3環(huán)多環(huán)芳烴有92.96%-93.68%分配在廢氣中,4環(huán)多環(huán)芳烴有50.84%-71.66%分配在固體廢物中,5-6環(huán)多環(huán)芳烴有85.3%-86.77%分配在固體廢物中。廢氣中低分子量多環(huán)芳烴(2-3環(huán))所占比例較高,而在固體廢物中,中高分子量多環(huán)芳烴(4環(huán),5-6環(huán))所占比例較大,廢水中多環(huán)芳烴含量總體較低。(5)德士古氣化爐協(xié)同處置危險(xiǎn)廢物過程沒有增加重金屬的排放風(fēng)險(xiǎn)。重金屬主要分配在殘?jiān)�、炭黑以及回用水�?廢氣中重金屬的排放風(fēng)險(xiǎn)不大。其中17.36%-40%的半揮發(fā)性重金屬分布在殘?jiān)疤亢谥?13.6%-19.3%的半揮發(fā)性重金屬分布在回用水中;揮發(fā)性重金屬主要分布在炭黑及合成氣中,分配比例分別為81.3%和28.9%;其它重金屬也主要分配在殘?jiān)吞亢谥?分配比例分別為4%-97%和11%-88%。綜上,德士古氣化爐協(xié)同處置危險(xiǎn)廢物過程未增加各污染物排放風(fēng)險(xiǎn),且該過程有機(jī)物降解較為徹底。德士古氣化爐具有可處置含水率較高的廢物的優(yōu)勢(shì),未來有可能在處置污泥、煤液化殘?jiān)葟U物領(lǐng)域得到更為廣泛的應(yīng)用。
【學(xué)位單位】：中國環(huán)境科學(xué)研究院
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：X705
【部分圖文】：

第一章 緒 論適當(dāng)粒度分布的水煤漿，合格的水煤漿由低壓煤漿泵送人煤漿槽中。（2）合成氣系統(tǒng)：水煤漿經(jīng)高壓煤漿泵加壓后與高壓氧氣經(jīng)德士古燒嘴混合后呈霧狀噴入氣化爐燃燒室，在燃燒室中進(jìn)行復(fù)雜的氣化反應(yīng)，生成的合成氣和熔渣經(jīng)激冷環(huán)及下降管進(jìn)人氣化爐激冷室冷卻，冷卻后的合成氣經(jīng)洗滌變換后進(jìn)入后續(xù)合成工序，熔渣落入激冷室底部冷卻、固化，定期排出。（3）燒嘴冷卻系統(tǒng)：燒嘴能將利用高速氧氣流的動(dòng)能將水煤漿充分混合霧化，在爐內(nèi)形成一股穩(wěn)定火焰，利于氣化反應(yīng)。由于德士古燒嘴插入氣化爐燃燒室中，承受 1400℃左右的高溫，為了防止燒嘴損壞，在燒嘴外側(cè)多設(shè)置盤管式或夾套式冷卻系統(tǒng)。（4）鎖斗系統(tǒng)：落入激冷室底部的固態(tài)熔渣，經(jīng)鎖斗系統(tǒng)完成清洗、排渣、收渣等過程，由鎖斗程序自動(dòng)控制。循環(huán)時(shí)間一般為 30 min，也可根據(jù)具體情況設(shè)定定期收集并排出爐渣。（5）閃蒸及水處理系統(tǒng)：氣化爐和洗滌塔排出的含固量較高黑水，首先送入高壓、真空閃蒸系統(tǒng)進(jìn)行減壓閃蒸，以降低黑水溫度，釋放溶性氣體及濃縮黑水，經(jīng)閃蒸后的黑水含固量進(jìn)一步提高，送往沉降槽澄清，濾清后的水循環(huán)使用或經(jīng)處理后達(dá)標(biāo)排放[76-77]。

第一章 緒 論適當(dāng)粒度分布的水煤漿，合格的水煤漿由低壓煤漿泵送人煤漿槽中。（2）合成氣系統(tǒng)：水煤漿經(jīng)高壓煤漿泵加壓后與高壓氧氣經(jīng)德士古燒嘴混合后呈霧狀噴入氣化爐燃燒室，在燃燒室中進(jìn)行復(fù)雜的氣化反應(yīng)，生成的合成氣和熔渣經(jīng)激冷環(huán)及下降管進(jìn)人氣化爐激冷室冷卻，冷卻后的合成氣經(jīng)洗滌變換后進(jìn)入后續(xù)合成工序，熔渣落入激冷室底部冷卻、固化，定期排出。（3）燒嘴冷卻系統(tǒng)：燒嘴能將利用高速氧氣流的動(dòng)能將水煤漿充分混合霧化，在爐內(nèi)形成一股穩(wěn)定火焰，利于氣化反應(yīng)。由于德士古燒嘴插入氣化爐燃燒室中，承受 1400℃左右的高溫，為了防止燒嘴損壞，在燒嘴外側(cè)多設(shè)置盤管式或夾套式冷卻系統(tǒng)。（4）鎖斗系統(tǒng)：落入激冷室底部的固態(tài)熔渣，經(jīng)鎖斗系統(tǒng)完成清洗、排渣、收渣等過程，由鎖斗程序自動(dòng)控制。循環(huán)時(shí)間一般為 30 min，也可根據(jù)具體情況設(shè)定定期收集并排出爐渣。（5）閃蒸及水處理系統(tǒng)：氣化爐和洗滌塔排出的含固量較高黑水，首先送入高壓、真空閃蒸系統(tǒng)進(jìn)行減壓閃蒸，以降低黑水溫度，釋放溶性氣體及濃縮黑水，經(jīng)閃蒸后的黑水含固量進(jìn)一步提高，送往沉降槽澄清，濾清后的水循環(huán)使用或經(jīng)處理后達(dá)標(biāo)排放[76-77]。

1.3 德士古水煤漿氣化爐熱工特性及氣化原理研究1.3.1 德士古水煤漿氣化爐熱工特性研究采用 Fluent 軟件對(duì)德士古水煤漿氣化爐內(nèi)部流場(chǎng)進(jìn)行模擬，通過計(jì)算機(jī)數(shù)值計(jì)算和圖像顯示，對(duì)包含有流體流動(dòng)和傳熱等相關(guān)物理現(xiàn)象的系統(tǒng)所做了分析。結(jié)果表明：（1）氧氣進(jìn)入噴口后經(jīng)過噴口加速，以很高的速度噴射而出，此區(qū)域即氣化爐揮發(fā)份燃燒區(qū)溫度相對(duì)較高在 1600℃，氣化區(qū)域溫度保持在 1300-1400℃左右（圖 1.3）。（2）氫氣主要在揮發(fā)份將氧氣消耗完畢后，發(fā)生水煤氣化區(qū)域生成，出口比例在 32%左右（圖 1.4）。（3）二氧化碳在揮發(fā)分燃燒階段產(chǎn)生，生成量在 10%左右，在焦炭還原階段被消耗，出口分?jǐn)?shù)在 10%左右（圖 1.5）。（4）一氧化碳是煤氣化的主要產(chǎn)物，在焦炭還原階段大量生成，出口分?jǐn)?shù)為 48%左右（圖 1.6）。（5）中心噴口和環(huán)氧噴口噴入 99%的純氧，在揮發(fā)份燃燒階段被消耗殆盡，整個(gè)焦炭還原過程在缺氧混環(huán)境下進(jìn)行（圖 1.7）。因此，氣化過程中氧化性氣氛反應(yīng)過程僅有很短的時(shí)間，大部分反應(yīng)在一氧化碳和氫氣存在下的還原性氣氛下進(jìn)行。氣化區(qū)域溫度始終維持在1300-1400℃左右，有效氣體（CO+H2）成分含量達(dá)到 80%以上。
【參考文獻(xiàn)】

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7 李斌;TEXACO水煤漿氣化爐的建模及仿真研究[D];重慶大學(xué);2002年

本文編號(hào)：2876152