頁巖氣開發(fā)開采是我國保障能源安全、維護(hù)能源結(jié)構(gòu)完整性的一項(xiàng)戰(zhàn)略舉措。頁巖氣開采帶來大量油基鉆屑,其中包含的有機(jī)毒物對開采現(xiàn)場的周邊生態(tài)環(huán)境會(huì)造成嚴(yán)重的威脅,同時(shí),油基鉆屑無害化處理能力的不足限制了頁巖氣的開采規(guī)模。本文研究頁巖油基鉆屑有機(jī)毒物高效綠色處理處置方法和裝備,具有重要的理論和工程應(yīng)用價(jià)值。本文采用計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)模擬、三維旋狀湍流場顆粒運(yùn)動(dòng)理論分析以及旋流自轉(zhuǎn)脫附實(shí)驗(yàn)等研究方法,揭示了三維旋轉(zhuǎn)湍流場中,頁巖油基鉆屑旋流自轉(zhuǎn)原理及鉆屑有機(jī)毒物微界面振蕩脫離機(jī)制,建立油基鉆屑中不同分布的有機(jī)污染物脫除的數(shù)學(xué)模型,提出油基鉆屑有機(jī)毒物旋流自轉(zhuǎn)脫附技術(shù)原理,構(gòu)建油基鉆屑旋流自轉(zhuǎn)裝置設(shè)計(jì)方法,研制一臺(tái)處理量為10 kg/h的油基鉆屑旋流自轉(zhuǎn)脫附裝置樣機(jī)。在入口的流量為85 m3/h,載氣溫度為200℃,進(jìn)料速度為6 kg/h時(shí),旋流自轉(zhuǎn)對油基鉆屑達(dá)到最佳的除油效果,含油率由7.7%降至0.27%,除油效率達(dá)到98.1%。同時(shí),該方法的處理能耗約為0.34 kWh/kg,壓降為9.5 kPa,比現(xiàn)有熱處理方法單位處理量能耗降低約70%。上述研究對油基鉆屑有機(jī)毒物非（微）相變無害化處理與頁巖... 

【文章頁數(shù)】：105 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 課題背景與意義
    1.2 環(huán)境多孔介質(zhì)內(nèi)油類污染物的殘留與遷移規(guī)律
    1.3 油基鉆屑處理技術(shù)研究進(jìn)展
        1.3.1 油基鉆屑化學(xué)法處理技術(shù)研究進(jìn)展
        1.3.2 熱處理法處理技術(shù)研究進(jìn)展
        1.3.3 機(jī)械法處理技術(shù)研究進(jìn)展
        1.3.4 生物法處理技術(shù)研究進(jìn)展
    1.4 旋流脫附技術(shù)的研究進(jìn)展及應(yīng)用
    1.5 存在的問題
    1.6 研究目的
    1.7 研究內(nèi)容
第2章 油基鉆屑旋流自轉(zhuǎn)脫附機(jī)理
    2.1 旋流流場特征及旋流場中的顆粒自轉(zhuǎn)行為
        2.1.1 旋流場渦流理論
        2.1.2 旋流場中顆粒的自轉(zhuǎn)行為
    2.2 顆粒在旋流場內(nèi)的受力特征分析
        2.2.1 顆粒在旋流場內(nèi)的受力分析
        2.2.2 顆粒在旋流場內(nèi)的脈動(dòng)離心力
    2.3 巖屑自轉(zhuǎn)除油過程機(jī)理
        2.3.1 油相在油基鉆屑中的分布特征
        2.3.2 表面油的旋流脫除機(jī)理
        2.3.3 毛細(xì)油的旋流脫除機(jī)理
        2.3.4 孔隙油的旋流脫除機(jī)理
    2.4 小結(jié)
第3章 蝸殼結(jié)構(gòu)參數(shù)對旋風(fēng)分離器氣相流場特征的數(shù)值模擬研究
    3.1 物理模型與網(wǎng)格劃分
        3.1.1 旋流器的設(shè)計(jì)
        3.1.2 網(wǎng)格的劃分
    3.2 計(jì)算模型選取
    3.3 初始條件與邊界條件
        3.3.1 初始條件
        3.3.2 邊界條件
    3.4 求解器的設(shè)置
    3.5 網(wǎng)格無關(guān)性驗(yàn)證
    3.6 蝸殼度數(shù)對旋風(fēng)分離器內(nèi)流場的影響
        3.6.1 蝸殼度數(shù)對旋風(fēng)分離器內(nèi)切向速度的影響
        3.6.2 蝸殼度數(shù)對旋風(fēng)分離器內(nèi)軸向速度的影響
        3.6.3 蝸殼度數(shù)對壓力分布的影響
        3.6.4 蝸殼度數(shù)對湍流特性的影響
    3.7 蝸殼偏心距對旋風(fēng)分離器內(nèi)流場的影響
        3.7.1 偏心距對切向速度分布的影響
        3.7.2 偏心距對壓力分布的影響
        3.7.3 偏心距對湍流特性的影響
    3.8 小結(jié)
第4章 油基鉆屑旋流自轉(zhuǎn)脫附除油實(shí)驗(yàn)
    4.1 實(shí)驗(yàn)物料的理化性質(zhì)表征
        4.1.1 密度
        4.1.2 固體顆粒粒度
        4.1.3 熱重分析
        4.1.4 粘-溫特性
        4.1.5 成分組成
        4.1.6 孔隙結(jié)構(gòu)分析
    4.2 旋流自轉(zhuǎn)脫附裝置的搭建
    4.3 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與方法
        4.3.1 油基鉆屑旋流除油試驗(yàn)
        4.3.2 含油率的測試
    4.4 結(jié)果與討論
        4.4.1 進(jìn)氣量對除油的影響
        4.4.2 進(jìn)料速度對除油的影響
        4.4.3 載氣溫度對除油的影響
        4.4.4 循環(huán)次數(shù)對除油的影響
        4.4.5 旋流自轉(zhuǎn)除油對油基鉆屑的物化性質(zhì)的影響
        4.4.6 技術(shù)經(jīng)濟(jì)性分析
    4.5 本章小結(jié)
第5章 結(jié)論與展望
    5.1 研究總結(jié)
    5.2 展望
參考文獻(xiàn)
致謝
附錄


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
[1]旋流場中顆粒高速自轉(zhuǎn)研究及應(yīng)用[D]. 黃淵.華東理工大學(xué) 2017

碩士論文
[1]富氫氣氛下煤催化熱解特性研究[D]. 李敏.浙江大學(xué) 2015



本文編號：3657430