皮革廢料氣化燃燒的數(shù)值模擬與實驗研究.pdf

1、我國一年產(chǎn)生的皮革工業(yè)廢料約140萬噸，目前尚無有效的無害化處理技術，造成大量的堆積，不僅占用寶貴的土地資源，而且對土壤、地下水等環(huán)境造成污染。本文探索將粉碎后的皮革廢料在氣化爐內(nèi)厭氧環(huán)境下氣化產(chǎn)生的可燃氣體在二燃室內(nèi)充分燃燒，將其釋放的熱能用余熱鍋爐吸收用于發(fā)電或供熱，可以實現(xiàn)皮革廢料的減量化無害化和資源化處理。本文對皮革廢料的氣化特性、燃燒特性進行實驗研究，利用CFD數(shù)值模擬技術對氣化及燃燒過程進行模擬計算，利用其計算結果設計了氣化

2、爐頭，最后建立實驗平臺進行驗證。
　　首先，本文對皮革工業(yè)廢料進行元素分析和工業(yè)分析，采用熱重分析技術對粉碎后的皮革廢料的氣化特性、燃燒特性進行研究。主要研究PU革廢料的膠紙組分、基布組分不同組分比例在空氣氣氛下的氣化特性和燃燒特性，也研究了其在不同氧氣濃度下的氣化特性和燃燒特性。研究發(fā)現(xiàn)PU革廢料中膠質(zhì)組分的燃燒過程可以分為兩個階段，而基布組分的燃燒過程則只有一個階段;膠質(zhì)組分的著火溫度低于基布組分，但是燃盡溫度卻高于基布組分，

3、膠質(zhì)組分易燃但不易燃盡?？諝夥諊拢擯U革廢料中膠質(zhì)組分含量較少時，PU革廢料的著火特性和燃盡特性均接近于基布組分，易燃盡但不容易著火。PU革廢料的燃燒特性指數(shù)隨著膠質(zhì)組分的增加而減小; PU革廢料的燃燒特性指數(shù)，隨著氛圍中氧氣濃度的增加而增高。
　　其次，本文對三種不同長度（500mm、1000mm、2000mm）的氣化爐頭采用CFD數(shù)值模擬技術進行計算，得到其CO、CO2的截面濃度及截面速度，也研究了皮革廢料顆粒的軌跡分布，

4、并對氣化爐頭的結構進行優(yōu)選設計。研究發(fā)現(xiàn)隨著氣化室長度的增加，氣化室出口處的CO和CO2濃度分布趨于均勻，皮革廢料與空氣在氣化室內(nèi)的混合趨于均勻，顆粒在氣化室后環(huán)室停留時間較大。皮革廢料在三種長度結構下的氣化室內(nèi)的碳燃盡率皆大于99％。
　　再次，根據(jù)數(shù)值模擬計算及優(yōu)選的結果，對氣化爐頭進行整體布局，結構參數(shù)進行計算。在此基礎上進行熱力計算，并對氣化爐頭的保溫結構和電加熱預燃功率進行校核。
　　最后，建立了小試的實驗系統(tǒng)，對