Отпадъци от науката и технологиите

обобщение

Резюме

Записи в индекса

Ключови думи: битови отпадъци, изгаряне, летливи органични съединения, горене, FLUENT, ламинарен режим, турбулентен режим

Съдържание

Пълен текст

Термохимичните процеси като изгаряне или карбонизация представляват надеждно средство за третиране на горими органични отпадъци, ако димните емисии са правилно контролирани и третирани. Те водят, от една страна, до намаляване на масата и обема на отпадъците, а от друга до тяхното оползотворяване на енергия чрез производство на топлина и/или електричество. Тези процеси обаче генерират газообразни емисии като въглеродни оксиди (CO, CO2), серни оксиди (SO2), азотни оксиди (NOx), хлорирани продукти (диоксини и фурани), летливи органични съединения., Полициклични ароматни въглеводороди, прах, тежки метали, сажди и др. CO2 е основният парников газ и NOx оказва въздействие върху екосистемата (киселинни дъждове, фотохимично замърсяване, еутрофикация), върху разрушаването на стратосферния озонов слой, както и върху човешкото здраве (Balet, 2008; Addou, 2009).

Конвенционалните методи за третиране на изпарения (Balet, 2008; Addou, 2009) водят до образуването на остатъци от пречистване, които трябва да се обработват и обработват според тяхната опасност. При процеси на пиролиза/карбонизация, изгарянето на изпаренията осигурява ефективно и икономично третиране, както е показано в многобройни трудове за карбонизация на дървесината (Halouani и Farhat, 2003). Тези автори са разработили полуемпиричен модел на изгаряне на изпарения от три пещи за карбонизация с частично изгаряне при стъпкова работа във вертикален цилиндричен реактор. Резултатите показват, че изгарянето при около 1000 ° C на карбонизационните изпарения позволява унищожаването на 99% от масата на замърсителите с изключение на CO2 и намаляването на емисиите на замърсители.

Основната цел на това проучване е да се моделира и симулира изгарянето на летливи органични съединения, които вероятно ще присъстват в изгарянето на битови отпадъци в ламинарен поток, от една страна, след като се вземат предвид взаимодействията между изгарянето и турбуленцията.

1.1. Физически проблем

Случаят се занимава с дим, който ще се получи от изгарянето на битови отпадъци (Tézanou, 2003), съставен от CH4, C2H4, CO, H2, C и O2 при съответни масови фракции: 0,0635; 0,0740; 0,0369; 0,0264; 0,0158; 0,81 (N’wuitcha et al., 2014a; N’wuitcha et al., 2014b).

Счита се, че изгарянето на органичните замърсители на изпаренията (виж фигура 1) се извършва в цилиндрично заграждение с вътрешен диаметър D = 1 m и височина H = 1 m, снабдено с два отвора: кръгъл отвор с диаметър = 0,2 m в долната основа за входа на димните газове и друга с диаметър ds = 0,2 m в горната основа на инсинератора, през която газовете излизат след изгаряне. Излишъкът на въздух от A0 = 35% се взе предвид при нашите изчисления.

Фигура 1. Вертикален разрез на фурната

1.2. Трансферни уравнения

Като се вземат предвид опростяващите предположения, формулирани в (N'wuitcha et al., 2012), уравненията, които управляват трансферите в пещта в ламинарен режим, се записват в цилиндричната референтна рамка (O, r, z) в следното общо форма:

където ϕ представлява физическа величина: 1 (уравнение за непрекъснатост), u аксиален компонент на скоростта, v радиален компонент на скоростта, T температура, Yi масовата част на химичните видове i. При турбулентни условия, базирани на опростяващите предположения, направени в (N’wuitcha et al., 2014a; N’wuitcha et al., 2014b), трансферните уравнения приемат общата форма по-горе. В допълнение към физическите величини, представени от, се добавят параметрите на турбулентност, k, турбулентната кинетична енергия и ε, нейната скорост на разсейване. ρ е плътността, времето, радиалната координата, z нормалната координата, Γ ϕ коефициент на дифузия на ϕ и S ϕ изходен член на ϕ.

Моделите на излъчване и изгаряне, както и началните и граничните условия са описани в (N'wuitcha et al., 2012) за ламинарния режим и в (N'wuitcha et al., 2014a; N'wuitcha et al., 2014б) за турбулентния режим.

2.1. В ламинарен режим

Трансферните уравнения се дискретизират, като се използва методът с краен обем. Получените системи от алгебрични уравнения от тридиагонален тип се решават с помощта на алгоритъма на Томас, свързан с итеративна процедура с коефициент на субрелаксация, равен на 0,6 за компонентите на скоростта и 0, 8 за температура, масови фракции, налягане и яркост. Итеративната процедура се спира, когато е проверен следният тест: