燃烧过程中多环芳烃的生成与数值模拟

论文摘要

燃烧过程中无机污染物的生成已有研究，国内国外对此类物质的排放限制已较为完善。然而，化石燃料燃烧产生的有机污染物，如多环芳烃等的研究较少，由于其致癌，致畸和致突变的“三致”作用，对人体的健康造成严重威胁，越来越受到人们地关注。目前，对燃烧过程中多环芳烃的生成和排放认识较少，燃烧形式，工况组织等对多环芳烃生成的影响还不清楚。 我国目前的能源利用形式主要是以燃煤为主，电力生产近80％来自于煤粉燃烧。本文就煤燃烧多环芳烃的生成进行深入研究，预期为我国清洁能源生产提供依据，也可为控制有毒有机污染物的排放提供有用参考。 另一方面，我国城市生活垃圾产量随着社会进步日渐增多，其处理问题也日趋突出。传统的填埋与堆肥处理方法占用土地，虽然方法简单，但是由此产生的二次污染问题也比较突出，达不到有效处理垃圾的目的。焚烧处理由于其减容减量效果明显，越来越受到重视。由于垃圾成分复杂，有机质也较多，焚烧过程中有毒有机污染物的生成较为突出，其生成和控制的研究更是缺少。 本文就以上两个问题在小型试验台架管式炉和流化床炉上，进行煤燃烧和垃圾焚烧多环芳烃生成的试验研究，并依托国家重点基础研究发展规划项目(G1999022211)，国家重点自然科学基金(N59836210)等项目的支持，研究了： ●煤燃烧过程中影响多环芳烃生成的各种因素，包括燃烧方式、气氛、温度、停留时间、过量空气系数、燃料性质和添加物等。小型管式炉燃烧是研究多环芳烃生成机理的较佳形式，在此条件下，煤的热解和燃烧时多环芳烃生成的试验研究对了解燃烧过程中多环芳烃的生成具有重要的参考价值。同时，流化床燃烧作为多环芳烃生成机理研究的另一个重要手段，能丰富燃烧过程中多环芳烃生成的认识。与此同时，本文还对大型燃煤电厂多环芳烃进行现场采样和测试，获得了实际燃煤电厂多环芳烃排放特性的第一手资料，其中包括静电除尘器、排烟温度等对多环芳烃排放的影响。 ●典型垃圾组分塑料焚烧过程中多环芳烃的生成，研究不同燃烧方式、温度、过量空气系数等因素对多环芳烃生成的影响。在小型试验台架管式炉和流化床进行垃

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 能源的现状与展望
• 1.2.1 世界能源的现状
• 1.2.2 中国能源现状
• 1.2.3 煤利用过程中的环境问题
• 1.3 我国固体废弃物的污染现状
• 1.3.1 固体废弃物的定义
• 1.3.2 固体废弃物的来源及分类
• 1.3.3 固体废弃物的污染
• 1.3.4 固体废弃物处理
• 1.4 本课题的主要研究内容及研究方法
• 1.4.1 研究内容
• 1.4.2 研究方法
• 第二章 有机污染物研究综述
• 2.1 多环芳烃的物理和化学性质
• 2.2 多环芳烃的排放与来源
• 2.3 多环芳烃分析系统
• 2.3.1 多环芳烃采样方法
• 2.3.2 多环芳烃预处理方法
• 2.3.3 多环芳烃检测分析方法
• 2.4 多环芳烃的生成机理研究
• 2.5 多环芳烃与二恶英的关系
• 第三章 典型煤种微量有机污染物分布特性
• 3.1 煤结构分析
• 3.2 典型煤种有机污染物分布
• 3.2.1 分析及测试方法
• 3.2.2 结果分析与讨论
• 3.3 多环芳烃含量与烟煤成分的关系
• 3.4 本章小结
• 第四章 煤利用过程中多环芳烃的生成
• 4.1 煤在热解条件下多环芳烃的生成
• 4.1.1 热解温度与多环芳烃生成的关系
• 4.1.2 热解温度与多环芳烃毒性的关系
• 4.2 煤在燃烧过程中多环芳烃的生成
• 4.2.1 管式炉煤燃烧多环芳烃的生成
• 4.2.2 流化床煤燃烧多环芳烃的生成
• 4.2.3 不同煤燃烧方式多环芳烃生成比较
• 4.2.4 大型煤粉电站多环芳烃排放
• 4.3 本章小结
• 第五章 垃圾焚烧过程中多环芳烃生成研究
• 5.1 管式炉垃圾焚烧多环芳烃生成
• 5.2 流化床垃圾焚烧多环芳烃生成
• 5.2.1 流化床PVC燃烧多环芳烃生成
• 5.2.2 流化床PS燃烧时多环芳烃的生成
• 5.2.3 流化床PE燃烧时多环芳烃的生成
• 5.3 三种塑料垃圾流化床混烧多环芳烃的生成
• 5.4 本章小结
• 第六章 垃圾与煤混烧多环芳烃生成研究
• 6.1 小型试验台架垃圾与煤混烧多环芳烃生成
• 6.1.1 管式炉垃圾与煤混烧多环芳烃的生成
• 6.1.2 流化床垃圾与煤混烧多环芳烃生成
• 6.2 商用垃圾流化床焚烧炉多环芳烃排放
• 6.2.1 试验内容及分析测试方法
• 6.2.2 结果分析与讨论
• 6.3 商用垃圾流化床焚烧炉多环芳烃排放的环境评价
• 6.4 本章小结
• 第七章 燃烧过程中多环芳烃生成数值模拟
• 7.1 KIVA-Ⅱ气固两相流控制方程
• 7.1.1 气相控制方程
• 7.1.2 固相控制方程
• 7.2 煤燃烧数值模型
• 7.2.1 双方程挥发份析出模型
• 7.2.2 气相燃烧模型
• 7.2.3 焦炭燃烧模型
• 7.3 多环芳烃生成的动力学模型
• 7.4 计算结果与试验比较
• 7.4.1 煤热解多环芳烃的生成数值模拟
• 7.4.2 煤燃烧多环芳烃生成数值模拟
• 7.5 本章小结
• 第八章 全文总结和研究展望
• 参考文献
• 在学期间发表的论文
• 在学期间参加的科研项目
• 致谢