用超臨界水氧化法進行廢水處理的應用研究.pdf

1、設備的腐蝕、結垢及昂貴的操作費用問題嚴重阻礙了超臨界水氧化技術(簡稱SCWO)的工業(yè)化發(fā)展進程，推動SCWO發(fā)展的當務之急就是解決這些技術難題。本文從二維數值模擬和實驗研究兩方面展開了對一種抗腐蝕抗結垢反應器--蒸發(fā)壁式反應器--水力學特性的研究，并對SCWO反應熱進行了分析，探索一種能夠經濟且有效利用該反應熱的途徑，以此來降低SCWO過程的操作費用。 首先本文建立了充分發(fā)展條件下的蒸發(fā)壁反應器模型，應用該模型計算分析了蒸發(fā)壁

2、強度、蒸發(fā)壁流溫度、主流溫度及流速對亞臨界和超臨界條件下的蒸發(fā)壁效應的影響。計算結果表明：蒸發(fā)壁強度對蒸發(fā)壁效應的影響最為顯著，達到1％時可以達到抗腐蝕抗結垢的作用；其他因素對亞臨界條件下的蒸發(fā)壁效應影響不大；在超臨界條件下蒸發(fā)壁流與主流間的溫差過大會有自然對流產生；增大主流流速可以減小自然對流。 在上述模擬計算基礎上，本文在自行設計的冷態(tài)實驗裝置上對亞臨界條件下蒸發(fā)壁強度和主流流速對反應器的溫度分布和停留時間分布的影響進行了

3、實驗研究。溫度分布結果與充分發(fā)展條件下的數值模擬結果一致。對停留時間分布函數分析發(fā)現：蒸發(fā)壁強度的增大，會增大主流區(qū)的返混，總體來看，反應器內物流流動接近于平推流反應器內的流動。應用數值模擬方法對相同條件下反應器的水力學性能進行了計算，計算結果與實驗結果比較接近，這說明模型是有效的、正確的。 其次本文應用數值模擬計算方法對熱態(tài)條件下蒸發(fā)壁強度和蒸發(fā)壁流溫度對SCWO的影響進行了計算分析。計算結果表明：蒸發(fā)壁強度和蒸發(fā)壁流溫度對

4、主流中心區(qū)的反應影響不是很明顯：蒸發(fā)壁流對反應器起到了一定的保護作用。此外，對反應器內的停留時間分布分析發(fā)現：反應器內有短路或溝流存在，整體流動接近于平推流流動；隨著蒸發(fā)壁強度的增大，平均停留時間減小，無因次方差有微小的增大趨勢；隨著蒸發(fā)壁流溫度的升高，平均停留時間減小，無因次方差也隨之減小。 最后本文采用Aspen Plus 軟件對苯酚在SCWO中的反應進行計算，通過計算發(fā)現在一定壓力條件下溫度對SCWO反應熱影響較小，當溫