Дипломы, курсовые, рефераты, контрольные...
Срочная помощь в учёбе

Разработка метода и проведение расчетов воспламенения и горения струи токсичных серосодержащих выбросов в топочных устройствах

Диссертация: Разработка метода и проведение расчетов воспламенения и горения струи токсичных серосодержащих выбросов в топочных устройствах
ДиссертацияПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

Парогазовые выбросы, содержащие горючие компоненты, можно сжигать в топочных устройствах и котельных топках парогенераторов. ПГВ, имеющие высокий процент содержания кислорода (15%-20%) могут быть использованы как окислитель для сжигания топлива (мазута или газа). Примером организации сжигания парогазовых выбросов может служить сжигание в специальном предтопке технологического котла ВОТ выбросов… Читать ещё >

Содержание

  • 1. Модели турбулентной диффузии и турбулентной теплопроводности и модели горения газов
  • 2. Постановка задачи
  • 3. Предварительные результаты
    • 3. 1. Метод численного решения системы уравнений теплопроводности и диффузии с конечной скоростью
    • 3. 2. Обсуждение предварительных результатов
      • 3. 2. 1. Дополнительная вычислительная процедура
      • 3. 2. 2. Схема воспламенения струи топлива в высокотемпературном потоке окислителя
  • 4. Исследование условий воспламенения струи газообразного топлива в спутном потоке окислителя
    • 4. 1. Влияние теплообмена на воспламенение газов в потоке
    • 4. 2. О вынужденном конвективном теплообмене в процессе воспламенения струи горючего газа в спутном потоке окислителя
    • 4. 3. Исследование выгорания струи метилмеркаптана в пламени пропана
  • 5. Усовершенствование вычислительной процедуры решения задачи о воспламенении струи горючих газов в высокотемпературном потоке окислителя
    • 5. 1. О выборе оптимальных параметров при численном интегрировании уравнений в задачах воспламенения в турбулентных потоках
    • 5. 2. Способ уменьшения расчетной области
  • 6. Расчет термического обезвреживания токсичных выбросов в топочных устройствах
    • 6. 1. Сжигание токсичных выбросов в котле с предтопком
  • Котласский ЦБК)
    • 6. 2. Расчет дожигания парогазовых выбросов в котле СРК-140 (Херсонский ЦБК)
  • Выводы

Разработка метода и проведение расчетов воспламенения и горения струи токсичных серосодержащих выбросов в топочных устройствах (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

Современное целлюлозно-бумажное производство (ЦБП) является одним из наиболее заметных источников загрязнения окружающей среды. Парогазовые (ПГВ) выбросы и вентиляционные выбросы (ВВ) технологических установок ЦБП содержат значительные концентрации токсичных, дурнопахнущих серосодержащих веществ, в частности, таких, как метилмеркаптан, сероводород, выброс которых в атмосферу приводит к существенному превышению предельно допустимых значений концентраций (ПДК) на указанные компоненты. В связи с возросшими экологическими требованиями становится актуальной проблема обезвреживания этих выбросов. Благодаря тому, что большинство из веществ, содержащихся в ПГВ и ВВ, являются горючими, одним из способов очистки выбросов от вредных веществ является их сжигание в топочных устройствах котлоагрегатов или в специальных печах. При окислении этих веществ, например, метилмеркаптана, образуются продукты окисления, которые являются менее вредными (802, 803, С02) и могут при определенных концентрациях, ниже ПДК этих газов, выбрасываться прямо в атмосферу. При концентрациях выше предельно допустимых встает вопрос об утилизации этих газов.

С другой стороны, сжигание некоторых вредных веществ (в частности, метилмеркаптана), до очень высокой степени их превращение в продукты окисления само по себе является важной проблемой. Это связано с тем, что незначительная концентрация этих веществ в воздухе уже неприемлема из-за не5 приятного запаха. Отсюда возникает необходимость так организовать топочный процесс, чтобы исключить проскоки выбросов мимо зоны активного горения или неполное их перемешивание с окислителем.

Парогазовые выбросы, содержащие горючие компоненты, можно сжигать в топочных устройствах и котельных топках парогенераторов. ПГВ, имеющие высокий процент содержания кислорода (15%-20%) могут быть использованы как окислитель для сжигания топлива (мазута или газа). Примером организации сжигания парогазовых выбросов может служить сжигание в специальном предтопке технологического котла ВОТ выбросов лесохимического цеха Котласского целлюлозно-бумажного комбината (КЦБК).

Используя опыт работы и имея в виду несколько существующих видов топочных устройств, в которых производится сжигание газообразных отходов различных химических производств, можно выбрать подходящее топочное устройство.

Более оптимальным и, по-видимому, более правильным, является разработка схемы сжигания выбросов и выбор устройства для этой цели на основе исследования процессов, протекающих в нем: аэродинамики, кинетики химических реакций и т. д.

Так, в большинстве вариантов применяется сжигание струй ПГВ и ВВ, подаваемых в высокотемпературный поток, содержащий окислитель (кислород).

Исследованию процессов воспламенения одиночной струи в потоке и разработке методов расчета и практического применения таких систем посвящена 6 предлагаемая работа. В ее основу положена гипотеза о конечной скорости протекания процессов тепломассообмена, вследствие чего базов исследований служат уравнения диффузии и теплопроводности гиперболического типа, а не параболического, как это обычно принято. 7.

Выводы.

По результатам диссертации можно сделать следующие выводы:

1. Для исследования процессов воспламенения и горения неизотермической струи была использована модель турбулентной теплопроводности и турбулентной диффузии с конечной скоростью. Показано, что вместо обычно рассматриваемых уравнений диффузии и теплопроводности параболического типа воспламенение в турбулентных потоках точнее описывается уравнениями гиперболического типа.

2. Предложен метод численного решения системы уравнений турбулентной диффузии и турбулентной теплопроводности на основе метода конечных разностей с дополнительной вычислительной процедурой для быстро растущих экспоненциальных зависимостей.

3. Разработана усовершенствованная вычислительная схема, основанная на известном факте о границах струи как прямых линиях, что позволило уменьшить расчетную область и время расчета.

4. Модель турбулентной диффузии и турбулентной теплопроводности с конечной скоростью и разработанный метод расчета позволили: а) исследовать влияние конвективного и радиационного теплообмена на воспламенение ранее не перемешанных газов в высокотемпературном потоке окислителя с учетом переменных характеристик турбулентностиб) обработать стендовые эксперименты по выгоранию струи метилмеркап.

109 тана в пламени пропана и получить значение предэкспоненциального множителя в форме Аррениуса ко= 9,2−1012 ПРИ принятых значениях энергии активации Е=30 400 кал/моль и порядке реакции по горючему ^=1,3 для суммарной реакции окисления метилмеркаптана в воздухе.

5. Разработанный метод расчета и проведенные вычислительные эксперименты позволили рассчитать на стадии проектирования: а) время выгорания метилмеркаптана, содержащегося в вентиляционных выбросах, в разработанной системе предтопка с технологическим котлом ВОТ (Котласский ЦБК) — б) время выгорания метилмеркаптана, содержащегося в парогазовых выбросах варочного цеха Херсонского ЦБК при подаче их в качестве третичного воздуха в котел СРК-140.

Последние две разработки применяются на Котласском и Херсонском ЦБК.

Показать весь текст

Список литературы

  1. Фок A.B. Решение одной задачи теории диффузии по методу конечных разностей и приложение его к диффузии света.// Тр. ГОИ, 1926, т.4, № 34, с.4−27
  2. .И. Уравнение диффузии с учетом молекулярной скорости.// ДАН СССР, сер.физич., 1935, т. 2, № 7, с.474−478
  3. Е.С. О турбулентном перемешивании воздуха в атмосфере.// Метеорология и гидрология, 1948, № 5, с. 13−28.
  4. Е.С. О гиперболичности уравнения вертикального турбулентного обмена в атмосфере.//Тр.ГГО, 1950, вып. 19(81), с. 175−184.
  5. Бай Ши-и. Турбулентное течение жидкости и газов.- М: Энергия, 1965, -344 с.
  6. Goldstein S. On diffusion by discontinous movement and on the telegraph equation, Quart// J. Mech Appl. Math, 1951, v. 4, № 1, p. 129−156.
  7. Г. А., Доронин Н. Ю. Учет релаксационных эффектов в эволюционных моделях океана.// III съезд советских океанологов, тезисы докладов, секция физика и химия океана, 1987, с. 119−121.
  8. A.C., Яглом A.M. Статистическая гидромеханика. М: Наука, 1965, т.1,-640 с.
  9. С. Стохастические проблемы в физике и астрономии. М: ИЛ, 1947, -89 с. 1.l
  10. A.H. Усп. матем. наук, 1938, вып. 5, с. 5−41
  11. Taylor G.I. Statistical theory of turbulence. Proc. Roy. Soc., ser. A., 1935, v. 151., p. 421−432.
  12. К.И. О сгорании в турбулентном потоке// Журнал технической физики., 1943, Т.19, вып. 9−10, с. 7−12.
  13. А.Н. Рассеяние энергии при локальной изотропной турбулентности.// ДАН СССР, 1941, т. 32, № 1, с. 19−21.
  14. O.A. Смешанная задача для гиперболического уравнения//-М: Гос.изд. техн.-теорет лит. 1953., — 280 с.
  15. O.A. Краевые задачи математической физики. //-М: Наука., 1973,-408 с.
  16. Очистка и рекуперация промышленных выбросов. -М.: Лесная промышленность, 1989, 416 с.
  17. С.К., Рябенький B.C. Введение в теорию разностных схем. -М: Наука., 1977, 439 с.
  18. И.С., Жидков Н. П. Методы вычисления. -М: Физматгиз, 1962, т.2, -639 с.
  19. Р. Мортон. Разностные методы решения краевых задач. -М: Изд. иностр. лит. 1960, -262 с.
  20. Е.С. Физика горения газов. -М, Наука, 1965, — 740 с.
  21. Ю.В., Кудрин В. Д., Пахнусов Б. К. Тюльпанов P.C. О расчете воспламенения струи топлива в спутном высокотемпературном потоке окислителя. -В кн.: Горение и взрыв. -М., 1977, -с. 394−398.
  22. В.Н. К анализу самовоспламенения турбулентной струи газа в потоке окислителя // ИФЖ, 1972, т. ХХП, № 2, с.480−485.
  23. P.C., Брыксенкова Н. К. Исследование влияния теплообмена на воспламенение газов в потоках. В сб.: Тепломассообмен. IV, Минск: ИТМО АН БССР, 1980, т. Ш, с. 100−106.
  24. Kovasznay L.S.G. Turbulent shear flow.- In: Symposia Mathematica, Bologua, 1972, v. IX, p. 507−522.
  25. JI.Д., Лившиц Е. М. Механика сплошных сред. М.: Гостехиздат, 1953, 788 с.
  26. P.C., Брыксенкова Н. К. Роль вынужденного конвективного теплообмена в процессах воспламенения газов в потоках В сб.: Тепломассообмен. VII, Минск: ИТМО АН БССР, 1984, с. 97.
  27. П. Вычислительная гидродинамика. М., Мир, 1980, 616 с.
  28. P.C., Брыксенкова Н. К. Исследования высокотемпературного окисления метилмеркаптана в пламени углеводородного топлива // ФГВ -1992, № 5, с. 35−38.из
  29. О.Н., Тюльпанов P.C. Влияние паров воды на образование окислов азота в диффузионном турбулентном пламени пропана. // ФГВ 1981,-17 № 4, с. 147−149.
  30. Ф.М., Ильинская A.A. Лабораторные методы получения чистых газов. -М.: Госхимиздат, 1963, -416 с.
  31. Н.К., Тюльпанов P.C. Исследование устойчивости и выбор шага при численном интегрировании уравнений в задачах воспламенения в турбулентном потоке. // ФГВ 1993, № 3, с. 85−88.
  32. В.И. Курс высшей математики. -М: Гостехиздат, 1956, т.2. 628 с.
  33. Н.К., Кубецкий Г. М., Тюльпанов P.C. Сжигание токсичных выбросов в котле с предтопком// Проблемы экономии топливно-энергетических ресурсах на промпредприятиях и ТЭС.: Межвуз. сб. научн. Тр. -Л: ЛТИЦБП, 1990, с.107−109
  34. Beeker H.A., Brown А.Р.Е. Velocity fluctuation in turbulent jets and flames// XII Symposium (Int.) on Combustion.-Pittsburgh, 1969, p. 597−605.
  35. Kent J.H., Bilger R.W. Turbulent Diffusion Flames// XIV Symposium (Int.) on Combustion.-Pittsburgh, 1973, p. 615−625.114
  36. P.C. Диффузионные турбулентные пламена, -JL: ЛГУ, 1981,156 с.
  37. Г. Н. Прикладная газовая динамика. М: Гостехиздат, 1953, -736 с.
  38. Ю.В. Газогорелочные устройства. М., Недра, 1972. — 276 с.
  39. P.C. Горелочные устройства в целлюлозно-бумажной промышленности. Учебное пособие. -JI: ЛТУ, 1978, 62 с.
  40. Е.Е., Кондратьев В. Н. Химические процессы в газах. М: Наука, 1955.-612 с.
  41. P.C., Брыксенкова Н. К., Федоров Г. М. Топочное устройство для сжигания дурнопахнущих газов в целлюлозно-бумажной промышленности// Промышленная и санитарная очистка газов 1980, № 3, с. 30−31.
  42. DIMENSION U (251), T (251), U0(251), T0(251), U1(251), T1(251), AL (251) * BE (251), BE1 (251), DT (251), U2(251), T2(251), Q1 (251) REALM1. DO 111 K111=1,4
  43. READ (1,1) TAY, HY, VS0, B, M, R00,CPO, UN1, T00,T10,Q, F0, E, DT0, A0 WRITE (3,1) TAY, HY, VS0, B, M, R00,CPO, UN1, T00,T10,Q, F0, E, DT0, A0 1 FORMAT (1X, E11.4) READ (1,3) N, N13 FORMAT (1 X, I3) CALL1. MSPM NT=0
  44. TA1=3./VS0 WRITE (3,315) TA1 315 FORMAT (1X,'3.A/SO=', E11.4) N1=01. Q2=Q/CPO/ROO R=1.990 313 TAY=.1*TAY NT=NT+11. (NT-9) 317,317,231 317 WRITE (3,314) TAY
  45. FORMAT (1X,'TAY=', E11.4) M1=0
  46. TA=TAY DO 4 1=1,N1 U0(l)=1.0 U1(I)=U0(I) T0(l)=T00
  47. T1(I)=T0(I) N2=N1+1 DO 5 l=N2,N U0(l)=0.0 U1(I)=U0(I) T0(I)=T10
  48. T1(I)=T0(I) RO=1000.0 TAY2=1./TAY/TAY HY2=1./HY/HY
  49. AL (1)=1.0 BE (1)=0.0 BE1(1)=0.0 N2=N-1 DO 305 1=1,N Q1(I)=Q2 T2(I)=T1(I) 305 U2(I)=U1(I) 303 DO 6 1=1,N2 E1=T2(I)1. (E1) 812,8,812 812 E11=E/R/E½.1. (E11.GE.100.0) GO TO 81 178 7 7181 821 711 811 831 21 211 21 293
Заполнить форму текущей работой

Заказал и сдал!