Deșeuri științifice și tehnologice
rezumat
Abstract
Intrări index
Cuvinte cheie: deșeuri menajere, incinerare, compuși organici volatili, combustie, FLUENT, regim laminar, regim turbulent
Cuvinte cheie: deșeuri municipale, incinerare, compuși organici volatili, combustie, FLUENT, regim laminar, regim turbulent
Cuprins
Text complet
Procesele termochimice precum incinerarea sau carbonizarea reprezintă un mijloc fiabil de tratare a deșeurilor organice combustibile dacă emisiile de fum sunt controlate și tratate corespunzător. Ele conduc, pe de o parte, la o reducere a masei și volumului deșeurilor și, pe de altă parte, la recuperarea lor de energie prin producerea de căldură și/sau electricitate. Cu toate acestea, aceste procese generează emisii gazoase, cum ar fi oxizi de carbon (CO, CO2), oxizi de sulf (SO2), oxizi de azot (NOx), produse clorurate (dioxine și furani), compuși organici volatili., Hidrocarburi policiclice aromatice, praf, metale grele, funingine etc. CO2 este principalul gaz cu efect de seră și NOx are efecte asupra ecosistemului (ploi acide, poluare fotochimică, eutrofizare), asupra distrugerii stratului de ozon stratosferic, precum și asupra sănătății umane (Balet, 2008; Addou, 2009).
Metodele convenționale de tratare a fumului (Balet, 2008; Addou, 2009) conduc la formarea reziduurilor de purificare care trebuie manipulate și tratate în funcție de pericolul lor. În procesele de tip piroliză/carbonizare, post-combustia fumurilor asigură un tratament eficient și economic, așa cum se arată în numeroase lucrări privind carbonizarea lemnului (Halouani și Farhat, 2003). Acești autori au dezvoltat un model semi-empiric al incinerării fumurilor din trei cuptoare de carbonizare cu combustie parțială în funcționare eșalonată, într-un reactor cilindric vertical. Rezultatele arată că incinerarea, la aproximativ 1000 ° C, a vaporilor de carbonizare permite distrugerea a 99% din masa poluanților, cu excepția CO2 și reducerea emisiilor de gaze poluante.
Obiectivul principal al acestui studiu este modelarea și simularea arderii compușilor organici volatili care ar putea fi prezenți în fumurile de incinerare a deșeurilor municipale în flux laminar, pe de o parte, apoi ținând cont de interacțiunile dintre combustie și turbulență.
1.1. Problemă fizică
Cazul abordat se referă la un fum care ar fi obținut din incinerarea deșeurilor menajere (Tézanou, 2003) compus din CH4, C2H4, CO, H2, C și O2 la fracțiile de masă respective: 0,0635; 0,0740; 0,0369; 0,0264; 0,0158; 0,81 (N’wuitcha și colab., 2014a; N’wuitcha și colab., 2014b).
Se consideră că arderea poluanților organici ai vaporilor (vezi Figura 1) se efectuează într-o incintă cilindrică cu diametrul interior D = 1 m și înălțimea H = 1 m prevăzută cu două deschideri: o deschidere circulară cu o diametrul de = 0,2 m la baza inferioară pentru intrarea fumului și altul cu diametrul ds = 0,2 m la baza superioară a incineratorului prin care gazele ies după ardere. Un exces de aer de A0 = 35% a fost luat în considerare în calculele noastre.
Figura 1. Secțiunea verticală a cuptorului
1.2. Transferați ecuațiile
Luând în considerare ipotezele simplificatoare formulate în (N'wuitcha și colab., 2012), ecuațiile care guvernează transferurile în cuptor în regim laminar sunt scrise în cadrul cilindric de referință (O, r, z) în următoarele generale formă:
unde ϕ reprezintă o mărime fizică: 1 (ecuație de continuitate), u componentă axială a vitezei, v componentă radială a vitezei, temperatura T, Yi fracția de masă a speciilor chimice i. În condiții turbulente, pe baza ipotezelor simplificatoare făcute în (N’wuitcha și colab., 2014a; N’wuitcha și colab., 2014b), ecuațiile de transfer iau forma generală de mai sus. Pe lângă mărimile fizice reprezentate de, se adaugă parametrii turbulenței, k, energia cinetică turbulentă și ε, rata sa de disipare. ρ este densitatea, timpul, coordonata radială, z coordonata normală, Γ ϕ coeficientul de difuzie al lui ϕ și S ϕ termenul sursă al lui ϕ.
Modelele de transfer radiativ și combustie, precum și condițiile inițiale și limită sunt descrise în (N'wuitcha și colab., 2012) pentru regimul laminar și în (N'wuitcha și colab., 2014a; N'wuitcha și colab., 2014b) pentru regimul turbulent.
2.1. În regim laminar
Ecuațiile de transfer sunt discretizate utilizând metoda volumului finit. Sistemele de ecuații algebrice de tip tri-diagonală obținute sunt rezolvate folosind algoritmul Thomas asociat cu o procedură iterativă cu un coeficient de sub-relaxare egal cu 0,6 pentru componentele de viteză și 0, 8 pentru temperatură, fracțiile de masă, presiunea și luminanța. Procedura iterativă este oprită atunci când se verifică următorul test: