Фильтрационное горение углеродсодержащих систем в противотоке

• Автор: Глазов, Сергей Владимирович
• Шифр специальности: 01.04.17
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Черноголовка
• Количество страниц: 424 с. : ил.

Оглавление
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ОСОБЕННОСТИ ФИЛЬТРАЦИОННОГО ГОРЕНИЯ В РЕЖИМЕ ПРОТИВОТОКА

1.1 Режимы горения с накоплением тепла

1.2. Обзор процессов ФГ в режиме противотока

12 1 Газификация твердых углеродных топлив

12 2 Другие процессы ФГ с противотоком

12 3 Некоторые особенности взаимодействия углерода с газами

12 4 Особенности ФГ углеродных систем

12 5 Тепловая структура волн ФГ в противоточных системах

1.3. Классификация режимов фильтрационного горения
1 4. ÜOCIAHOBKA ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИИ
ГЛАВА 2. МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ ФГ В РЕЖИМЕ ПРОТИВОТОКА
2 1. Оьзор МАТЕМАТИЧЕСКИХ моделей ФГ
2.2. Разработка одномерной однотемпературнои модели ФГ углерода
2 2 1 Физическое описание модели
2 2 2 Результаты расчетов при фильтрации кислородсодержспцих смесей 73 2 2 3 Модификации модели для смесей «воздух+С02», и «киспород+С02»
2 3. Расширенная модель с учетом водорода
2 3 1 Описание модели паровоздушной газификации и некоторые результаты расчетов
2 3 2 Паровоздушная газификация при повышенном давлении
ГЛАВА 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ФГ ПРОСТЫХ УГЛЕРОДНЫХ СИСТЕМ
3 1. Методика экспериментов
311 Описание кварцевой лабораторной установки
3 12 Температурные характеристики волн ФГ
3 13 Характерные температурные профили волны горения
314 Газообразные продукты фильтрационного горения
3 15 Дополнительные характеристики волны горения
3 2 Основные управляющие факторы фильтрационного горения
3 2 I Влияние содержания углерода .
3 2 2 Оценка влияния реакционной способности углерода
3 2 3 Влияние размеров частиц
3 24 Влияние расхода окислителя
3 2 5 Кинетический предел по расходу окислителя
3 2 6 Влияние содержания кислорода в газообразном окислителе
3 2 7 Влияние содержания паров воды в газообразном окислителе
ГЛАВА 4. ОСОБЕННОСТИ ПРОЦЕССОВ ПЕРЕСТРОЙКИ ТЕПЛОВОЙ СТРУКТУРЫ ПРИ ФГ
4.1. Повышение температуры при перестройке тепловой структуры
4 2. Перестройка при смене состава топлива
4 2 1 Результаты экспериментов со сменой состава топлива
42 2 Численные расчеты ФГ со сменой состава топлива
4.3. Перестройка при смене состава газообразного окислителя
ГЛАВА 5. ЛОКАЛИЗАЦИЯ ЗОН ПРЕВРАЩЕНИЙ ПРИ ФГ СЛОЖНЫХ СИСТЕМ
5.1. Массоперенос в процессах ФГ
5 11 Возможности извлечения металлов и их соединений в волне горения
5 12 Фильтрационное горение топлива органического происхождения
5.2 ФГ систем с испаряющимся компонентом
52 1 Горение смесей с влажным углем
522 Горение угля в смеси с жидкими углеводородами
5 3. Фильтрационное горение систем с полимерами
5 3 1 ФГнекоксующегося полимера (полиэтилен) с инертным материалом 219 532 Смеси полиэтилена с углем и с инертным материалом
5 3 3 Горение коксующегося полимера (полиуретан) с инертным материалом

5 3 4 Смеси полиуретана с углем и инертным материалом
5.4. Фильтрационное горение древесины
5 4 1 Сопоставление ФГ древесины и древесного угля
5 4 2 Особенности горения влажной древесины
ГЛАВА 6. ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ НИЗКОСОРТНЫХ ТОПЛИВ .
6.1. Обзор методов энергетического использования альтернативных топлив
6 11 Древесина, древесные отходы
612 Бедные угли, углеотходы
613 Горючие сланцы
614 Твердые бытовые отходы

6.2. Экспериментальное исследование ФГ некоторых низкосортных топлив
62 1 Фильтрационное горение торфа
6 2 2 Фильтрагщонное горение низкокачественных углей
6.3. Возможности получения жидкого топлива
ГЛАВА 7. ПЕРЕРАБОТКА НЕКОТОРЫХ ТИПОВ ГОРЮЧИХ ОТХОДОВ
7.1. Проблема переработки отходов
7.2. Обзор основных методов термической переработки
7 2 1 Технологии газификации в кипящем слое .
7 2 2 Газификация в реакторах ппотного слоя
7 2 3 Другие перспективные методы терт/ческой переработки
7.3. Переработка ТБО методом фильтрационного горения
73 1 Схема установки и методика экспериментов
7 3 2 Результаты экспериментов с модельными составами
7 3 3 Общее описание метода переработки ТБО
7 3 4 Пример расчета массово-энергетических балансов
7 3 5 Опытно-промышленные газификаторы сверхадиабатического горения

7 4. Проблемные промышленные отходы
7 4 1 Переработка отходов предприятий Московского региона
742 Переработка маслоотходов и нефтешламов
7 4 3 Переработка автомобильных ишн
7 4 4 Сжигание бумажных материалов (МБС)
74 5 Иловые осадки полей фильтрации
7.5 Возможность ИСПОЛЬЗОВАНИЯ метода ФГ для компактирования радиоактивных отходов
75 1 Радиоактивный графит
7 5 2 Отходы, загрязненные тритием
7 5 3 Другие загрязненные радионуклидами материалы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ.

это явление отмечено в районе 1400-1600 К, а для реакций с диоксидом углерода и с водяным паром - при боле высоких температурах: 2200-2300 К. По всей видимости, аномалия скорости связана со сменой механизма окисления, поскольку в этой области изменяются эффективность соударений окислителя с поверхностью [74], эффективные энергии активации и соотношение окислов в продуктах окисления [71].
В рамках настоящей работы наибольший интерес представляет процесс газификации частиц углерода в слое при фильтрации газообразного окислителя. Известно [73], что при движении газа сквозь слой углерода сначала падает концентрация кислорода и растут концентрации монооксида и диоксида углерода. Как правило, концентрация диоксида растет значительно быстрее, а по данным некоторых исследователей монооксид на этой стадии вовсе не появляется. Далее, на некотором расстоянии от начала слоя, там, где кислорода в газе остается мало (1-2%), концентрация диоксида начинает падать, зато быстро увеличивается концентрация монооксида углерода.
Однако, опыты М.К. Гродзовского и З.Ф. Чуханова [76] показали, что увеличение расхода газа приводит к увеличению доли монооксида в газообразных продуктах. Был сделан вывод о возможности интенсификации процесса газификации посредством увеличения дутья. Для различных фракций угля Н.В. Лавровым были вычислены скорости дутья, необходимые для выноса первичного монооксида углерода из горящего слоя [73]. Было показано, что состав газа является сложной функцией температуры, скорости газа, размеров частиц, свойств поверхности и т.п.
1.2.4. Особенности ФГ углеродных систем
Работы по газификации углеродного топлива [86], выполненные около 70 лет назад показали, что основными факторами, влияющими на процесс газификации, являются: поверхность углерода и ее активность, скорость дутья и концентрация кислорода в окислителе. Процесс фильтрационного горения в