ダイオキシン抑制型充填層式廃棄物溶融処理炉の炉内現象解析と操業最適化の研究

二恶英抑制型填充床垃圾熔炼炉炉内现象分析及运行优化研究

• 批准号: 01F00269
• 负责人: 八木 順一郎
• 金额: $ 1.02万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2001
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2001 至 2002
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-01F00269/
• 关键词: 廃棄物; 溶融炉; 数学モデル; 数値シミュレーション; 多相流; 移動現象

本研究ではダイオキシン抑制型充填層式廃棄物溶融処理炉を対象として、要素現象の実験的検討と数学的モデルによる数値シミュレーションにより、炉内の気・固・液3相の流動、伝熱、物質移動および反応など諸現象を解明し、装置設計の改善と最適操業条件を得ることを目的とした。この目的を達成するために、今年度はモデルの適用性の拡大および精度の向上に関する項目について研究を行った。まず、種々の廃棄物を処理できることを特徴とする充填層式廃棄物溶融処理炉に対して、各廃棄物の種類に対応する反応機構を新たに開発した。処理対象となる固体の装入物については、燃料となるコークス、融点調整のための石灰石は不可欠なもので、装入した廃棄物は焼却灰、都市ごみ、家電類などである。すべての固体装入物の組成は可燃分、水分および灰分(石灰石に炭酸カルシウムも含有)で構成される。化学反応と相変化は廃棄物の種類と組成によって異なり、可燃分の燃焼、水分の蒸発、灰分と金属の溶融、石灰中の炭酸カルシウムの熱分解などを考慮した。可燃分の燃焼に関しては、コークスの反応として水性ガス反応およびソリューションロス反応を考慮し、他の固体物質の燃焼時にはその化学組成に対応する燃焼ガスが生成するものとした。気相反応としては一酸化炭素および水素の燃焼および水性ガスシフト反応を考慮した。すべての反応は化学反応速度論に基づき同時にモデルに導入した。また、軸対称二次元の条件下で溶融炉の不規則な形状も考慮可能にした。このモデルに対して、炉体形状,装入物および送風条件を入力すれば、温度,ガス組成,圧力などの各分布および気・固・液三相の流動特性などが結果として得られる。また、本モデルは複数種類の装入物の同時装入にも対応可能なものとした。以上のように拡張した新しいモデルを用いて、都市ごみと焼却灰の処理を重点として炉内の数値解析を行い、その結果に基づいて、送風条件と固相装入条件が炉内の諸特牲に及ぼす影響を検討した。一方、モデルの妥当性は代表的な操業条件下での実炉内の温度、速度、組成などの測定値との比較により検証した。

This study aims to analyze the phenomena of gas, solid and liquid three-phase flow, heat transfer, material movement and reaction in the furnace, improve the device design and obtain the optimum operating conditions. This goal was achieved by conducting research on the applicability of this project with great precision. A new type of waste treatment furnace is developed. For example, solid materials, fuel, melting point adjustment, limestone, waste materials, ash, urban materials, household appliances, etc. The composition of the solid contents of the mixture is composed of combustible components, moisture and ash (limestone and carbon acid). Chemical reaction, phase change, type and composition of waste, combustion of combustible components, evaporation of water, dissolution of ash and metals, thermal decomposition of carbon acid in lime are considered. The combustion of combustible substances is related to the chemical composition of the combustion of other solid substances. On the contrary, the combustion of carbon dioxide and water is considered. The chemical reaction velocity theory is based on the chemical reaction velocity theory. Irregular shape of melting furnace under the condition of two-dimensional symmetry and axial symmetry The flow characteristics of the three phases of gas, solid and liquid are obtained from the following factors: temperature, temperature, composition, pressure distribution, furnace shape, contents and air supply conditions. This article describes how to install multiple types of objects simultaneously. In addition, the analysis of furnace parameters, the analysis of furnace results, the analysis of furnace characteristics, the analysis of furnace characteristics, the The correctness of the test results is demonstrated by comparing the measured values of temperature, velocity and composition in the furnace under the operating conditions.

项目成果

梁 小平, 埜上洋, 高橋礼二郎, 八木順一郎: "廃棄物高温ガス化直接溶融炉による都市ごみ溶融処理の数値解析"材料とプロセス. 15・4. 770-770 (2002)

小平良、野上宏、高桥礼二郎、八木纯一郎：“利用高温垃圾气化直接熔化炉进行城市垃圾熔化处理的数值分析”材料与工艺15・4（2002）。

梁 小平, 埜上洋, 八木順一郎, 高橋礼二郎: "廃棄物高温ガス化溶融プロセスの操業解析"材料とプロセス. 16・1. 190-190 (2003)

小平良、野上宏、八木纯一郎、高桥礼次郎：“废物高温气化熔融过程的运行分析”材料与工艺16・1（2003）。