组合涂覆SCR催化剂的扩缩通道蓄热体传热脱硝性能的数值模拟

蜂窝蓄热体表面涂覆中温钒基SCR催化剂(V₂O₅-WO₃/TiO₂),可实现余热回收和烟气脱硝双重功效,但钒基催化剂在烟气出口侧的低温区脱硝效果不理想。新型纳米多孔结构的铜基SCR催化剂(5%CuO-40%HPW/Popcarbon)能在低温条件下高效工作。通过在现有钒基SCR蜂窝蓄热体低温侧表面涂覆这种铜基催化剂,并借助扩缩通道强化传热传质进一步提高复合蓄热体传热和脱硝性能。在对Fluent软件二次开发基础上,采用多孔介质方法描述催化层烟气SCR脱硝,建立烟气-空气切换条件下复合SCR蜂窝蓄热体内非稳态传热脱硝的数值模型。借助该模型,探究催化剂涂覆方案和结构参数对复合蓄热体传热和脱硝性能的影响。结果表明：扩缩角为15°的组合涂覆型SCR蓄热体具有良好整体性能,其能量回收率(ERR)和脱硝效率(η)分别比涂覆单一钒基催化剂的直通道蜂窝蓄热体提升10.1% (58.2% vs 48.1%)和26.7% (92.4% vs 65.7%)。本研究结果可为工业锅炉的节能和氮氧化物(NO_x)减排提供参考。     

微波诱导过硫酸盐修复萘污染土壤的模拟优化

微波 (microwave,MW) 诱导过硫酸盐 (persulfate,PS) 去除土壤中的有机污染物是一种有效的土壤修复手段。以萘为土壤中典型的多环芳烃 (polycyclic aromatic hydrocarbons,PAHs) 有机污染物,利用COMSOL Multiphysics多物理场计算软件模拟,结合电磁耦合理论分析探索了微波电磁辐照过程中土壤有机物消解过程机制,并考察了PS浓度、MW辐照时间、MW温度、土壤含水率等工艺参数对萘去除效果的影响。结果表明,根据仿真优化后,微波反应器具有更好的加热均匀性。在微波谐振腔内,萘的降解过程符合伪一级反应动力学模型,MW诱导PS反应速率常数是常规电加热的1.6倍,这可能是因为极性过硫酸盐分子在微波交变电场的作用下胶体运动趋势增加;同时,多环芳烃有机物在微波场中的土壤传质性能得到优化,降低反应所需的活化能。当PS浓度为1.0 mol·L⁻¹、MW温度为80 ℃、土壤含水率为15%、MW处理时间为60 min时,萘的去除率最高可达到96.5%。本研究结果可为微波诱导过硫酸盐技术在多环芳烃污染土壤修复中的应用提供参考。     

垃圾填埋场水分迁移模型的应用研究

以渗滤液回灌为核心的填埋场生化反应器是当今国际固体废物研究的新方向 ,其具有减少渗滤液处理难度和加速填埋场稳定化的作用 ,其中控制填埋场水分是关键。本文通过对填埋场水分运移特征的分析 ,建立了渗滤液回灌条件下 ,生化反应器填埋场水分迁移的饱和 -非饱和三维非稳定数学模型 ,并求其有限单元数值解 ,定量模拟和预报不同回灌条件下填埋场水分的时空分布规律并进行实用研究。针对重庆市长生桥卫生填埋场设计情况和实际条件 ,运移模拟模型分析了水平沟和竖式井回灌条件下填埋场内水分的分布规律 ,证明了协同回灌方式的有效性     

Multiphase transfer processes in waste rock piles producing acid mine drainage: 2. Applications of numerical simulation

Acid mine drainage (AMD) results from the oxidation of sulfides, mainly pyrite, present in mine wastes, either mill tailings or waste rock. This is the second of two papers describing the coupled physical processes taking place in waste rock piles undergoing AMD production. Since the oxidation of pyrite involves the consumption of oxygen and the production of heat, the oxidation process initiates coupled processes of gas transfer by diffusion and convection as well as heat transfer. These processes influence the supply of oxygen that is required to sustain the oxidation process. This second paper describes a numerical simulator used to represent the interaction of these coupled transfer processes. Numerical simulations are applied to two large sites with extensive characterization programs and widely different properties and behavior that were described in the first paper. The South Dump of the Doyon mine in Canada is permeable and has a high pyrite oxidation rate, thus making temperature-driven air convection the main oxygen supply mechanism. The Nordhalde of the Ronnenberg mining district in Germany contains lower permeability material which is less reactive, thus leading to a more balanced contribution of gaseous diffusion and convection as oxygen supply mechanisms. Overall, simulations allow a coherent representation of the conditions monitored within the waste rock piles and the confirmation of their physical properties. Conceptual simulations are also carried out to illustrate the potential effect of border membranes and layered co-mingling as mitigation methods used to control AMD production in either active or future waste rock piles.     

立体送风气流组织对地下污水厂除臭效果的影响

为研究立体送风气流组织在地下污水厂除臭效果,以NH3为示踪气体,采用数值仿真的方法,对比分析了立体送风及常规气流组织在脱水机房中的除臭效果,并研究了不同送、排风形式对脱水机房的排污效率和恶臭浓度的影响规律。结果表明,竖管立体送风在地下污水厂脱水机房环境的改善效果上存在优势,与原通风形式相比排污效率提高了40%,机房恶臭浓度和工作区恶臭浓度分别降低了43.7%、62.9%。立体送风气流组织下送风量对脱水机房除臭效率影响不明显;而增大排风量,排污效率明显提高。立体送风气流组织可以有效提高地下污水厂的除臭效果,合理地增大排风量、降低送风量可以提高除臭效果,同时实现降低通风能耗。     

伏牛溪水污染治理效果的数值模拟研究

为评估河流治污措施对河道水质改善的效果,用MIKE11模型对伏牛溪河道主要污染物氨氮和CODMn进行了数值模拟。结果表明:河道沿程点源全部截污后,可降低43%的氨氮和65%的CODMn,水质基本达到Ⅴ类水标准;补充20 000 m3/d污水厂尾水(仅深度处理其中6 000 m3/d),河道氨氮浓度将升高12%、CODMn浓度可降低17%,水质不能满足Ⅴ类水标准;补充20 000 m3/d全部深度处理的污水厂尾水,可以降低39%的氨氮和42%的CODMn,水质基本可达到Ⅴ类水标准;采取组合措施后,氨氮可降低12%~37%,CODMn可降低7%~30%。组合措施优于单一措施。     

气固两相流在转运站系统除尘中的应用

为改善转运站点的作业环境,以转运站部分结构为模拟对象,根据实体结构模型建立流场模型,采用realiza-ble k-epsilon气相湍流模型及拉格朗日颗粒轨道模型对结构内的两相流运动情况进行了数值模拟,得到了流体相的压力分布和速度分布以及固相的粉尘颗粒轨迹,讨论了导料槽中挡帘对流场的影响.结果表明,挡帘对导料槽中流场特征影响明显,在配置了挡帘的导料槽中,流场压力分布更有序,空气流动更集中,可产生一定的回流气体来降低来流气体的速度,且会在内部形成局部高速区域.     

工业烟气净化系统的风量平衡调节及数值模拟应用研究

为了对某钢铁集团烧结机尾气净化系统的风量平衡进行调节,提出了利用Fluent仿真软件对通风管道内部流场进行数值模拟,在主管和部分支管上设置节流管、调节管径的改进措施。风量模拟结果表明,通风管道的原风量存在严重的不平衡性,吸尘点的风量不平衡率高达75.0%,在部分管道增加节流管可以有效调整管道的风量不平衡性,调整后吸尘点风量的不平衡率为18.8%;对于压力损失较大、风量偏小的管道,可通过管径调节使其风量基本达到设计要求;Fluent仿真软件的风量模拟值与现场实测值有较高的吻合性,数值模拟方法可以为工业烟气净化系统的改造提供参考依据。不仅能够为前期工程设计提供帮助,大大节省工程调试费用,缩短工期,并有助于风量不平衡管道的调节和改造。     

静电除尘器气流分布数值模拟

简要分析了电除尘器在干法除尘系统中的重要作用。指出了除尘效率的高低是衡量除尘系统的关键参数,而气流分布是影响电除尘器效率的重要因素。通过计算流体力学软件对电除尘器内部流场进行数值模拟。根据主要影响气流分布的因素确定了4种方案进行模拟,并对结果进行对比分析,最终为电除尘器气流分布的设计提供了建议。     

基于三维非稳态模型的车载加油油气回收系统碳罐结构优化

以车载加油油气回收系统(ORVR)碳罐吸附过程的传质传热过程为研究对象,以正丁烷/氮气模拟挥发油气,采用固定床吸附实验测试和CFD数值模拟相结合的方法,结合物种转移模型、层流模型和多孔介质模型,建立了三维非稳态ORVR碳罐的数值模型,以穿透时间和温度为特征量,从腔体体积比和进出口直径两个方面对其结构进行初步优化设计。结果表明,吸附过程床层温度模拟值与实验值偏差率低于7%,双腔体体积比为5∶3时,ORVR碳罐吸附过程中温度升高值相比其他结构低0.9~1.6 ℃,安全性高;进出口直径为12 mm时,在吸附穿透时间和床层温度升温方面综合性能最好。本研究可为ORVR碳罐结构优化设计提供参考。