粉末汚泥羽口吹き込み式溶融炉のシミュレーション Simulation Modelling of Sludge Melting furnace with Dried Sewage Sludge Injection

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抄録

コークスベッド式下水汚泥溶融プロセスの溶融炉の効率 (コークスの低減) を向上させるため, 高炉微粉炭吹き込み技術を適用した粉末汚泥羽口吹き込み式溶融プロセスを開発し, 3流体 (ガス・コークス・粉末汚泥) シミュレーションモデルを作成して溶融炉内の複雑な流動, 伝熱, 燃焼の数値解析を実施した。ガス相とコークス粒子相は有限体積法を用いてこれらに関する輸送方程式を離散化した。一方, 粉末汚泥粒子相は不連続相とし, 個々の粉末汚泥粒子の挙動についてラグランジュ法により推算した。本報では解析結果とベンチスケール実験結果との比較により, 数学モデルの妥当性を検証するとともに, 数学モデルにより操作条件 (汚泥処理量, 旋回空気量) , 汚泥の粒径および汚泥種など種々の因子とコークス消費, 汚泥の燃焼特性, 炉内温度分布など溶融炉の性能との関係を明らかにした。数学モデルは新しい溶融炉の設計および溶融炉操作条件の検討に活用されている。

A mathematical model is presented to compute the behavior of fluid flow, heat-and masstransfer in a dried sewage sludge melting furnace using a coke-packed bed. A system of equations describing the conservation of mass, momentum and enthalpy is used to simulate the transport phenomena. Finite volume method is used to solve the system of coupled non-linear partial differential equations on the gas phase and coke particles. For the dried sludge particles, a set of ordinary differential equations is solved using Lagrange method for computing the particle trajectories. The numerical predictions are in reasonable agreement with the measurements obtained by a bench-scale melting furnace. The influence of process operating variables such as swirl velocity, as well as combustion characteristics of the dried sluge, on the coke consumption of melting furnace is studied using a field modeling technique. The principal conclusion reached from this study is that upgrading of this melting furnace can be achieved with modifications of size distribution and composition of the dried sludge, together with the optimization of process operating variables. This model is applied effectively as an engineering tool for designing the furnace and improving the performance of furnace in operation.

収録刊行物

  • 廃棄物学会論文誌  

    廃棄物学会論文誌 6(1), 23-31, 1995-01-30 

    Japan Society of Material Cycles and Waste Management

参考文献:  12件

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各種コード

  • NII論文ID(NAID)
    10002081978
  • NII書誌ID(NCID)
    AN10414685
  • 本文言語コード
    JPN
  • 資料種別
    ART
  • ISSN
    1883-1648
  • データ提供元
    CJP書誌  J-STAGE 
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