Matematické modely spalovací komory zařízení pro termické zneškodňování znečišťujících organických látek

Modelling of unit for thermal treatment of organic pollutants

report

Czech

Těkavé organické složky a vzduch znečištěný těmito nežádoucími složkami je produkován v mnoha průmyslových odvětvích. Vzhledem ke stále se zpřísňujícím emisním limitům a současně se zvýšením intenzity státního dohledu nad jejich plněním dle Zákona o ochraně ovzduší vyvstala potřeba řešit provozní náklady na likvidaci těchto emisí ekonomicky. V souvislosti s těmito skutečnostmi bylo vyvinuto a uvedeno do provozu zcela nové unikátní kompaktní zařízení určené právě pro termické zneškodňování těkavých organických sloučenin obsažených ve vzdušině. Popis zařízení je uveden níže. Tato práce se zaměřuje na popis vytvořeného matematického modelu zařízení, kterého lze využít pro ověření počátečních předpokladů a dále pak k návrhu podobných i modifikovaných jednotek pro potřebu průmyslové praxe. Experimentální okruh zkušebního zařízení je nyní v provozu v laboratořích Ústavu procesního a ekologického inženýrství. Zařízení je vybaveno kompletním měřením a regulací tak, aby bylo možné získat veškerá data pro ověření matematického modelu. V práci je kromě výše uvedeného provedena ukázka modelování za pomocí softwarového systému Fluent využívajícím k výpočtu metodiku CFD (Computational Fluid Dynamics). Na závěr je provedeno srovnání obou způsobů modelování.

Volatile organic compounds (VOC) are produced as harmful by-products in various industrial companies. These compounds contained in polluted air have to be disposed of due to environmental protection. Different methods are utilized for the treatment of gas or liquid organic compounds. The thermal treatment of wastes can be considered as one of the most frequently used and most efficient process. A new compact equipment for the thermal treatment of liquid organic compounds and/or air polluted by these compounds was developed. It has a wide scope of industrial applications. The equipment consists of a cylindrical combustion chamber which is placed inside a heat exchanger (polluted air preheater). A research experimental facility with a process control system, acquiring and evaluating all the important data was designed and built. A relatively simple mathematical model for rapid calculations for both designers and operators has been developed. This model consists of submodels of combustion chamber and heat exchanger. Based on this model a computer program has been created. This program comprises a user friendly interface which enables input of whichever parameters including dimensions of the equipment, flowrate of polluted gas and concentrations of pollutants. Results can be displayed both in numerical and graphical form with a possibility of export in free format. Data obtained from numerous measurements on the above described experimental facility were used for the model validation. Then we can evaluate results and make improvements of the model. We have also utilized benefit from CFD (Computational Fluid Dynamics) approach using commercial software system FLUENT.

organic compounds, compact equipment

FABIKOVIČ, V.; HÁJEK, J.; STŘASÁK, P.; STEHLÍK, P.; KOLÁŘ, P.

1. 11. 2002

VUT Brno

24