超临界水氧化/气化反应器的CFD模拟研究进展
2021-03-12唐旭陈海峰阳明君徐愿坚陈忠
唐旭,陈海峰,阳明君,徐愿坚,陈忠,
(1.陕西科技大学 机电工程学院,陕西 西安 710021;2.中国科学院重庆绿色智能技术研究院,重庆 400714; 3.四川轻化工大学 过程装备与控制工程四川省高校重点实验室,四川 自贡 643000)
超临界水氧化(Supercritical water oxidation,SCWO)是以超临界水(P>22.1 MPa,T>374 ℃)为反应介质,在富氧条件下,将有机废弃物彻底矿化为H2O和CO2等小分子物质的高级氧化技术。超临界水气化(Supercritical water gasification,SCWG)则是在无氧或贫氧条件下,将有机废弃物气化为H2的资源化技术。两种技术均以水为反应介质,对于高含水率的有机废弃物可不脱水直接处理。经过近40年研究,SCWO已被证明为优异的有机废弃物末端处理技术,而SCWG则已扩展至煤炭和生物质的气化[1-3]。但是,两种技术共同面临的腐蚀和堵塞问题一直未能得到有效解决,而研发先进反应器则是目前公认的有效途径之一[3-5]。自1982年美国麻省理工学院的Michael Modell提出SCWO技术至今,国内外研究者已先后研发出了几十种反应器。然而,受限于SCWO和SCWG的高温高压湿热环境,无法采用实验手段直接观测反应器的内部流场,而这对于优化反应器结构、研发新型反应器又至关重要[4]。计算流体力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)通过数值仿真模拟的方法为人们打开了一扇新窗户,通过与实验相结合,有力推动了SCWO和SCWG反应器的研发。在前期反应器研发的基础上[3-5],本文总结了CFD模型及其选取方法,归纳了主要流体物性数据的获取与处理方法,系统综述了国内外SCWO和SCWG反应器CFD模拟的发展历程及最新进展,展望了未来的研究趋势。
1 CFD模拟模型及选取方法
模型是CFD模拟的核心,选取合适的模型对于贴近反应器内部的真实情况和模拟过程的收敛性等都至关重要。SC……
