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研究生:鄭大千
研究生(外文):Cheng Ta-Chien
論文名稱:透析類醫療廢棄物燃燒處理反應生成物之組成模式分析
論文名稱(外文):The Composition Analysis Model of Products about Analytic Medical Waste Combustion
指導教授:郭春寶
指導教授(外文):Kuo Chun-Pao
學位類別:碩士
校院名稱:國立中正大學
系所名稱:機械系
學門:工程學門
學類:機械工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2000
畢業學年度:88
語文別:中文
論文頁數:102
中文關鍵詞:透析類醫療性廢棄物焚化爐熱裂解有害的燃燒焚化處理
外文關鍵詞:analyticmedical wasteincineratorpyrolysishazardouscombustion
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本研究主要針對透析類醫療廢棄物進行燃燒處理之探討。了解廢棄物於焚化爐內,燃燒化學反應與燃燒流場之特性,在不同操作條件下,產生不同的生成氣體組成,以建立理論分析模式。
當醫療廢棄物進行焚化處理時,其可燃物質會有燃燒、熱裂解之現象,達到燃燒反應平衡與化學平衡之關係。尤其透析類之廢棄物,為了妥善處理內含之氯成份,不能直接以一次燃燒方式處理。大多以二次爐之設計進行處理─第一次爐進行裂解,第二次爐進行完全燃燒反應,以利完全去除、破壞有害空氣之污染生成源。廢棄物經第一次爐熱裂解,第二次爐再通以適量的燃油與空氣流量做最佳的霧化混合,將可使裂解生成氣體中之可燃性成份完全燃燒,有效達到破壞去除有害空氣污染源,或有害空氣污染源減量的目的。因此第一次爐的反應機制,如何達到較佳的熱裂解環境,便是降低有害空氣污染源的焦點。
本文依能量守恆及質量守恆兩主要方程式,對焚化爐內不同成份之燃燒處理模式,進行反應模式分析與化學反應式平衡,以建立模擬模式;又因為焚化現象於高溫進行,且在各種不同流場,反應條件下化學反應式過於複雜,故設計密閉實驗室進行實驗模擬,以期與理論模式驗證燃燒反應時,燃燒與裂解特性的相互關係,更進一步地,建立生成氣體組成與操作參數之相關性。
We discuss mainly the combustion of Analytic Medical Waste in this article. We had to find out the characteristics of combustion reactions and flow field in incinerator where waste was inside. And different operation conditions would lead to different gas product composition. Finally we hoped to build the theoretical analysis model.
While disposing Medical Waste, the flammable part will burn and pyrolyse, and finally achieve reaction equilibrium and chemical equilibrium. Especially dealing with the element " " of Analytic Waste properly, we can't deal it with only one chamber. It's better to deal it with two chambers - waste will pyrolyse in 1st chamber, and burn completely in 2nd chamber, in order to remove and destroy the pollution sources of hazardous gas products. The waste pyrolyse in 1st chamber first. Then we add proper quantity of fuel and gas in order to make perfect nebulization and mixture. Finally the flammable part of pyrolysis gas products will burn completely, and we can achieve the goal of removing and destroying and reducing pollution sources of hazardous gas products. Thus, the model and mechanism about how to achieve the better conditions and environment of pyrolysis in 1st chamber is the focus that we want to reduce the pollution sources of hazardous gas products.
We depended on the two major equations - Mass Conservation and Energy Conservation. Considering different kind of composition of waste in incinerator, we analysed the models of chemical reaction and chemical equilibrium in order to build combustion analysis model. Because of high temperature and complex chemical reactions and products in any kind of flow field, we also made a closed chamber to experiment to compare the relationship between combustion reactions and pyrolysis with theoretical model. Further, we built the relationship between composition of gas products and operating conditions.
目錄頁次
摘要i
英文摘要(ABSTRACT)iii
目錄v
圖目錄viii
表目錄x
符號說明(一)xi
符號說明(二)xii
第一章、前言1
1.1 研究背景3
1.2 研究動機與目的7
1.3 研究方法8
1.4 文獻回顧10
第二章、理論模式15
2.1 碳氫化合物之燃燒模式18
2.1.1 熱值計算19
2.1.2 火焰溫度計算20
2.1.3 空氣量與火焰溫度之關係21
2.2 碳氫氯化合物之燃燒模式23
2.3 焚化爐之燃燒模式26
2.3.1 焚化爐燃燒模式之質量守恆28
2.3.2 焚化爐燃燒模式之能量守恆31
2.3.3 生成氣體濃度計算33
第三章、程式模擬35
3.1 燃燒反應條件38
3.2 模擬條件40
3.2.1 一般焚化爐之模擬模式142
3.2.2 一般焚化爐之模擬模式244
3.2.3 一般焚化爐之模擬模式345
3.2.4 單純廢棄物燃燒46
3.2.5 裂解比例與裂解平均分子量之關係47
3.3 模擬結果與討論48
第四章、實驗模擬68
4.1 實驗規劃與流程68
4.2 實驗儀器70
4.3 實驗步驟71
4.4 實驗結果與討論73
第五章、結論與建議85
5.1 結論85
5.2 建議與未來方向87
參考文獻88
圖目錄
圖1:實驗裝置示意圖9
圖2:群組燃燒示意圖12
圖3:噴霧液滴燃燒示意圖12
圖4:固態物燃燒示意圖13
圖5:固態物燃燒示意圖(二)13
圖6:固定床燃燒與氣體濃度示意圖14
圖7:廢棄物組成分類14
圖8:過量空氣與汽油燃燒之γ-T圖22
圖9:計算模式架構圖36
圖10:程式流程圖37
圖11:A1模擬過量空氣比γ與溫度、HCl、SO2濃度關係曲線52
圖12:A2模擬過量空氣比γ與HCl、SO2濃度關係曲線53
圖13:A3模擬過量空氣比γ與HCl、SO2濃度關係曲線54
圖14:A4模擬過量空氣比γ與溫度、HCl、SO2濃度關係曲線55
圖15:A5模擬過量空氣比γ與溫度、HCl、SO2濃度關係曲線56
圖16:B1模擬過量空氣比γ與溫度、HCl、SO2濃度關係曲線57
圖17:B2模擬過量空氣比γ與HCl、SO2濃度關係曲線58
圖18:B3模擬過量空氣比γ與HCl、SO2濃度關係曲線59
圖19:B4模擬過量空氣比γ與溫度、HCl、SO2濃度關係曲線60
圖20:B5模擬過量空氣比γ與溫度、HCl、SO2濃度關係曲線61
圖21:C1模擬過量空氣比γ與溫度、HCl、SO2濃度關係曲線62
圖22:C2模擬過量空氣比γ與HCl、SO2濃度關係曲線63
圖23:C3模擬過量空氣比γ與HCl、SO2濃度關係曲線64
圖24:C4模擬過量空氣比γ與溫度、HCl、SO2濃度關係曲線65
圖25:C5模擬過量空氣比γ與溫度、HCl、SO2濃度關係曲線66
圖26:實驗流程規劃69
圖27:實驗A時間與溫度、壓力、莫耳數之關係曲線78
圖28:實驗B時間與溫度、壓力、莫耳數之關係曲線79
圖29:實驗C時間與溫度、壓力、莫耳數之關係曲線80
圖30:實驗D時間與溫度、壓力、莫耳數之關係曲線81
圖31:實驗E時間與溫度、壓力、莫耳數之關係曲線82
圖32:實驗F時間與溫度、壓力、莫耳數之關係曲線83
圖33:實驗G時間與溫度、壓力、莫耳數之關係曲線84
表目錄
表1:國內廢棄物處理相關研究現況5
表2:國內外廢棄物處理之技術水準比較6
表3:塑膠性質一16
表4:塑膠性質二17
表5:廢棄物燃燒化學反應式與化學計量需氧量27
表6:數值模擬條件表40
表7:數值模擬分組表41
表8:某醫院醫療廢棄物焚化處理之量測數據與法規標準67
表9:實驗操作條件表73
表10:各實驗之莫耳數變化表76
表11:理論莫耳數計算77
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8. 郭春寶 蔡清讚 邱弘興,「有害事業廢棄物處理及管理與操作之相關技術研究-醫療廢棄物焚化爐操作與燃燒處理技術研究」,EPA-88-U3H1-03-001,1999.07
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12. 尤源昌,「廢塑膠焚化處理技術及排放廢氣中重金屬特性分析之研究」,國立成功大學環境工程研究所碩士論文,1997.06
13. 黃揮原,「台灣現有感染性醫療廢棄物焚化爐的處理效能之研究」,國立台灣大學環境衛生研究所碩士論文,1998.07
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