垃圾焚烧炉二次配风优化数值模拟

针对城市生活垃圾焚烧发电的排放问题，以重庆市某垃圾焚烧炉为原始模型，在炉膛两侧炉壁的适当位置设置二次配风口，并采用CFD（计算流体动力学）方法对炉膛内气体的二次燃烧过程进行数值模拟。通过观察对比有无二次配风以及二次配风口位置不同时炉膛内气体的温度场、气体在炉膛内的停留时间分布以及炉膛内气体的混合程度和湍动能等，重点分析了二次风在气体燃烧过程中所起的作用，并对2种不同二次配风口位置时抑制二恶英产生的效果进行了评价。通过对垃圾焚烧炉二次风的优化数值模拟，获得了适合本焚烧炉的比较合理的二次配风条件，可为焚烧炉的设计和改进提供一些有价值的参考。     

水泥预分解炉内流场及温度场的数值模拟

以某水泥厂分解炉为研究对象,采用CFD数值模拟方法,模拟了分解炉内气相流、气固两相流、煤粉燃烧和生料分解,分析现有分解炉内流场、颗粒相和温度场的分布情况。结果表明,该水泥厂分解炉只有一个三次风进口导致炉内流场分布不均匀,物料分散性不好,炉内温度分布不均匀,可采用错落式格局确定SNCR还原剂喷嘴位置,喷嘴位置应安装在20 m高度以上。基于模拟结果,提出分解炉改进方案,对称增加一个三次风进口。改进后炉内流场和温度场分布均匀,颗粒相的分散性得到改善。对结构对称式分解炉可采用同平面格局确定SNCR喷嘴位置。     

煤无烟燃烧锅炉炉内燃烧特性分析

对一台所设计的DZL1.0-0.7-AⅢ煤无烟燃烧锅炉炉内燃烧特性进行了数值模拟.对床层反应,采用了基于热力学平衡法的"黑箱模型",而对于床层上方炉膛空间内的气相湍流燃烧则采用了标准k-ε模型、旋涡消散模型和离散坐标模型.采用非结构化四面体网格生成技术处理复杂炉膛几何空间的网格生成.通过数值模拟,得到炉内速度场,温度场,浓度场等参数的分布特性.结果表明:"多孔分层错列撞击流式"二次风的引入对于改变炉内流动和燃烧特性,加强炉内烟气和空气的混合,强化燃烧及实现炉内消烟除尘具有重要的作用.     

CH_4对于尿素选择性非催化还原脱硝的影响研究

在加热的石英反应器中研究CH_4对于模拟烟气尿素选择性非催化还原(SNCR)脱硝过程的影响。结果表明:添加CH_4可使脱硝曲线向低温方向移动,提高低温下的脱硝效率及脱硝温度窗口宽度,但最佳脱硝效率略有降低,当CH_4添加比由0增大到6.0时,尿素SNCR最佳脱硝效率减少了近14百分点,最佳脱硝温度降低了200℃,当CH_4添加比为2.0时脱硝温度窗口宽度最大,为296℃;添加CH_4可以缓解尿素SNCR体系的NH_3、HNCO逃逸,NH3、HNCO的近零排放温度均下降约150℃,为控制CH_4逃逸,喷入CH_4时应尽量保证喷入处温度不低于850℃;添加CH_4会提高低温下尿素SNCR的N_2O生成浓度,因此低温下N_2O的排放问题要引起足够重视;温度低于1 000℃时,提高氨氮比可以增强CH_4对脱硝效率的促进作用,但高于1 000℃时则起抑制作用。     

超低排放背景下燃煤电厂烟气控制技术费效评估

在煤电机组超低排放趋势背景下,煤电企业需积极开展燃煤电厂大气污染物排放控制关键技术研究,快速推进环保升级改造,以期实现低成本下燃煤机组大气污染物的超低排放。基于环境审计中成本效益估算原则,收集实际工程案例投资和运行参数,建立了烟气脱硫、脱硝技术费效数据库,评估了燃煤电厂典型大气污染物控制技术的费用效益。烟气脱硫技术中,循环流化床半干法单位装机容量的系统初投资、年运行费用分别为25.78万、5.68万元/MW,均高于石灰石/石膏湿法。烟气脱硝技术中,选择性催化还原(SCR)技术的效费比仅为1.15,显著低于选择性非催化还原(SNCR)技术(1.63)和SNCR/SCR联用技术(1.36),但SCR技术脱硝效率高达80%,而SNCR技术的脱硝效率仅为30%,因此脱硝技术选型时不宜将效费比作为唯一参考指标。     

煤无烟燃烧锅炉炉内燃烧特性分析

对一台所设计的DZL1．0-0．7-AⅢ煤无烟燃烧锅炉炉内燃烧特性进行了数值模拟。对床层反应，采用了基于热力学平衡法的“黑箱模型”，而对于床层上方炉膛空间内的气相湍流燃烧则采用了标准κ-ε模型、旋涡消散模型和离散坐标模型。采用非结构化四面体网格生成技术处理复杂炉膛几何空间的网格生成。通过数值模拟，得到炉内速度场，温度场，浓度场等参数的分布特性。结果表明：“多孔分层错列撞击流式”二次风的引入对于改变炉内流动和燃烧特性，加强炉内烟气和空气的混合，强化燃烧及实现炉内消烟除尘具有重要的作用。     

城市生活垃圾焚烧炉深度空气分级数值模拟

对广州市某台750t/d大型城市生活垃圾焚烧炉进行数值模拟优化研究,有效模拟预测城市生活垃圾焚烧炉内温度场、流场和重要组分浓度场等的分布。对100%负荷运行下的城市生活垃圾焚烧炉进行二次风与燃尽风的分级配风优化研究,模拟结果显示,在二次风与燃尽风风量比为0.65∶0.35(体积比)时,城市生活垃圾焚烧炉内二次燃烧显著,且烟气在850℃以上区域的停留时间达2s以上,满足充分分解二噁英等污染物的条件。尾部烟道出口NO_x质量浓度为250.58mg/m~3,比原始运行工况(259.01mg/m~3)降低了3.3%,是较理想的空气分级方案。     

垃圾焚烧炉炉膛温度的影响因素

垃圾焚烧过程的不稳定会导致大量有害物质的生成,为确保垃圾的清洁燃烧需要将炉膛温度控制在850℃以上,为此测试了焚烧炉运行的主要可控参数对炉膛温度的影响。结果表明,垃圾堆放位置在垃圾池深3～8 m处,并经过6 d以上发酵脱水后适合焚烧;炉膛温度随给料量、一次风率和一次风温增加而增大,随过量空气系数增加而降低,其中给料量宜控制在95%～110%之间;当过量空气系数为1.6、一次风率为90%、一次风温为260℃、给料量为100%时炉膛温度达901℃。     

水泥窑烟气SNCR脱硝技术喷射系统的关键问题

喷射系统是水泥窑烟气SNCR脱硝技术的重要组成部分,对日产5 kt新型干法水泥烟气SNCR脱硝项目中的喷射系统进行了设计和实验研究.结果表明,系统压力设计、分配调节设计、喷枪布置和喷枪雾化能力是影响烟气脱硝效率的关键因素.在氨水质量分数为13.5％,喷入点温度904℃,n(NH3) /n(NH3)为1.2条件下,系统压力能够稳定运行在0.3～0.6 MPa之间、喷枪雾化颗粒度平均直径在50μm左右、喷枪在分解炉上的垂直安装角度为75°时烟气NOx浓度由原来的720 mg/Nm3降低到206 mg/Nm3,脱硝效率能达到70％,远低于水泥工业大气污染物排放标准的限定要求.对同类新型干法水泥熟料生产线SNCR脱硝技术有一定的参考意义.     

运用CFD技术进行二段往复炉排焚烧炉二次风口的辅助设计

二次风口的合理布设是实现炉膛内气体混合均匀、反应完全的有效措施之一,运用CFD技术进行二段往复炉排焚烧炉二次风口的辅助设计,借助PHOENICS软件模拟二次风口对炉内流场的影响.通过模拟发现,二次风口的布设可明显提高烟气的湍流程度,前后墙各设一排直径为0.04 m的二次风口可以实现最佳的炉膛流场工况.     

垃圾炉一次风量对炉床燃烧影响的仿真研究

针对垃圾焚烧炉床层内垃圾燃烧过程复杂性及影响垃圾燃烧效率因素多的问题,运用数值仿真方法对某垃圾焚烧炉床层垃圾燃烧进行了模拟,获得了垃圾质量流失速率、水分蒸发速率、挥发分释放速率、焦炭燃烧速率和烟气的温度;并在50~1 000 Nm3/min范围内改变一次风流量,获得了床层质量流失比值、过剩空气系数和烟气中各组分的质量百分比含量。仿真结果显示,一次风流量取值517.47~6`32.09 Nm3/min时燃烧效率较高;炉排两端区域的一次风流量在50~75 Nm3/min时,可以使垃圾床表面平均温度明显提高,而且还可以提高燃烧效率,同时减少供风总量,节约能源与动力资源。本研究对优化设计垃圾焚烧炉,提高床层内垃圾的燃烧效率有一定参考价值。     

运用CFD技术进行二段往复炉排焚烧炉二次风口的辅助设计

二次风口的合理布设是实现炉膛内气体混合均匀、反应完全的有效措施之一，运用CFD技术进行二段往复炉排焚烧炉二次风口的辅助设计，借助PHOENICS软件模拟二次风口对炉内流场的影响。通过模拟发现，二次风口的布设可明显提高烟气的湍流程度．前后墙各设一排直径为0．04m的二次风口可以实现最佳的炉膛流场工况。     

水泥厂氨排放标准存在的问题及氨排放控制

为控制水泥脱硝工程产生的氨排放问题,中国发布《水泥工业大气污染物排放标准》(GB 4915—2013)对水泥企业氨排放限值提出明确要求。但水泥脱硝设施同步配套的氨在线检测仪记录数据表明,多数水泥厂脱硝后的氨排放浓度远超过标准限值。为此,对照火电厂相关标准和技术规范,指出了水泥工业氨排放标准和技术规范文件中存在的问题。结合实际检测数据和国外相关文献,确认水泥工业存在"本底氨"排放,水泥原料、协同处理废弃物、生产工况变化是导致本底氨排放的主要原因。选择性非催化还原(SNCR)脱硝设施产生的氨逃逸将增加氨排放浓度,反应温度窗口、停留时间、氨/氮摩尔比(NSR)、喷射方案等均会影响氨逃逸浓度。优化水泥生产工艺、SNCR脱硝工艺或配套选择性催化还原(SCR)脱硝系统等方式可有效控制水泥厂本底氨及氨逃逸。     

微波辐照活性炭还原氮氧化物

为提高烟气脱硝效率,构建了微波辐照活性炭还原氮氧化物体系,通过对微波功率(温度)、反应空速、NO浓度、活性炭种类及粒径等影响因素的考察,研究了微波辐照活性炭还原NO体系的性能,通过反应动力学实验确定了活性炭还原NO反应的速率方程。研究结果表明,增大微波功率、减小反应空速均会提高NO还原效率,而改变NO浓度、活性炭种类以及粒径对NO还原效率无明显影响,微波功率为800 W,反应空速为2 000 h~(-1)时,对2 412 mg·m~(-3)的NO去除率可达99.8%,当NO浓度增至29 000 mg·m~(-3)时NO还原效率仍高达98.2%。通过反应动力学研究确定了反应的速率方程,其中反应级数为0.568 3,反应速率常数为14.71 s~(-1)。     

柴油机尾气Fe(Ⅱ)EDTA络合-铁屑还原脱硝中试研究

采用Fe(Ⅱ)EDTA络合-铁屑还原脱硝工艺,针对功率175 k W的柴油机,搭建了处理量为640 m~3·h~(-1)的脱硫脱硝中试装置,系统研究了脱硝装置连续脱除柴油机尾气中NO的过程。结果表明:铁屑还原效果较好,连续运行时,Fe(Ⅱ)EDTA溶液对NO有很好的吸收效果;喷淋量、填料层高度及再生温度均会影响络合剂吸收NO的脱除效率,但功率的改变对络合剂吸收NO的脱除效率影响较小。长时间连续运行实验表明,系统的脱硝性能稳定,稳定运行时的脱硝效率连续7 d均保持在75%左右;系统运行过程中,络合液的pH逐渐上升,最终稳定在7.45左右。     

循环流化床垃圾焚烧炉助燃配风改造对降低CO排放效果的数值模拟

循环流化床(CFB)是垃圾焚烧主要炉型之一,中国生活垃圾具有水分高和挥发分高等特性导致现阶段CFB垃圾焚烧炉CO排放偏高,对其正常运转造成较大影响。对锅炉实体进行助燃配风改造,结合计算流体动力学技术对改造前后炉膛流体场进行模拟,并分析第一烟道内的流场分布情况。结果表明:助燃配风率为40%时,CO的排放均值可降低至80mg/Nm3,烟气含氧量保持在9.5%(体积分数)左右,炉膛中上部温度的平均增幅达到41.3℃。可视化数值模拟结果表明,助燃配风明显提高了烟气旋流和回流,使得烟气轴向速度降幅达37.69%,烟气在第一烟道内停留时间延长;改造后炉膛中上部局部区域内的颗粒质量浓度均值在2.287kg/m3左右,优化了助燃配风参与炉内燃烧的能力。     

新型转式垃圾焚烧炉焚烧技术研究

研究了新型转式焚烧炉稳定燃烧工艺和有机垃圾在新型转式焚烧炉中焚烧过程HCl和NOx释放和控制特性。结果表明,新型转式焚烧炉采用二次燃烧技术,能有效控制和降低二次污染物的生成。     

基于分区气化模型的MSW燃烧过程模拟研究

针对一种新型两段式生活垃圾分区气化燃烧装置,提出了基于分区气化模型的垃圾热转化过程数值模拟方法。该方法耦合化学反应动力学和流体动力学软件预测移动床层垃圾的气化以及炉内气相空间的燃烧过程。通过对组分及热值差异较大的2种生活垃圾在炉内的反应过程进行模拟,得到了炉内的气相组分、温度及流场的分布。结果表明,该方法能够很好地适用于复杂组分的垃圾热转化过程模拟研究。高水分、低热值的生活垃圾气化后再燃炉膛出口温度处于973~1 073 K,不利于二恶英的生成控制。前拱二次风的增加不仅加强了炉内的湍流扰动,而且加强了炉内主反应区的温度。经过对流场和温度场进行优化,烟气的停留时间延长,炉膛出口烟气中的可燃气体组分大大降低,而且NO的浓度降低了近一个数量级。     

电解锰渣替代商用选择性催化还原脱硝催化剂中部分TiO_2载体的实验研究

选择性催化还原(SCR)脱硝催化剂中的TiO_2载体价格昂贵,导致脱硝成本居高不下。由电解锰产生大量的废弃物电解锰渣,会污染地下水和土壤,为综合利用锰渣,提高资源利用率,探索利用锰渣替代商用钒基SCR催化剂中的部分TiO_2载体,研究锰渣替代后的脱硝催化剂的脱硝性能和机理。通过工艺优化,在不改变脱硝反应历程的前提下,锰渣可以替代高达20.0%(质量分数)的TiO_2载体,并使催化剂最佳脱硝效率保持接近90%,同时保持优异的抗SO_2中毒性能。从而有效地证明了利用锰渣部分替代TiO_2的可行性,为实现废物利用,减少环境污染,降低SCR脱硝成本提供了可能性。     

蛋壳、贝壳实现层烧炉脱硫脱硝

在4.2MW链条锅炉使用蛋壳、贝壳粉平铺在煤层上部进行炉内脱硫脱硝后,通过风机的负压携带将燃烧形成的CaO随烟气带入湿法除尘设备,完成与NaOH的双碱法脱硫脱硝。结果表明,脱硫效率80%,脱硝效率50%。烟气排放指标优于国标。风机携带的CaO对水冷壁形成清扫作用,运行130d节约煤炭20%。