垃圾焚烧炉炉拱改造与燃烧优化的数值模拟

炉排式垃圾焚烧炉在处理比设计水分高、热值低的垃圾时,容易出现着火位置滞后、垃圾＂烧不透＂、残炭含量高等问题。采用FLIC软件的床层模型和商业软件FLUENT,对焚烧炉炉排和炉膛燃烧过程进行了模拟计算。结合某城市生活垃圾焚烧炉存在的燃烧不完全问题,通过一系列的数值实验,探索后拱高度和挡板的有无对燃烧过程的影响。比较了炉拱辐射强度、挥发分质量分数、温度沿炉排长度方向的分布以及炉膛内的速度矢量图。结果表明,降低后拱高度或增加挡板均可使着火位置有不同程度的前移;同时降低炉拱高度和增加挡板可使着火位置前移约1.1 m,提前进入稳定燃烧阶段。     

RDF与煤粉混合燃烧特性及动力学分析

为了研究RDF掺混入煤粉内进行燃烧时对煤粉产生的影响,利用热重分析,采用分布活化能模型(DAEM)对RDF与煤粉混合试样的燃烧特性及其反应动力学参数进行了实验研究。结果表明:随着RDF在煤粉中的掺混比例的增大,燃烧反应的进行过程中热能与气氛条件的分配比煤粉单独燃烧更加合理;在400~550℃与650~750℃范围之间,RDF的掺入对于煤粉的燃烧反应起到了一定的促进作用,在550~650℃之间则起抑制作用;通过精确的动力学计算以及合理的RDF与煤粉协同作用分析可知,当RDF在煤粉中的掺混比例为50%时,RDF对煤粉燃烧促进作用最佳,且能保证较高的燃料替代率。     

水泥窑协同处置垃圾衍生燃料对烟气污染物排放及熟料品质的影响

水泥窑协同处置垃圾衍生燃料(RDF)可以实现垃圾资源化利用,但需确保不会造成烟气污染物排放超标或使水泥熟料品质受影响。研究了国内某水泥厂新型干法水泥窑协同处置RDF前后烟气污染物排放及水泥熟料品质变化的情况。结果表明,水泥窑协同处置RDF的烟气中SO_2、NO_x、NH_3、HCl和HF的排放均符合《水泥工业大气污染物排放标准》(GB 4915—2013)。重金属与二噁英的含量相比于协同处置RDF前虽略有升高,但仍低于《水泥窑协同处置固体废物污染物控制标准》(GB 30485—2013)的排放限值。协同处置RDF基本不影响水泥熟料的矿物组成,抗折强度和抗压强度相比掺加RDF前有所提高,并且符合《通用硅酸盐水泥》(GB 175—2007)的中普通硅酸盐水泥的52.5R强度等级要求,安定性合格率提高至100.0%。协同处置RDF的水泥熟料中Cu、Cd、Cr、Pb、As、Ni的浸出浓度远小于《水泥窑协同处置固体废物技术规范》(GB 30760—2014)的标准限值。总之,水泥窑掺烧RDF对烟气污染物排放和熟料品质的影响较小,甚至可以提高水泥熟料的某些品质。     

冶金高炉高温熔融处理垃圾飞灰

为了探讨冶金高炉处理垃圾飞灰的可能性,将一定量的垃圾飞灰作为造球原料通过快凝水泥固化制备冷固飞灰球团,模拟高炉温度、气氛条件对飞灰球团进行高温冶金性能实验研究,并采用X射线衍射仪对飞灰球团中物相变化进行了研究。结果表明:在造球原料里配入5%左右的飞灰通过水泥固化造出的球团能达到入炉要求;配入10%飞灰球团的高炉炉料的高温冶金性能变化不大,且能够保持高炉内的工作环境相对稳定,符合当前冶炼要求的炉内工程条件;在高温下飞灰中的重金属能有效还原固封,二恶英能有效分解,为垃圾飞灰的资源化处理开辟了新的途径。     

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。     

垃圾衍生燃料(RDF)的燃烧过程

垃圾衍生燃料技术是目前解决生活垃圾问题有效途径,然而RDF应用仍存在一定问题,如因对RDF燃烧产物未知,使RDF在应用中可能对热设备造成不良影响,因此需对RDF的燃烧过程及产物进行研究。采用热重分析仪对RDF的燃烧特性、燃烧动力学进行了研究,并同时采用热红联用技术与热质联用技术对RDF的燃烧气体成分进行了研究。研究结果表明:与煤比较,RDF灰分、挥发分含量高,而固定碳含量少,因此RDF着火点、最大燃烧速度对应温度及燃尽温度低,但最大燃烧速度小。RDF的燃烧分为3个阶段:挥发分析出与燃烧,伴随着羧酸、CO_2、H_20、NH_3、NO_2、HCl、SO_2及Cl_2气体的释放,活化能约为24 kJ·mol~(-1);挥发分的析出与燃烧,但伴随有部分固定碳燃烧,有C0_2、H_20、NH_3、N0_2、HCl及Cl_2气体释放,活化能约为27 kJ·mol~(-1);RDF碳化后的固定碳燃烧,放出较大量C0_2,活化能约为92 kJ·mol~(-1)。     

垃圾焚烧炉干燥段通风阻力特性实验研究

倾斜往复式炉排是我国城市生活垃圾焚烧炉中经常采用的炉排形式之一。垃圾在炉排干燥段的干燥效果直接影响到其着火和燃烧,因此炉排下侧送出的一次风在垃圾层中的流通性显得尤其重要。本研究通过搭建冷态试验台,以Steinmuller炉排为例,测量了炉排和不同厚度的垃圾层在不同一次风流量下的阻力,并研究了炉排和垃圾层的通风阻力特性,为今后更好地组织和控制高水份垃圾在炉内的干燥预热和着火燃烧提供了设计依据。     

城市生活垃圾在机械炉排炉内焚烧过程研究及数值模拟

研究城市生活垃圾在机械炉排炉内焚烧过程,建立了垃圾在炉排炉移动床内燃烧过程中垃圾体积变化、水分蒸发、挥发分析出及燃烧、垃圾颗粒的移动、气-固两相热传递、焦炭燃烧等各个反应阶段的热化学模型,采用一维非稳态模型分别建立了床层内气固两相介质控制方程。通过对炉排上垃圾焚烧过程的数值模拟研究,获得料层中温度分布、料层高度、炉床机械负荷、气相中反应物组分和污染物浓度分布。利用建立的模型对某大型垃圾焚烧炉的燃烧过程进行数值仿真,对燃烧过程、烟气成分进行预测,为垃圾焚烧炉排炉的设计和燃烧控制提供理论依据。     

水泥窑协同处置村镇生活垃圾

针对位于新型干法水泥厂附近且生活垃圾收运较为困难的村镇,提出了一种利用新型干法水泥窑协同处置垃圾的简易模式。实验将预处理后的村镇生活垃圾定量喂入水泥窑系统中,并对比了掺烧20、50和80 t村镇生活垃圾前后,水泥熟料品质、窑系统工况以及污染物排放的情况。结果表明:实验期间在80 t范围内,生活垃圾的掺烧使水泥熟料抗压强度最多降低3 MPa,但仍符合国家标准;对水泥窑衬结皮和窑工况稳定性基本没有影响;同时对水泥窑系统污染物排放量无负面影响,烟气中二恶英的含量为0.004 0 ng TEQ/m3,远远低于国家标准。     

O2/CO2工况下回转窑和分解炉内煤粉燃烧的数值模拟及可靠性验证

为研究O_2/CO_2烟气循环煅烧水泥技术实现CO_2和NOx减排的可行性,采用数值模拟的方法对某2 500 t·d~(-1)回转窑和分解炉模型进行了21%O_2/79%CO_2助燃氛围下煤粉燃烧的研究,对比分析了O_2/CO_2助燃工况下与空气助燃工况下回转窑、分解炉的模拟结果,并通过实验验证了数值模拟的可靠性。结果表明:与空气助燃工况下相比,O_2/CO_2助燃工况下回转窑、分解炉的煤粉燃尽率分别为92.41%、91.15%,下降了3.06%、3.51%;分解炉出口处生料分解率为90.54%,下降了2.90%,仍满足生产需求;O_2/CO_2助燃工况下回转窑、分解炉的NO排放量明显下降,脱硝率分别为74.47%、11.80%;烟气中CO_2体积分数从32.23%增加到95.35%,通过简单的处理就可以实现C捕获。上述研究结果为O_2/CO_2烟气循环煅烧水泥技术的推广应用提供了参考。     

城郊乡村生活垃圾衍生燃料热解特性研究

将城郊乡村生活垃圾加工成粒径6.0 mm左右的垃圾衍生燃料(RDF),采用热重(TG)分析和红外光谱等研究其热解特性.结果表明:(1)在RDF挥发分阶段和生物质挥发分阶段,助燃添加剂处于活泼分解阶段,加入了30％(质量分数)秸秆、玉米芯等生物质作助燃添加剂后的RDF(以下简写为混合RDF)分子碎片正发生内部氢重排,总体挥发分产物较多,并且有明显的二次裂解,失重提高到4.85 mg,失重率约提高12％.在RDF与生物质重叠的碳固定阶段,助燃添加剂失重率有一定提高,热重微分(DTG)峰值速率增加,为RDF碳固定阶段的进一步热解提供了良好的支持.(2)快加热产气速率均大于慢加热.(3)热解终温越高,越有利气体析出.(4)RDF的热解固体产率随着热解终温的升高而降低,在850℃时为31.9％;热解气体产率随着热解终温升高而迅速升高,在850℃时可达49.8％.(5)根据红外光谱图,城郊乡村生活垃圾加工成的RDF中所含的氯元素基本上以HCl形式释放.(6)一级动力学反应可以准确地描述物料热解过程.     

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。     

生物沥浸污泥深度脱水后自然干化与焚烧处置效果及影响因素

脱水污泥的干化效果对污泥后续焚烧处置及资源化有重要影响。比较了生物沥浸处理后深度脱水污泥与常规脱水污泥的水分蒸发速率差异,以评价其干化效果。在此基础上,对城市污泥生物沥浸示范工程中得到的有机质含量为44％（干物质计）,干基高位热值为9250kJ／kg,含水率≤32％,颗粒粒径≤8mm的污泥样品,采用小型循环流化床焚烧炉（内径600mm,高度6500mm,污泥给料量200kg／h）进行焚烧处置初步研究。结果表明,在同样干化时间下,生物沥浸后脱水污泥相对于常规脱水污泥有较快的水分蒸发速度。在保证污泥颗粒在流化床炉内达到较好的流化状态前提下,该生物沥浸污泥可以在流化床炉内实现自持焚烧,相应流化床炉温可以被恒定维持在850℃左右。焚烧后残渣热灼减率为2．36％。同时发现,污泥有机质含量、污泥含水率、污泥的颗粒破碎度、流化床布风板风量等因素共同决定着城市污泥的自持焚烧效果。此研究将为城市污泥生物沥浸后期焚烧资源化应用提供必要的参数支持及合适的运行建议。     

城市垃圾预处理改善焚烧特性的探讨

针对目前我国城市垃圾的高水分、低热值的特性,提出了2种改善城市垃圾焚烧特性的有效措施:生物质垃圾源分类和生物干燥.在我国建立生物质垃圾源分类体系,将生物质垃圾源头分类后,剩余垃圾的热值可以提高约50%～120%,已适合直接入炉焚烧,同时分离出来的生物质垃圾也更易于好氧堆肥或厌氧消化.另外一项技术措施是在焚烧前利用生物干燥技术,降低城市垃圾的水分含量,提高入炉垃圾的热值,这种方法主要是利用生物反应热来干燥城市生活垃圾,只需要在垃圾投入焚烧炉前增加一个预处理步骤,不必改变目前的垃圾收运体系,而且进行生物干燥后的垃圾更易于分选其中的可回收物质.     

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。     

控制城市垃圾焚烧二恶英产生与扩散方法

控制垃圾焚烧二恶英产生与扩散分三部分：首先，通过预处理除去原生垃圾中的聚氯乙烯塑料，从源头上控制垃圾焚烧二恶英产生的物质基础；其次，垃圾焚烧炉采用组合式循环流化床锅炉，实行垃圾先低温热解气化，然后高温燃烧垃圾热解气体的方式，同时在炉内加入添加剂实现稳定燃烧和部分脱氯，以减少二恶英在炉内生成和炉后形成量；最后，在烟气尾部采用吸附剂吸附二恶英，并与布袋除尘器配套使用，控制二恶英的尾部扩散。该工艺具有成本低、控污效率高等优点，特别适用于发展中国家的垃圾焚烧二恶英控制。     

控制城市垃圾焚烧二噁（口英）产生与扩散方法

控制垃圾焚烧二产生与扩散分三部分首先,通过预处理除去原生垃圾中的聚氯乙烯塑料,从源头上控制垃圾焚烧二哄产生的物质基础;其次,垃圾焚烧炉采用组合式循环流化床锅炉,实行垃圾先低温热解气化,然后高温燃烧垃圾热解气体的方式,同时在炉内加入添加剂实现稳定燃烧和部分脱氯,以减少二哄在炉内生成和炉后形成量;最后,在烟气尾部采用吸附剂吸附二哄,并与布袋除尘器配套使用,控制二哄的尾部扩散.该工艺具有成本低、控污效率高等优点,特别适用于发展中国家的垃圾焚烧二哄控制.     

固体回收燃料焚烧技术的研究现状及发展方向

固体回收燃料(SRF)是由城市生活垃圾(MSW)经机械生物处理(MBT)而得,具有高热值、低氯和含汞的特点,是继垃圾衍生燃料(RDF)之后的一种新型燃料。目前SRF焚烧技术在国内外已有一定的基础研究,但仍需要向大规模、高参数(高蒸汽温度和压力)、稳定运行方向发展。从垃圾焚烧现状入手,简述了国外SRF焚烧和共处置技术的研究现状,同时回顾了国内对MSW和RDF焚烧技术的相关研究,分析了SRF焚烧和共处置时污染物排放的规律,以及SRF对共处置锅炉运行工况的影响。最后指出了实现SRF焚烧技术的大规模、高参数工业应用必须研究的3个方面,包括:SRF的分类方法和燃烧模型,烟气净化系统的改进,SRF焚烧对锅炉腐蚀、结渣和积灰生长的影响。     

印染污泥与煤在循环流化床上混烧实验

印染污泥热值较低,直接燃烧较为困难,需要添加辅助燃料进行混燃.通过对印染污泥与煤在循环流化床中混烧实验研究,发现印染污泥着火特性较差,启动时需将炉温提升至800℃以上,加入的污泥才能进行燃烧;污泥与煤在循环流化床中可以实现充分燃烧,温度在800～900℃之间均匀稳定,燃烧效率超过95%;混烧工况下烟气SO2含量高,在炉...     

碳氮比对垃圾干化及能源化利用的影响

采用自制的生物干化实验装置,以高含水率混合收集生活垃圾为研究对象,探讨了不同C/N比(15、20.7、24.6和30)对垃圾生物干化效果的影响,比较了4组干化产物的RDF产率和产品性质。结果表明,不同C/N比垃圾生物干化理化性质与脱水效果存在明显差异;低C/N比处理的pH、NH_3挥发率均大于高C/N处理。C/N比为20.7垃圾生物干化效果最佳,在这种比例下处理的含水率下降幅度、垃圾水分去除率、单位有机物脱水能力和低位热值增幅均大于其他处理组。经过12 d生物干化,不同C/N比垃圾含水率分别下降了16.5%、20.3%、13%和15.4%,干化产物低位热值同比原生垃圾增长了78.3%、114.5%、65.8%和79.0%,达到了垃圾经济性焚烧要求,其硫、氯元素含量低于0.5%,重金属的含量也在可以合理范围内,可作为RDF燃料制备原料。