城市生活垃圾與生物質(zhì)混燒的煙氣凈化試驗(yàn)與溫度模擬研究.pdf

1、城市生活垃圾與生物質(zhì)混燒可以解決部分垃圾焚燒廠(chǎng)在運(yùn)行中存在的垃圾量不足、垃圾熱值偏低問(wèn)題。然而，城市生活垃圾與生物質(zhì)混燒后會(huì)對(duì)焚燒爐的運(yùn)行工況和煙氣中污染物的濃度產(chǎn)生影響。鑒于此，本文以采用機(jī)械爐排爐的江蘇某垃圾焚燒廠(chǎng)為依托，對(duì)城市生活垃圾與生物質(zhì)混燒后鍋爐運(yùn)行工況、煙氣中污染物的濃度、煙氣凈化效果等進(jìn)行了試驗(yàn)研究，并對(duì)爐內(nèi)溫度分布、煙氣流動(dòng)特點(diǎn)以及冷卻塔和反應(yīng)塔內(nèi)煙氣降溫過(guò)程進(jìn)行了模擬研究。其研究成果可為城市生活垃圾與生物質(zhì)混燒工程的

2、運(yùn)行管理提供技術(shù)支持，也有助于對(duì)該類(lèi)工程煙氣中污染物的有效控制。
　　通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)研究了運(yùn)行參數(shù)和混燒對(duì)爐膛溫度的影響，混燒對(duì)鍋爐效率的影響，以及混燒和爐膛溫度對(duì)煙氣中污染物排放濃度的影響。爐膛溫度受運(yùn)行參數(shù)影響的顯著性依次為一次風(fēng)溫、一次風(fēng)率和過(guò)量空氣系數(shù)，并隨生物質(zhì)摻加量的增加而升高。通過(guò)對(duì)影響爐膛溫度因素的研究，有利于改善由垃圾熱值波動(dòng)引起的爐膛溫度的變化狀況和減少焚燒過(guò)程中有機(jī)污染物的生成。在竹屑和油菜桿混燒比例分別為15

3、%和13%時(shí)，焚燒爐達(dá)額定運(yùn)行工況，焚燒爐熱效率由混燒前的69.7%分別增加至76.13%、76.37%，增加幅度分別達(dá)到了6.43%和6.67%，并達(dá)到了鍋爐設(shè)計(jì)效率，使能源的利用率得到較大提高?；鹩眯适菑哪茉雌焚|(zhì)角度分析能源利用率，其由混燒前的28.95%分別增加至36.17%、35.93%，增加幅度分別達(dá)到了7.22%和7.98%?；鹩眯试黾臃却笥跓嵝?，表明摻燒生物質(zhì)主要提高了燃料的能量品質(zhì)?；鞜蟀l(fā)現(xiàn)除HCl、NOx由于

4、受爐膛溫度升高引起的濃度略有增加外，CO、粉塵、SO2的濃度均呈減小趨勢(shì)。通過(guò)調(diào)整運(yùn)行參數(shù)控制爐膛溫度不斷升高，發(fā)現(xiàn)煙氣中HCl的濃度呈先減小后增加的趨勢(shì)，CO、SO2的濃度呈減小趨勢(shì)，NOx的濃度呈增加趨勢(shì)，粉塵的濃度與爐膛溫度無(wú)明顯關(guān)系，表明爐膛溫度過(guò)高和過(guò)低都不利于控制污染物生成。
　　爐膛內(nèi)的溫度分布和煙氣流動(dòng)對(duì)鍋爐換熱和污染物的控制有顯著影響。鑒于此，采用FLUENT軟件對(duì)爐內(nèi)煙氣流動(dòng)和燃燒進(jìn)行了數(shù)值模擬研究。并以采用運(yùn)

5、動(dòng)界面追蹤法模擬推料器上的垃圾干燥過(guò)程得到的垃圾表面溫度變化特點(diǎn)作為邊界條件；垃圾在爐排上移動(dòng)和換熱過(guò)程的模擬，得到爐排上垃圾表面溫度變化特點(diǎn)、水分蒸發(fā)特點(diǎn)和揮發(fā)份析出特點(diǎn)作為輸入值。模擬結(jié)果表明在爐膛喉口部煙溫達(dá)最高值，爐膛前墻區(qū)域煙溫偏低，后墻區(qū)域煙溫較高，二煙道內(nèi)煙溫趨于均勻；混燒后高溫區(qū)煙溫增加幅度達(dá)100℃，與實(shí)際情況相符合；爐內(nèi)煙氣流動(dòng)呈明顯的不均勻性，爐膛后墻區(qū)域流動(dòng)較強(qiáng)，前墻區(qū)域流動(dòng)較弱，在二煙道前墻區(qū)域由于煙氣流動(dòng)的突

6、然轉(zhuǎn)向形成較大的回流造成煙氣流動(dòng)較弱，在靠近后墻區(qū)域流動(dòng)較強(qiáng)；二次風(fēng)的投加進(jìn)一步增加了煙氣流動(dòng)的不均勻性，不利于污染物的去除。
　　在竹屑和油菜桿混燒比例分別為15%和13%時(shí)，研究了各運(yùn)行參數(shù)對(duì)循環(huán)流化床半干法煙氣脫酸效果的影響，發(fā)現(xiàn)酸性氣體排放濃度受各運(yùn)行參數(shù)的影響非常顯著。研究結(jié)果對(duì)控制酸性氣體排放濃度，提高熟石灰利用率具有指導(dǎo)意義。對(duì)于本次試驗(yàn)，爐膛溫度為900～950℃，熟石灰給料量為160 kg/h，煙氣溫度為160℃

7、，煙氣流量為36000 Nm3/h和噴水量為0.8～1.0 t/h時(shí)煙氣脫酸效果最佳。
　　對(duì)于煙氣凈化過(guò)程，煙溫分布的均勻性對(duì)煙氣脫酸效果和布袋除塵器的運(yùn)行狀況都有一定的影響。煙溫分布不均不僅不利于酸性氣體脫除，對(duì)布袋也易造成損傷。鑒于此，采用數(shù)值模擬的方法研究了冷卻塔和反應(yīng)塔內(nèi)的噴水降溫過(guò)程。冷卻塔內(nèi)煙氣溫度分別從230℃、220℃、210℃、200℃降低至170℃，分別在冷卻塔高為4.1m、5.8m、6.5m、8m處煙氣溫度