城市生活垃圾與生物質(zhì)混燒的煙氣凈化試驗與溫度模擬研究.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在運行中存在的垃圾量不足、垃圾熱值偏低問題。然而，城市生活垃圾與生物質(zhì)混燒后會對焚燒爐的運行工況和煙氣中污染物的濃度產(chǎn)生影響。鑒于此，本文以采用機械爐排爐的江蘇某垃圾焚燒廠為依托，對城市生活垃圾與生物質(zhì)混燒后鍋爐運行工況、煙氣中污染物的濃度、煙氣凈化效果等進行了試驗研究，并對爐內(nèi)溫度分布、煙氣流動特點以及冷卻塔和反應塔內(nèi)煙氣降溫過程進行了模擬研究。其研究成果可為城市生活垃圾與生物質(zhì)混燒工程的

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

3、%和13%時，焚燒爐達額定運行工況，焚燒爐熱效率由混燒前的69.7%分別增加至76.13%、76.37%，增加幅度分別達到了6.43%和6.67%，并達到了鍋爐設計效率，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%，增加幅度分別達到了7.22%和7.98%。火用效率增加幅度大于熱效率，表明摻燒生物質(zhì)主要提高了燃料的能量品質(zhì)。混燒后發(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。通過調(diào)整運行參數(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，CO、SO2的濃度呈減小趨勢，NOx的濃度呈增加趨勢，粉塵的濃度與爐膛溫度無明顯關系，表明爐膛溫度過高和過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對鍋爐換熱和污染物的控制有顯著影響。鑒于此，采用FLUENT軟件對爐內(nèi)煙氣流動和燃燒進行了數(shù)值模擬研究。并以采用運

5、動界面追蹤法模擬推料器上的垃圾干燥過程得到的垃圾表面溫度變化特點作為邊界條件；垃圾在爐排上移動和換熱過程的模擬，得到爐排上垃圾表面溫度變化特點、水分蒸發(fā)特點和揮發(fā)份析出特點作為輸入值。模擬結(jié)果表明在爐膛喉口部煙溫達最高值，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100℃，與實際情況相符合；爐內(nèi)煙氣流動呈明顯的不均勻性，爐膛后墻區(qū)域流動較強，前墻區(qū)域流動較弱，在二煙道前墻區(qū)域由于煙氣流動的突

6、然轉(zhuǎn)向形成較大的回流造成煙氣流動較弱，在靠近后墻區(qū)域流動較強；二次風的投加進一步增加了煙氣流動的不均勻性，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，研究了各運行參數(shù)對循環(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行參數(shù)的影響非常顯著。研究結(jié)果對控制酸性氣體排放濃度，提高熟石灰利用率具有指導意義。對于本次試驗，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時煙氣脫酸效果最佳。
　　對于煙氣凈化過程，煙溫分布的均勻性對煙氣脫酸效果和布袋除塵器的運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塔內(nèi)的噴水降溫過程。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