炉排-循环床复合垃圾焚烧炉燃烧过程模型

建立了炉排-循环床复合垃圾焚烧炉的燃烧过程半经验数学模型,包括物料分布、挥发分释放、碳颗粒燃烧等模型.用该模型对实际运行的垃圾焚烧炉进行计算.炉膛内压力分布、物料浓度分布的计算结果与工业测试数据的一致性较好,而实际测得的O2、 CO2、 CO的浓度也处于设计过量空气系数(α=1.6)和较低过量空气系数(α=1.3)条件下的模型计算值之间的范围.模型中部分参数需根据试验或工业数据确定,该模型可用于指导该类焚烧炉的设计.     

塑料和生物质在循环床内燃烧特性的实验研究

以PVC和木屑分别作为塑料和生物质燃料的典型代表,通过实验研究观察影响燃烧过程产生的可燃气体CO、 CH4、 H2等分布特征的主要因素,充分分析了这两种燃料在循环流化床内的燃烧特性.实验结果表明: PVC和木屑表现出了强烈的挥发分燃烧特性,即挥发分在高温条件下迅速热解,然后随气流分布在整个炉膛内燃烧;炉膛内的温度呈"凸抛物线"型分布;木屑燃烧过程中,随着一次风率的提高,炉膛出口CH4、 H2和CO浓度提高;PVC燃烧过程中,炉膛出口CO和CH4浓度极低.实验过程中还在实验台炉膛出口发现一定浓度的H2, 与260 t/d垃圾焚烧的工业测试中发现的情况一致.     

循环流化床锅炉炉膛内气体浓度的分布

循环流化床锅炉炉膛中气体组分反映了燃烧过程，影响了燃烧效率和脱硫效率．采用自行研制开发的水冷探针，对循环流化床锅炉炉膛中气体浓度分布进行了热态测试．测试结果表明，不同操作条件下沿炉膛轴向和径向气体浓度存在差异，高循环流率循环流化床锅炉存在严重的混合问题，在循环流化床锅炉燃烧室中心区存在三角形的贫氧区．二次风的穿透力直接影响到燃烧效率．增加二次风速可以使混合问题得到改善，飞灰含碳量下降．     

面向锅炉燃烧优化的炉膛动态建模

为了设计炉膛燃烧动态优化控制器,提出了一种结合NOx产生机理的锅炉炉膛一维建模方法.通过将锅炉炉膛沿高度方向进行分层,并采用集总参数法分别描述锅炉各层内的流动、燃烧、传热和NOx生成过程,建立了能够表征锅炉燃烧特性的一维动态模型.通过对某HG220/100-10燃煤锅炉的建模仿真表明,所提出的模型能够正确反映出炉膛沿高度方向的一维温度分布及NOx分布,并能够准确反映不同配风方式对NOx排放的影响,以及各层风煤变化时炉膛出口处烟气温度、飞灰含碳量及NOx浓度的动态响应特性.相比传统三维模型,所建模型形式简单、计算量小,对于锅炉燃烧优化控制的设计能够起到关键的支撑作用.     

煤粉无焰燃烧的数值模拟

用组分输运方法对煤粉的无焰燃烧进行了数值模拟,湍流采用Realizable k-ε紊流模型,颗粒相采用随机轨道模型,挥发分的析出采用化学渗透模型(CPD),湍流化学反应采用涡耗散模型(Eddy-Dissipation),煤粉颗粒表面燃烧模拟采用内表面化学反应动力学模型,辐射传热采用P-1辐射模型.结果表明,实验数据与数值模拟吻合良好;煤粉无焰燃烧时,燃烧反应发生在整个炉膛空间,炉内温度分布较均匀,温差为200K左右,燃烧呈现低O2浓度特征,NOx排放浓度较低.     

复杂结构气体燃烧器三维流场和燃烧状况数值模拟

以美国John Zink公司一种瓦斯燃烧器为几何原型，保持燃烧器和稳焰旋流器附近的三维复杂形状，生成了包括燃烧器和炉膛的结构化网格。以甲烷为燃料，采用标准的k-ε湍流模型、双3混合燃烧模型和蒙特卡洛辐射换热模型对燃烧器内的流动及燃烧状况进行了全尺寸数值模拟，计算了旋流器附近的复杂流场，预测了燃烧器流场、温度场以及各组分的分布状况。计算结果表明，标准的k-ε湍流模型、双δ混合燃烧模型和蒙特卡洛辐射换热模型能够用于计算复杂结构内的流动和燃烧过程。     

超超临界锅炉燃烧配风优化的三维数值模拟

建立了带二次风道的660 MW超超临界墙式切圆锅炉的三维数理模型,采用Realizable k-ε双方程湍流模型模拟气相湍流流动,采用P-1辐射模型来描述炉内辐射换热,采用混合分数/概率密度函数模型模拟气相湍流燃烧.研究了锅炉二次风风门挡板的阻力特性,并探究了附加燃尽风门挡板开度对660 MW墙式切圆锅炉燃烧与污染物排放特性的影响.结果表明:附加燃尽风风量与其风门开度阻力系数有关,当风门开度小于50%时,附加燃尽风风门阻力系数曲线斜率大幅增加,风量随开度变化的幅度增大;随着附加燃尽风门挡板开度增加,NOx浓度降低,但在炉膛上部煤粉发生二次燃烧,引起屏底烟气温度升高.     

组合式贴壁风对660MW锅炉燃烧过程的影响

为防止电厂660 MW对冲燃烧锅炉出现水冷壁高温腐蚀现象,提出了锅炉前后墙和侧墙同时布置贴壁风的新型组合式方案.采用数值计算方法,对锅炉在原始工况和贴壁风工况下的炉内燃烧、传热及流动过程进行了数值模拟,重点考察了贴壁风对炉内速度场、温度场及烟气组分浓度场的影响.结果表明:模拟预测的强还原性区域与锅炉实际发生高温腐蚀区域相吻合;组合式贴壁风提高了侧墙的O2覆盖率,增加了覆盖区域的含氧量,而CO明显降低;贴壁风加入前后炉内燃烧温度和各组分浓度变化不大,对炉内燃烧几乎没有影响;从燃尽风引出的组合式贴壁风削弱了空气分级低氮燃烧作用,NOx排放略有增加.     

燃尽风对超超临界锅炉燃烧特性影响的数值模拟

对一台1000MW超超临界前后墙旋流对冲燃烧煤粉锅炉进行数值模拟,研究了燃尽风比例对燃烧、NOx排放及传热特性的影响.采用化学渗透脱挥发分模型替代经验方法,预测煤粉挥发分析出过程中氮的释放量以及挥发分氮转化为HCN与NH3的比例.模拟结果与试验测量值符合较好,随着燃尽风比例增加,飞灰含碳量增加,煤粉燃尽率降低,NOx排放量(浓度)下降;但下炉膛出口烟气温度增加,导致大屏过热器挂渣倾向增加,较优的燃尽风比例为25.7%.     

大型炉膛燃烧过程的数值模拟

介绍了一个针对大型炉膛燃烧过程进行数值模拟的完整三维湍流、燃烧和热传递计算模型，该模型预示了气体流动、组分浓度和温度、颗粒轨迹及燃烧、壁面辐射热流。气相的动量、烛和组分的守恒方程采用ｋ－ε模型来描述湍流粘性系数，用颗粒随机轨道法模拟煤粉的运动轨迹，并且考虑了挥发分的燃烧及热解、焦炭燃尽过程。对辐射热传递采用离散传递法。     

垃圾焚烧炉内传热计算方法

考虑到垃圾作为燃料具有水分高、热值不稳定等特点 ,给出了层燃和流化床燃烧方式垃圾焚烧炉的炉内传热计算。将层燃炉炉膛分为燃烧室和燃尽室 ,分别给出了燃烧室和燃尽室辐射换热的计算方法 ,对高水分烟气的对流换热计算及黑度计算推荐了修正方法。循环流化床锅炉炉膛内分为密相区和稀相区 ,针对各区受热面布置特点 ,总结了相应计算方法。该方法已经应用于垃圾处理能力为 15 0 t/ d循环流化床垃圾焚烧炉以及 5 0 ,10 0 ,30 0 ,80 0 kg/ h的系列层燃垃圾焚烧炉的工程设计中。     

低热值煤层气燃烧器数值模拟及结构优化

对一种低热值煤层气燃烧器结构进行全尺寸的数值模拟优化,研究了该燃烧器在燃烧甲烷体积浓度为30%的煤层气时通入了不同比例的旋流风和直流风对流场。温度场和浓度场所产生的影响。得到最佳的直流风与旋流风的组合比例。在此基础上进一步对燃气管中导流叶片的数目与倾角进行优化。结果表明:直流风率为80%,旋流风率为20%时,在具有很好的射流刚性的同时,也具有较大的旋转动量,能产生较大的逆向轴向速度梯度,中心回流区逆向速度大,燃烧温度高,高温区域分布广,燃烧效率高。导流叶片的数量为6,倾角为60°时,甲烷质量分数下降快,燃烧区域出口甲烷质量分数低,燃烧效率高。     

管道喷射吸附法净化垃圾焚烧尾气试验研究

在流化床试验装置上进行垃圾焚烧,焚烧尾气采用管道喷射吸附工艺净化.在活性炭加料量为1.6 g/m3时,脱硫率为83%,脱硝率为88%,脱氯率为27%.试验可得:活性碳、高岭土和活性矾土3种吸附剂对垃圾焚烧烟气中酸性气体的净化效果活性炭效果最好,高岭土效果最差;随着吸附剂加料量的增加,重金属的脱除率增加,且增幅逐渐趋缓.3种吸附剂对重金属的吸附能力比较表明:对Cd,Pb,Cu的吸附效果活性炭最好,高岭土次之,活性矾土最差;而对于Hg活性矾土的吸附效果最好;活性矾土对Cd也有较好的脱除效果.垃圾焚烧飞灰中多环芳烃主要以3环、4环和5环的形式存在,其他各环多环芳烃的数量较少;烟气中主要是3环和4环多环芳烃,未检测到6环多环芳烃,2环和5环多环芳烃的质量浓度相对较低;在喷入量相同的条件下,高岭土去除多环芳烃的效率最高,活性炭次之,活性矾土最低.总体而言,活性炭具有较好的综合吸附性能.     

城市生活垃圾主要处理方式的温室气体协同减排效应比较——以天津市为例

根据天津城市生活垃圾(municipal solid waste,MSW)的构成与其含量,主要进行填埋气焚烧S1、填埋气发电S2和焚烧发电S3 3种城市生活垃圾处理方式的温室气体协同减排效应分析.以天津市滨海新区汉沽垃圾焚烧发电CDM项目、天津市双口生活垃圾卫生填埋场填埋气发电CDM项目为例,通过联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)提供的计算方法计算其温室气体排放量和减排量,并比较3种情景的协同减排.结果表明:S1、S2和S3的协同减排效应分别为0.602,t,CO2e/t,MSW、0.657,t,CO2e/t,MSW和0.777,t,CO2e/t,MSW,比较结果为S3S2S1.     

市政污泥与生活垃圾协同焚烧的二噁英排放特征及毒性当量平衡

于2016年5月和2017年1月，分别对南方某生活垃圾焚烧发电厂开展生活垃圾与市政污泥(分别为0%、5%、10%和15%)协同焚烧试验，探讨市政污泥掺烧对生活垃圾焚烧过程中PCDD/Fs排放的影响.在不同季节中，PCDD/Fs均主要分布于飞灰与炉渣中.受焚烧过程中PCDD/Fs的结构破合与重组的影响，废渣中以2, 3, 4, 7, 8-PeCDF (13.0%~72.1%)单体为主. 2016年5月，每吨焚烧原料(指生活垃圾跟污泥的混合物)混合焚烧排放的PCDD/Fs毒性当量比原料本身含有的增加了14.1~29.2 μg TEQ/t，而2017年1月则降低了9.2~9.9 μg TEQ /t.生活垃圾焚烧过程中加入市政污泥能够提高焚烧材料中的硫元素与氯元素的质量比，从而抑制PCDD/Fs的再合成.综上所述，在保证生活垃圾焚烧发电厂的电力生产条件下，适当的市政污泥与生活垃圾协同焚烧能够降低焚烧过程中的PCDD/Fs排放，从而实现市政垃圾污泥的安全处理处置.     

工业废弃物和生活垃圾流化床焚烧技术的研究

在废弃物的焚烧特性、床内颗粒流动特性和二次污染物处理等方面系统研究的基础上,综合集成相关技术与设备（如废弃物破碎、烟气处理、渣分离回收、床下点火、热工自动控制等）,形成了系统的异重流化床焚烧新技术,并应用于洗煤泥、煤矸石、污水污泥和城市生活垃圾等的焚烧处理,实践证明,异重流化焚烧技术不失为一种适合中国国情的先进的废弃物焚烧技术。     

垃圾洁净燃烧炉内垃圾团非稳态传热特性分析

考虑垃圾洁净燃烧炉内高温烟气对流及辐射换热，应用有效导热系数法，对不同形状（球体、圆柱体、立方体）不同特征尺寸具有多孔介质特性的垃圾团块非稳态传热特性进行了数值模拟，结果表明：垃圾团块中心温度稳态值大小与换热边界流体温度大小密切相关，且高温流体换热表面越多，团块内部稳态温度值越大，垃圾团块的形状对其在垃圾洁净燃烧炉内加热升温特性影响较大，在相同特征尺寸（L=V/F）下，球形体垃圾团块升温速度最快，柱形体次之，方形体最小；随着垃圾团块特征尺寸增加，垃圾团块中心单元温度达到稳定的时间明显增长，特别是特征尺寸大于10时，稳定时间增加幅度较大，且特征尺寸越大，稳定时温度越小，越不利于垃圾的挥发份析出，不利于垃圾燃尽。     

混烧锅炉富氧燃烧的数值模拟

富氧燃烧会对煤粉和高炉煤气混烧锅炉炉内的燃烧特性产生重要影响.以130 t/h煤粉和高炉煤气混烧锅炉为研究对象,采用Fluent流体力学软件,对助燃气体(O2/N2)在3种不同氧气体积百分数(21％,23％,27％)工况下煤粉和高炉煤气混烧锅炉炉内的燃烧过程进行数值模拟.模拟得到3种工况下:炉内的温度场分布,烟气流场特性,火焰长度.模拟结果表明:随着氧气浓度的增加,燃料着火速度更快,燃烧更稳定,出口烟温逐渐降低,炉内烟气流速逐渐减少,强化了炉内传热效果,提高了锅炉热效率.     

稀预混气体低速过滤燃烧的实验研究

为研究稀预混气体在填充床内的燃烧特性以及燃烧波的传播规律,对小球填充床内温度进行系统测量,研究流速和丙烷/空气的当量比对燃烧波的传播速度和燃烧区域最高温度的影响.结果表明,随着当量比的增大,燃烧波的传播速度减小,燃烧区域最高温度增大;气体入口流速增大导致燃烧波传播速度和燃烧区域最高温度增大.对于丙烷/空气的预混气体,贫可燃极限可以扩展到其当量比为0.15.     

延安市区生活垃圾可焚烧性的调查分析

采用标准分析法，对与生活垃圾焚烧特性有关的几个物理参数进行了测定，得到了延安市区生活垃圾的组成、容重、含水率、可燃分含量以及湿基低位热值的基础数据和动态特征。研究了生活垃圾焚烧处理的可能性，提出了延安市区生活垃圾的处理系统。结果表明，生活垃圾中的无机物含量：50．98％，可腐有机物含量：31．38％，容重：0．3486kg／L，含水率：32．69％，可燃分含量：21．22％，湿基低位热值：4260．41kJ／kg，满足焚烧处理的适用条件，以上参数在不同功能区和季节变化时有显著差异。建议采用焚烧 填埋的处理方法，在预处理中去除大部分灰分。