城市生活垃圾焚燒灰渣熔融工藝的數(shù)值模擬.pdf

1、焚燒法是處理城市生活垃圾(MSW)的最有效方法之一，它具有減容、減量、資源化等優(yōu)點(diǎn)。近年來，城市生活垃圾的焚燒工藝無論在發(fā)達(dá)國(guó)家或發(fā)展中國(guó)家都被廣泛開發(fā)或采用。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，越來越多的城市相繼建起了生活垃圾焚燒發(fā)電廠，我國(guó)的城市生活垃圾焚燒處理問題得到了一定程度的解決，并在此領(lǐng)域積累了豐富經(jīng)驗(yàn)。毋庸置疑，未來焚燒法處理城市生活垃圾在我國(guó)會(huì)有更大發(fā)展。
　　然而，城市生活垃圾經(jīng)過焚燒處理后仍有20％～30％的質(zhì)量殘留在焚燒

2、灰渣中。在這些灰渣中含有重金屬、二惡英等有毒有害物質(zhì)，將會(huì)對(duì)環(huán)境造成二次污染。因此，必須對(duì)灰渣進(jìn)行有效的無害化、穩(wěn)定化等特殊處理才能實(shí)現(xiàn)資源化利用的目的。城市生活垃圾焚燒灰渣高溫熔融處理工藝是有效實(shí)現(xiàn)此目的方法之一。
　　當(dāng)加熱灰渣使之達(dá)到其熔融溫度1300～1500℃時(shí)，有機(jī)物被熱解，無機(jī)物則形成玻璃態(tài)熔渣，低沸點(diǎn)的重金屬和鹽類將蒸發(fā)，二惡英類物質(zhì)也會(huì)在高溫分解。利用成熟的高爐冶煉工藝，在焦炭填充床反應(yīng)器中高溫處理城市垃圾焚燒灰

3、渣將成為適合我國(guó)國(guó)情的，可實(shí)現(xiàn)減容化、無害化、資源化處理的適宜工藝。
　　本研究針對(duì)以上所提出的工藝進(jìn)行了數(shù)值模擬并證明了其可行性。在模擬過程中考慮了熔融爐內(nèi)的傳熱、傳質(zhì)、傳動(dòng)量及化學(xué)反應(yīng)狀況，通過數(shù)值模擬，得出熔融爐內(nèi)工藝變量（溫度、壓力、速度、反應(yīng)速度、體積分?jǐn)?shù)以及各物相組成等）的二維分布，并經(jīng)過分析得到以下結(jié)論:
　　(1)在爐身上部灰渣與焦炭顆粒的混合區(qū)域，可實(shí)現(xiàn)物料的勻速下降，軸向不發(fā)生偏流現(xiàn)象。在爐身下部的風(fēng)口處

4、，鼓入的高速氣流與顆粒床相互作用后速度將逐漸變緩且運(yùn)動(dòng)方向發(fā)生偏移，最終勻速向上運(yùn)動(dòng)。灰渣在穿越顆粒床層向下運(yùn)動(dòng)的過程中不斷吸收熱量，最后可獲得完全熔融的灰渣。
　　(2)隨著鼓風(fēng)過量系數(shù)的提高，在焦炭的燃燒效率及出爐煙氣中的CO2量增大的同時(shí)，熱量損失也隨之增大。當(dāng)鼓風(fēng)量較大時(shí)，在風(fēng)口附近甚至?xí)霈F(xiàn)低溫區(qū)域，影響焦炭的高效燃燒。
　　(3)隨著鼓風(fēng)溫度的提高，入爐的物理熱量也隨之增高，導(dǎo)致熔融區(qū)上移。由于入爐的O2量沒有變