试议氧化物垃圾焚烧炉垃圾焚烧烟气脱硝CFD数值模拟要求

摘要:氮氧化物是大气的主要污染物之一,具有很大危害,而垃圾焚烧容易产生氮氧化物等有害气体。“十二五”规划中明确指出提升垃圾焚烧比例表明排放出的氮氧化物总量会增加,与此同时制约焚烧炉出口的氮氧化物的标准提升了,现有的垃圾焚烧炉排放出的氮氧化物会超出即将出台的修订标准的范围,由此如何对现有垃圾焚烧厂进行改造使得排放出的氮氧化物满足即将出台的标准是一个亟待解决的不足。已有探讨表明在垃圾焚烧厂中增多选择性非催化还原(SNCR)工艺能较为经济和有效的去除焚烧炉中的氮氧化物。由此对垃圾焚烧厂进行改造增设专门的脱硝工艺—SNCR工艺。本论文即是针对此种状况使用计算流体力学软件(CFD)对处理量为400t/d的垃圾焚烧炉进行建模计算分析,采取数值模拟办法为垃圾焚烧炉改造增设SNCR脱硝工艺的设计提供参考依据。本次的数值探讨以三个方面着手。首先,建立焚烧炉的燃烧模型,考察了焚烧炉内的燃烧情况,并结合焚烧厂的实际运转数据对所建立的模型进行了比较验证。其次,建立了还原剂喷射模型,考察了还原剂进入焚烧炉内的蒸发和混合的规律,选择适合此焚烧炉的喷氨参数和喷嘴布置模式,同时可从为其他焚烧炉选择喷氨参数作为依据。最后,将焚烧炉中的燃烧情况和选择好的喷氨参数和喷嘴布置模式作为SNCR反应的边界条件,进行模拟计算后得到最终的脱硝效果。此外,还对二次风对焚烧炉的影响进行了一系列的考察。探讨结果表明:通过对焚烧炉进行简化、建模和计算,计算结果同实际焚烧炉的数据进行比较,模拟的温度和组分数值同实际测量值符合较好,表明简化条件的合理和建立的模型的可靠,选择炉高10-32m段作为SNCR反应区域。通过对还原剂的液滴粒径、喷射速度、喷射角、喷口温度、气流速度和喷射量的计算,考察还原剂进入焚烧炉的喷射距离和蒸发混合规律。在有限速率模型中适当的提升液滴粒径、喷射速度和喷射量有助于提升喷射距离和还原剂与烟气的混合效果。优选得到适合SNCR反应的液滴粒径300μm、喷射速度30m/s、喷射角20°和左右墙各6个喷嘴对称布置的模式喷氨。最终对SNCR反应进行模拟计算,得到焚烧炉出口的NO为182.39mg/m3,脱硝率为50.97%,满足欧盟2000和即将出台的氮氧化物制约标准200mg/m3。对二次风对焚烧炉中的影响探讨发现,二次风进口速度越大炉膛中O2分布越均匀,烟气越快达到稳定。关键词:CFD论文氮氧化物NO_x论文脱硝论文SNCR论文垃圾焚烧炉论文

    摘要4-5

    Abstract5-10

    第1章 绪论10-19

    1.1 课题背景及作用10-11

    1.1.1 课题背景10-11

    1.1.2 探讨作用11

    1.2 氮氧化物的制约11-14

    1.2.1 氮氧化物的危害11-12

    1.2.2 氮氧化物的生成机理12-14

    1.2.3 垃圾焚烧烟气中氮氧化物的制约办法14

    1.3 垃圾焚烧烟气脱硝数值模拟探讨近况14-17

    1.3.1 还原剂探讨近况14-15

    1.3.2 喷嘴选用探讨近况15-16

    1.3.3 垃圾床层燃烧探讨近况16

    1.3.4 二次燃烧探讨近况16-17

    1.4 探讨内容和技术路线17-19

    第2章 数值模拟办法19-26

    2.1 模拟软件介绍19

    2.2 实际模型19来自计算机网络基础论文-21

    2.3 数值模型和求解历程21-26

    2.3.1 制约方程21

    2.3.2 湍流模型21-22

    2.3.3 辐射传热模型22

    2.3.4 湍流反应模型22-24

    2.3.5 离散相模型24-25

    2.3.6 数值算法和求解历程25-26

    第3章 焚烧炉内燃烧情况的模拟与验证26-36

    3.1 焚烧炉模型的建立26-28

    3.1.1 模型的简化26-27

    3.1.2 模型的计算27-28

    3.2 焚烧炉内烟气温度分布与验证28-30

    3.3 焚烧炉内组分分布与验证30-32

    3.3.1 CO 分布与验证30-31

    3.3.2 O2分布与验证31-32

    3.3.3 NO 分布与验证32

    3.4 其他参数32-35

    3.4.1 气体速度分布32-34

    3.4.2 温度窗口的选择34

    3.4.3 烟气停留时间分布34-35

    3.5 本章小结35-36

    第4章 还原剂喷射模拟36-52

    4.1 喷射模型的建立与选择36-39

    4.1.1 还原剂的比选36

    4.1.2 模型的建立及简化36-37

    4.1.3 考察指标37-38

    4.1.4 喷射模型的比选38-39

    4.2 单喷嘴影响因素探讨39-45

    4.2.1 液滴粒径的影响39-40

    4.2.2 喷射速度的影响40-41

    4.2.3 喷射量的影响41-42

    4.2.4 喷口温度的影响42-43

    4.2.5 喷射角的影响43-44

    4.2.6 烟气速度的影响44-45

    4.3 多喷嘴探讨45-51

    4.3.1 喷嘴数目选择45-46

    4.3.2 多喷嘴参数优化46-49

    4.3.3 喷嘴布置模式49-51

    4.4 本章小结51-52

    第5章 SNCR 脱硝的模拟52-61

    5.1 还原反应模型的建立52

    5.2 模拟结果及分析52-55

    5.2.1 NO 去除率52-54

    5.2.2 漏氨的监测54-55

    5.3 二次风对焚烧炉的影响55-60

    5.3.1 温度场56

    5.3.2 速度场56-58

    5.3.3 组分分布58-59

    5.3.4 混合效果59-60

    5.4 本章小结60-61

    结论61-62

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