750t_d垃圾焚烧炉燃烧过程的数值模拟
750TPD垃圾焚烧炉燃烧过程的数值模拟
750TPD垃圾焚烧炉燃烧过程的数值模拟【摘要】采用计算流体力学(CFD)技术,对750 TPD的生活垃圾焚烧炉建立模型,模拟炉内的气相燃烧过程,研究了炉内燃烧过程对二恶英控制及SNCR 设计的影响。
【关键词】垃圾焚烧炉;二恶英;选择性非催化还原;数值模拟广州某垃圾焚烧电厂750 TPD炉排式垃圾焚烧炉是国内单台容量最大的焚烧炉,本文利用CFD技术,对此焚烧炉的燃烧过程进行数值模拟,研究炉内燃烧过程对二恶英控制及SNCR设计的影响,为SNCR设计提供理论支持,同时为了解和掌握大容量垃圾焚烧炉炉内燃烧过程及其规律,提高同类垃圾焚烧炉的设计、运行与改造提供必要的参考。
1.模拟对象本文的模拟对象为一台基于丹麦V olund技术制造的机械炉排式垃圾焚烧炉,处理能力为750 TPD;炉排为空冷式,分为4段,每段长3m,一、二段炉排倾斜角度为15°,三、四段炉排倾斜角度为7.5°,每段炉排都可以单独地调整它的运动,通过改变频率和振幅来调整垃圾的混合程度和在炉排上的停留时间。
炉排下一次风分别由各自燃烧空气区单独控制。
炉排燃烧空气区由一次风单独调节。
二次风通过燃烧室尾部的数个喷嘴直接喷入炉膛内。
二次风喷入速度很高(50~90m/s),以便与烟气有效混合。
2.数值模拟方法模拟区域向下至锅炉冷灰斗入口,上至余热锅炉顶部,炉膛与余热锅炉高31.6 m,炉膛横截面尺寸为13.9 m×9m,余热锅炉横截面尺寸为5.1m×9m。
计算模型,采用Cambit建模,网格划分采用分块划分、局部加密的方法。
在保证计算精度的条件下,减少网格的总体数量,提高了计算速度。
采用非结构化的四面体网格,总网格数为815 654。
气体停留时间模拟采用示踪方法。
在入口处注入示踪气体脉冲,在气体出口处设置监测面,获得气相停留时间分布曲线。
本文不考虑垃圾床层的燃烧,以床层表面的实际速度、温度和组分作为入口边界条件[1]。
GF750z-10-750td焚烧炉排产品说明书
目录1.产品概述 (1)2.产品技术规范 (2)3.工艺流程 (4)4.焚烧炉结构 (6)4.1.给料装置 (6)4.2. 给料炉排 (8)4.3. 焚烧炉排 (12)5.液压系统 (18)6.油燃烧器系统 (21)7.燃烧控制系统 (22)1.产品概述本产品为光大环保自主研发的多级焚烧炉排,该焚烧炉的燃烧系统主要由给料斗和溜槽、给料炉排、焚烧炉排、液压系统、油燃烧器系统、燃烧空气系统和出渣系统等若干辅助系统组成,最终实现把垃圾转化为能量的一个复杂的物理化学反应过程。
垃圾经垃圾吊投入料斗。
通过水冷式给料溜槽进入给料炉排。
给料炉排定量的向焚烧炉排供应垃圾。
焚烧炉排是焚烧装置的核心,其功能是实现垃圾的完全燃烧。
焚烧炉排由5个单元组成,在焚烧炉内形成干燥区、燃烧区和燃烬区,每个单元的焚烧炉排由固定炉排、滑动炉排和翻动炉排三种炉排组成,其独特的翻动炉排设计,使炉排不仅具有通常的往复运动功能,而且还具有翻动功能,加强了对垃圾的搅动、松动、通风作用,更适应中国垃圾的低热值、高水分的垃圾焚烧特点。
每个单元焚烧炉排组都有各自的液压调节机构,完成对垃圾的移动、翻动功能,每组炉排的速度和频率可单独控制,提高了焚烧炉对热值波动范围很大的生活垃圾的适应性。
对每个单元的炉排组的单独控制,使垃圾在焚烧炉排上完成干燥、加热、分解、燃烧、燃烬的每个反应过程能得到较好的控制,使炉渣热灼减率控制在<3%。
为防止炉墙内表面由于燃烧温度高而产生结焦,焚烧炉侧墙的一部分设计成空冷墙构造,以有效降低炉墙表面温度抑制结焦,延长使用寿命,同时,加热后的侧墙冷却风与一次风混合,回收了热量,减少了散热损失。
为了确保烟气850℃2S的要求,安装辅助燃烧器。
由五台变频调速风机提供的一次风通过预热器经蒸汽间接加热,然后输送到炉排的五个单元组件下方。
为确保燃烧空气和烟气的充分混合,二次风多层注入第一垂直烟道内(二燃室),以完全燃烧CO为目的,使燃烧状况处于最佳位置。
4X750垃圾焚烧发电项目锅炉整套启动调试方案
XXXX垃圾焚烧发电厂项目1#锅炉整套启动调试方案XXXX有限公司2019年04月目录1设备及系统概述 (1)2编制依据 (3)3调试目的及范围 (4)4调试程序与工艺 (5)5控制标准、调试质量检验标准 (12)6调试项目记录内容及使用的测量表计 (12)7试运组织与职责分工 (15)8环境、职业健康、安全、风险因素控制措施 (16)9 附图 (18)XXXX垃圾焚烧发电厂项目锅炉整套启动调试方案NEPRI 1设备及系统概述1.1系统概述XXXX生活垃圾焚烧发电项目建设规模为4台日处理能力为750t/d的机械往复推动炉排垃圾焚烧炉,由XXXX有限公司制造。
余热锅炉采用江联重工集团股份有限公司制造的次高压自然循环单锅筒水管锅炉,配置两台东方汽轮机有限公司生产的中温次高压纯凝式汽轮机。
整个机组为母管制四炉两机的运行方式。
本工程选用的垃圾焚烧炉的燃烧系统主要由给料斗和溜槽、给料炉排、焚烧炉排、液压系统、油气两用燃烧器系统、燃烧空气系统和出渣系统等若干辅助系统组成,最终实现把垃圾转化为能量的一个复杂的物理化学反应过程。
焚烧系统配备油气两用燃烧器系统,设有四套启动燃烧器和两套辅助燃烧器,启动燃烧器和辅助燃烧器均以轻柴油或天然气为燃料。
余热锅炉为单锅筒、自然循环次高压中温的锅炉,卧式布置,对流受热面管束是垂直布置的,烟气横向流过各级受热面。
炉膛、第一、第二、第三通道四周均为膜式水冷壁结构,省煤器、过热器布置在水平烟道内。
两级喷水减温器分别置于高、中、低过热器之间,用于调节蒸汽温度。
此外,4台余热锅炉共用1根主蒸汽管道,在主蒸汽母管上分别引出2根管道经汽机主汽门进入2台纯凝式汽轮发电机组中做功驱动发电机发电,同时抽汽至各用汽处。
主蒸汽母管上接有一台启动旁路减温减压器和一台汽机旁路减温减压器,经启动旁路减温减压器减温减压后的蒸汽作为机组启动时除氧器及一次风蒸汽空气预热器的补充汽源,汽机旁路减温减压器在停机不停炉的情况下投入使用,减温减压后的蒸汽直接排至凝汽器。
内燃机燃烧过程的数值模拟及优化
内燃机燃烧过程的数值模拟及优化内燃机作为重要的能源转化设备,其工作效率和排放性能的优化一直是研究的热点问题。
内燃机的燃烧过程是影响内燃机性能的关键因素之一。
传统的试验研究方法往往耗时耗力,并且受到实验环境和仪器设备的限制。
为了更好地研究内燃机燃烧过程,研究人员开始使用数值模拟技术进行研究。
数值模拟方法可以更精准地描述内燃机燃烧过程的细节,提高研究效率和准确性。
内燃机燃烧过程的数值模拟主要包括燃料喷射、混合、点火和燃烧四个过程。
其中,燃料喷射是内燃机燃烧过程的第一步。
喷油器将准确计量的燃油喷入气缸中,通过数值模拟可以确定燃油的喷射方向、喷射速度和喷雾分布等参数,为后续燃烧过程提供了基础。
燃料喷射之后是混合过程。
混合过程是指空气和燃料混合成为可燃气体的过程。
内燃机的燃烧过程需要有适量的空气参与进来,才能保证充分燃烧。
数值模拟可以模拟空气和燃料在气缸内的混合过程,包括流动特性和混合质量等方面的参数。
混合完成后,点火过程开始。
点火系统通过点火塞将电能转化为火花能,点燃混合气体,从而使混合气体发生快速的化学反应。
数值模拟可以模拟点火塞的位置、电极间距、点火时机等参数,进一步控制燃烧过程的精度和效率。
最后,是燃烧过程。
燃烧过程是内燃机燃烧过程的核心,直接关系到内燃机的功率、燃油消耗和废气排放等性能。
数值模拟可以模拟燃烧过程的很多细节,如热释放、温度和压力变化等参数,为内燃机工作特性的优化提供有力支持。
虽然数值模拟方法在内燃机燃烧过程研究中有着广泛的应用,但是其仍然存在一些挑战。
其中最主要的是数值模拟结果的可靠性和准确性。
内燃机的燃烧过程涉及到很多复杂的物理、化学和传热过程,这些过程之间相互耦合,难以进行精确计算。
因此,研究人员需要依靠理论模型和实验数据,不断改进数值模拟方法的精度和可信度。
此外,数值模拟方法的计算复杂度也是一个挑战。
内燃机燃烧过程的数值模拟需要精确描述数千个时间步的物理过程,需要高性能计算机和专业的数值方法支持。
内燃机燃烧过程数值模拟及优化
内燃机燃烧过程数值模拟及优化内燃机的燃烧过程是指燃油在气缸内与空气混合,然后在点火的作用下发生燃烧,进而产生功率和动力的过程。
与此相应,内燃机的燃烧效率直接影响着其热效率和经济性。
因此,内燃机的优化燃烧过程,提高燃烧效率成为目前发动机领域内的研究热点。
燃烧过程的数值模拟,是目前内燃机燃烧优化的主要手段。
通过数值模拟,可以得到内燃机的一些未知参数,并在此基础上进行优化。
下面将简单介绍内燃机燃烧过程的数值模拟及相应的优化方案。
1. 燃烧过程的数值模拟燃烧过程的数值模拟,主要包括以下三个方面:一是燃油喷射及雾化的数值模拟。
这需要建立燃油喷射模型,对喉管几何参数、燃油喷射压力等多种参数进行研究,进而得到燃油在气缸内喷射的状态和特点;二是燃烧过程的空气和燃料混合的数值模拟。
这需要建立气缸内的三维空气流动模型,通过模拟气缸内空气流动状态,来了解燃烧室中空气与燃油混合的情况;三是燃烧过程的数值模拟。
这需要建立燃烧反应模型,对燃料的化学反应进行模拟,并得到燃烧时产生的各种物质的浓度分布和温度分布等信息。
通过以上三个方面的数值模拟,我们可以得到内燃机燃烧过程中的温度、压力、速度等一系列参数,进而了解发动机的燃烧过程,对于改进内燃机性能,提升热效率、降低排放等方面具有非常重要的作用。
2. 优化燃烧过程的措施在了解了燃烧过程的情况之后,接下来需要考虑的是优化燃烧过程,进而提高内燃机的性能。
以下是几种常用的优化措施。
一是优化燃烧室的结构。
通过改变燃烧室的壁面形状、减小燃烧室的体积、增加气缸的缸廓曲线等方式,来优化燃烧室的结构,改善燃油和空气混合的情况,进而提高燃烧效率;二是优化燃油喷射系统。
通过改变燃油喷射压力、改良喷口结构等方式,进一步实现燃油和空气的良好混合,促进燃烧过程;三是通过优化气缸内的气流分布,改善空气和燃油之间的混合效果,减少"死区"发生,提高燃烧效率。
三种优化措施彼此之间并不独立,有时候需要综合采用。
生活垃圾焚烧炉数值仿真精细化设计技术开发及工程应用
生活垃圾焚烧炉数值仿真精细化设计技术开发及工程应用导读:CFD仿真技术在航空、汽车、电子行业应用广泛,随着垃圾焚烧过程机理研究的发展,该技术在垃圾焚烧炉设计方面开始显现出巨大的实用价值。
传统焚烧炉数值模拟采用单组分模型,与实际测试结果相差较大,上海环境院联合上海交通大学、同济大学等高校开发的多组分(竹木、纸、橡塑、湿垃圾等)精细化数值模型,经过实炉测试,焚烧炉各处温度及组分计算值与实测值偏差低于3%。
采用该模型,形成了针对垃圾分类后高热值垃圾稳定燃烧的系列化、标准化焚烧炉扩容技术,经示范工程验证,垃圾处理量和蒸发量提升10%以上,效果显著。
一、垃圾焚烧炉设计开发为什么需要数值仿真技术?CFD仿真技术主要通过数值离散算法,求解N-S流动、辐射传热、物质扩散等方程,实现流场、温度场、组分场的分析,其实质为真实物理过程再现。
该算法在航空、汽车、电子行业应用广泛,随着垃圾焚烧过程机理研究的发展,CFD仿真技术开始在垃圾焚烧领域发挥重要作用,可采用数值仿真对垃圾焚烧炉、烟气处理中的半干式反应塔、干法反应器、布袋除尘器、湿式洗涤塔等关键设备的内部流场及化学反应情况进行分析计算。
尤其在垃圾焚烧炉的结构和配风方面,传统上垃圾焚烧炉采用容积热负荷、炉排燃烧速率、一烟道平均流速等指标进行炉膛容积、炉排面积计算,炉排各段配风和具体炉型则依据以往的项目经验进行修改优化;而数值仿真技术,则在一定程度上可实现焚烧工况的数值再现,展现某种设计或运行工况下的烟气流场、温度场、组分场,实现炉型及配风的精细化设计。
下文就传统研发路径及基于数值仿真的研发路径进行对比分析:(一)传统研发路径在传统焚烧炉设计过程中,主要采用机理实验-中试设备-工程验证-设计修改的研究路径。
主要有三方面劣势:1、中试设备投资大且与工程实际存在较大区别;2、工程验证后,如技术方案存在问题,焚烧炉改造费用高;3、整个研发路径耗时久,一项技术从研发到应用一般超过3年。
垃圾焚烧炉配风比对燃烧过程影响的数值模拟研究
垃圾焚烧炉配风比对燃烧过程影响的数值模拟研究
陈鹏;李军;陈竹
【期刊名称】《环境卫生工程》
【年(卷),期】2015(000)005
【摘要】通过商业软件 Fluent 对600 t/d 垃圾焚烧炉进行了数值模拟计算,分析了不同的一二次风配比工况对炉膛内部焚烧过程中温度分布以及 CO 浓度分布的
影响。
结果表明:在总风量不变的情况下,适当的提高二次风的比例可以促使炉膛内部燃烧更加充分且温度分布较为均匀。
一二次风比值为0.73∶0.27时,炉膛内
部喉口处的温度分布与 CO 浓度分布较于其他工况更加均匀,表现最优。
数值计
算的结果与分析表明,一定程度的提高二次风比例可以促使炉膛内部关键部位的温度和 CO 浓度变化梯度更小,燃烧也相对更为充分。
【总页数】4页(P29-32)
【作者】陈鹏;李军;陈竹
【作者单位】中国天楹股份有限公司,江苏南通226600;中国天楹股份有限公司,江苏南通 226600;中国天楹股份有限公司,江苏南通 226600
【正文语种】中文
【中图分类】X705
【相关文献】
1.配风比对燃油燃烧器燃烧过程影响的数值模拟 [J], 邱冰冰;杨步云;李文科
2.配风方式对垃圾焚烧炉燃烧效率的影响分析 [J], 周春艳;马晓茜;毛恺
3.生活垃圾焚烧炉炉型及炉内配风对燃烧的影响研究 [J], 岳优敏
4.生活垃圾焚烧炉炉型及炉内配风对燃烧的影响研究 [J], 岳优敏;
5.协同焚烧污泥对垃圾焚烧炉燃烧过程的影响实验和模拟研究 [J], 喻武;朱浩因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
垃圾焚烧炉排炉二次风配风的CFD优化模拟
垃圾焚烧炉排炉二次风配风的CFD优化模拟垃圾焚烧炉是一种能够有效处理城市生活垃圾的设备。
在垃圾焚烧过程中,二次风和配风的合理调节对于炉内温度分布、燃烧效率和废气排放有着重要影响。
因此,利用计算流体力学(CFD)模拟技术对垃圾焚烧炉进行优化模拟是十分必要的。
首先,对垃圾焚烧炉进行CFD模拟需要建立合适的物理模型和数学模型。
物理模型应包括垃圾填充层、炉膛、烟道等主要结构,数学模型应包括质量守恒方程、能量守恒方程和动量守恒方程。
同时,还应考虑燃料的燃烧反应和烟气的混合与传导等细节。
其次,CFD模拟应着重优化排炉二次风和配风的调节。
排炉二次风的主要作用是加强燃烧过程,保证垃圾焚烧炉内足够的氧气供给,提高燃烧效率,降低废气排放。
配风的主要作用是调节炉内温度分布,防止炉内局部过热或过冷。
通过CFD模拟,可以合理设计二次风和配风的喷射位置、角度和流量,使其均匀分布在炉内,充分与燃烧垃圾接触,最大程度上发挥其功能。
在进行CFD模拟时,需要对炉内的物料特性和燃烧特性进行实验测试,并建立合适的物料模型和燃烧模型。
通过对实验数据的分析,可以确定物料和燃烧模型中的参数,从而提高模拟的准确性。
同时,还需要考虑炉内垃圾的湿度、粒径分布和混合物质等因素对燃烧过程的影响。
通过CFD模拟可以得到炉内温度分布、燃烧效率和废气排放等关键指标的数值计算结果。
通过对模拟结果的分析,可以优化炉内二次风和配风的调节,使其达到最佳状态。
例如,在炉膛顶部增设适当的二次风口可以增加上层的燃烧温度,改善燃烧效率;调节配风的流量和角度可以更好地控制炉内温度分布,避免过热或过冷带来的问题。
综上所述,利用CFD模拟技术对垃圾焚烧炉的排炉二次风和配风进行优化模拟是十分必要和重要的。
通过对垃圾焚烧炉内流场和温度场的分析,可以优化二次风和配风的调节,提高燃烧效率和废气排放质量。
这对于垃圾焚烧炉的改进和设计具有重要指导意义。
火烧炉内气相燃烧过程的三维数值模拟
法 ,实现了炉内火烧试验 的数值再现 ,特别考察 了入 口压力、燃料/ 空气 比、多烧嘴不 同组合工况等 因素对炉内温度场和流场 的影响 , 并对 该火烧炉 的运行提 出了一些合理化建议 , 为其实际运行提供 了
有 益 的 参考 。
关键 词:数值模拟;火烧炉;圆湍射流 ;气相燃烧 中图分类号 :T 24 K 2 文献标识码 :A 文章编号 :10 —9 920 )1 0 30 0 63 1(0 70 — 4 .6 0
史光梅 李 明海 罗群 生 均 刘朝
( 1中国工程物理研究 院结构力学研 究所 ,绵阳 6 10 ;2重庆大学动力工程学院,重庆 4 0 4 ) 290 0 04 摘要:本文对某 工业火烧炉 内的三维湍流气相燃烧场特性进行 了数值 模拟 ,湍流模型采用可实现 ke -
双方程模型 ,湍流燃烧采用有限速率/ 涡耗散模型 , 辐射换热采用 P 模型,数值方法采用 SMP E算 l I L
( n t ueo tu trl eh nc , iaAc d myo n . h sc , in a g 2l 0 , ia 1 si t fSr cua c a is Chn a e f g P yis M a y n 6 9 0 Chn ) I t M E ( l g f o rE ̄ie rn , o g igUnv ri , h n qn 4 0 4 , hn ) 2Col eo we r n eig Ch n qn ies y c o g ig 0 0 4 c ia e P g t
垃圾焚烧炉排炉二次风配风的CFD优化模拟
垃圾焚烧炉排炉二次风配风的CFD优化模拟摘要:为探究二次风配风对炉排炉中城市固体垃圾焚烧过程的影响,针对某750t/d垃圾焚烧炉排炉,采用数值模拟的方法对炉膛焚烧过程进行热态模拟,就下二次风投、停运,上二次风布置形式和上二次风风速3个因素进行优化分析.模拟结果显示,通过在炉拱下方增加下二次风能对炉膛前、后炉拱形成包覆作用,阻挡高温烟气冲刷,有利于改善炉拱区域的结渣问题;炉膛上二次风对冲布置或适当增大二次风风速(从45m/s增大至65m/s)均能有效促进烟气混合,提高炉膛烟气的充满度,改善温度分布的均匀性;上二次风对冲布置较错列布置能进一步提高烟气停留时间,降低炉膛出口的CO体积分数,从而提高燃烧效率.关键词:炉排炉;垃圾(MSW)焚烧;计算流体动力学(CFD);数值模拟;二次风;配风优化国家统计局2014年统计年鉴[1]显示,2013年我国生活垃圾清运量已达17238.6万吨.如何处理日益围城的生活垃圾成为亟待解决的问题.2012年,国务院发布的《“十二五”全国城镇生活垃圾无害化处理设施建设规划》[2]提出:到2015年,全国城镇垃圾焚烧处理设施处理能力达到无害化处理总能力的35%.在国家政策的大力扶持下,生活垃圾焚烧处理已进入市场化全面发展阶段.炉排炉是当前垃圾焚烧的主要型式之一[3].目前国内已有企业[4-5]通过引进如德国马丁、比利时西格斯、日本田熊、日立等的先进技术,加以吸收创新,实现了焚烧设备的自主化,但其运行的经济性及稳定性仍有待进一步提高.基于计算流体动力学(computationalfluiddynamics,CFD)的数值模拟方法作为一种低成本、高效率的研究手段,近年来不断被应用于垃圾焚烧炉的设计及优化研究工作中.Kear等[6]对稻草焚烧炉的炉排顶部温度以及组分分布进行了数值计算.Yin等[7-8]采用数值模拟结合试验的方式对燃烧小麦秸秆的88MW炉排炉进行了研究,得到了不同建模方式对计算结果的影响.马晓茜等[9-12]对炉排的燃烧进行分段处理,讨论富氧条件对炉排燃烧的影响,并且采用CFD手段对炉膛燃烧以及炉膛顶部通过选择性非催化还原(ivenon-catalyticreduction,SNCR)方法脱除NOx进行了研究.胡玉梅等[13-14]采用数值手段对炉排炉二次风的作用以及二次风的布置位置进行了研究,通过调整二次风位置来调节燃烧条件,抑制二恶英生成.上述研究主要以国外引进炉排为研究对象,且单机处理量处于中小水平,国内鲜见关于750t/d大型炉排炉炉内燃烧模拟以及配风优化的公开研究成果.本文以国内某自主研发的750t/d炉排炉为研究对象,采用数值方法对炉排炉内燃烧进行模拟.下文将从下二次风投、停运,上二次风布置形式以及上二次风风速这3个角度对其二次风配风进行优化分析.1、研究对象及计算模型研究对象为国内某公司自主研发的750t/d垃圾焚烧炉排炉,炉排长为11.66m,宽为12.56m,运行速度为7.673m/h,即运行周期为90min.炉膛容积为648.47m3,配风分为三级,一次风由炉排下方由高到低分5级灰斗两列配送,总风量为88700Nm3/h,温度为493K.二次风温度为313K,总流量为38000Nm3/h,其中上、下二次风所占质量分数分别为80%、20%.根据炉膛实际结构尺寸,通过GAMBIT 建立三维模型如图1所示,炉膛网格均采用六面体网格,二次风入口采用局部加密处理,网格总量为109.91万,网格质量较好.图1垃圾焚烧炉膛的几何模型垃圾燃烧过程按水分蒸发、挥发分析出、挥发分燃烧和焦炭燃烧分为多个阶段进行,垃圾燃烧过程的模拟分为两大部分,即炉排上方垃圾固相的燃烧和固相燃烧析出的气相在炉膛内的燃烧.固相燃烧反应采用FLIC软件进行模拟,床层上固相反应由文献[15-17]的运动模型描述.固相控制方程如式(1)~(4)所示,与气相控制方程类似,同时考虑了垃圾床层的移动.床层模拟计算得到挥发出的气相温度、速度及各组分质量分数作为入口边界条件导入到炉膛气相燃烧模拟计算中.气相燃烧模拟得到的床层辐射温度将作为床层模拟的边界条件再次迭代计算,直至收敛.炉膛的气相燃烧反应将通过商业软件AN-SYS中的FLUENT组件进行模拟,粘性模型采用标准k-ε湍流模型,壁面函数为标准壁面函数,气相燃烧采用有限速率/涡耗散(EDC)模型,化学反应为以下3步:辐射模型为DO(discreteordinates)模型,采用Simple算法求解压力速度耦合方程,控制方程的离散形式为二阶迎风.炉膛壁面采用绝热边界条件,设置炉排沿程为速度入口,上、下二次风也均为速度入口,出口设为压力出口.2、计算工况由于我国垃圾未经分类处理,成分复杂,其飞灰软化温度较煤粉更低,现运行的垃圾炉普遍存在排炉、炉膛、烟道结焦的现象[18],尤其在炉膛喉部区域,未燃烬颗粒受重力作用在前、后墙的炉拱上沉积,在燃烧高温的辐射下,熔融结焦.大量焦块脱落严重影响机组运行的稳定性.为改善这一现象,考虑在前、后墙炉拱下方投运下二次风,用以加强炉拱区域气流的扰动、减少积灰,同时减少高温区的传热.为考察下二次风的作用,对停运和投运下二次风时炉膛热态燃烧工况分别进行数值模拟,各工况下二次风总风量保持不变.炉膛上二次风的作用主要提供后期燃烧所需氧量,加强气流扰动,以确保燃料的燃烬,从而提高锅炉的燃烧效率;同时引导高温烟气流向,减少因高温区贴墙而产生的壁面结焦、结渣现象.垃圾炉上二次风的布置形式一般采用对冲或错列布置,如图2所示,对冲布置即前、后墙风口水平位置相对,风口数相同.错列布置即前、后墙风口水平位置交错,后墙风口数减少一个,同时增大风口面积以保证风量不变.图2前、后墙二次风布置形式:错列、对冲为比较错列布置和对冲布置的效果,这里分别计算了上二次风风速vH为55m/s 时错列布置和对冲布置下的2个工况,分别标记为CL55和DC55.同时为探究上二次风风速的影响,在保证上二次风角度及对冲布置方式不变的情况下,分别计算上二次风风速为45、55、65m/s的3个工况,记为DC45、DC55、DC65.本文计算的工况如表2所示.表2计算工况的配风设置Tab.23、炉膛热态模拟结果及分析3.1下二次风投运的影响图3下二次风变工况(停运、投运)的炉膛温度分布如图3所示为工况1和工况4的中心截面温度分布及炉拱截面(A-A)的温度分布,可以发现二次风投运后,下二次风由炉拱下方贴壁而上,将喉部炉拱包覆起来,从图3(b)炉拱截面温度分布可以看出下二次风气流在炉拱宽度方向上的间隔吹扫作用,二次风的投运使得火焰趋势在喉部稍稍靠近后墙,这是由于后拱距离上二次风口较远,同时紧邻主燃区,氧量补入较前拱更困难,因此后墙侧下二次风的注入迅速满足其燃烧所需氧量,从而使得喉部燃烧略靠后墙.为进一步考察下二次风对炉拱的保护作用,量化两工况的差异,表3对前、后墙沿炉拱截面各40mm深度的范围(如图3(b)两侧黑线所示区域)进行了参数统计,表中,T为温度统计值,φ为体积分数统计值.投运下二次风后,前、后炉拱的平均温度均有所降低,前拱降温尤其显著.除高温外,还原性气氛是导致炉膛结焦结渣的另一大因素[19],灰分中的Fe2O3被还原成FeO,FeO与SiO2,CaO等形成共晶体后,灰分的熔点大大下降,从而易于熔融结焦.表3下二次风变工况(停运、投运)炉拱参数统计从表3可以看出,投运后前拱附近的O2体积分数有所提高,CO体积分数下降一半.后拱附近的O2体积分数虽稍有降低,但CO体积分数减少了一个数量级,因此可以推断出投运后炉膛前、后拱附近区域的还原性气氛均得到大幅改善,综合考虑到下二次风对炉拱附近的吹扫作用以及对高温的隔离作用,下二次风的投运将有利于改善炉膛喉部结焦严重的问题.3.2、上二次风布置形式的影响工况2和工况4错列、对冲布置的迹线分布对比如图4所示,对比可以发现,对冲布置方式相比于错列布置方式迹线更为弥散饱满.图4变上二次风布置形式(错列、对冲)迹线分布气流在中心碰撞,动量抵消,有利于炉膛气流的均匀扩散,不至于出现气流过分贴壁的情况.因此气流速度分布相对均匀.结合图4中DC55迹线分布可见,该工况在下部迹线呈现竖直向上,下部靠前墙侧的回流区较小,在上部由于烟气向出口转向而偏向前墙,这样的流场一方面能更大限度地利用炉膛容积,在同样锅炉热负荷的时候有效降低容积热负荷,减轻结焦结渣的情况;另一方面,相对于错列布置,烟气在顶部更加偏向前墙也有利于SNCR喷枪布置,为后期脱硝提供便利条件.通过观察对冲布置和错列布置方式下的炉膛宽度中心截面温度温度分布(见图6(a)),可以发现,两工况下炉排前端为水分蒸发区,因此温度偏低,而中间段为挥发分的燃烧区,温度上升,在中间区域达到最高温度,而且上炉膛部分也正位于该位置上方,高温烟气直接竖直向上,不需要沿着炉拱绕行,这样在一定程度上避免了炉拱壁温太高导致的结渣问题.对比两工况下炉内温度场可以看出,温度分布并没有发生根本上的改变,仅表现出在上部炉膛的温度场分布稍有不同,说明上二次风的布置方式对于炉膛主燃区的燃烧状况影响甚微.上部炉膛的温度场分布稍有不同,对冲布置下,上炉膛温度降低较不明显,这说明炉膛烟气与上二次风混合更均匀,因此燃烧也就更完全.进一步反映了对冲布置提高燃尽率的作用.图6变上二次风布置形式(错列、对冲)截面温度分布观察高度y=10m下的高度截面温度分布图(见图6(b)),可以看出,对冲布置的温度场均匀性更优,在炉壁四周没有局部高温区的存在.这是因为对冲布置方式能使得前、后墙气流在中心汇聚,并且抵消部分动量后再向四周扩散,而不会因为气流残余动量导致高温烟气贴壁而形成局部高温区.进一步统计出口O2体积分数φ(O2)、CO体积分数φ(O2)、烟气停留时间τ及炉膛喉部平均温度T0如表4所示.根据环保部《生活垃圾焚烧污染控制标准(GB18485-2014)》对炉排炉规定的炉膛设计相关参数[20],在实际运行中,炉膛温度应≥850℃,炉膛出口φ(O2)≥6%,炉膛出口φ(CO)≤8.0×10-5,烟气在炉膛停留时间应≥2s.表4变上二次风布置形式(错列、对冲)炉膛参数统计从表4的统计结果来看,2个计算工况的计算结果均满足国标对垃圾焚烧炉的运行要求,从数值计算的角度验证了该炉型设计方案的可行性.分析组分布以及停留时间变化规律可知,对冲布置下炉膛喉部平均温度更低,出口O2体积分数和CO体积分数更低,烟气停留时间更长,这是由于对冲布置下,前、后墙上二次风动量抵消后,在主燃烧区形成了较大的扰动,整体烟速降低,也较大程度降低了喉部的烟温,烟气更好的混合使得新注入的氧气得到更均匀的分配,提高了燃烧效率,因此出口的CO体积分数较低.3.3、上二次风风速的影响计算得到工况3、4、5的炉膛迹线分布如图7所示,对比可以发现,上二次风风速越大,靠前墙侧漩涡尺度越小,涡团越饱满,从而可以看出上二次风速度对炉膛上部混合效果影响较大,风速越高,混合效果越好,炉膛充满度越高.这是因为上二次风风速的提高使得上二次风刚性增强,进入炉膛以后能有效地加剧喉部低速气流的扰动,使得炉膛内的气流分布更加均匀饱满.图7变上二次风风速(45、55、65m/s)迹线分布结合图8中y=12m高度截面竖直速度分布曲线可以看出,45m/s速度工况时回流区宽度以及烟气下行速度均最大,65m/s时平面整体呈现无回流区,随着速度的增大,平面竖直速度的峰值由后墙往前墙偏移.但当速度增至65m/s时,烟气上行速度出现明显的整体增大趋势.图8y=12截面处沿x方向的平均竖直速度分布(45、55、65m/s)如图9所示为3个工况的截面温度分布,从图9(a)宽度中心截面分布对比可以发现,下炉膛的温度分布没有较大区别,火焰形态也基本相同,而上炉膛随着风速的增大,中心因为二次风注入而形成的低温区域越小,温度分布越均匀.图9(b)高度截面的温度分布也呈现出风速越大越均匀的趋势.图9变上二次风风速(45、55、65m/s)截面温度分布因此可以得出和3.2节相似的结论,在保证炉膛总风量即过量空气系数不变的情况下,上二次风风速变化对下炉膛主燃区的燃烧没有较大影响,风速变化的影响仍主要体现在对上炉膛烟气的扰动及导流上.表5变上二次风风速(45、55、65m/s)炉膛参数统计如表5所示为出口O2体积分数φ(O2)、CO体积分数φ(CO)、烟气停留时间τ以及炉膛喉部平均温度T0的统计结果.从表中可以看出随着上二次风风速提高,烟气流速会明显增大,因此停留时间相应降低,将对后期SNCR脱销效率造成一定程度的不利影响.从出口CO的体积分数可以看出,上二次风风速提高一定程度上有利于烟气的充分混合,促进了燃料后期的燃尽,而风速增大与风速动量抵消两股因素相互制约,形成对喉部温度影响不确定的现象.4、结论(1)下二次的投运能对炉膛前、后墙炉拱区域起到较好的包覆作用,降低了炉壁温度,改善炉拱附近的还原性气氛,同时贴壁的扰流有利于吹扫炉拱的积灰,因此有利于改善炉拱结渣严重的问题.(2)炉膛上二次风对冲布置方式相对于错列布置方式有利于促进炉膛内气流的混合,提高炉膛的烟气充满度,提高烟气停留时间,同时降低炉膛出口CO体积分数,从而改善燃烧效率.(3)炉膛上二次风风速从45m/s提高到65m/s以后,适当高速的上二次风能能够加剧气流混合,使得炉膛气流分布更加饱满,温度分布更加均匀.但过高的二次风速不利于降低炉膛烟气停留时间,从而影响后期SNCR脱销效果.上述研究可为此类大型炉排炉的设计及优化提供理论参考,从而促进该焚烧设备技术的自主化和大型化发展,满足其日益增长的市场需求.由于现有研究对象还处于研发阶段,未能得到相应的试验数据,无法与模型计算结果进行对比.通过与现有焚烧炉运行标准进行对照,验证了设计方案的可行性.限于篇幅,本文未能深入讨论上、下二次风入射角度及位置等因素对炉膛燃烧的影响,进一步的优化研究可以考虑从以上角度展开.。
不同负荷下焚烧炉-余热锅炉内垃圾燃烧特性数值模拟
不同负荷下焚烧炉-余热锅炉内垃圾燃烧特性数值模拟
崔二光;解铮;陈国喜;徐楠;胡源;刘军
【期刊名称】《工业加热》
【年(卷),期】2024(53)5
【摘要】为揭示负荷波动对垃圾焚烧电厂垃圾焚烧炉-余热锅炉内垃圾燃烧过程的影响规律,针对某市日处理量700/d的垃圾焚烧余热锅炉,采用Fluent和FLIC耦合的方法,研究了不同负荷下炉内垃圾燃烧特性,分别计算了不同负荷下炉内温度场以
及各气体的质量分数分布。
结果表明:随着负荷的增大,余热锅炉出口平均温度从939.49K升高到1039.99K,出口氧气质量分数从10.03%下降到6.19%,出口二氧
化碳质量分数从10.34%升高到13.91%。
当垃圾焚烧炉在低负荷条件下运行时,炉膛内部温度相较于高负荷较低,可能会造成污染物排放超标等问题;在高负荷条件下
运行时,炉排燃烧段向后推迟,火焰靠近右侧水冷壁,炉膛左右水冷壁之间热偏差较大。
【总页数】6页(P46-51)
【作者】崔二光;解铮;陈国喜;徐楠;胡源;刘军
【作者单位】河南省锅炉压力容器检验技术科学研究院;华北水利水电大学能源与
动力工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TK411.2
【相关文献】
1.变负荷下W型火焰锅炉燃烧特性的数值模拟研究
2.低气压条件下垃圾焚烧锅炉炉内气相燃烧数值模拟
3.船用焚烧炉内污油和垃圾燃烧的数值模拟
4.300MW四角切圆锅炉低负荷下燃烧特性数值模拟研究
5.焚烧炉-余热锅炉系统不同负荷下运行能效与分析
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城市生活垃圾焚烧炉深度空气分级数值模拟
城市生活垃圾焚烧炉深度空气分级数值模拟宁星星;马晓茜;胡志锋;余昭胜;廖艳芬【摘要】对广州市某台750 t/d大型城市生活垃圾焚烧炉进行数值模拟优化研究,有效模拟预测城市生活垃圾焚烧炉内温度场、流场和重要组分浓度场等的分布.对100%负荷运行下的城市生活垃圾焚烧炉进行二次风与燃尽风的分级配风优化研究,模拟结果显示,在二次风与燃尽风风量比为0.65:0.35(体积比)时,城市生活垃圾焚烧炉内二次燃烧显著,且烟气在850℃以上区域的停留时间达2s以上,满足充分分解二英等污染物的条件.尾部烟道出口NOx质量浓度为250.58 mg/m3,比原始运行工况(259.01mg/m3)降低了3.3%,是较理想的空气分级方案.【期刊名称】《环境污染与防治》【年(卷),期】2016(038)010【总页数】9页(P53-60,66)【关键词】城市生活垃圾焚烧炉;数值模拟;空气分级;优化研究;二次燃烧【作者】宁星星;马晓茜;胡志锋;余昭胜;廖艳芬【作者单位】华南理工大学电力学院,广东广州510640;华南理工大学电力学院,广东广州510640;华南理工大学电力学院,广东广州510640;华南理工大学电力学院,广东广州510640;华南理工大学电力学院,广东广州510640【正文语种】中文在城市生活垃圾高温焚烧过程中,碳、氢、氧、氮、硫、磷和卤素等元素与空气中的O2发生氧化反应,生成各种氧化物和氢化物,对环境造成严重污染[1]。
由于配风在气体燃烧过程中起着很重要的作用,所以可通过改变一、二次风的配风条件,使炉内形成较好的二次燃烧,并降低二噁英、NOx等污染物的排放。
为此,国内外研究者对配风进行了研究,针对二次风对垃圾焚烧炉燃烧状况影响的研究已较成熟,研究表明,二次风提高了锅炉内的烟气混合度,使得炉内燃烧更充分[2]。
胡玉梅等[3]对垃圾焚烧炉内两种不同二次风布置位置对炉内燃烧状况的影响进行了研究,获得了较合理的二次配风条件,达到了对二噁英的有效抑制。
浅谈750td焚烧炉排新型吊装技术
浅谈750t/d焚烧炉排新型吊装技术作者:钟卓延来源:《中国新技术新产品》2013年第11期摘要:从表格数据可以看出,在垃圾焚烧炉设备当中,焚烧炉排模块尺寸相对较大、重量也较重,另外一个与一般设备不同特点的是设备本身带一定的倾斜度(21.1°),而且设备就位后也保持该倾斜度。
关键词:750t/d焚烧炉;扁担的设计;H型钢计算中图分类号:X70 文献标识码:A1 概述我国社会快速发展带来了垃圾急速增长、环境污染严重的现象,垃圾增长率达到10%以上,己成为世界上垃圾包围城市最严重的国家之一。
为了解决垃圾带来的环境问题,保持社会的可持续发展,利用垃圾焚烧发电既解决了垃圾带来的环境问题,又解决了能源与垃圾污染环境的矛盾,是国家可持续发展战略之一。
垃圾焚烧发电设备最主要的是垃圾焚烧炉,一般整体位于垃圾池和渣池两个建筑物之间,两者之间距离为14米。
垃圾池在焚烧炉前侧,顶部高度为52米;渣池位于在焚烧炉后侧,顶部高度14米;而焚烧炉排模块的最高点高度只有12.5米左右,因此焚烧炉排施工的吊装空间整体狭小。
某工程总共有4台焚烧炉,炉型采用比利时西格斯技术,750t/d液压循环往复式焚烧炉,2个独立的垃圾池坑,垃圾池坑外墙连接成一个整体,1个公用的渣池,4台焚烧炉位于垃圾池和渣池之间。
从焚烧炉空间位置看,焚烧炉吊装用机械只能从高度较低的渣池侧旋转将焚烧炉设备吊装就位。
焚烧炉排就位位置又低于两侧的垃圾池和渣池,如果采用普通的钢丝绳绑扎加链条葫芦调整的吊装方法,施工人员无法在同一水平面进行协助作业,这样焚烧炉排的吊装、就位、找正都比较困难,施工工期、施工安全和质量也无法得到保障。
2 技术原理750t/d焚烧炉排的特点是体积大、重量重、斜度大等。
焚烧炉排主要规格尺寸如表1。
从表格数据可以看出,在垃圾焚烧炉设备当中,焚烧炉排模块尺寸相对较大、重量也较重,另外一个与一般设备不同特点的是设备本身带一定的倾斜度(21.1°),而且设备就位后也保持该倾斜度。
废木料焚烧炉燃烧过程的数值模拟
C 42. 39
1 2000 1. 00
0 500 2
Ultimate analysis w Π%
H
O
N
5. 98
41. 65
0. 91
Devolatilization
70 000
72 000
Operating times
2
3
4
2000
2000
2000
1. 43
1. 54
1. 75
0
0
0
500
500
尽管二次风流量相对较不同运行条件下的二燃室出口co排放figurecoemissionfromexitsecondarycombustionchamberunderdifferentoperatingconditionswithoutsecondaryairsecondaryairgifi应力张量9uj9xigk平均速度梯度引起湍动能不同烟气流通截面coo2浓度变化比较figurevariationmoleconcentrationcowitdifferentcrosssectiongb浮力引起的湍动能ym可压速湍流脉动膨胀对总的耗散率的影响o2浓度增加而减少其余截面上co浓度差异大在出口时逐渐趋于一致二次风供给时在同一截面上co浓度随o2浓度增teff有效湍流粘性系数混合分数平均方差参考文献stensengkimdam2johansen
木料进行数值模拟 。废木料具有零排放的环境与气 模型 ,预见 2 tΠh 废木料焚烧炉的不完全燃烧 。主要
候友好优势 ,但其形状 、特性 、反应变化大 ,为了合理 对气流速度场 、温度场 、颗粒轨迹 、CO 形成与分布等
利用 ,需要对废木料进行热解与燃烧的各种特性进 行深入的研究[1~3] 。废木料含有较低的碳和较高的
内燃机燃烧过程数值模拟
内燃机燃烧过程数值模拟内燃机燃烧过程是引擎动力输出的基础,如何减少传统燃烧引擎的排放和提高燃烧效率一直是汽车制造商和科研人员研究的重点。
数值模拟技术在这方面发挥了重要作用,本文将介绍内燃机燃烧过程数值模拟的主要方法和应用。
内燃机燃烧过程数值模拟的主要方法包括燃烧室流体动力学模拟(CFD)、化学反应动力学模拟、碰撞加成模型等。
燃烧室流体动力学模拟是目前应用最广泛的一种方法,它采用计算流体力学原理对气缸内的燃气流动进行数值计算。
该方法可以研究燃烧室内的空气与燃料混合、燃料着火和燃烧过程等,对于优化气缸内的混合和燃烧过程具有重要的意义。
化学反应动力学模拟是根据燃料氧化的化学反应原理,对燃料燃烧的化学反应过程进行数值计算。
该方法可以研究燃料的化学反应特性和气缸内的温度、压力等参数对燃烧过程的影响。
碰撞加成模型则是对气缸中燃料点之间的化学反应进行计算,通过对燃料点之间碰撞加成的影响进行分析,研究燃料在气缸内的燃烧过程。
内燃机燃烧过程数值模拟的应用可以用于汽油机、柴油机、涡轮增压器等内燃机的燃烧优化。
例如,在燃烧过程的初期,通过优化进气气流路径、气缸内气体的流动特性等,可以实现优化空燃比的目的,从而提高燃烧效率和减少排放。
在燃烧后期,通过优化排气管形状和尺寸,可以减小排放噪音和数量。
此外,内燃机燃烧过程数值模拟还可以用于研究新型燃料在内燃机中的燃烧特性。
例如,生物质燃料在内燃机中的应用就是一个研究热点。
生物质燃料在燃烧过程中会产生较多的氮氧化物和细颗粒物排放,通过内燃机燃烧过程数值模拟可以研究优化生物质燃料的应用和燃烧方式。
总的来说,内燃机燃烧过程数值模拟技术的发展,为汽车行业的节能减排和新能源开发提供了理论参考和技术支撑。
未来在内燃机燃烧过程数值模拟的发展中,应将传统动力燃料的转化和新型燃料的开发与内燃机结构设计、排放控制技术相结合,创新性开展数值模拟计算和试验研究相结合的综合技术,以实现内燃机燃烧过程的高效、清洁和可持续发展。
层燃垃圾焚烧炉炉内燃烧工况的热态数值模拟
69节能基础科学⑩NO 04 2020 ENERGY CONSERVATION 层燃垃圾焚烧炉炉内燃烧工况的热态数值模拟董龙标n 2曾庆彪3刘毓彬u(1.广东工业大学材料与能源学院,广东广州510006 ; 2.中山市智明节能环保科技有限公司,广东中山528400 ;3.广东省轻工业联合会,广东广州510030)摘要:燃烧过程的数值模拟以计算机为桥梁,把燃烧理论、实验和燃烧设备三者有机地结合起来,对燃烧 学的发展具有重要的科学价值和实际意义,目前已成为实验技术的有益补充。
对垃圾焚烧炉的热态数值模拟主要 包括对炉内的温度场的分布进行了数值模拟。
根据垃圾焚烧炉膛的温度场分布可以判断燃烧工况的优劣,从而考 核炉拱的性能。
因此,对垃圾焚烧炉进行热态数值模拟具有极其重要的意义。
对8个热态工况下的炉内温度场进 行了数值模拟,其结果与热态试验定性一致,从而证实了热态数值模拟的可信性,对实际工程设计有一定的参考 价值。
关键词:垃圾焚烧炉;温度场分布;热态数值模拟;炉拱结构中图分类号:T K229 文献标识码:A文章编号:1004-7948 (2020 ) 04-0069-03doi : 10.3969/j.issn.l004-7948.2020.04.019Thermal numerical sim ulation of combustion conditions in the Laminar Combustion Municipal solidwaste incineratorD O N G L o n g-b i a o ZE N G Q i n g-b i a o L I U Y u—binA bstract :T h e n u m e r i c a l s i m u l a t i o n o f the c o m b u s t i o n p r o c e s s h a s b e e n d e v e l o p e d in recent d e c a d e s w i t h the d e v e l o p m e n t o f c o m p u t e r t e c h n o l o g y,they are b a s e d o n c o m b u s t i o n t h e o r y,fluid m e c h a n i c s,c h e m i c a l d y n a m i c s,heat transfer,n u m e r i c a l calculation m e t h o d s,a n d e x p e r i m e n t a l techniques.lt uses a c o m p u t e r as a bridge a n d organically c o m b i n e s the c o m b u s t i o n t h e o r y,e x p e r i m e n t s,a n d c o m b u s t i o n e q u i p m e n t.It h as important scientific value a n d practical significance for the d e v e l o p m e n t o f c o m b u s t i o n s c i e n c e,a n d h as b e c o m e a useful s u p p l e m e n t to e x p e r imental t e c h n o l o g y. T h e thermal simulation o f w a s t e incinerator in this p a p e r m a i n l y includes the n u m e r i c a l simulation o f tem p e r a t u r e field distribution.According to the t e m p e r a t u r e field distribution o f the f u r n a c e,the c o m b u s t i o n condition c a n b e j u d g e d a n d the p e r f o r m a n c e o f the furnace arch c a n b e evaluated.T h e r e f o r e,i t is very important to simulate the thermal state o f the L a m i n a r C o m b u s t i o n M u n i c i p a l solid w a s t e incinerator.In this p a p e r,the conc e n t r a t i o n field a n d t e m p e r a t u r e field u n d e r eight hot conditions are s i m u l a t e d,the results are qualitatively consistent wit h the hot state test,w h i c h p r o v e s the credibility o f the hot state n u m e r i c a l simulation a n d has certain reference value for the actual engineering d e s i g n.Key words :m u n i c i p a l solid w a s t e incinerator ;t e m p e rature field distribution ;thermal n u m e r i c a l simulation ;furnace arch structure引言在中国,迫切需要对城市生活垃圾这些固体废弃物 进行现场燃烧处理。
低气压条件下垃圾焚烧锅炉炉内气相燃烧数值模拟
低气压条件下垃圾焚烧锅炉炉内气相燃烧数值模拟瞿兆舟【摘要】以拉萨某生活垃圾焚烧发电厂配套的垃圾焚烧锅炉为研究对象分析、验证垃圾焚烧锅炉的性能,通过对低气压条件下垃圾焚烧锅炉炉内气相燃烧数值模拟分析,结果表明垃圾焚烧锅炉在燃烧性能和“3T”准则性能能够达到设计指标.%One incineration and power plant of urban domestic waste was located in Lasa city,the western plateau region of China.Through numerical simulation of waste incinerator chamber under low atmospheric pressure with gas combustion,the performance of waste incineration boiler of the power plant was analyzed and validated.Results showed that the waste incineration boiler combustion performance can meet design index and the rule of"3T".【期刊名称】《环境卫生工程》【年(卷),期】2017(025)005【总页数】4页(P84-87)【关键词】低气压;垃圾焚烧;数值模拟【作者】瞿兆舟【作者单位】上海康恒环境股份有限公司,上海201703【正文语种】中文【中图分类】X705生活垃圾焚烧炉及余热锅炉(以下简称垃圾焚烧锅炉)为大型、复杂热工机械设备,具有燃料成分复杂、热值不稳定、烟气具有腐蚀性等特点[1]。
在高海拔地区运行的垃圾焚烧锅炉,随着大气压力急剧下降还会对垃圾燃烧性能、炉膛传热及污染物生成等产生影响。
液态排渣炉燃烧过程的数值模拟
液态排渣炉燃烧过程的数值模拟李代力;王智化;许岩韦;曹欣玉;黄镇宇;周俊虎;岑可法【期刊名称】《浙江大学学报(工学版)》【年(卷),期】2013(047)002【摘要】针对一台液态排渣旋风炉在不同配风方案下炉内燃烧过程和NQx分布进行三维数值模拟分析,建立液态排渣旋风炉内的流动和燃烧的数学模型,针对近壁燃烧的情况采用trap方式对炉内随气流运动的颗粒进行壁面捕捉.计算结果详细描述炉内的流场组织、温度场、氧气质量分数及不同配风情况下的NOx分布情况,并与该炉运行实验数据进行比较验证.计算结果显示,3种配风方式下液态排渣炉的燃烧均较为完全;相比较其他配风方式而言,分级配风方式下燃烧温度场分布更为均匀,顶部旋流二次风和切向二次风的共同作用加强了炉内气流的扰动,强化了炉内燃烧,使得整个炉膛的温度水平均维持在较高温度段,能够提供足够高温的烟气以满足裂解要求;同时下2层二次风强化了炉内水煤浆颗粒的燃烧,能够更好的抑制NOx的生成,采用分级配风方式下炉膛出口NOx质量浓度可低至684 mg/ms,可以有效减少NOx排放.【总页数】7页(P280-286)【作者】李代力;王智化;许岩韦;曹欣玉;黄镇宇;周俊虎;岑可法【作者单位】浙江大学能源清洁利用国家重点实验室,浙江杭州310027【正文语种】中文【中图分类】TK229【相关文献】1.750t/d垃圾焚烧炉燃烧过程的数值模拟 [J], 黄昕;黄碧纯;纪辛;叶代启;罗翠红2.垃圾焚烧炉配风比对燃烧过程影响的数值模拟研究 [J], 陈鹏;李军;陈竹3.利用详细燃烧模型对裂解炉二维模型富氧燃烧过程进行数值模拟 [J], 申东发;王国清;刘俊杰;张利军;周先锋4.600MW超临界煤粉炉燃烧过程数值模拟 [J], 蔡晓辉;武进猛;侯伟军5.多燃烧器煤粉燃试验炉燃烧过程数值模拟 [J], 何燕萍因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
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1 模拟对象 本文的模拟对象为一 台基于 Volund 技 术制造 的机械 炉
排式垃圾焚烧发电锅炉, 处理能 力为 750 t/ d, 图 1 为垃圾 焚 烧炉示意图。炉排 为空 气冷 却 式, 分为 4 段, 每 段 长 3 m 。 一、二段炉排倾斜角度为 15 , 三、四段炉排倾斜角 度为 7. 5 。 每段炉排都可以单独地调整它的运动, 通过改变频率和振 幅 来调整垃圾的混合程度和在炉排上的停 留时间。
0 引言 焚烧法 是解决城市生 活垃圾 围城问 题的 有效方 法。炉
排式焚烧炉具有技术可靠、容量大、对垃圾适应性强、运行维 护方便等优点, 适合我国热值低、含水率高的垃圾[ 1] 。
垃圾焚烧过程会产生二恶英、NOX 等污染物。通 过控制 烟气在炉膛内的停留时间和温度, 使垃圾充分 燃烧, 可以减 少二恶英在炉内形成。选择性非催 化还原( SNCR) 脱硝 技术 在垃圾焚烧 电厂应用较 多, 它 以炉膛 为反应 器, 把 氨还 原剂 喷入炉膛 900~ 1100 的 区域内进行脱硝[ 2] 。获取垃 圾焚烧 炉炉内温度和烟气 组分分 布规 律是 二恶 英控 制与 SNCR 技 术实施的关键。
1 ! 垃圾给料斗; 2 ! 炉排; 3 ! 吹风; 4 ! 出渣口; 5 ! 气相燃烧边界; 6 ! 炉膛; 7 ! 余热锅炉; 8 ! 二次风吹枪
图 1 垃圾焚烧炉示意 炉排下一次风分别 由各自 燃烧 空气区 单独 控制。炉 排 燃烧空气区由一次风 单独调 节。二次 风通过 燃烧室 尾部 的 数个喷嘴 直接 喷入 炉 膛内。二 次 风喷 入 速度 很高 ( 50~ 90 m/ s) , 以便与烟气有效混合。 2 数值模拟方法
塑料
质量分数 1. 84 71. 90 4. 49 4. 25 17. 53
表 2 生活垃圾的工业分析和元素分析
总计 100
%
水分 挥发分 固定碳 灰分
N
S
图 3 焚烧炉温度分布 对于可燃成分是否燃烧完全, 烟气在燃 烧室内 的停留 时 间是一个重要的参 数[ 8] 。较 长的 停留 时间 可使 炉内 烟气 中 的可燃成分获得最 大程度 的燃 尽。图 4 为 焚烧 炉炉 膛内 的 烟气停留时间分布图。
关键词 垃圾焚烧炉 二恶英 选择性非催化还原 数值模拟
Numerical Simulation of Combustion Process in a 750t/ d MSW Incinerator HUANG Xin1 HUANG Bichun1 JI X in1 YE Daiqi1 LUO Cuihong2
含量较高。 另外, 通过出口烟气中的 O2 含量 可以判 断燃烧状 况, 当
出口烟气中 O2 含量 较高时, 有利 于烟 气中 可燃 组分 充分 燃 烧。从 O2 浓度分布图可看出锅 炉出口 处 O2 充足, 体积分 数 为 4. 7% , 与设计值 5% ~ 6% 基本吻 合, 能 保证 CO 等可燃 物 的充分燃烧。出口处 CO 燃烧完全, 浓度基本 为零。 3. 2 炉内过程对二恶英的影响
( 1. College of Environment al Science and Engineeri ng , South China University of Technol ogy Guangzhou 510006) Abstract Numerical simulation of combustion process in a MSW Incinerator of 750 t/ d is conducted using Computat ional Fluid Dynamics ( CFD) method and t he eff ect of combustion process on the control of dioxin and the process of selective non- catalyt ic reduction is studied. The average temperature and concentration of gas composition at the furnace outl et is in a good consist ent with the designed value, which indi cates that calculation method is val id. The combust ion of flue gas is completed, which could meet the demands on t he control of dioxin. The condit ions in the region around from 10 met ers to 26 meters of the exhaust heat boiler could meet the requirements on the process of select ive non- catalyti c reduct ion. Key Words MSW incinerator dioxin selective non- catalyt ic reduct ion numerical simulat ion
ห้องสมุดไป่ตู้
图 5 焚烧炉 CO 与 O2 浓度分布 从 CO 浓度分布图可知, CO 主 要在二、三段炉排 生成, 该 区域为垃圾焚烧主燃区, 温度 最高。主燃区 挥发性 气体析 出 较多, 缺氧现象严重, 燃烧不充分, CO 大量生成, 并释放到 上 层烟气中, 在二次风作用下, 与 O2 混合 进行二 次燃烧。对 比 CO 和 O2 浓度图可以清楚 看出, 在 CO 浓 度高 的地 方也是 O2 含量最少的 地方。第 4 段炉排 为燃尽 区, 炉 排上垃 圾成分 主 要为灰渣, 垃 圾及 烟气中 可燃 组分 较少, CO 基 本不 生成, O2
52. 23
31. 62 12. 46 3. 69
0. 59
0. 12
气体停留时间 模拟 采用 示踪方 法。在 入口 处注 入示 踪 气体脉冲, 在气体 出口处 设置 监测 面, 获得 气相 停留 时间 分 布曲线。
本文不考虑垃圾床层的燃烧, 以床层表面的实际速度、温度 和组分作为入口边界条件[ 7] 。使用用户自定义方程在入口边界 输入气相组分质量浓度及温度的函数, 入口 CH4、CO 、H2、O2、CO2 与H2O 平均体积分数分别为 0. 13% 、1%、0. 01%、10. 6%、12. 2% 与 10.6% , 入口平均温度为 1 056 K。入口速度取常数 1. 7 m/ s。 二次风为常温压缩空气, 喷射速度为 80 m/ s, 温度为 293. 15 K。 出口边界采用 Outflow 方式。 3 数值模拟结果与讨论 3. 1 炉内燃烧过程模拟结果 3. 1. 1 温度与停留时间分布
2011 年第 37 卷第 4 期 April 2011
工业安全与环保 Industrial Saf ety and Environmental Protect ion
∀ 39 ∀
循环经济
750 t/ d 垃圾焚烧炉燃烧过程的数值模拟*
黄昕1 黄碧纯1 纪辛1 叶代启1 罗翠红2
( 1. 华南理工大学环境科学与工程学院 广州 510006; 2. 广州 环保投资有限公司 广州 510660)
摘 要 采用计算流体力学( CFD ) 技术, 对一台 750 t / d 的生活垃圾焚烧炉建立模型, 模拟炉内的气相燃烧过程, 研究了 炉内燃烧过程对二恶英控制及 SNCR 设计的影响。模拟得到的余热锅炉出口平 均烟温和烟气 组分浓度与设计 值符合良好, 表明模拟结 果合理; 焚 烧炉烟 气燃 烧充 分, 满 足二 恶英控 制的 要求; 余热 锅炉 高 10~ 26 m 区 域满足 选择 性非 催化 还原 ( SNCR) 技术的需要。
NOX 和燃料型 NOX, 热力型 NOX 的生成采用广义的 Zeldovich 机
理进行计算; 燃料型 NOX 以实验测得的垃圾床层表面 NOX 浓度 作为入口边界条件, 实验样品为广州模化有机垃圾, 其干基组分
与工业分析见表 1 和表 2[ 6] 。
表 1 生活垃圾干基组分
%
成分 动物 植物
纸
布
为有效防止二恶英类污染物的生 成, 垃 圾焚烧 炉应满 足 烟气温度在 1 123 K 以上, 停留时间大于 2 s 这个标准。
由图 3 可知, 从炉内温度分布来 看, 大部分区 域 温 度 在 1 123 K 以上, 锅炉的整体温度满足 二恶英控制的温度要求。
由图 4 可知, 大部分烟气的 停留时间在 2 s 以上, 锅炉 的 平均停留时间为 3. 7 s, 满足二恶英 控制的停留时间要求。
由于垃圾焚烧炉是一个庞大和复杂的系统, 很难 通过实 验手段对炉 内燃烧 状况 进行 检测。 计算 流体 力学 ( CFD) 技 术花费小, 周期短, 适用性强, 已广泛应用于垃圾焚烧 炉燃烧 模拟及 SNCR 设计[ 3- 5] 。
广州某垃圾焚烧电厂在建的 750 t/ d 炉排式垃圾 焚烧炉 是国内单台容量最 大的 焚烧 炉, 采用 SNCR 技 术进 行脱 硝。 本文利用 CFD 技术, 对焚烧炉的 燃烧过程 进行数 值模拟, 研 究炉内 燃 烧 过 程 对 二 恶 英 控 制 及 SNCR 设 计 的 影 响, 为 SNCR 设计提供理论支持, 同时 为了解 和掌 握大容 量垃 圾焚 烧炉炉内燃 烧过程及其 规律, 提高同 类型锅 炉的设 计、运行 与改造水平提供有益的参考。
* 基金项目: 广州重大科技专项计划项目( X2DLB2080501) 。
∀ 40 ∀
模拟区域向下至锅炉冷灰斗入口, 上至余热锅炉顶部, 炉 膛与余热锅炉高 31.6 m, 炉膛横截面尺寸为 13. 9 m# 9 m, 余热锅 炉横截面尺寸为 5. 1 m # 9 m。图 2 为垃圾焚烧炉的模拟计算模 型, 采用 Gambit 建模, 网格划分采用分块划分、局部加密的方法。 在保证计算精度的条件下, 减少网格的总体数量, 提高了计算速 度。采用非结构化的四面体网格, 总网格数为 815 654。