城市垃圾清洁焚烧过程数值模拟研究

随着我国经济的高速发展,城市垃圾产生量逐年迅猛增加,同时土地资源日益紧张,城市生活垃圾处理问题成为全社会关注的问题。未经处理或处理不当,都会给人类生存环境造成污染。垃圾焚烧能以最快速度实现垃圾无害化、减量化、资源化的最终处理目标。经过焚烧处理后,垃圾中的细菌、病毒被彻底消灭,带恶臭的氨气和有机质废气被高温分解,同时残渣体积小,热能还可以再利用。因此,目前在工业发达国家已被作为城市垃圾处理的主要方法之一,得到广泛应用。我国城市生活垃圾焚烧技术的应用较晚,加紧垃圾焚烧技术的研究和应用意义重大。 本文针对垃圾焚烧特性,结合甲方公司生产的垃圾焚烧炉,对当地生活垃圾的焚烧过程进行了数值模拟计算与分析。主要工作包括以下几方面: 1 首先对焚烧炉炉型进行了优化分析,采用k—ε双方程模型描述湍流流场,对炉内的混合状况进行了比较,找出适合我国垃圾燃烧的炉排与炉型。 2 建立了适合我国垃圾焚烧的物理数学模型。结合具体实例,运用此物理数学模型进行数值模拟计算与分析,计算值与测量值基本吻合。该模型在总体上反应出了实际垃圾焚烧过程的特性和规律,为进一步研究城市生活垃圾焚烧过程提供了方向和途径。 3 结合具体实例计算分析,找出影响焚烧效果的主要因素:炉排上垃圾床层高度、垃圾的水分含量和过量空气系数。并且找到了良好燃烧效果的运行工况,提出有用的建议,为运行操作提供技术参考。 4 对目前焚烧炉的运行现状,做了适当的评价,并提出了进一步的改进建议。 5 通过计算说明二次风对焚烧的重要性,并对二次风的吹入角度进行了优化,分别改变左侧和右侧喷嘴的喷射角度,找出有利于提高炉内湍流的运行工况。 6 运用场协同理论分析炉内二次风在垃圾焚烧中的作用,从另一角度解释了二次风强化传热,促进燃烧的作用机理。