城市垃圾流化床氣化與旋風(fēng)燃燒熔融特性研究
浙江大學(xué)博士學(xué)位論文
摘要
環(huán)境污染和能源緊缺是我國社會和諧、穩(wěn)定發(fā)展面臨的兩大難題。“循環(huán)經(jīng)濟”與“可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略”的提出，為我國城市生活垃圾的處理處置及資源化利用，提供了良好的發(fā)展契機；同時也向從事能源與環(huán)保工作的科研者們，提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。本文正是在此背景下，依托國家985重點項目，展開城市垃圾氣化熔融技術(shù)研究和開發(fā)的。
在總結(jié)目前應(yīng)用的氣化熔融技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，根據(jù)我國城市生活垃圾特性，提出了適合我國國情的流化床氣化與旋風(fēng)燃燒熔融方案；為本文的研究奠定了理論基礎(chǔ)。
利用自行設(shè)計的流化床氣化試驗臺，在400～800℃、過量空氣系數(shù)0.2～0.8范圍內(nèi)，對城市生活垃圾中的各類典型組分及模擬垃圾，進行了系統(tǒng)的氣化試驗研究：重點考察了氣化產(chǎn)物熱值、氣化能量轉(zhuǎn)化率、冷氣化氣熱值、冷氣化效率、碳轉(zhuǎn)化率、氣化產(chǎn)量等隨反應(yīng)工況變化規(guī)律，并對氣化反應(yīng)過程與機理作了初步的探討和分析。在上述試驗基礎(chǔ)上，建立了城市生活垃圾流化床氣化特性人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測模型。
在自制固定床高溫熔融爐內(nèi)，對城市生活垃圾焚燒灰渣進行了熔融試驗研究，重點考察了不同特性的垃圾焚燒灰渣熔融特性、熔融過程中二惡英的分解特性以及熔融后重金屬在熔渣中的固化特性等，為高溫燃燒熔融爐的設(shè)計與運行提供了參考依據(jù)。
利用Fluent計算軟件，對高溫旋風(fēng)燃燒熔融爐內(nèi)氣化產(chǎn)物的燃燒、顆粒相的運行軌跡等進行了模擬和分析，為旋風(fēng)燃燒熔融爐的設(shè)計提供了一定的參考。在以上研究的基礎(chǔ)上，提出了城市生活垃圾流化床氣化與旋風(fēng)燃燒熔融爐大型化設(shè)計的初步方案，為進一步的研究和開發(fā)打下了良好的基礎(chǔ)。
關(guān)鍵詞：城市生活垃圾，氣化、熔融，流化床，旋風(fēng)燃燒，二惡英，重金屬，數(shù)值模擬
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