發(fā)布時(shí)間：2020-08-03 16:05

【摘要】：隨著人類文明的進(jìn)步和人口的增長,生活垃圾的產(chǎn)生量不斷增加,對(duì)環(huán)境造成的污染日益加劇,已成為我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展和生態(tài)文明建設(shè)的一大阻礙。垃圾焚燒技術(shù)由于其占地小、垃圾減量化穩(wěn)定化無害化程度高、能量利用率高等優(yōu)點(diǎn)而得到迅速發(fā)展。雖然我國采用焚燒處理生活垃圾起步較晚,但在引進(jìn)、消化和吸收國外先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上,基本完成了機(jī)械爐排焚燒爐的國產(chǎn)化和大型化的發(fā)展過程。同時(shí),國家的相關(guān)政策和污染控制標(biāo)準(zhǔn)也將對(duì)垃圾焚燒的二次污染控制提出更高的要求。其中氮氧化物是城市生活垃圾焚燒煙氣中主要的大氣污染物之一,已成為研究垃圾焚燒二次污染的研究熱點(diǎn)。因此,針對(duì)我國城市生活垃圾成分特點(diǎn),研究符合中國國情的科學(xué)型、實(shí)用型垃圾焚燒爐脫硝方法已成為擺在從事生活垃圾焚燒處理技術(shù)研究人員面前的一項(xiàng)重要任務(wù)。 從國外及國內(nèi)的發(fā)展經(jīng)驗(yàn)看,SNCR脫硝技術(shù)由于其投資及運(yùn)行成本較其他脫硝技術(shù)低、改造方便、比較適用于煙氣中NOX含量和所需還原率較低的燃燒設(shè)備,適宜生活垃圾焚燒爐脫硝。本文針對(duì)我國垃圾多成分和多形態(tài)、高水分和高揮發(fā)分、低熱值和低固定碳的特點(diǎn),對(duì)垃圾焚燒爐SNCR脫硝技術(shù)進(jìn)行了理論、實(shí)驗(yàn)、數(shù)值模擬、生命周期和經(jīng)濟(jì)性研究。 利用干燥箱模擬垃圾在固定床上的干燥過程,在100~200℃溫度區(qū)間,分別對(duì)不同的單元垃圾及混合垃圾進(jìn)行了干燥實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明,垃圾試樣的厚度越厚,干燥速率越小,干燥時(shí)間越長。不同的干燥模型適合不同的垃圾試樣:對(duì)于垃圾混樣,Two term exponential和Page模型擬合效果較好;對(duì)于白菜莖,Page模型擬合效果較好;對(duì)于土豆塊,Two term exponential、Page和Attenuation Index equation模型擬合效果較好;對(duì)于桔子皮,Page模型擬合效果較好。垃圾試樣的擴(kuò)散系數(shù)介于1.62×10~(-9) m~2/s~4.53×10~(-6) m~2/s,活化能介于12.66 kJ/mol~17.25 kJ/mol之間。垃圾不同含水率對(duì)氮氧化物生成產(chǎn)生一定的影響。隨著含水率的增加,揮發(fā)分析出最大質(zhì)量百分比增加,氮氧化物生成濃度降低,NO生成最大量與揮發(fā)分幾乎同時(shí)達(dá)到最大值。 在電加熱管式流動(dòng)反應(yīng)器中以氨氣作為還原劑,對(duì)SNCR脫硝反應(yīng)的影響因素和不同氣體添加劑的SNCR反應(yīng)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。分析得出SNCR合適的溫度窗口在875~1000℃范圍內(nèi);最佳氨氮摩爾比為1.5;NO初始濃度和O_2濃度在實(shí)際運(yùn)行中對(duì)SNCR的影響較小;加入CO、CH_4和H_2添加劑都能使最佳反應(yīng)溫度降低;加入CO和CH_4后對(duì)最大脫硝率沒有明顯的影響,而加入H_2后使最大脫硝率明顯的降低;添加劑CO和H_2使溫度窗口明顯變窄,而CH_4使溫度窗口有所增寬;加入CO、CH_4和H_2后,NH_3逃逸量降低;綜合考慮各方面的影響,三種氣體中CH_4為較合適的添加劑。 運(yùn)用FLIC固相模擬軟件和FLENT氣相模擬軟件分別模擬垃圾床層焚燒特性與燃燒室燃燒特性,并和實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比,驗(yàn)證了數(shù)學(xué)模型的可靠性,并就不同的爐排速度、富氧氣氛和含水率的影響進(jìn)行了計(jì)算,結(jié)果表明:隨著爐排運(yùn)動(dòng)速度的增加,揮發(fā)分開始析出位置距燃料入口越來越遠(yuǎn),煙氣溫度降低,NO_X生成量減少而CO生成量增加;富氧氣氛下,與傳統(tǒng)的運(yùn)行氣氛相比,爐膛出口煙氣溫度、NO生成量與CO生成量都有所增加;隨著垃圾含水率的增加,煙氣溫度升高,爐膛出口CO濃度、NO_X濃度增加,而氧氣含量降低。 采用CFD技術(shù)對(duì)SNCR噴嘴布置與優(yōu)化進(jìn)行研究。包括SNCR脫硝方法中噴嘴布置方式、噴射口數(shù)量、位置、噴射速度等。結(jié)果顯示:爐膛內(nèi)適宜SNCR反應(yīng)的區(qū)域位于折焰角下方;在折焰角附近煙氣流動(dòng)速度梯度較大,流速分布較均勻,適合SNCR噴嘴布置;在折焰角下方,前后爐墻布置4個(gè)噴口、左右爐墻布置2個(gè)噴口,并以80m/s的速度噴入還原劑,還原劑與煙氣混合較均勻,能達(dá)到較高的脫硝效果。 以某垃圾焚燒廠實(shí)施的SNCR脫硝技術(shù)為研究對(duì)象,采用LCA方法,對(duì)該技術(shù)整個(gè)生命周期的環(huán)境影響進(jìn)行評(píng)價(jià),包括SNCR脫硝技術(shù)整個(gè)生命周期的能源消耗和對(duì)環(huán)境的影響。結(jié)果表明:SNCR運(yùn)行過程中污染物排放量最大;從能源的消耗過程來看,主要是原材料生產(chǎn)過程消耗量最大,SNCR脫硝技術(shù)的環(huán)境負(fù)荷為4686人當(dāng)量,該技術(shù)減少酸化470人當(dāng)量,減少富營養(yǎng)化874人當(dāng)量。 運(yùn)用費(fèi)用—效益原理,對(duì)SNCR脫硝技術(shù)進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià),動(dòng)態(tài)計(jì)算了垃圾焚燒發(fā)電廠投資的煙氣脫硝裝置的年費(fèi)用及主要影響因素對(duì)脫硝技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的影響�？梢缘贸鲆韵陆Y(jié)論:對(duì)于投資費(fèi)用而言,SNCR脫硝裝置的設(shè)備購置費(fèi)在各項(xiàng)投資費(fèi)用中所占比例最大,達(dá)到82.91%;對(duì)于SNCR脫硝裝置的年運(yùn)行費(fèi)用,還原劑費(fèi)用在所有成本中所占比例最大,達(dá)到SNCR脫硝年運(yùn)行費(fèi)用的31.8%,SNCR脫硝裝置的年費(fèi)用為133.93萬元,脫除每噸NO_X費(fèi)用為8542.95元。隨著年利用小時(shí)數(shù)的增加,年費(fèi)用呈線性增加,而脫硝單位費(fèi)用減小;隨著還原劑價(jià)格的增加,年費(fèi)用和脫硝單位費(fèi)用均呈線性增加;隨著排污費(fèi)用的增加,年費(fèi)用和脫硝單位費(fèi)用均呈下降趨勢(shì)。
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類號(hào)】：X701
【圖文】：

第二章 城市生活垃圾干燥及含水率對(duì)氮氧化物生成影響的研究置及設(shè)備燥箱模擬垃圾在固定床上的干燥過程，如圖 2-1 和圖 2-2 所2 的數(shù)顯鼓風(fēng)干燥箱改造加工而成，該系統(tǒng)主要由三部分組-5-12 的數(shù)顯鼓風(fēng)干燥箱完成加熱和保溫，在原干燥箱的底稱重托盤穿過干燥箱，干燥箱內(nèi)部尺寸為：450mm×350m上部設(shè)有 K 型熱電偶采集溫度信號(hào)；（2）稱重系統(tǒng)。采用0g 的 JJ600 型精密電子天平；（3）數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。用 VB RS-232 將電子天平與電腦連接，在干燥過程中電子天平將時(shí)地傳送到計(jì)算機(jī)上。梁增英：城市生活垃圾焚燒爐SNCR脫硝技術(shù)研究

RS-232 將電子天平與電腦連接，在干燥過程中電子天平將時(shí)地傳送到計(jì)算機(jī)上。圖 2-1 垃圾干燥系統(tǒng)圖（1-熱電偶 2-樣品 3-干燥箱 4-電子天平 5-計(jì)算機(jī)）Fig.2-1 Schematic diagram of MSW dryingmocouple 2-Test piece 3-Electric furnace 4-Electric balance 5-C

0( ) /(t e e圾含水百分比，%；M0為垃圾初始含水量，g/g；為干燥過程中垃圾含水量，g/g。tM0和M很小，可以忽略，因此式（2-1）可以簡化t0/tMR = M M果用垃圾的干燥速度 DR [g/(g·min)]來表示，其計(jì)(t t tDR M M) /+Δ= Δtt干燥過程中 t +Δ時(shí)刻的干物質(zhì)中含水量，g/g。d ,tM 分別是 t + dt和 t時(shí)刻的干物質(zhì)含量。分析干燥過程的影響

【引證文獻(xiàn)】

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1 賴志q

本文編號(hào)：2779865