醫(yī)療垃圾不同程度含有多種細菌、病毒、寄生蟲和一些有害物質，如不及時處理，將造成嚴重的環(huán)境污染，并很可能成為疫病流行的源頭。在醫(yī)療垃圾的燃燒處理技術中，有回轉窯式爐、爐排爐等，但目前仍沒有一種較成熟的燃燒技術適合固態(tài)醫(yī)療垃圾的處理。在近20多年來發(fā)展起來的循環(huán)流化床燃燒技術—高效、低污染清潔燃燒技術，其不但能達到低NOx排放、90％的脫硫效率和與煤粉爐相近的燃燒效率，而且具有燃料適應性廣、負荷調節(jié)性能好等優(yōu)點。將醫(yī)療垃圾作為燃料，采用循環(huán)流化床潔凈燃燒技術，可以提高垃圾的燃燒穩(wěn)定性，減小二次污染，有效開發(fā)利用廢物能，具有重要的工程實用價值。然而，目前，國內外對醫(yī)療垃圾的干燥、熱解過程特性以及其工業(yè)成分還很少進行系統(tǒng)的研究，并且固態(tài)醫(yī)療垃圾在循環(huán)流化床內中燃燒過程的氣固多相流動特性、傳熱特性、燃燒特性及反應機理、燃燒技術參數(shù)及其對燃燒產物特性的影響、以及工藝系統(tǒng)還不明確，這將阻礙這一技術的開發(fā)應用。因此，結合我國固態(tài)醫(yī)療垃圾實際特性，進行醫(yī)療垃圾循環(huán)流化床燃燒（SMW-CFBC）爐內氣固多相流動與燃燒特性數(shù)值計算及實驗研究，探索和弄清固態(tài)醫(yī)療垃圾在循環(huán)流化床內氣固流動和燃燒特性，研究開發(fā)固態(tài)醫(yī)療垃圾循環(huán)流化床潔凈燃燒技術，實現(xiàn)新能源的開發(fā)利用，將充實和推進循環(huán)流化床流動和燃燒的學術研究，也將促進醫(yī)療垃圾循環(huán)流化床燃燒技術的創(chuàng)新及應用。 于此，文中在深入分析大量的國內外醫(yī)療垃圾處理技術現(xiàn)狀及循環(huán)流化床研究現(xiàn)狀基礎上，通過理論分析和實驗相結合的方法首次較系統(tǒng)深入地探討醫(yī)療垃圾組分、工業(yè)成分及熱解及干燥過程特性，弄清了醫(yī)療垃圾團塊暫態(tài)升溫過程特性，開發(fā)了SMW-CFBC低壓燃油點火技術，首次較深入系統(tǒng)地研究了醫(yī)療垃圾SMW-CFBC氣固多相流動特性、燃燒特性、溫度場特性及濃度場特性；并設計優(yōu)化SMW-CFBC裝置，同時進行了冷態(tài)及熱態(tài)試驗，并與數(shù)值計算結果進行了比較。 ① 針對固態(tài)醫(yī)療垃圾作為循環(huán)流化床燃料的特性問題，文中應用實驗方法首次較系統(tǒng)深入地探討固態(tài)醫(yī)療垃圾組分，工業(yè)成分及熱解及干燥過程特性，弄清了醫(yī)療垃圾團塊暫態(tài)升溫過程特性。醫(yī)療垃圾的主要成分中有機物約占71％，無機物約29％；醫(yī)療垃圾水分含量26～35％，灰分0.9～8％，熱值11447~14724kJ/kg；影響垃圾的干燥特性的因素依次為溫度、時間、厚度（含尺寸）和風速；醫(yī)療垃圾在350℃時揮發(fā)分開始析出，700℃揮發(fā)份基本析出完畢。要使垃圾團塊在垃圾潔凈燃燒爐內換熱過程中升溫速度最快，垃圾團塊擬呈球形體，特征尺寸應盡量小，且垃圾層應不斷翻動，以保證垃圾團塊不斷處于高溫煙氣流加熱狀態(tài)，保證 WP=6 垃圾充分燃盡。醫(yī)療垃圾熱解過程中停留時間、熱解溫度、氣化率三者間的存在最佳關聯(lián)式。 ② 針對醫(yī)療垃圾點火啟動比較困難的問題，首次提出并開發(fā)了有漸擴切向槽的低壓燃油噴嘴（獲中國專利，No. ZL.022422765）。提出并建立的浙擴切向槽旋流低壓燃油噴嘴的三維流動數(shù)學模型，采用k-(/RNG封閉模型，應用SIMPLE數(shù)值方法研究切向槽不同漸擴角度對噴嘴內流場的流動特性，低壓下，研究得到較佳的有漸擴切向槽的旋流霧化噴嘴結構參數(shù)為：n=3～4，L≤2.5，θ=5～6°，a/b≈1.2和Rx/rb≥2.5。其工作壓力、霧化效果、節(jié)油率、射流剛度、燃燒效率、穩(wěn)定性等性能指標優(yōu)于國內外公開的其它燃油霧化噴嘴。該低壓燃油噴嘴已應用到SMW-CFBC低壓燃油點火技術中。 ③ 提出不同的密相區(qū)形狀，分區(qū)段建立SMW-CFBC三維數(shù)學模型，然后建立描述SMW-CFBC整體數(shù)學模型進行醫(yī)療垃圾在SMW-CFBC內氣固多相流動及燃燒特性研究。數(shù)值分析固態(tài)醫(yī)療垃圾在SMW-CFBC燃燒時，首次采用關聯(lián)矩模型和PDF模型相結合的模型來確定存在組分濃度脈動、溫度和反應度脈動情況下紊流燃燒速率，同時，考慮垃圾顆粒的揮發(fā)析出反應所引起的變質量對流體或氣相中湍流的作用，顆粒變質量過程對氣相中湍流反應的影響；有反應的顆粒相自身的影響問題；湍流對顆粒反應的影響。并且，在進行垃圾顆粒的總體模擬時，在多流體模型基礎上，引入顆粒經歷效應，即將垃圾顆粒在SMW-CFBC中兩相流中把垃圾顆�？傎|量變化率及Daf垃圾質量變化率的有關式子及常微分方程轉變成歐拉坐標系中偏微分方程進行求解。 在密相區(qū)形狀為球體形、橢球體形、高度較小的爐膛混合得更充分，更有利于燃料與氧化劑混合，垃圾顆粒在爐內的運動時間增加，可提高垃圾顆粒的燃盡度，可強化燃燒。在流化風速為2～3m/s時，直徑在大于3.5mm的醫(yī)療垃圾顆粒，隨煙氣上升到一定高度后，落回密相區(qū)，而直徑小于3.5mm的顆粒隨煙氣一同進入分離器。分離器可以捕集直徑大于0.025mm的顆粒，直徑小于0.025mm的顆粒由出氣管排出。 SMW-CFBC爐內溫度在750~1000℃內變動，爐內CO2在8%~12%內變動，NOX在115ppm~280ppm內變動，SOX在104ppm~142ppm內變動，HCL在104ppm~182ppm內變動，一次風量增加，爐內SOX、CO2上升，HCL、NOX下降；在相同的一次風量情況下，密相區(qū)為橢球形時HCL、SOX、CO2、NOX比方形稍低，z值越大截面的HCL、SOX、CO2、NOX濃度減小。在爐膛高度減小時密相區(qū)HCL、SOX、CO2、NOX濃度梯度變化較大。最大HCL、SOX、CO2
【學位單位】：重慶大學
【學位級別】：博士
【學位年份】：2003
【中圖分類】：X799.5
【部分圖文】：

構示意見圖 1.1，其特點是將垃圾投入連續(xù)、緩慢轉動能夠實現(xiàn)垃圾與空氣的良好接觸和均勻充分的燃燒。由于窯體要繞其軸線旋轉，在窯體兩端必須安裝密封在惡劣的操作條件下，很難做到完好密封，結果使空潔凈燃燒爐內的氧氣含量，這意味著熱量的損耗，倘濃度的灰塵煙霧，結果產生難于處理的二次污染。轉窯潔凈燃燒爐必須在負壓條件下操作運行，由于機壓下運行，窯內未燃燒的廢氣將溢出爐外。對于一定潔凈燃燒裝置產生更多的煙氣量，并且含有高濃度的標準，回轉窯潔凈燃燒爐將安裝最大的污染控制裝置合，能夠在潔凈燃燒各種垃圾時，保持潔凈燃燒溫度性。另外，回轉窯也可以處理體積較大的廢物，對于圖 1.1 回轉窯式潔凈燃燒爐Fig.1.1 Turning kiln incinerator

3 單顆粒垃圾團塊在循環(huán)流化床內的非穩(wěn)態(tài)傳熱特性分析排的主要型式之一是往復推飼爐排，其中應用最廣泛的應數(shù)單級或多級布置的順推傾斜往復爐排(圖 1.2)。滾動爐排(圖 1.3)和往復爐排的撥火作用強，比較適用于低熱值、高灰分的城市垃圾的焚燒。這種焚燒爐需要復雜的傳動部件，傳動部件極易出現(xiàn)故障，因而使得其運行可靠性大打折扣。

③ 控制風式潔凈燃燒爐這種潔凈燃燒爐一般具有模式結構、工廠組裝測試的特點，正常包括熱解區(qū)（一次潔凈燃燒區(qū)）、二次潔凈燃燒區(qū)、給料系統(tǒng)、煙囪、燃燒器及燃燒控制系統(tǒng)。1. 垃圾給料 2. 爐排 3. 爐排臺階 4. 爐膛 5. 燃燼區(qū) 6. 一次風室 7. 出渣灰井圖1.2 順推傾斜往復爐排垃圾焚燒爐Fig.1.2 Moving flake incinerator1. 垃圾給料 2. 滾動爐排 3. 一次風室 4. 渣井 5. 爐膛 6. 燃燼室圖 1.3 滾動爐排垃圾焚燒爐Fig.1.3 Rolling flake incinerator

【引證文獻】

相關期刊論文 前4條

1 冉景煜;張力;辛明道;;CFB不同密相區(qū)形狀對固態(tài)醫(yī)療垃圾顆粒運動特性的影響[J];工程熱物理學報;2007年05期

2 鄧娜,張于峰,牛寶聯(lián),孫越霞,陳靜;醫(yī)療廢物典型組分的熱重分析及新的動力學模型[J];環(huán)境科學學報;2005年11期

3 王裕明;張力;冉景煜;;循環(huán)流化床鍋爐沸上結灰焦特性及防止方法[J];燃燒科學與技術;2007年05期

4 冉景煜;張力;楊琳;辛明道;;固態(tài)醫(yī)療垃圾循環(huán)流化床不同密相區(qū)形狀對氣固運動特性影響的數(shù)值研究[J];中國電機工程學報;2006年14期

相關博士學位論文 前6條

1 祝紅梅;醫(yī)療廢物中典型組分的熱解焚燒特性及回轉式流化冷渣三段焚燒系統(tǒng)的數(shù)值模擬[D];浙江大學;2009年

2 李春雨;典型危險廢物在兩段式回轉窯焚燒系統(tǒng)內的熱處置和結渣特性研究及其應用[D];浙江大學;2011年

3 謝榮;整體式醫(yī)療垃圾熱解焚燒爐實驗研究[D];華中科技大學;2011年

4 鄧娜;醫(yī)療廢物熱解特性及動力學模型研究[D];天津大學;2005年

5 馬洪亭;醫(yī)療廢物熱解特性實驗研究[D];天津大學;2007年

6 馬攀;危險廢物焚燒系統(tǒng)的數(shù)值模擬與試驗研究[D];浙江大學;2012年

相關碩士學位論文 前3條

1 張曉婷;醫(yī)療垃圾的熱解特性與裝置研究[D];石家莊鐵道大學;2011年

2 唐夕山;廢輪胎膠粒流化試驗及其燃燒的數(shù)值模擬[D];南京工業(yè)大學;2006年

3 周建軍;CFB復合燃燒技術中二次進料位置對爐內流動特性影響及布置優(yōu)化[D];重慶大學;2007年

本文編號：2811781