【摘 要】
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目前垃圾焚烧发电法已成为国际主流垃圾处理方式,然而焚烧带来的二次污染问题依然严峻。SNCR技术广泛用于垃圾焚烧烟气脱硝处理,在实施时却面临着氮氧化物排放量高、脱硝效率低、氨逃逸量大等问题,严重威胁环境安全与人体健康,因此需要进一步研究脱硝特性并提出优化方案。同时,垃圾焚烧炉作为焚烧工艺的核心装置,由于工作环境复杂可能出现多种故障模式,影响整个系统的运行安全。针对上述问题,本文以广州市某垃圾焚烧电厂
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目前垃圾焚烧发电法已成为国际主流垃圾处理方式,然而焚烧带来的二次污染问题依然严峻。SNCR技术广泛用于垃圾焚烧烟气脱硝处理,在实施时却面临着氮氧化物排放量高、脱硝效率低、氨逃逸量大等问题,严重威胁环境安全与人体健康,因此需要进一步研究脱硝特性并提出优化方案。同时,垃圾焚烧炉作为焚烧工艺的核心装置,由于工作环境复杂可能出现多种故障模式,影响整个系统的运行安全。针对上述问题,本文以广州市某垃圾焚烧电厂一台处理量750t/d的垃圾焚烧炉为研究对象,采用现场调研、数据监测、数值模拟等方法对焚烧炉脱硝特性与安全性进行研究。主要研究内容如下:建立焚烧炉燃烧与脱硝数值模型并构建物理模型,利用Fluent首先模拟气相组分燃烧过程并采用后处理方法获取NOx分布状态。然后基于燃烧结果模拟SNCR脱硝过程,分析脱硝前后炉内温度场、速度场与组分场的变化规律。结果表明脱硝后烟道区域温度、喷射层平面烟气平均流速均略有提升。烟道区域及出口O2体积分数出现小幅度下降,出口NOx浓度从266.72mg/m~3降至121.11mg/m~3,脱硝效率为54.59%,NH3主要集中在喷枪附近,出口氨逃逸量为7.41ppm。结合实际监测数据,验证了数值模拟的准确性。研究3种排布参数与4种喷射参数对于脱硝特性的影响规律,分析烟道区域内NOx与NH3分布状态、脱硝效率以及氨逃逸量的变化情况。结果表明喷射高度、喷枪入炉膛长度、氨氮摩尔比、液滴粒径对于烟道区域内NOx分布状态、脱硝效率具有较大影响,氨氮摩尔比为1.6时出口氨逃逸量超标,而喷枪数量、氨水喷射速度与角度的影响较小。优化条件为:仅开启第一层喷枪并保持喷枪数量为7支,喷枪伸入炉膛0.75m,氨氮摩尔比取1.3,液滴粒径为400μm,喷射速度和角度分别为19.6m/s和60°。此条件下得出脱硝效率为68.03%,比原始工况提高24.62%,氨逃逸量为4.64ppm,比原始工况降低37.38%。脱硝后烟道区域的流场、温度场与还原性气氛是造成水冷壁腐蚀的重要因素。利用传统FMECA方法与基于AHP-熵权的模糊FMECA方法对焚烧炉可能发生的15种故障模式进行安全性分析,发现水冷壁管道减薄、管道破裂以及炉排片磨损是危害度最高的三种故障模式,为此提出了安全措施与建议。
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