垃圾焚烧炉NOx与SOx污染物形成与分布的数值模拟研究

来源 :天津大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:jonnykang001
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随着我国城市化进程的不断加快,我国城市生活垃圾每年的产量逐渐递增。为解决当下垃圾围城的困境,垃圾焚烧技术以其在垃圾处理中具有减量化、无害化、资源化的优点,在我国的应用越来越广泛,也成为我国城市生活垃圾处理的一个主要方式。但在处理过程中会产生大量的NOX与SOX气体污染物,一定程度上危害了环境与人类的健康。
  针对此问题,本文基于垃圾在固定床床层上焚烧模拟软件BASIC,建立了垃圾焚烧床层的N、S模型,重点模拟研究了五种氮类气体污染物NO、NH3、HCN、HNCO、N2O和五种硫类气体污染物SO2、SO3、H2S、CS2、COS在焚烧床层上的生成情况,并与相关实验结果进行对比,验证了模型的可靠性与准确性。此外,还模拟了各反应的反应速率随时间的变化趋势,从物质生成的化学机理角度出发,研究了各个反应对不同NOX、SOX气体生成的影响程度,从而确定在垃圾焚烧过程中,促进和抑制NOX与SOX生成的主要化学反应。在此基础上,通过改变模型中焚烧的初始工况条件(初始温度,压力,颗粒粒径,一次风量),研究各个氮、硫类气体产物在焚烧床层上的生成变化趋势,预测NOX与SOX污染物生成的最优操作工况,从而为垃圾焚烧炉的实际运行给出建议。
  模拟结果表明:(1)对于NO气体,初始温度为1373K时,其生成量最低,且NH3与O2的氧化反应和NO与H2的还原反应是NO生成与脱除的主要控制反应,而SO2与SO3的生成量随着初始温度的升高均呈现显著的降低趋势;(2)压力变化对大部分N,S类气体污染物的生成影响较小,不会引起其产量的变化,但是,随着压力的升高,各类气体的下降时间呈现出不同程度的提前;(3)针对不同的平均颗粒粒径,NO的前驱物(NH3、HCN、HNCO)的生成量随着垃圾颗粒粒径的增加而逐渐降低,NO的生成量随着粒径的升高呈现出先下降再升高的趋势,并发现在平均颗粒粒径为30mm时,其生成量最低;S类气体污染物产量均随着颗粒粒径的增加而逐渐增加,且SO3的变化程度最大(4)对于不同的一次风量,NO、N2O与SO3的生成量随着一次风量的增加而增加,而其前驱物NH3、HCN、HNCO以及其他S类物质在一次风量较大时由于发生氧化反应而呈现出不同程度的降低趋势。
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