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随着国民经济快速发展和人民生活水平的不断提高,城市垃圾和市政污泥的处理量不断增加,两者的处理问题已经成为制约城市发展的重要问题之一。污泥在燃煤锅炉以及垃圾焚烧炉中的协同燃烧处理技术具有无害化、减量化、资源化的优点,日益受到重视并得到广泛应用。本文利用计算流体力学技术(CFD),分别开展污泥在煤粉炉中掺混燃和污泥在垃圾焚烧炉中掺混燃烧数值模拟研究。首先通过数值模拟结果和实际运行数据对比,验证模型的可靠性;然后通过分析不同工况下的温度场分布、速度场和NO_X分布,研究掺混比例和污泥含水率对于燃烧的影响,为协同燃烧提供理论依据。论文以某300MW四角切圆煤粉燃烧炉为研究对象,模拟污泥和煤粉在四角切圆煤粉炉的掺混燃烧过程以及对燃烧特性的影响规律。通过对比单混合分数/有限概率模型和双混合分数/有限概率模型的数值模拟结果,发现双混合分数/有限概率模型可以更好地描述污泥和煤粉的燃烧特性差异。随着污泥掺混量和污泥含水率的增加,锅炉内的主燃烧温度降低150K以上,四角切圆形态被影响,污泥和煤粉的燃尽率降低,燃烧效果变差,NO_X的排放大幅上升。综合比较几种掺混比率,40%含水率下的市政污泥其掺混比例建议控制在6%以内。由于污泥掺混燃烧后引起炉内NO_X排放增加,为解决NO_X排放超标问题,对SCR反应器导流板的布置形式进行模拟优化,提高了反应器内流场的均匀度,进而提高SCR反应器的脱硝效率。数值模拟研究发现采用“直-弧-直”型导流板和布置合适数量的整流板,可以更好的引导气流流动。加装合适数量的整流板可以减少气流对于催化剂层的冲蚀。针对污泥和垃圾在城市生活垃圾燃烧炉内的掺混燃烧过程,以某350MW的城市生活垃圾炉为例利用Flic和Fluent进行耦合计算,研究污泥掺混比例和含水率对于城市生活垃圾焚烧炉运行的影响。随着掺混比例的增加和污泥含水率的增加燃烧发生恶化,主燃烧区温度显著降低150K以上。因此,市政污泥应该进行干化处理,并建议将掺混比例控制在7%以内。为优化污泥在垃圾焚烧炉中掺混焚烧,论文以掺混含水率为40%的污泥,掺混比例为5%的工况为例,对过量空气系数和一二次风的配风比例等运行工况进行优化研究。数值模拟结果表明,过量空气系数为1.5和1.6较为合适,既可以为可燃组分燃烧提供充足氧气,又不至于炉温因过量冷空气的进入而显著降低。为充分满足垃圾和污泥的一次燃烧和二次燃烧过程的燃烧需要,一二次风的比例为65:35或60:40较为合适,因为在该比例下可燃气体和空气在二次风口处可以充分混合,一次燃烧也可以将垃圾污泥中的水分充分干燥。