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垃圾焚烧锅炉发电厂简介

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垃圾焚烧锅炉发电厂简介

发布日期:2022-06-08 作者: 点击:

垃圾焚烧锅炉发电厂简介

我公司是A级锅炉制造、设计,A级压力容器制造、设计单位,省认定的企业技术中心。垃圾焚烧锅炉发电项目,公司取得了发明zhuanli,攻克了消除二噁英世界难题。公司可以提供日烧垃圾100吨-1100吨锅炉及发电配套设备。                   公司1993年开始对垃圾焚烧发电厂和垃圾焚烧处理进     行研究、试验,并通过10多年在垃圾焚烧锅炉生产运营中  掌握了大量经验和数据。通过对锅炉炉膛改造、研究、运行,在消灭二噁英问题上得到了技术上重大突破并获得成功,取得了国家发明zhuanli和多项国家zhuanli。

生活垃圾焚烧厂烟气中的二噁英是近几年来世界各国所普遍关心的问题,自1999年比利时发生动物饲料二噁英污染事件后,二噁英更是倍受世人所关注,一时成为全球范围的热点。经过这一事件,二噁英在我国也是家喻户晓,闻毒色变??梢哉庋?,在今天研究生活垃圾焚烧厂烟气中二噁英的产生机理和控制措施,比以往任何时候都显得必要和重要。要建设生活垃圾焚烧厂,我们就不能也无法回避二噁英的特性。

二噁英在标准状态下呈固态,熔点约为303~305℃。二噁英极难解溶于水,在常温情况下其溶解度在水中仅为7.2×10-6mg/L。而同样在常温情况下,其在二氯苯中的溶解度高达1400mg/L,这说明二噁英很容易溶解于脂肪,所以它容易在生物体内积累,并难以被排出。二噁英在705℃以下时是相当稳定的,高于此温度即开始分解。另外,二噁英的蒸汽压很低,在标准状态下低于1.33×10-8Pa,这么低的蒸汽压说明二噁英在一般环境温度下不易从表面挥发。这一特性加上热稳定性和在水中的低溶解度,是决定二噁英在环境中去向的重要特性。


一、二噁英的毒性 

 二噁英是目前发现的无意识合成的副产品中毒性较强的化合物,它的毒性相当于氰化钾(KCN)的1000倍以上。同时它是一种对人体非常有害的物质,即使在很微量的情况下,长期摄取时便可引起癌症等顽症,国际癌症研究中心已将它列为人类一级致癌物。此外二噁英对人体还会引起皮肤、痤疮、头痛、失聪、忧郁、失眠、新生儿畸形等症,并可能具有长期效应,如导致染色体损伤、心力衰竭、内分泌失调等。


二、二噁英毒性的控制

发酵后的垃圾经进料斗进入高达850~1100℃的焚烧炉内,焚烧烟气停留2s-1s 以上,高温有效控制二噁英的生成。垃圾在锅炉内燃烧产生热能,用于汽轮发电机进行发电。垃圾燃烧过程所需的助燃空气取自于垃圾池内产生的臭气,使垃圾池维持负压,确保池内臭气不会外溢。焚烧后产生的炉渣用作建筑材料,垃圾焚烧后所产生的烟气经烟气处理系统净化后,有效的去除烟气中酸性污染物,颗粒物,氮氧化物,重金属及二噁英等污染物,达到国标或欧盟2000标准后的洁净气体排至大气。在烟气处理过程中产生的飞灰,经固化稳定后运至填埋场进行无害化填埋。

生活垃圾中本身含有微量的二噁英,由于二噁英具有热稳定性,尽管大部分在高温燃烧时得以分解,但仍会有一部分在燃烧以后排放出来;当因燃烧不充分而在烟气中产生过多的未燃烬物质,并遇适量的触媒物质(主要为重金属,特别是铜等)及300~500℃的温度环境,那么在高温燃烧中已经分解的二噁英将会重新生成。

由于我国生活垃圾中含氯化合物和重金属含量相对较少,只要生活垃圾在焚烧炉中能达到完全燃烧,确保烟气在较高的燃烧温度下有较长的停留时间,并在烟气的排放过程中尽量避开300~500℃温度域,加上其它喷射活性碳、设置袋式除尘器等辅助措施配合,生活垃圾焚烧厂中二噁英的排放浓度是可以有效控制的,一般不会超过环保标准。目前我们国家在运行的生活垃圾焚烧锅炉,二噁英排放标准都不达标,原因主要是生活垃圾焚烧锅炉炉膛温度要求850-1100温度停留2s。因国内所有垃圾焚烧锅炉在焚烧二噁英问题上都是采用,在炉内模式壁循环流程解决850度停留2s的时间。由于炉膛温度无法控制,进入锅炉模式壁在流速过程再吸收大量热量温度,确保不了850度停留2s彻底消灭不了二噁英的产生。大量产生的二噁英毒气排放在空气中给人民身体健康造成很大隐患。


三、彻底消灭二噁英毒性技术原理

我公司和西安交大共同研究设计,装在锅炉绝热炉膛内的方形旋风分离器技术获得了国家发明zhuanli,控制炉膛温度(温度全自动控制)高温烟气在炉膛内(850°停留2s。1100°停留1s)停留2s-3s彻底消灭二噁英的产生和排放并且除去烟气中百分之90的灰尘。锅炉在运行中减少磨损延长了使用寿命。公司经过多年研究、设计、试制通过10多年的运行使用,设计的新型生活垃圾焚烧发电锅炉,炉堂内加装发明zhuanli“除尘和消除二恶英的核心技术——方形旋风分离器”运行稳定彻底消灭了二噁英的产生。


四、已用锅炉改造的目的

目前我国所有在运行的垃圾焚烧发电锅炉因技术问题二噁英的排放均达不到大气污染排放标准,通过我公司特有技术进行炉膛改造,改造后的垃圾焚烧锅炉在绝热炉膛内彻底消灭了二噁英的产生和排放,解决了世界环保无法解决的难题,确保了人民生命和身体健康。


五、公司对外寻求合作

我们国家在垃圾焚烧发电项目推广的过程中,中等以上城市在建和已建好的垃圾焚烧发电项目1000多个,还需要在增加700多个,改造现有的1000多台垃圾焚烧发电炉,改造价值30多亿。全国需解决生活垃圾焚烧处理有1000多个县,需要日处理垃圾130吨的小型垃圾焚烧发电项目,用我们的消除二噁英技术合作共赢,1000多个县需要新增垃圾焚烧发电项目造价1000多个亿。我公司具备垃圾焚烧发电厂全套设备的生产、安装、锅炉炉膛改造技术能力?;队愦罂突У轿夜静喂矍⑻?。


六、公司垃圾焚烧锅炉图

图片1.jpg



七、发明zhuanli技术原理模拟结果


模拟结果报告

0 引言

气固分离装置在能源动力、化工冶金、建材生产等很多工业领域具有广泛的应用,其分离性能与阻力特性的优劣直接影响到原料的利用率和所排放出的粉尘污染的总量以及所消耗的能源,因此满足节能和环保要求的高效低阻的分离器受到了很多研究人员的重视。

方形旋风分离器,在垃圾焚烧发电锅炉上应用对增大烟气停留时间,提高锅炉效率起着重要的作用,同时又不能过于复杂,否则不利于设计加工和工程应用。本文利用fluent模拟软件,通过gambit建模,对方形旋风分离器内部流畅进行模拟,了解分离器内部烟气流场的大体状况,希望通过改变旋风分离器的入口流速,得到入口流速与分离器内部烟气颗粒停留时间的关系,以优化分离器的性能。


1 模型建立

1.1建立计算模型,划分网格 

根据物理模型,建立相同体积的计算模型进行计算,分离器是非对称结构,选取分离器竖直放置方向为z轴,建立模型如图1所示;

运用gambit内的Hex/Wedge程序对,采用结构性六面体网格对旋风分离器进行网格划分,共划分40万,分离器网格如图2所示,经检查,网格质量良好。

图1 方形旋风分离器计算模型                      

图2 方形旋风分离器网格划分结果

     1.2计算选用方程及边界条件

本次计算中,方形分离器内属于稀相气固两相旋转流动,气相即连续相采用RNG k-? 双方程湍流模型,对强旋流动计算精度较高,固相采用离散相模型。

进口边界条件采用速度型进口边界条件,进口速度取为相应试验工况的进口风速,出口边界条件采用自由出流出口边界条件。壁面采用无滑移边界条件,固体壁面采用壁面边界(Wall),在处理颗粒相时,设定颗粒均一分布,进口处的运动速度与气相主体保持一致。进口速度从15m/s到22m/s,逐次计算。


2 结果及分析

2.1 连续相流场分布及分析

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图3 竖直对称截面气流速度分布云图

图片5.jpg

图片19.png

图4 竖直对称截面气流静压分布云图


图3和图4中可以看出方形分离器内部气流速度分布不均匀,静压有一定的压强梯度??梢钥闯隹帕W髀菪蛳略硕讨衅魉俣仍嚼丛叫?,与伯努利方程结果相吻合。由于气流射进分离器开始的流速较大,随着螺旋向下运动,流通空间增大,导致气流流速减小,静压增大。在分离器内部的排气管和分离器壁面间的区域速度较大,为强旋湍流区,靠近分离器壁面和排气管壁面的区域旋流强度较弱;排气管下的分离器内出现了回流。

从纵截面的静压分布来看,分离器内大部分区域的静压为微正压,出气管中为正压,分离器排气管气流入口处的静压较??;静压分布沿z轴方向有明显变化。分离器下部的静压相对上部区域大,且边壁与中心的静压差沿着z轴负方向变小,表明在分离器下部区域气流速度减小,在灰斗出口附近出现滞留区,速度接近0;而上部区域有绝对值较大的负静压,表明这里气流以较大的速度进入排气管而流出分离器。

图片7.jpg图5 水平截面气流速度分布云图

图片8.jpg

图6 水平截面气流静压分布云图

图5和图6中水平截面云图看出分离器内部的流场呈不对称分布。由于气流进入分离器后,一开始沿着圆柱形出气筒作螺旋下降运动,方形截面在四个角区域流通空间大,气流速度下降,因此在四角处静压较大;静压较大,速度较低;侧壁附近静压较低,流速较高。中心静压较低,形成回流区。

图片9.jpg

图7 水平截面速度矢量图

图片10.jpg图8 竖直对称截面速度矢量图


从图5、图6看出,从上向下边壁区域的速度逐渐减小,在分离器下部灰斗出口区域,速度绝对值很小。在排气管进口高度以上的分离器内部空间区域,靠近分离器壁面的区域的速度小,离开壁面后速度绝对值大。

从速度向量分布来看,在分离器的中心部分即对分离有利的排气管进口高度以下的分离器内部空间区域,气流开始向上流动直到进入排气管,轴向速度较大切向速度相对较小,旋流较弱;在分离器筒体边缘区域,切向速度大,轴向速度相对速度较小,表明了此处的强旋流特点。而壁面处垂直向下的速度也比较大,表明了壁面附近气流和颗粒向下快速运动, 这里是一个旋转向下、外强内弱的流场。外强内弱的旋流便于把颗粒推向靠近分离器壁面的区域、从而被壁面捕获。被壁面捕获的颗粒便于快速向下运输。


2.2 离散相颗粒轨迹

图片11.jpg图9 出气口出去颗粒运动轨迹图

图片12.jpg

图10 灰斗出去颗粒的轨迹图

图片13.jpg图11 喷入颗粒轨迹分布图

可以看出颗粒在分离器内部作螺旋下落或者螺旋上升运动。从出气口出去的颗粒停留时间较长,从灰斗出去的颗粒停留时间较短。


2.3 颗粒在分离器内停留时间的计算

图片14.jpg

图12 停留时间随速度变化的分布图

其中t1:从出气口出去的颗粒在分离器内的平均停留时间

       t2:从灰斗出去颗粒的平均停留时间

由上图可以看出,颗粒在旋风分离器内部的停留时间随着入口速度的升高而逐渐降低。

由于径向速度增大,气量增大,颗粒所受离心力增大,易甩向桶壁被捕及下来;速度增大,下行路径距离基本一定,因此灰斗出口颗粒平均时间减小。

径向气速增大,上行轴向气速也加大,随着速度升高,气流到出口时间越来越短,而且气相对颗粒相的卷吸夹带作用增大,颗粒被气流携带出分离器变得越来越容易,从出气口出去的颗粒在分离器内部的停留时间变短。


3总结

通过对方形旋风分离器不同进口速度下的流程特性进行模拟计算,分析结果得出以下主要结论:

1.模拟结果表明在分离器内部的排气管和分离器壁面间的区域为强旋湍流区,靠近分离器壁面和排气管壁面的区域旋流强度较弱;

2.侧壁流速较大,四角气流速度??;

3.排气管下的分离器内出现了回流,灰斗附近气流速度很低;

4.颗粒在旋风分离器内部的停留时间随着入口速度的升高而逐渐降低。


八、现有垃圾焚烧发电厂实景图

图片15.jpg图片16.jpg




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