[發(fā)明專利]一種垃圾焚燒爐床層燃燒SOX

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010434106.8
• 申請日: 2020-05-21
• 公開（公告）號: CN111724865A
• 公開（公告）日: 2020-09-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 馬文超;劉旭;馬晨;谷天寶;王萍;陳冠益;鐘磊;顏蓓蓓;程占軍;林法偉
• 申請（專利權(quán)）人: 天津大學(xué)
• 主分類號: G16C20/10
• 分類號: G16C20/10
• 代理公司: 天津市北洋有限責(zé)任專利代理事務(wù)所 12201
• 代理人: 王蒙蒙

本發(fā)明公開了一種垃圾焚燒爐床層燃燒SO_X污染物的計算方法：以N?S方程為基礎(chǔ)建立控制方程；按照垃圾燃燒的步驟給出水分蒸發(fā)反應(yīng)方程、揮發(fā)分析出反應(yīng)方程、揮發(fā)分燃燒反應(yīng)方程和固定碳燃燒反應(yīng)方程；建立邊界條件，包括垃圾焚燒體積變化計算方程、床層上下邊界的能量方程和床層氣體濃度組分方程；求解控制方程，得到垃圾焚燒過程中各個污染物的生成及變化趨勢。本發(fā)明研究了五種S類氣體污染物SO₂、SO₃、COS、CS₂、S₂在焚燒床層上的生成情況；通過開發(fā)垃圾焚燒固氣兩相對流擴散傳熱傳質(zhì)計算方法，解析不同工況下SO_X污染物的生成規(guī)律與濃度分布，探究最優(yōu)工況，從而為垃圾焚燒爐排爐的實際運行給出建議與指導(dǎo)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及固體廢物焚燒處理技術(shù)，特別涉及一種垃圾焚燒爐排爐床層燃燒過程中SO_X污染物的計算方法。

背景技術(shù)

隨著我國城市化進程的不斷加快，我國城市生活垃圾每年的產(chǎn)生量越來越高，2017年我國城市生活垃圾清運量已達到2.15億噸，同比2016年增長了約4.5％，且垃圾年產(chǎn)量仍在每年遞增。為解決當下垃圾圍城的困境，垃圾焚燒技術(shù)由于在垃圾處理中具有減量化、無害化、資源化等優(yōu)點，在我國的應(yīng)用越來越廣泛，也成為我國城市生活垃圾處理的一個主要方式。但與此同時，垃圾焚燒過程所帶來的污染物排放問題也引起了社會廣泛的關(guān)注。

在焚燒過程中產(chǎn)生的SO₂、SO₃等污染物是形成酸雨的主要來源。除此之外，焚燒過程也會形成有臭雞蛋氣味的氣體H₂S和COS，兩者均為劇毒氣體，且其中H₂S毒性更強，即使微量的H₂S也會對人體的呼吸道和眼睛有強烈的刺激作用，因此對其在焚燒過程中的脫出尤為關(guān)鍵。最后，焚燒產(chǎn)生的另外一種S類氣體CS₂，其化學(xué)反應(yīng)活性較低,但在大氣中可通過光化學(xué)反應(yīng)，被氧化成SO₂，同樣會導(dǎo)致酸雨的形成，因此，CS₂對大氣環(huán)境所造成的危害也是不容忽視的。因此，如何有效地預(yù)測和控制SO_X等氣體污染物的生成就顯得尤為重要。

焚燒過程普遍被分為兩部分，床層氣固兩相燃燒和爐膛內(nèi)氣相部分燃燒。目前，針對S模型的研究很少，且大多是基于化學(xué)反應(yīng)的動力學(xué)進行研究。借助 FLUENT商業(yè)軟件，可以有效地模擬爐膛氣相部分SO_X污染物濃度的分布狀況，然而，這些工作缺乏對焚燒床層上的氣固兩相中SO_X污染物的分析，大都是針對純氣相過程，且所涉及的SO_X污染物種類和初始操作工況均偏少，因而缺少對各個SO_X氣體污染物在多工況下的變化趨勢探究。

因此，在上述前提下，本發(fā)明以CFD理論為基礎(chǔ)，通過使用MATLAB軟件進行編程求解，將固體廢物假定為均勻的固體顆粒，對床層部分進行建模，建立了床層多孔介質(zhì)焚燒過程中SO_X污染物分布模型。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種垃圾焚燒爐排爐床層燃燒過程中SO_X污染物的計算方法。本發(fā)明在分析垃圾焚燒爐排爐運行機理的基礎(chǔ)上，利用MATLAB軟件編寫代碼。本發(fā)明采用CFD理論，分別針對床層氣、固兩相，建立N-S控制方程，采用中心差分和全隱式格式將控制方程離散，最后采用SIMPLE算法，通過使用MATLAB編寫代碼進行計算。本發(fā)明模擬主要研究了五種S類氣體污染物SO₂、SO₃、COS、CS₂、S₂在焚燒床層上的生成情況。本發(fā)明通過開發(fā)垃圾焚燒固氣兩相對流擴散傳熱傳質(zhì)計算方法，解析不同工況下 SO_X污染物的生成規(guī)律與濃度分布，探究最優(yōu)工況，從而為垃圾焚燒爐排爐的實際運行給出建議與指導(dǎo)。