可燃固体废弃物炉排炉燃烧数值模拟及其炉膛结构设计与优化运行

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1、工程硕士学位论文可燃固体废弃物炉排炉燃烧数值模拟及其炉膛结构设计与优化运行作者姓名方海林工程领域动力工程校内指导教师廖艳芬教授校外指导教师殷立宝高级工程师所在学院电力学院论文提交日期2018年3月NumericalSimulationofCombustibleSolidWasteCombustioninGrate-firedBoilersandFurnaceStructureDesign/OperationOptimizationADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：FangHaili

2、nSupervisor：Prof.LiaoYanfenSouthChinaUniversityofTechnologyGuangzhou,China分类号：TK6学校代号：10561学号：201521011616华南理工大学硕士学位论文可燃固体废弃物炉排炉燃烧数值模拟及其炉膛设计与运行优化作者姓名：方海林指导教师姓名、职称：廖艳芬教授申请学位级别：工程硕士工程领域名称：动力工程论文形式：□产品研发□工程设计应用研究□工程/项目管理□调研报告研究方向：高效低污染燃烧论文提交日期：2017年11月27日论文答辩日期：2018年3月11日学位授予单位：华

3、南理工大学学位授予日期：年月日答辩委员会成员：主席：赵增立研究员委员：马晓茜教授、廖艳芬教授、卢志民副教授、杨承副教授摘要随着我国经济的快速发展，居民生活水平大幅提高，固体废弃物产量剧增，妥善处理好固体废弃物成为一个亟待解决的关键问题。为实现减量化、无害化和资源化能源处理目标，焚烧处理逐渐成为固体废弃物处置的首要选择。本文通过CFD技术分别对以农林废弃物为燃料的生物质炉排炉和以城市生活垃圾为燃料的焚烧炉进行数值模拟，在验证模型可靠性后，针对目前两种固体废弃物热值波动导致炉膛适应性问题开展相关研究，以期为电厂优化运行提供参考和理论依据。以已投运的130

4、t/d生物质锅炉为研究对象，通过调整不同床层燃料堆积厚度、五风室各级配风、过量空气系数和前后墙二次风配比，改善了炉膛内高温烟气贴近第一烟道后壁面的现象。此外，在初始模型基础上自主研发炉型。通过烟道后移、减少二次风管数量、改变二次风管垂直方向入射角度等结构调整，得出第一烟道在初始模型的基础上往后移一米，前、后拱二次风管与水平夹角分别为37°和55°时，炉膛结构较为理想。以某公司初步设计的750t/d垃圾焚烧炉为研究对象，通过研究二次风风管水平入射角度和炉膛前后拱结构变化对燃烧情况的影响，对比分析得到较好设计炉型。并且对该设计焚烧炉进行运行优化和采用不同

5、热值燃料进行适应性验证，得出二次风速为45m/s、过量空气系数为1.6、一二次风配比为0.65：0.35时，其运行情况符合《生活垃圾焚烧污染控制标准》中的燃烧温度、停留时间和污染物排放要求，具备较广燃料热值适用范围。随着垃圾热值提高，垃圾焚烧炉的炉型设计应该参考生物质炉型，压低前拱和延长其炉排覆盖率。秸秆作为生物质锅炉燃料的主要组成成分，受季节影响强，而草本生物质在为木质生物质提供着火条件中起到重要作用。运用生命周期（LCA）方法，分别计算从皇竹草种植收割到电厂退役过程中五个阶段的能耗和污染物排放。计算结果得出，在生物质直燃发电中皇竹草是经济环保的一

6、种生物质能源草，并且具有一定发展潜力，在秸秆短缺时期可采用皇竹草作为秸秆替代燃料。关键词：可燃固体废弃物；炉排炉；燃烧；数值计算；皇竹草IABSTRACTWiththerapidgrowthofoureconomy,thelivingstandardoftheresidentshasbeengreatlyimproved,theproductionofsolidwastehasincreaseddramatically,andtheproperdisposalofsolidwastehasbecomeacriticalissuetobesolvedu

7、rgently.Inordertoachievedisposaltargetsofreduction,harmlessandrecycle,incinerationisthepriorityselectionforsolidwastedisposal.Inthispaper,thebiomassgrate-firedboilerusingagricultureandforestrywasteasfuelandthemunicipalsolidwasteincineratorwerenumericallysimulatedrespectivelybas

8、edontheCFDtechnology.Afterverifyingthereliabilityofthe