炉排炉垃圾焚烧过程数值模拟研究.pdf

中国丁程热物理学会 燃烧学 2004年学术会议 编号：044103 炉排炉垃圾焚烧过程数值模拟 张风坡12淮秀兰1姜任秋2董兆一1 (1．中国科学院工程热物理研究所，北京100080) (2哈尔滨工程大学动力与核能工程学院，哈尔滨150001) ’ 摘要：本文采用FLUENT软件的物质输运模型对垃圾焚烧炉的气相燃烧过程进行了数值模拟计算。结果 表明，入[J气流方向对烟气在炉内的停留时间和传热有重要影响：增大气体的湍流度是提高燃烧效率 的有效方法之一。本文工作对城市垃圾焚烧炉排炉的优化设计、控制和运行具有一定的指导作用。 关键词：城市±蟊圾；炉排坊；謦}端b数值模拟 1前言 √7 √7弋V 随着国民经济的迅速发展和人民消费程度的大幅度提高，垃圾堆积问题也日趋严 重，许多城市被垃圾堆填场包围，限制了城市的发展和威胁着人民的身体健康。实现垃 圾减容化、无害化和资源再利用，己成为公认的合理处理垃圾的原则和追求的目标。由 于现代城市生活的特点．垃圾中可燃成份呈上升趋势，这使得垃圾焚烧处理方式的优越 性日益突出。由于焚烧处理具有能显著减少垃圾容积、消除病菌毒素、回收能量等优点， 因而在世界各国得到广。泛应用。从我国国情出发，进行混合垃圾焚烧、热能综合利用和 灰渣填埋，是当前处理大、中城市垃圾的最好方式。根据国内外燃烧技术发展的状况和 经验，炉排炉燃烧技术具有燃料品质适应性较高、燃烧稳定性较好、可燃物燃烬程度较 高、炉内存在着较好的破坏有机污染物的条件等优点，适应我国经济技术的发展水平和 垃圾的组成特性，是技术发展的首选目标。因此，本文采用FLUENT软件对炉排炉垃圾 焚烧过程进行了数值模拟计算，以3T(停留时间、温度、湍流度)…的标准来分析炉内 的焚烧性能，并对污染物等进行了初步预测分 析。 2物理模型 图1为炉排炉垃圾焚烧模型示意图。整个 炉排由固定炉排和活动炉排组成，长度为 3．2m，宽度为0．8m，倾斜角度为8。。炉排 分为的四个区，每个区的炉排都可以单独地调 整它的运动，通过改变频率和振幅来调整垃圾 的混合程度和在炉排上的停留时间。对燃料床 运行参数影响较大的主要是主空气给量和四 个区的空气分布：本文没有考虑二次空气。尽 图1炉排炉垃圾焚烧模型示意图 管如此，在不断移动炉排内的垃圾的燃烧过程 仍是十分复杂的，为此本文采取了以下方法和 假设： l、沿炉排宽度方向气相各参数均匀一致，故采用二维模型 2、不考虑炉壁与周围环境问的换热损失； 3、以实验测量的垃圾层表面气相的温度、组分浓度等数据作为模拟气相燃烧的边界条 件。 3数值模拟方法 准壁面函数来处理，各种气体组分的质量分数由Fluent中的组分输运模型求解。采用 - SIMPLE算法求解压力一速度耦合方程，控制方程的离散采用一阶迎风格式，方程的求解 采用segregated求解器。 4边界条件 以试验所得到炉排上方紧贴燃料层的气体成份分布、温度分布”’作为入口边界条件， 速度取常数，气体组分及详细的分布情况如图2所示： co；o芒-n器E Co；u■■_*■■P= 鬈==一 Z， 乙 乙 z． 哺 嘣 r一’、． f CO=} 啪 — ＼ {