城市生活垃圾焚烧灰渣熔融处理技术研究

摘要

焚烧法处理城市生活垃圾极易导致二次污染，而焚烧灰渣是二次污染的主要载体，因此如何安全有效地处理焚烧灰渣成为急需解决的环境问题和社会问题，用熔融法处理焚烧灰渣尤其是飞灰受到了越来越多的关注。 本文研究了华东地区两家垃圾焚烧厂的底灰和飞灰的基本特性和熔融特性，用FLUENT软件对设计的旋风熔融炉进行了冷态模拟和简化的热态模拟。 底灰和飞灰的化学组成采用X-射线荧光光谱仪测定，对飞灰又采用EDS能谱分析仪分析了其表面的元素组成，并用扫描电镜分析了其微观形貌。 在管式炉上对底灰和飞灰进行了熔融实验。用扫描电镜分析了温度对底灰熔融特性的影响，实验表明1400℃时底灰达到了较好的熔融效果。从热灼减量、重金属迁移和微观形貌变化的角度分别分析了熔融时间、熔融温度、不同添加剂以及添加剂量的变化对飞灰的熔融特性的影响。认为90分钟的熔融时间、1400℃的熔融温度能使飞灰达到充分熔融，相比掺入CaO和Al2O3而言，掺入SiO2由于降低了试样的碱基度而更有利于提高熔融效果，但不能任意提高SiO2的添加量，否则会降低Cr、Ni、Cu、As的固溶比。 构想了煤气化-旋风炉熔融系统，并用FLUENT软件对实验设计的旋风熔融炉进行了冷态模拟和简化的热态模拟，探讨了二次风切向入口与割向入口以及不同入口大小对炉内冷态流场的影响。冷态模拟结果表明割向入口对炉内流场影响不大。热态模拟结果表明设计的熔融炉炉内难以产生气流旋转，分析认为其原因是炉体尺寸太小而高温下气体粘性增强使得炉墙作用明显。

目录

文摘

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第一章绪论

1.1本课题研究背景及意义

1.1.1我国城市生活垃圾产生与处理现状

1.1.2垃圾焚烧灰渣的危害及其处理方法

1.2本课题国内外研究现状

1.2.1灰渣的性质

1.2.2灰渣熔融处理技术

1.2.3灰渣熔融过程中重金属及二恶英的特性

1.2.4熔融产物的资源化利用

1.3本课题的研究目的及本文的研究内容

参考文献

第二章实验方法及原理

2.1采样

2.2样品制备

2.3实验装置与方法

2.4样品的分析

2.5本章小结

参考文献

第三章垃圾焚烧灰渣基本特性分析

3.1底灰的理化特性分析

3.1.1物理特性

3.1.2化学特性

3.2飞灰的理化特性分析

3.2.1成分分析

3.2.2 EDS分析

3.2.3微观形貌分析

3.3本章小节

参考文献

第四章垃圾焚烧灰渣的熔融处理特性分析

4.1底灰的熔融特性分析

4.2飞灰的熔融特性分析

4.2.1熔融时间的影响

4.2.2熔融温度的影响

4.2.3添加剂的影响

4.3本章小节

参考文献

第五章飞灰熔融工艺试验及其数值模拟

5.1煤气化—旋风炉熔融工艺及熔融炉设计概述

5.1.1熔融工艺设想

5.1.2实验过程

5.1.3熔融炉设计概述

5.2单颗粒飞灰的熔融过程模拟计算

5.3炉内过程的冷态模拟

5.3.1 FLUENT软件简要介绍

5.3.2数学模型的建立

5.3.3网格划分及边界条件设定

5.3.4计算结果及分析

5.4炉内过程的热态模拟

5.4.1模型的建立

5.4.2网格划分及边界条件设定

5.4.3计算结果及分析

5.5本章小结

参考文献

第六章全文总结

致谢