高原环境下生活垃圾燃烧特性研究开题报告

 2020-02-10 11:02
1.目的及意义(含国内外的研究现状分析)

随着水泥行业的发展,水泥产量和消耗量正以惊人的速度增长,而水泥熟料生产中需要消耗大量的资源和能量,给环境带来了巨大的压力[1]。利用城市废物、工业废物或其混合物制成替代燃料来更换一些常规燃料,并将其利用于水泥生产中得到了研究人员的广泛关注[2-4]。分解炉作为燃料燃烧,热量交换和分解反应同时进行的新型热工设备,是燃料燃烧的主要场所[5]。因此研究高原环境下生活垃圾在分解炉内的燃烧特性对实现水泥生产的绿色转型有着重大意义。

我国垃圾分类制度不健全且水分高,灰分高,热值低,常规空气下的焚烧技术都存在着焚烧不完全,污染难治理的问题,而高海拔地区气压低,空气稀薄,氧气含量低,使用常规的分解炉处理生活垃圾更是难上加难[6-7]。高原情况下水泥窑的生产力仅能达到设计能力的80%,如何提升燃料的燃烧效率成为了提升生产能力的一个关键[8]。国内外研究人员对于生活垃圾的燃烧特性进行了相关的研究,付哲等通过热重分析仪(TGA)对垃圾中最典型、最主要的可燃成分以及其混合组分在不同氧气浓度下的燃烧特性进行了研究,实验结果表明氧气浓度升高能有效地改善生活垃圾的燃烧特性,但水分含量过多会推迟生活垃圾的着火点使TG曲线滞后[9]。Xu等人对造纸污泥的含水率对燃烧的影响进行了研究,发现造纸污泥含水量较高会导致局部高温,从而加剧焚烧炉内的结焦和腐蚀[10]; Grammelis等通过对RDF进行TG试验对RDF的燃烧和热解特性展开了研究,研究过程中发现木质素在样品热解过程中的贡献最小,与褐煤相比,RDF样品活化能较高,燃烧效果更好[11]。现在对生活垃圾燃烧特性的研究主要都集中在平原地区,目前燃烧过程依旧存在着燃烧不充分,易产生二噁英等有害物质,燃烧效率低等问题。高原地区低温低氧的特性会加剧这些问题,同时水泥生产对于燃料燃烧的效率有着更高的要求,所以研究高原环境下生活垃圾的燃烧特性对生活垃圾在水泥工业中的应用有着重要意义。

目前CFD技术在水泥行业的广泛应用也为我们的研究提供了许多宝贵的经验,梅书霞等人利用CFD技术研究了RDF和煤粉共燃过程中的相互影响,发现煤粉对RDF的燃烧具有促进作用[12];Ariyaratne等人以肉骨粉作为载体利用CFD技术研究了进料位置和燃烧颗粒尺寸对燃烧特性的影响[13];F. Wissing等人将常见的生活垃圾进行分类,利用CFD数值模拟技术分别对不同种类的生活垃圾在炉排炉内的燃烧特性进行了研究,并将模拟结果与实际垃圾焚烧厂垃圾燃烧的情况进行了对比研究[14]

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