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生活垃圾在爐排爐內(nèi)燃燒過程的有限元分析

文檔作者：張艷，解海衛(wèi) 文檔來源：天津商業(yè)大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院天津市制冷技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2023年11月16日
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2014年第8期(總第107期)
紅；夏與予釷
ENERGY AND ENERGY CONSERVATl0N 2014年8月
蘩瀚麟蒸鬃蘩
生活垃圾在爐排爐內(nèi)燃燒過程的有限元分析
張艷，解海衛(wèi)
(天津商業(yè)大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院天津市制冷技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，天津300134)
摘要：針對(duì)搭建的爐排型垃圾焚燒實(shí)驗(yàn)臺(tái)，采用計(jì)算流體力學(xué)(CFD)技術(shù)，模擬了爐內(nèi)焚燒過程中流速、溫度、O：
含量和水蒸汽含量的分布情況。結(jié)果表明：合理的氣流組織分布對(duì)提高焚燒爐的熱效率至關(guān)重要；較低的入爐垃圾含水
量和較高的過量空氣系數(shù)有益于改善垃圾的焚燒工況；摻燒生物質(zhì)是解決垃圾焚燒溫度較低的有效工藝。
關(guān)鍵詞： 有限元分析；城市生活垃圾；爐排爐；燃燒
中圖分類號(hào)：X7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 2095—0802一(2014)08—0090—03
Finite Element Analysis on Municipal Solid Waste Combustion in the Grate Furnace
ZHANG Yan．XIE Hai—wei
(Tianjin Key Laboratory of Refrigeration Technology，School of Mechanical Engineering，Tianjin University of Commerce
Tianjin 3001 34，China)
Abstract：Based on the experimental platform of Municipal Solid Waste(MSW)incinerator,the distribution of flow velocity，
temperature，02 content and water vapor content in the burning furnace were simulated by using Computational Fluid Dynamics
(CFD)technology．Results show that：the reasonable airflow organization is crucial to improve the thermal efficiency of burning
furnace；the low water content of waste and high excess air coefficient are beneficial to the incineration of garbage；Co—
Combustion of MSW with Biomass is a method which can solve the low combustion temperature existing in the waste incineration
process．
Key words：Finite Element Analysis；Municipal Solid Waste(MSW)；grate furnace；combustion
0 引言
過程進(jìn)行數(shù)值模擬，以期為相關(guān)課題的研究提供參考。
近年來，隨著中國(guó)城市化進(jìn)程的加快，生活垃圾
的產(chǎn)量呈現(xiàn)高速增長(zhǎng)的趨勢(shì)，而城市生活垃圾的有效
處理與處置成為了制約地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要因素。目
前，常采用的四種(填埋、堆肥、熱解和焚燒)垃圾
處理方法中，焚燒處理工藝具有較好的環(huán)境效益和社
會(huì)效益。垃圾焚燒后減重可達(dá)到80％～90％，減容90％，
焚燒產(chǎn)生的高溫?zé)煔饨?jīng)回收利用可以發(fā)電和供熱，焚
燒煙氣經(jīng)凈化后無害排放f1-3]，避免了垃圾的二次污
染，使垃圾處理實(shí)現(xiàn)無害化、減量化、資源化。
但是，由于目前中國(guó)城市生活垃圾熱值低、含水
率高、灰土含量大，造成其在爐膛內(nèi)燃燒情況復(fù)雜。
為了從機(jī)理上研究城市生活垃圾的焚燒特性，搭建了
垃圾焚燒實(shí)驗(yàn)臺(tái)，并采用CFD技術(shù)，對(duì)焚燒爐內(nèi)的燃燒
收稿日期：2014—05—28
基金項(xiàng)目：天津市高等學(xué)?？萍及l(fā)展基金計(jì)劃項(xiàng)目(20120429)
第一作者簡(jiǎn)介：張艷，1978年生，女，河北容城人，2008年
畢業(yè)于天津大學(xué)環(huán)境學(xué)院熱能工程專業(yè)，博士，講師j
·90·
1研究對(duì)象
搭建處理量為10 k加的爐排型垃圾焚燒實(shí)驗(yàn)臺(tái)。
該焚燒爐爐膛為400 film X 400 mm×700 mm的長(zhǎng)方
體，內(nèi)布K型熱電偶若干，采用橫河MXl00巡檢儀監(jiān)
測(cè)其溫度；爐排間的空隙作為助燃空氣的人口；將紙
類、纖維等易燃品填人底層，塑料、橡膠等置于其上
(不宜直接放在爐排上)，細(xì)小物品置于頂層；采用德
國(guó)約克公司生產(chǎn)的NOVA2000型煙氣分析儀實(shí)施監(jiān)測(cè)
煙道內(nèi)的0：、CO、NO、NO：、SO：、煙氣溫度和煙氣
壓力等主要參數(shù)。
實(shí)驗(yàn)樣品為校園內(nèi)實(shí)際收集的生活垃圾，其工業(yè)
分析和元素分析見表1。
2數(shù)學(xué)模型
由于模擬的物理模型比較規(guī)則，故采用ANSYS
ICEM CFD自帶的模塊進(jìn)行幾何建模。網(wǎng)格劃分采用
分塊劃分、局部加密的方法：爐膛主體采用非結(jié)構(gòu)化
的四面體網(wǎng)格，助燃空氣入口和煙氣出口采用三棱柱

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