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。