锅炉结渣机理及其防止措施研究(二)

第二部份、煤中矿物质与结渣关系与炉膛结渣有关的煤灰特性是灰的熔融温度和灰渣粘度,而决定煤灰熔融特性和灰渣流动特性的是煤中矿物质的成分与组成。鉴于矿物质的组成难以很好确定,现今的研究基本上是通过灰的化学成份,主要是Si_2O、Al_2O_3,Fe_2O_3、CaO、MgO、Na_2O、K_2O对灰熔融温度和灰渣粘度的影响来进行。     

三维长电弧磁流体动力学数值模拟

危险废物焚烧产生的飞灰和底渣含有大量的重金属、二噁英等,属于危险废物,采用电弧等离子体熔融技术是当前最为先进的灰渣处置方式之一。开发工业规模的直流电弧等离子体熔融炉难度大、周期长。为此,采用磁流体动力学(MHD)模型对三维自由燃烧长电弧内的流动传热现象进行研究,运用Fluent软件将基于磁矢量势描述的麦克斯韦方程组、N-S方程、能量守恒方程进行耦合迭代求解,得到三维长电弧内部温度场、速度场及电磁场分布。结果清晰地揭示了电弧内部的传热流动规律及对熔池产生的影响,并与同行结果进行对比,对于灰渣等离子体熔融技术装备的开发具有重要意义。     

危废焚烧灰渣的等离子熔融特性研究

通过直流等离子体电弧熔融技术对危废焚烧灰渣熔融固化的处理效果的实验室研究,着重研究了其添加剂用量和熔融温度对灰渣中重金属固化效果和重金属的毒性浸出特性的影响,并对飞灰、底渣和熔渣的化学组成、物相组成、重金属毒性浸出特性和微观结构等进行了深入分析。结果表明,随着添加剂用量增加,熔渣中重金属固化率提高,重金属浸出质量浓度显著降低。熔融温度从1 250℃升高到1 450℃,重金属Cr、Ni、Cu、Zn的固化率显著提高,Pb、As的固化率逐渐降低。等离子体熔融产出的熔渣重金属浸出质量浓度都远低于毒性标准限值。本试验对于灰渣等离子熔融机理进行了深入研究,试验出最佳运行工况,对灰渣等离子技术装备的工业化开发具有重要意义。     

无害化城市生活垃圾熔融焚烧技术的研究进展

近年来，为防止全球气候变暖，社会上对环境保护的要求日益严格。尤其是要求城市生活垃圾处理最大限度地采用无害化技术，抑制二恶英的排放。能够遏制二恶英产生和排放的无害化城市生活垃圾熔融焚烧技术被提出。本技术一般分两类。一类为垃圾直接熔融焚烧技术，该技术的工艺流程为：先将城市生活垃圾在500－600℃温度下热解气化制得可燃气体，制得的气体再根据用途进一步精制，垃圾中95％以上的含氯物质经除去后所剩下的含碳灰渣在温度为1300℃以上的熔融燃烧设备中进行熔融处理，原垃圾中99．8％以上的恶英可被分解掉，无害化熔融渣可以多种用途；另一类为垃圾间接熔融焚烧技术，该技术的工艺流程为：先将垃圾在传统的焚烧炉中进行焚烧，然后将焚烧灰渣在温度为1350－1500℃的熔融燃烧设备中进行熔融处理，原垃圾中99．0％以上的二恶英可被分解掉。对近年来美国、欧洲、日本等发达国家及作者本人所研制的无害化城市生活垃圾熔融焚烧技术的工艺特点及其进展作一介绍。     

城市生活垃圾气化熔融焚烧技术

近年来，为防止全球气候变暖，社会上对环境保护的要求日益严格。尤其是要求城市生活垃圾处理最大限度地采用无害化技术，抑制二恶英的排放。能够遏制二恶英产生和排放的无害化城市生活垃圾气化熔融焚烧技术被提出。本技术一般分两类，一类为垃圾气化 灰渣熔融焚烧技术，该技术的工艺流程为：先将城市生活垃圾在500-600℃温度下的热解气化制得可燃气体，制得的气体再根据用途进一步精制，垃圾中95%以上的含氯物质经济去所后所剩下的含碳灰渣在温度为1300℃以上的熔融燃烧设备中进行熔融处理，原垃圾中99.8%以上二恶英可被分解掉，无害化熔融渣可以多种用途；另一类为垃圾直接气化熔融焚烧技术，该技术的工艺流程为：交垃圾在温度1350-1500℃的熔融燃烧设备中进行熔融处理，原垃圾中的99.8%以上的二恶英可被分解掉。文章介绍新型城市生活垃圾气化熔融焚烧技术。     

回转窑处理危险废物的工程设计

在分析各种回转窑特点的基础上,总结出了当前最适合处理危险废物的回转窑的形式。结合工程实际,介绍了回转窑处理危险废物系统的设计过程,并对回转窑处理危险废物工程焚烧系统中出现的常见问题进行了深入的剖析。     

高碱煤灰渣在涂镍钢表面的粘附特性研究

利用高温钼丝烧结点仪记录准东和神华2种煤灰在奥氏体钢和涂镍钢表面的熔融形态及接触角变化,分析煤灰的熔融特性和在材料表面的粘附特性。结果表明:准东煤灰的初始烧结温度(770℃)较低,半熔融态灰渣量(24%)较大,说明高碱煤更易沾污;1 200℃~1 280℃内,准东煤灰在涂镍钢表面的接触角比奥氏体钢大8.5°以上,该温度区间内涂镍钢可有效减弱高碱煤结渣;1 150℃~1 190℃内,准东煤灰在涂镍钢表面的粘附功增长缓慢,涂镍钢对该温度区间内的高碱煤结渣有减弱作用。     

生物质成型燃料链条锅炉结渣特性试验研究

为研究生物质成型燃料的结渣特性,本文采用生物质成型燃料链条锅炉燃烧设备,选择5种生物质成型燃料,采用工业锅炉节能监测方法和结渣率测定方法,对炉膛温度、过量空气系数及炉渣成分和灰熔融特征温度等对结渣率的影响进行了试验研究。试验结果表明,炉膛温度越高,过量空气系数越高,结渣率就越高;对大多数生物质成型燃料来说,软化温度越低,结渣率越高;当软化温度超过1 368℃时,不会发生结渣,燃用生物质成型燃料的锅炉,炉膛的出口烟温应低于1 000℃,可以减少结渣。另外,结渣也与生物质灰渣中的Si元素、碱金属元素及碱土金属元素有关,碱土金属可以抑制结渣,而碱金属和Si元素可促使结渣,从而为设计适合生物质成型燃料燃烧设备及改善燃料的燃烧性能提供依据。     

气化焚烧技术

原理:垃圾气化采用正常焚烧所需要风量的1/5~1/3,使垃圾在高温缺氧状态下生成CO,H2,CH4等可燃气体,而后燃烧利用。根据不同的反应条件、生成物、气化炉结构形式等,气化工艺有不同分类方法。根据反应气氛可分为水蒸气气化、氧气气化和空气气化;根据气化炉结构可分为回转窑气化、流化床气化和固定床气化;按灰渣状态可分为气化焚烧和气化熔融。     

垃圾焚烧飞灰熔融过程中重金属特性研究进展

垃圾焚烧电厂产生的焚烧飞灰中含有大量毒性重金属及其化合物,且具有高浸出率,属于危险废物.飞灰熔融处理可有效地控制焚烧飞灰中重金属污染,是焚烧飞灰无害化处理的主要技术之一.介绍了国内外焚烧飞灰熔融过程中重金属特性研究现状,综述了在熔融过程重金属迁移和控制等方面的研究成果,并为今后垃圾焚烧飞灰稳定化处理的发展方向.     

基于3T思想的城市垃圾回转窑焚烧系统的设计

回转窑因其广泛的物料适应性和高的有害成分破坏去除率而被用作垃圾焚烧的常规炉型，该文探讨了回转窑系统设计中顺流或逆流布置，加热方式，材质选择以及密封等技术关键，对颗粒在回转窑内运行以及垃圾的分解燃烧过程进行了简化理论分析，并据此提出了基于3T思想的垃圾两级焚烧室设计原则，研究表明，回转窑初燃室的一次风量决定了焚烧和热解处理的途径差异。     

多形态危险废物集成进料系统的开发

危险废物焚烧处置系统中进料系统难以适应形态多样的危险废物,不易实现控制自动化。介绍了研制的一套多形态危险废物集成进料系统,能够适应散装固体废物、半固态危险废物、医疗废物、桶装危险废物、液态危险废物和气态危险废物的进料,并且利用计算机控制系统对进料系统进行自动化控制与协调控制。     

垅型倾斜往复炉排危险废物焚烧炉的设计

焚烧是一种被广泛应用的危险废物处理技术。针对我国危险废物产生状况,提出一种无害化危险废物成型焚烧技术。该技术能同时焚烧固体废物和废液,并对烟气、飞灰和炉渣进行后期处理,实现危险废物的无害化处理。焚烧炉采用垅型倾斜往复炉,炉膛温度低时可喷油助燃,并从炉膛出口抽取部分烟气干燥成型后的固体废物。详细介绍了危险废物成型焚烧系统工艺流程、焚烧炉结构和设计计算方法,并以典型废物为设计燃料,给出了1 500 kg/h焚烧炉的计算结果。     

焚烧过程中氯对重金属形态的影响及脱氯特性研究

目前我国国内还普遍缺乏对危险废弃物焚烧处理的机理研究，尤其是焚烧过程中关于氯、重金属排放及二者之间关系的基础研究。从这一点出发，着重研究了典型危险废弃物之一染料残渣在小型管式炉中焚烧过程中氯化氢的排放特性；并利用化学热力学平衡方法计算了焚烧过程中氯元素对多种常见重金属的排放影响；初步研究了在利用回转窑处理危险废弃物时，两种脱氯剂对烟气中氯的脱除效果。     

Investigation on ash deposition characteristics during Zhundong coal combustion

The reserves of Zhundong (ZD) coal in China are huge. However, the high content of Na and Ca induces serious slagging and fouling problems. In this study, the ZD coal was burned in a DTF (drop tube furnace), and the ashes collected at different gas temperature with non-cooling probe were analyzed to obtain the ash particle properties and their combination mode. The results showed that Na, Ca and Fe are the main elements leading to slagging when the gas temperature is about 1000 °C during ZD coal combustion, but their mechanisms are quite different. Some sodium silicates and aluminosilicates and calcium sulfate keep molten state in the ashes collected at 1000 °C. These molten ash particles may impact and adhere on the bare tube surface, and then solidified quickly. With the growth of slag thickness, the depositing surface temperature is increased. The molten ash particles might form a layer of molten film, which could capture the other high fusion temperature particles. The Fe₂O₃ sphere were captured by the formed molten slag and then they blended together to form a new molten slag with lower melting temperature.     

危险废物管理及其焚烧处理综述

从危险废物的管理入手，比较了中美在危险废物管理法律法规上的差距，并对危险废物焚烧系统做了概述，同时介绍了几种常用的危险废物的焚烧炉型和焚烧产生的污染影响的分析。     

双回转式固体废弃物焚烧系统设计

提出将回转窑技术与高温空气燃烧技术相结合,形成一种兼有稳定燃烧和控制二英、呋喃等污染物排放双重功能的新型固体废弃物焚烧方式。给出了回转窑焚烧系统的结构简图,介绍了其工作原理。分析了高温空气燃烧技术的高效低污染特性。针对中小规模医院的自备焚烧炉,设计了双回转式焚烧系统,并进行了热力计算。     

Slagging behavior and mechanism of high-sodium–chlorine coal combustion in a full-scale circulating fluidized bed boiler

The contents of chlorine and sodium in Xinjiang Shaerhu (SEH) coal are extremely high, leading to severe slagging. In this paper, the slag was sampled from a circulating fluidized bed (CFB) boiler purely burning SEH coal, to analyze the slagging mechanism based on the characterization of morphology and composition. The results show a three-layer structure for the slag sampled from the buried heat-exchanger in the dense-phase zone of the CFB boiler. The inner layer close to the heat-exchanger is NaCl, which enhances the adhesion of ash particles, while the middle layer and the outer layer are mainly composed of Ca₂Al₂SiO₇ and other Si–Al materials. In comparison, the slag sampled from the refractory wall shows a molten state without a layered structure and mainly composed of NaCl, NaAlSiO₄, Ca₂Al₂SiO₇, and CaSiO₃. The effect of mixing bed material, on the ash melting and release of chlorine and sodium was further conducted, which indicates that the mixing of bed material has no significant effect on the release of chlorine(Cl) and sodium(Na) but highly affects the melting temperature and compositions. The ash fusion temperature reaches the lowest with a 50% mixing ratio of bed material, which is 120 °C lower than that of SEH coal ash. This study can provide better guidance for controlling severe slagging, from the combustion of high Na and Cl coal in industrial furnaces.     

Corrosion evaluation of steel slag based on a leaching solution test

Steel slag is alkaline in aqueous solution, and this is a typical feature for solid wastes that contain large amounts of basic oxides. Therefore, this parameter is used for solid waste hazard assessments. Special attention needs to be paid to the chemical parameters of steel slag to improve its comprehensive utilization, disposal, and storage. The corrosiveness of converter slag samples from different steel plants was evaluated according to the method stipulated by the Chinese national standard GB5085.1–007 to identify whether they would be classified as alkaline hazardous waste. The results showed that steel slag leaching solution had a certain corrosivity, and the pH value of the leaching solution increased with a decrease in the particle size of the steel slag and a decrease in temperature. However, the pH value of the short-term and long-term deposited slag leaching solution was not more than the standard limit value, and hence was not a hazardous waste. It was also found that the pH value (12.66 and 12.60) of the leachate of the grounded products of some of the steel slag was close to the pH of saturated Ca(OH)₂ at 16°C. The measured pH value entered the pH range for a hazardous waste because it was obtained from the grinding of slag powder products. It was not in the original state of steel slag commonly produced by the steel slag industry. Therefore, it cannot be said that this pH directly indicated that the steel slag produced by these steel plants is hazardous waste. This study provides an analytical method that can be used as a basis for the safe storage and comprehensive utilization of steel slag.     

掺烧印尼煤对某锅炉燃烧及结渣影响的数值模拟

本文通过数值模拟的方法分析了掺烧印尼煤时炉膛内的燃烧特性和结渣特性,研究了印尼煤在不同掺混比例下对炉膛结渣的影响,试验结果表明:掺烧一定量的印尼煤有利于改善炉膛内的结渣特性,印尼煤灰熔点较低,与高热值基础煤掺混时容易产生结渣,掺烧比例不宜过大,基础煤与印尼3进行混配的最优推荐比例为5∶1。