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燃气锅炉污泥气化气体燃烧过程数值模拟

2021-10-23张臻荣黄亚继王新宇朱志成杨晓域田新启

动力工程学报 2021年10期

张臻荣,黄亚继,王新宇,朱志成,刘 洋,杨晓域,田新启

(东南大学 能源热转换及其过程测控教育部重点实验室,南京 210096)

水资源处理是目前我国面临的主要环境问题之一,改善城市水环境是整体改善任务的重要组成部分,而污水污泥的处置与处理则是改善城市水环境的重点之一[1-2]。截至2019年底,我国已有1万多座污水处理厂,污水年处理量可达2.2×108t,在此过程中产生了大量的剩余污泥需要处理,并且每年产生的污泥量在飞速增加,污泥的处置与处理已成为世界许多国家的重要任务之一[1,3]。处理污泥的方法主要包括焚烧、卫生填埋、生产建材和农用等,其中将污泥通过热化学方式转化为气体或液体燃料作为一种新型的污泥处理方式,具有良好的应用前景和工程意义[4-6]。

随着燃气工业的发展,燃气锅炉已应用于能源、冶金和机械等各个领域[7-8]。传统的直接燃烧的煤粉炉在燃烧污泥颗粒时会产生大量气溶胶及污染物,而将污泥气化后的气体通过燃气锅炉燃烧相比于作为固体燃料直接焚烧有一定的优势,因此部分传统的燃煤锅炉逐渐被燃气锅炉替代[9-11]。一方面气化后气体与空气能够更好地混合,使得燃气完全燃烧,提升整体燃烧的热效率;另一方面燃烧所产生的污染物减少,可以有效保护环境[12-13]。在燃烧过程中,气体反应快速放热使燃气锅炉达到高温的预热时间减少,炉内产生的腐蚀气体及废渣相较于传统锅炉有所减少,减轻了对锅炉内部结构的破坏和腐蚀,延长了锅炉使用寿命,节省了保养器材的费用和时间[12]。……

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