水泥窑协同处理城市生活垃圾系统研究

发布时间：2017-10-24 09:22

  本文关键词：水泥窑协同处理城市生活垃圾系统研究

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【摘要】：随着城市化的发展,城市生活垃圾的清洁处理已经成为了社会关注的热点问题,寻求一种能做到“减容化、无害化、资源化”的处理方法势在必行,水泥窑协同处理城市生活垃圾系统就是在这种情况下提出的。本文以黄河同力水泥厂日处理城市生活垃圾200t为例,利用水泥工业的大量热量和高温尾气通入垃圾焚烧炉焚烧垃圾,并用Aspen Plus软件模拟研究系统垃圾焚烧、水泥生产等过程并建模计算,为水泥窑协同处理城市生活垃圾系统提供理论支持和数据参考,并通过优化模型结构,提出新的优化系统。主要内容如下:(1)系统工艺流程分析和垃圾焚烧炉参数确定。本文首先对系统工艺流程的进行了介绍,并对水泥工业的预热器、分解窑、回转窑等设备的结构和工作原理进行了分析。然后基于城市生活垃圾的特性,选取回转式垃圾焚烧炉作为垃圾焚烧设备,对回转式垃圾焚烧炉进行热力分析,表明在不添加其他燃料的情况,高温三次风可以使垃圾燃烧;同时根据热力分析确定了焚烧炉的尺寸和运行参数。(2)对系统工艺流程分段模拟分析。基于Aspen Plus软件,对煤/垃圾焚烧、水泥生料分解和预热进行建模分析,确定了系统内各工艺流程的基本原理。然后根据系统设备的不同,对系统分成垃圾焚烧炉、分解窑、回转窑、预热器四部分进行建模分析。对于垃圾焚烧炉,当三次风量为404kg/min~475 kg/min时,烟气出口温度为922℃~1162℃,可知抑制二VA英等污染气体产生;对烟气中CO、CO2、NOX、SOX等进行分析,确定较适合三次风的变化关系。通过对比带MSW焚烧炉与不带MSW焚烧炉的分解窑发现,带MSW焚烧系统在处理200t/d的生活垃圾时三次风消耗增加25%,而煤粉节省4.4%;垃圾焚烧炉消耗三次风量占总风量的12%~19%(质量流量为312kg/min~494 kg/min)时,分解窑工作温度达到最佳;研究发现水泥回转窑、生料预热器对系统的影响不大。综合整个系统模拟结果与分段研究结果在误差允许范围,相比较于实际工况系统,带MSW焚烧系统分解窑出口温度更高,烧成效果更好,但是产生更多的SOX、NOX等,而且消耗的三次分总量明显增加。(3)利用Aspen Plus软件优化整个系统,并根据模拟效果提出系统工艺的改进方案。首先对垃圾焚烧炉改进,用预热器尾气或垃圾灰渣焚烧热量干燥MSW,可以使焚烧炉温度提高29.9%,三次风消耗量降低21%。然后针对分解窑进行三次风或煤粉进行分段供应,亦可以提高三次风的利用率或使煤粉充分燃烧,优化的完整系统与实际操作工况相比,三次风消耗总体降低18%,煤粉消耗降低5%左右,分解窑温度明显升高且NOX等污染性气体的排放降低;优化系统为系统流程提出新的改进方案。
【关键词】：城市生活垃圾 水泥窑协同处理 Aspen Plus 过程模拟 方案优化
【学位授予单位】：郑州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X799.3;TQ172.6
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 1 绪论11-22
• 1.1 背景及意义11-12
• 1.2 城市生活垃圾主要处理方法12-15
• 1.3 水泥窑协同处理城市生活垃圾技术及意义15-18
• 1.3.1 水泥窑协同处理城市生活垃圾技术15-17
• 1.3.2 水泥窑协同处理城市生活垃圾的意义17-18
• 1.4 国内外水泥窑协同处理城市生化垃圾概况18-20
• 1.4.1 国外水泥窑协同处理城市生活垃圾18-19
• 1.4.2 国内水泥窑协同处理城市生活垃圾19-20
• 1.5 本文主要研究内容及章节安排20-22
• 2 系统工艺流程和主要设备原理22-36
• 2.1 工艺系统的构成和设备研究22-30
• 2.1.1 工艺流程22-23
• 2.1.2 水泥生产设备23-28
• 2.1.3 垃圾焚烧炉选型28-30
• 2.2 垃圾焚烧的热力分析30-32
• 2.3 城市生活垃圾焚烧炉尺寸及运行参数设计32-35
• 2.3.1 回转式城市生活垃圾焚烧炉尺寸设计32-33
• 2.3.2 回转式垃圾焚烧炉的倾斜度、转速以及垃圾停留时间33-34
• 2.3.3 回转式垃圾焚烧炉的填充料及焚烧量34
• 2.3.4 设计参数34-35
• 2.4 本章小结35-36
• 3 基于Aspen Plus的系统建模原理36-44
• 3.1 Aspen Plus软件简介36-37
• 3.2 煤/垃圾焚烧模型原理37-39
• 3.3 水泥生料分解模型原理39-42
• 3.4 基于Aspen Plus的预热器模型42-43
• 3.5 本章小结43-44
• 4 水泥窑协同焚烧城市生活垃圾系统流程模拟44-68
• 4.1 垃圾焚烧过程模拟44-50
• 4.1.1 城市生活垃圾焚烧模型建立44-46
• 4.1.2 结果分析46-50
• 4.2 生料在分解炉内分解过程模拟50-61
• 4.2.1 分解炉模型简化及假设50-51
• 4.2.2 分解窑模型的建立51-52
• 4.2.3 分解窑主要输入参数52-54
• 4.2.4 模拟和运行工况对比分析54-61
• 4.3 水泥回转窑的模拟61-63
• 4.3.1 建立模型61-62
• 4.3.2 结果分析62-63
• 4.4 悬浮预热器的模拟63-64
• 4.5 水泥窑协同处理城市生活垃圾系统模拟64-66
• 4.6 本章小结66-68
• 5 水泥窑协同处理城市生活垃圾系统优化68-75
• 5.1 MSW焚烧炉模拟对比68-71
• 5.2 分解窑模型优化71-72
• 5.2.1 分三次风进风模型71
• 5.2.2 煤粉分段供给模型71-72
• 5.3 系统优化方案模拟结果72-74
• 5.4 本章小结74-75
• 6 结论及展望75-77
• 6.1 结论75-76
• 6.2 研究展望76-77
• 参考文献77-80
• 个人简历、在学期间发表的学术论文及研究成果80-81
• 致谢81

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本文编号：1088100