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生活垃圾在炉排炉内燃烧过程的有限元分析

文档作者：张艳，解海卫文档来源：天津商业大学机械工程学院天津市制冷技术重点实验室		点击数：	更新时间： 2023年11月16日
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2014年第8期(总第107期)
红；夏与予钍
ENERGY AND ENERGY CONSERVATl0N 2014年8月
蘩瀚麟蒸鬃蘩
生活垃圾在炉排炉内燃烧过程的有限元分析
张艳，解海卫
(天津商业大学机械工程学院天津市制冷技术重点实验室，天津300134)
摘要：针对搭建的炉排型垃圾焚烧实验台，采用计算流体力学(CFD)技术，模拟了炉内焚烧过程中流速、温度、O：
含量和水蒸汽含量的分布情况。结果表明：合理的气流组织分布对提高焚烧炉的热效率至关重要；较低的入炉垃圾含水
量和较高的过量空气系数有益于改善垃圾的焚烧工况；掺烧生物质是解决垃圾焚烧温度较低的有效工艺。
关键词： 有限元分析；城市生活垃圾；炉排炉；燃烧
中图分类号：X7 文献标识码： A 文章编号： 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
过程进行数值模拟，以期为相关课题的研究提供参考。
近年来，随着中国城市化进程的加快，生活垃圾
的产量呈现高速增长的趋势，而城市生活垃圾的有效
处理与处置成为了制约地方经济发展的重要因素。目
前，常采用的四种(填埋、堆肥、热解和焚烧)垃圾
处理方法中，焚烧处理工艺具有较好的环境效益和社
会效益。垃圾焚烧后减重可达到80％～90％，减容90％，
焚烧产生的高温烟气经回收利用可以发电和供热，焚
烧烟气经净化后无害排放f1-3]，避免了垃圾的二次污
染，使垃圾处理实现无害化、减量化、资源化。
但是，由于目前中国城市生活垃圾热值低、含水
率高、灰土含量大，造成其在炉膛内燃烧情况复杂。
为了从机理上研究城市生活垃圾的焚烧特性，搭建了
垃圾焚烧实验台，并采用CFD技术，对焚烧炉内的燃烧
收稿日期：2014—05—28
基金项目：天津市高等学校科技发展基金计划项目(20120429)
第一作者简介：张艳，1978年生，女，河北容城人，2008年
毕业于天津大学环境学院热能工程专业，博士，讲师j
·90·
1研究对象
搭建处理量为10 k加的炉排型垃圾焚烧实验台。
该焚烧炉炉膛为400 film X 400 mm×700 mm的长方
体，内布K型热电偶若干，采用横河MXl00巡检仪监
测其温度；炉排间的空隙作为助燃空气的人口；将纸
类、纤维等易燃品填人底层，塑料、橡胶等置于其上
(不宜直接放在炉排上)，细小物品置于顶层；采用德
国约克公司生产的NOVA2000型烟气分析仪实施监测
烟道内的0：、CO、NO、NO：、SO：、烟气温度和烟气
压力等主要参数。
实验样品为校园内实际收集的生活垃圾，其工业
分析和元素分析见表1。
2数学模型
由于模拟的物理模型比较规则，故采用ANSYS
ICEM CFD自带的模块进行几何建模。网格划分采用
分块划分、局部加密的方法：炉膛主体采用非结构化
的四面体网格，助燃空气入口和烟气出口采用三棱柱

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