[发明专利]一种基于CFD的垃圾焚烧炉脱酸设备及方法

说明书

本发明涉及一种基于CFD的垃圾焚烧炉脱酸设备，包括焚烧炉、热交换装置、脱酸装置、CFD模拟单元和PLC控制单元；所述焚烧炉中产生的烟气进入所述热交换装置进行降温处理，降温后的烟气进入所述脱酸装置；所述CFD模拟单元根据焚烧炉中的入炉垃圾组分及垃圾负荷模拟计算出所述焚烧炉的烟气中的酸性气体浓度，并输入至所述PLC控制单元，通过所述PLC控制单元控制所述脱酸装置喷射脱酸剂对烟气进行脱酸处理。本发明还提供一种基于CFD的垃圾焚烧炉脱酸方法。本发明通过CFD模拟单元计算并预测进入脱酸装置的烟气中酸性气体的浓度，通过控制脱酸剂的喷射量对烟气进行精准地脱酸处理，可以提高烟气脱酸效率、降低设备运行成本。

技术领域

本发明涉及环保技术领域，具体涉及一种基于CFD的垃圾焚烧炉脱酸方法及其设备。

背景技术

随着经济社会的高速发展，居民生活的稳步提高，生活垃圾，尤其是城市生活垃圾的产量急剧增加，传统的垃圾填埋方式已经无法满足垃圾处理需求，垃圾的无害化处理备受人们的关注。垃圾焚烧是垃圾无害化处理的一个重要手段，其以“无害化、减量化、资源化”的优势得到了迅速的发展。但是，垃圾焚烧产生的烟气中存在大量酸性物质如HCl、SO₂、HF等，这些带有酸性气体的烟气必须经过脱酸处理，使得在大气环境中排放烟气的酸性气体成分达到国家或地方允许排放的标准。

烟气中酸性气体的脱除有三类基本处理工艺：干法、半干法和湿法。干法中和酸性气体所用的原材料为干态碱性物质，通常使用干态的消石灰粉，中和后的副产物为亚硫酸钙、氯化钙、氢氧化钙、氟化钙等物质的混合物。半干法中和酸性气体所用的原材料为湿态碱性物质，通常使用氢氧化钙溶液，生成的副产物与干法类似。湿法治理用的原材料和副产物均为湿态，常用石灰石浆液，副产物为含亚硫酸钙等成分的溶液。国内外通常使用两种方案组合的方式进行脱酸，常见的有半干法+湿法、干法+湿法、半干法+干法。其中，半干法+干法的组合脱酸工艺的运行成本仅为另外两种组合脱酸工艺的63％左右，且对HCl和SO₂的脱除率分别可达到98％和95％。

在脱酸工艺过程中，由于焚烧炉中入炉的垃圾成分变化频繁，导致焚烧产生的烟气中的酸性气体浓度、烟气温度以及流速等波动较大，对烟气进行静态的脱酸、降温等处理无法维持脱酸效率的稳定。现有技术中，通常利用在线CEMS烟气分析系统对烟气的温度、压力、流量、酸性气体浓度等进行实时检测，但是该在线CEMS烟气分析系统是通过在脱酸设备内设置一系列的辅助检测探头，通过该检测探头实时检测烟气在某个具体位置和时刻的温度、压力、流量等，结构复杂、成本高昂，且无法模拟预测整个脱酸设备中烟气的温度场、酸性气体浓度分布以及烟气流场等，从而无法对烟气进行精准地脱酸处理，脱酸效率低。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，将计算流体动力学(CFD)应用于垃圾脱酸设备中，提供一种能精确调控、高效脱酸的基于CFD的垃圾焚烧炉脱酸方法及设备。

本发明是基于以下发明构思实现的：本发明提供了一种基于CFD的垃圾焚烧炉脱酸方法及设备，包括焚烧炉、热交换装置、脱酸装置、CFD模拟单元和PLC控制单元；所述焚烧炉中产生的烟气进入所述热交换装置进行降温处理，降温后的烟气进入所述脱酸装置；所述CFD模拟单元根据焚烧炉中的入炉垃圾组分及垃圾负荷模拟计算出所述焚烧炉的烟气中的酸性气体浓度，并输入至所述PLC控制单元，通过所述PLC控制单元控制所述脱酸装置喷射脱酸剂对烟气进行脱酸处理。

相对于现有技术，本发明通过计算流体动力学(CFD)模拟计算产生的烟气在脱酸设备中的酸性组分浓度分布，并预测进入脱酸装置的烟气中酸性气体的浓度，通过控制脱酸剂的喷射量对烟气进行精准地脱酸处理。本发明无需设置探头等辅助器件，直接通过CFD模拟单元模拟预测产生烟气在某个位置的酸性气体浓度，从而实现精准脱酸。