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随着城市化进程的发展,我国城市垃圾问题日益严重。垃圾焚烧技术以其―减量化‖及―资源化‖等优势,逐渐成为我国垃圾处理的主流技术。垃圾焚烧不可避免的会产生二次污染气体,其中NOx是垃圾焚烧产生的主要污染物之一。为控制垃圾焚烧NOx的排放,以达到最新国家和地方标准,应对现有垃圾焚烧炉进行脱硝改造。选择性非催化还原(SNCR)脱硝技术改造简单、运行成本相对较低,是目前较流行的生活垃圾焚烧炉烟气脱硝技术之一。本文以一台400 t/d生活垃圾焚烧炉为研究对象,利用计算流体力学(CFD)软件提出垃圾焚烧炉烟气脱硝优化改造方案。首先模拟焚烧炉内的气相燃烧过程和SNCR脱硝反应过程,并通过获取现场实测值、实验验证、文献佐证等方式验证所建立模型的可靠性。其次利用数值模拟方法,对垃圾焚烧的气相燃烧过程和SNCR还原剂喷射过程进行优化。最终提出并评估各垃圾焚烧炉烟气脱硝综合优化方案。本文在优化气相燃烧过程时,设计了6种二次风喷射方式优化方案,考察各喷射方式对炉内烟气运动及燃烧反应的影响。结果表明:优化二次风喷射方式可使炉内形成螺旋结构,并使二次风停留时间最高提升40.62%。以此为基础,优化二次风喷射速度,使一次风:二次风值为0.72:0.28时,达到优化喷射条件。利用SNCR模型,通过单因素模拟和正交模拟,研究喷枪喷射参数(喷射粒径、喷射速度、喷射角、喷射量、喷射浓度)对SNCR系统还原剂蒸发和混合的影响。根据研究结果,设计的最佳喷射参数为:喷射粒径为400μm,喷射速度为35 m/s,喷射角为30°,喷射量50 kg/h,喷射浓度为25%。应用最佳喷射参数,研究喷枪个数和喷枪位置对还原剂分布的影响。设计的喷射最佳排布方式为:8喷枪喷射,采用4墙对喷方式,每墙各2喷枪,喷枪在各墙壁上由中央向两侧依次排布。结合气相燃烧过程优化和SNCR过程优化,设计并筛选脱硝效果较好的综合优化方案进行工程成本及环境经济效益评估。各综合优化方案中,最佳脱硝效果方案的脱硝率可达55.52%。最低工程成本方案在改造15年时垃圾脱硝成本为5.46元/t。最佳环境经济效益方案在改造15年时吨NO去除成本为5 597元/t。以上方案的NO排放最高为183.8 mg/Nm3,满足《GB18485-2014生活垃圾焚烧污染控制标准》和欧盟2000标准,且漏氨体积分数均小于10-4。