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垃圾焚烧法具有减量化、无害化和资源化的优势,广泛应用于生活垃圾、医疗垃圾以及一般工业垃圾的处理。为提高垃圾焚烧处理的效率,必须对垃圾焚烧炉的燃烧特性及氮氧化物的排放进行研究,以达到节能减排的目的。垃圾焚烧炉是垃圾焚烧处理工艺的重要设备,当焚烧炉水冷壁温度过高或发生应力集中时,极易引发超温爆管事故,影响焚烧炉的安全运行。因此,对垃圾焚烧炉的燃烧特性和安全性进行研究具有重要意义。本文以广州市某台750t/d垃圾焚烧炉为研究对象,采用数值模拟、现场监测和调查评价等方法对垃圾焚烧炉的燃烧特性和安全性进行研究,主要研究内容为:(1)建立垃圾焚烧炉计算模型,采用FLIC程序对床层上方的固体垃圾燃烧过程进行模拟,获得床层表面各烟气组分的浓度、速度以及温度等数据,并将其作为FLUENT气相燃烧的入口边界条件,使用FLUENT软件对垃圾焚烧炉实际运行工况条件下的燃烧过程进行数值模拟,获得焚烧炉运行过程中温度场、速度场以及组分场的分布情况,并对比验证了垃圾焚烧炉实际运行工况的监测值与模拟值,各参数误差均小于工程误差。(2)在实际运行工况模拟计算的基础上,通过改变二次风与燃尽风的配风比例对炉内的燃烧过程进行优化,得到五种运行工况下垃圾焚烧炉内部温度场、速度场以及NO浓度的分布。结果表明,二次风比例的增大加快了烟气的混合速度,提高了炉膛内的燃烧效率,燃尽风比例的减小,垃圾焚烧炉出口处的NO浓度逐渐升高,本章所研究的垃圾焚烧炉最佳配风条件为工况2。(3)建立垃圾焚烧炉水冷壁二维和三维两种模型,使用ANSYS Workbench软件的热-结构耦合分析模块对垃圾焚烧炉水冷壁进行热应力研究。结果表明,水冷壁管道热应力由内向外逐渐减小,管道内壁向火侧的顶点处热应力最大,水冷壁最大热应力随鳍片厚度的增加而减小,随节距长度和管壁厚度的增加而增加;所研究的垃圾焚烧炉水冷壁最大热应力点位于壁面交界处的管道附近,最大热应力为116.57MPa。(4)垃圾焚烧炉安全性研究。采用传统FMECA方法和基于模糊VIKOR的FMECA方法对垃圾焚烧炉运行系统进行了安全评价。通过分析发现,影响垃圾焚烧炉安全运行的主要故障模式是局部高温与热应力引起的水冷壁管道破裂,并给出了相应的防护措施。