固废综合 水泥窑协同处置之不完全燃烧产生的CO及其影响 [复制链接]

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京东
当废弃物(具有热值)不完全燃烧时,其中的C无法全部氧化为CO2,部分C氧化为了CO。根据分解炉内煤粉燃烧的经验,若废弃物不能在分解炉内完全燃烧,则会产生如下影响:分解炉和C5温度倒挂;预热器出口温度增加;预热器出口CO浓度增加等。除此,CO的存在还会对SNCR脱硝、SO2排放,甚至二噁英的排放(有研究表明,为控制二噁英前驱物需要保证炉膛内足够的空气供给量)造成影响。% e: I; r3 o# O, Y, c% E

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在此,对分解炉出口不同CO浓度下预热器的温度分布,以及C1出口不同CO浓度所带来的热损失进行计算,以直观呈现CO不完全燃烧所带来的影响。0 D# ~7 d$ A; \% {$ {4 x
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(1)CO与O2的化学反应热" s7 L! y) O  H( ~
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C+O2 = CO2 + 97.6 kcal/mol" Y* k( n5 A/ Q8 C
C+0.5 O2 = CO + 29.4 kcal/mol7 y% `. Z' x3 ^8 u5 M! k
CO+0.5O2 = CO2 + 68.2 kcal/mol" H, f. C9 B' A! R2 z3 W1 g7 U8 K5 ]

0 w% s; [+ f2 e; {通过以上反应热,以预热器为考虑对象,我们可以计算出分解炉出口不同CO浓度(在C1-C5内完全燃烧的情况下)会引起预热器出口温度增加。! F) i) g4 a2 ~2 w( p4 b3 Q1 T
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(2)分解炉出口不同CO浓度对预热器温度分布的影响9 I7 a6 Q. q( t3 l, C

/ v  H' r  @3 R& `- A( n为了简化计算,假设分解炉出口的CO在C5预热器内完全氧化;从C5预热器到C1预热器,CO产生的热量中60%给了烟气,40%给了物料。基于此,计算不同CO浓度对每一级预热器出口温度的影响。结果见下表。( X/ d# `8 j) h8 [  g
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由上表可以看出,当分解炉出口CO浓度为1000ppm,其在C5内完全燃烧后总计产生的热量可使烟气温度增加8.5℃,考虑其中60%热量传递给烟气,C5出口烟气温度会增加5.1℃;依次类推,C1出口温度增加0.7℃。3 |  u0 U7 W$ Q% s) ]3 t
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而当分解炉出口CO浓度达到5000ppm时(现在部分处置废弃物、采用分级燃烧等的企业已经能够达到,甚至超过这个水平了),C5出口温度会增加25.4℃,而C1出口温度也会增加3.3℃。
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上述计算相对简单,考虑的因素比较少。因为假设CO均在C5预热器内完全燃烧,所以引起的C1出口温度增加相对较小,尤其带来的热损失增加自然也较小。但是,若CO不是在C5预热器内完全燃烧(实际情况CO也不可能在C5内完全燃烧),那么C1温度增加会更多。
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经过计算,若50%CO在C5预热器内完全燃烧,50%CO在C4预热器内完全燃烧,那么当分解炉出口CO浓度为5000ppm时,C1出口温度会增加约4.4℃(可能与实际情况更吻合)。; Y/ H; ^5 e4 p, M6 O) U

: E" h8 S' S' L2 W, g, ?% p0 f( G7 I需要注意的是,上述计算没有考虑烟气温度增加对预热器换热效果的影响。
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(3)预热器出口不同CO浓度所带来的热损失
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与上面的计算相比,这就简单多了。结果如下图所示。
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可以看出,预热器出口每1000ppm对应的热损失约为4kcal,也就是0.6 kg标准煤。
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