污泥顆粒熱解的數值計算研究

曹陽，王延濤，郝章峰，黃潔

（上海康恒環境股份有限公司，上海 201703）

前言

生活污水污泥的熱處理是我國污泥處理處置的重要方式，熱處理的方式可為單獨燃燒或者協同焚燒，前者較為常見的是流化床焚燒污泥，垃圾與污泥混燒則是常見的協同焚燒方式。在上述熱處理方式下污泥的粒徑一般在厘米級，其反應過程中畢渥數Bi大于臨界值0.1[1]，顆粒內部存在較大的溫度梯度，而內部的熱量傳遞是熱解進行的重要限制條件，工程中常出現因傳熱傳質問題造成燃燒不徹底的情況。污泥的含水量高，干燥基條件下的揮發分、灰分的比例都比較高，干燥脫水及熱解過程是其熱化學轉化的兩個主要階段[2]，決定了污泥顆粒熱化學轉化程度。

應用數值計算對大顆粒固體燃料熱解過程進行分析是一種較為有效的研究方法，該方法目前在生物質和煤顆粒的熱解研究中應用較多[3-5]，但對污泥顆粒熱解過程的研究則較少；而污泥具有含水量高、灰分高、熱值低等特點，與生物質和煤的燃料特性差異較大，無法直接參考其研究結果。本文應用數值計算的方法對含水污泥顆粒的熱解過程進行研究，分析污泥顆粒在熱解反應器中的反應過程及影響因素，為認識污泥顆粒的熱解過程，合理設計熱解反應器提供理論依據。

1 研究方法

本文以球形污泥顆粒為研究對象，對其熱解過程進行數值計算分析，球形顆粒內部的能量平衡，遵守球坐標下的能量守恒方程[6]：