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

查看全部 · 发表于 2021-4-6 09:10:17

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。

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。

（1）CO与O2的化学反应热

C+O2 = CO2 + 97.6 kcal/mol
C+0.5 O2 = CO + 29.4 kcal/mol
CO+0.5O2 = CO2 + 68.2 kcal/mol

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。

（2）分解炉出口不同CO浓度对预热器温度分布的影响

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。

环保之家.JPG

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℃。

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℃。

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。

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）。

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。

（3）预热器出口不同CO浓度所带来的热损失

与上面的计算相比，这就简单多了。结果如下图所示。

水泥窑协同处置之不完全燃烧产生的CO及其影响 - 环保之家

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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