基于Aspen Plus的MSW气化熔融工艺全流程模拟研究

作     者：吴松 党文波 史晓军 李文健 袁淑霞 樊玉光 WU Song;DANG Wenbo;SHI Xiaojun;LI Wenjian;YUAN Shuxia;FAN Yuguang

作者机构：西安交通大学机械工程学院 浙江金锅锅炉有限公司 西安石油大学机械工程学院 

出 版 物：《环境工程技术学报》 (Journal of Environmental Engineering Technology)

年 卷 期：2024年第14卷第1期

页      面：184-193页

学科分类：083002[工学-环境工程] 0830[工学-环境科学与工程（可授工学、理学、农学学位）] 08[工学] 

基　　金：陕西省自然科学基础研究计划项目(2023-JC-QN-0609) 中国石油天然气股份有限公司重大科技攻关项目(2019E-25) 陕西省教育厅科研计划项目(21JK0838) 

主　　题：城市固体废物(MSW) 气化熔融 全流程模拟 节点参数 熔融炉 

摘      要：城市固体废物(MSW)气化熔融工艺能够减少二噁英的生成和熔融固化重金属,是一种清洁高效的固体废物处理方式。已有研究多针对MSW的热解特性以及污染物的生成与排放,而对气化熔融工艺系统模块之间的影响和各反应器间物质流、能量流的联动变化过程研究不足。利用Aspen Plus模拟平台,基于吉布斯自由能最小化原理,对MSW气化熔融工艺进行了全流程模拟研究,分析了垃圾干燥温度、垃圾含水率、气化温度、气化介质以及灰熔点对工艺流程节点参数、物质流和能量流的影响,并提出了优化的工艺流程和运行参数。结果表明:在垃圾热解模拟时,垃圾含水率为9%,通过烟气循环能达到能量自给;在相同条件下,以水蒸气作为气化介质的气化效率最高,且在气化温度为850℃,水蒸气当量比为50%时,达到最佳工艺效果;当气化后产生的焦炭在熔融炉内燃烧刚满足灰熔点温度时,灰熔点的升高使气化剂比例、气化气有效气体摩尔流量和碳转化率不断降低。不同工况下的物质流、能量流的变化对实际工程具有指导意义。