本发明涉及研究适用于高原地区的炉排炉内垃圾掺烧污泥运行优化方法，属于锅炉燃烧优化.
背景技术：
1、随着西藏地区城市化进程的不断加快以及人口数量的持续攀升，各城区郊县产生的生活垃圾日益增加的同时，城市污水的产生量也在不断增加，从而导致市政污泥的产量巨大.市政污泥中含有大量重金属和致病微生物等有害物质，如果处理不得当不仅容易造成病毒细菌传播引起传染病，还会对整个生态系统造成破坏.因此，必须采取合理措施处理和利用城市污泥，避免对环境造成污染的同时实现资源的循环利用，减少对自然资源的依赖.
2、目前行业内应用较广的市政污泥处理方法包括压缩填埋、燃烧处理等.其中压缩填埋仅适用于污泥处理量较小或者缺乏处理设备的城市.随着污泥产量的逐年增加，焚烧处理方法因为减少占地面积、节约资源等优点已成为处理市政污泥的主流方式.湿污泥中水分、灰分含量远大于生活垃圾，相应的其可燃成分(挥发分、固定碳)和低位热值显著降低，直接与生活垃圾掺混送人焚烧炉会影响正常燃烧，甚至无法达到锅炉运行时的温度要求.将湿污泥进行半干化处理，使其含水率低于生活垃圾的含水率，可有效提高污泥热值.但污泥含水率并非越低越有利于锅炉燃烧，当市政污泥经干化后含水率过低时，不仅需要消耗大量能源实现全干化，而且当污泥水分过度降低，干化后的固体颗粒严重过热将会产生粉尘团，存在爆炸风险.为应对此类风险，采取如式(1-1)安全余量评估方法：
3、
4、式中：sc是干化系统的安全余量(％)，wc是市政污泥的含水率(％)，fwc是干化后市政污泥的含水率(％).
5、以含水率为80％的市政污泥分别经过全干化和半干化处理为例，当污泥全干化后含水率为10％时，安全余量为2.22％；当污泥半干化后含水率为40％时，安全余量为13.33％.即当进入焚烧炉的燃料含水率一定时，经干化后的市政污泥含水率越高，安全余量越大，产生粉尘爆炸的风险越低.故综合经济型和安全性的考虑，采用当地经过半干化含水率为40％的市政污泥与生活垃圾掺混，送人焚烧炉作为燃料进行燃烧.
6、生活垃圾掺混污泥后，燃料的组分复杂性进一步提升，其可燃分含量低、灰分含量高，热值低的特性将对床层固相燃烧与炉膛气相燃烧特性造成较大的影响，床层焦炭的燃烧速率、可燃分质量分数、顶部烟气温度沿炉排运动方向分布规律等也将产生变化.由于拉萨地区特殊的地理条件平均气压只有内陆平原地区的60％左右，该地区大气压力仅为60kpa，相应的空气中含氧量也远远低于内陆平原地区，如果按照内陆平原地区标定的进风量送人生活垃圾焚烧炉，这个鼓风进气量是无法满足高海拔地区垃圾焚烧所需氧气量的，而氧气量的不足将会导致整个燃烧反应受到较大影响，从而导致炉膛内烟气温度、燃烧效率等参数也无法达到相应标准.该炉排炉在拉萨地区运行时，污泥掺烧比例保持在何种范围内既能满足炉膛温度要求、保证锅炉的安全运行，又能实现资源的循环利用成为目前青藏高原地区生活垃圾和市政污泥协同燃烧领域急需解决的问题.因此，对生活垃圾依次掺混不同比例的半干化市政污泥后的燃烧特性做数值模拟研究以验证高原地区低压条件下垃圾掺混污泥方案的可行性，并对燃烧过程优化进行探索.
技术实现思路
1、本发明旨在开发一种高原地区的炉排炉内垃圾掺烧污泥运行优化方法，克服高原地区生活垃圾焚烧炉运行中所存在的垃圾燃烧不充分、炉膛烟气温度低等因素.
2、为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：
3、1)选取半干化市政污泥，应采取安全余量评估方法对污泥的含水率进行界定和选取.
4、2)根据工程确定锅炉的规模，对高原地区垃圾焚烧锅炉的容量进行冗余设计，考虑垃圾焚烧炉在青藏高原地区低压缺氧环境下运行，一次风量和二次风量都需要在低压工况下根据温度和压力进行修正，修正后通过flic和ansys fluent耦合模拟焚烧炉内床层固相燃烧和炉膛气相燃烧的完整过程.
5、3)将拉萨市生活垃圾焚烧厂实地试验测得的炉膛烟气温度、停留时间、烟气各组分浓度和烟气含氧量等数据进行处理后，与模拟结果进行比对.其中，采集多处具有代表性的炉膛不同高度断面的烟气温度，剔除异常值、取平均值作为炉膛内主燃烧区的平均水平.
6、4)经过上一步数据的筛选的基础上，在不改变炉膛结构的前提下对垃圾焚烧过程中可控的参数进行调节，对焚烧炉的静态特性进行研究，通过系统地设计一组正交表，将各种因素水平组合进行试验.具体步骤包括：确定试验因素、确定试验水平、设计正交表、进行试验、分析结果、确定最优方案或者优化因素水平组合，然后对正交试验确定的各个工况条件进行cfd数值模拟.从一、二次风分配比例，一次风室风量配比，送风温度这三个方面对锅炉运行进行优化.
7、5)对正交试验的模拟结果进行极差分析与方差分析，通过计算不同组之间的平均极差值和方差比值来评估样本之间的差异性大小、确定因素是否对试验结果有显著影响.步骤主要包括确定研究的因素以及因素的水平、计算总平方和、计算误差平方和、计算均方和、计算f值以及根据f值确定显著性等.
8、6)最后根据极差分析与方差分析的结果，判断影响炉膛内垃圾燃烧的主要因素和次要因素，选出焚烧炉运行时最佳工况的参数组合，再次进行cfd数值模拟与现有工况进行比对，此工况即为最佳工况.
9、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
10、本方法通过采用正交试验的方式，应用极差分析与方差分析对高原地区炉排炉内垃圾掺烧污泥运行过程进行cfd数值模拟并优化，相比现有优化方法不仅能够大大的降低工作量，获得一般实验中很难得到的大量信息，且相较于传统的穷举方法对试验的各因素进行更加便捷.同时，该方法将高原地区较低的气温和较低的气压等因素全面的考虑到其中，提高了方法的精确性.
1.一种适用于高原地区的炉排炉内垃圾掺烧污泥运行优化方法，主体包括对生活垃圾依次掺混不同比例的半干化市政污泥后，对混合燃料在炉内的燃烧特性通过flic和ansysfluent软件对高原低压温低压环境下床层固相燃烧和炉膛内气相燃烧进行耦合模拟，并且对高原地区锅炉选型策略上进行冗余设计以适应低压环境下配风量的变化，采集锅炉实际运行数据与模拟结果对比处理后，根据结果设计正交试验经极差分析和方差分析后对影响锅炉运行热效率因素的影响程度进行排序，优化一二次风分配比例、燃烧段各风室一次风分配比例及送风温度.后期在运行过程中利用整和的历史数据更新优化方法。
2.根据权利要求1所述的适用于高原地区的炉排炉内垃圾掺烧污泥运行优化方法，其特征在于，对于与生活垃圾掺烧的半干化市政污泥不是随意确定的，应采取安全余量评估方法对污泥的含水率进行界定。
3.根据权利要求1所述的适用于高原地区的炉排炉内垃圾掺烧污泥运行优化方法，其特征在于，对拉萨地区高海拔低气压、空气含氧量约为平原地区的60％的特点，为了保证生活垃圾燃烧所需氧气量，采取将生活垃圾焚烧炉的送风量增大至平原地区1.66倍的策略，同时为避免加大空气供给量可能会对炉膛内部造成降温冷却的效果，在锅炉选型策略上进行冗余设计，选择焚烧负荷更大的锅炉。
4.采集炉膛主控温度时，炉膛侧墙同高度断面需要至少插入3只温度传感器探头，对距离炉墙大约200mm处的瞬时温度进行测量并取其平均值，此处温度能代表该测温断面的平均温度水平，作为优化方法的对比数据。
