手机知网 App
24小时专家级知识服务
打 开
手机知网|搜索

大型城市生活垃圾焚烧炉焚烧过程仿真及控制

秦宇飞

  近年来,随着城市化进程的加快,使用焚烧发电法处理垃圾逐渐在国内兴起。由于我国目前垃圾低热值、高水分的特性与发达国家差距较大,所以国外发达国家成熟的自动燃烧控制技术在国内多地均无法正常运行。因此,充分了解我国当前垃圾在焚烧炉内的特性对于建立适合我国垃圾的自动燃烧控制策略有重要意义。 垃圾焚烧难于控制的根源在于垃圾。首先,分析了垃圾组分及组分分布特性。按垃圾组分低位热值重新进行了垃圾分类,得出了研究样本所在地区的垃圾组分概率分布密度函数。进行了垃圾含水率的线性相关性分析,认为垃圾含水率与厨余的相关性最大。根据分析结果,建立了组分参数可调的垃圾模块模型。 其次,分析了垃圾模块在垃圾焚烧炉内的蒸发过程,主要包括对流换热和辐射换热过程。根据垃圾中水分的质量变化,提出了起燃界面的概念。根据收集到的历史数据,进行了起燃界面的软测量。以起燃界面为界,将通常认为的静态干燥区变为随起燃界面变化的动态干燥区。给出了起燃界面在垃圾水分含量、一次风、干燥炉排速度和一次燃烧室温度输入下的阶跃响应。仿真结果表明,炉排上的干燥区域是一个不断变化的区域,水分含量、干燥炉排速度和一次燃烧室温度对起燃界面位置影响较大,而一次风温度和压力的直接影响有限。此结果与实际焚烧过程较吻合。通过起燃界面的软测量数据,可以对燃烧室温度进行一定程度的解释。 再次,按照一次风量与析出挥发分质量的比例,提出了挥发分燃烧过程存在反应受限模式、非充分燃烧模式和充分燃烧模式3种模式,并分别列出了在这3种模式下的化学反应方程式。得出了挥发分燃烧的反应物和产物沿炉排方向的分布规律。结果表明,提供足够的风量可避免垃圾料层工作在反应受限模式;应合理调整炉排速度,使垃圾稳定燃烧。 然后,介绍了使用Flash技术实现仿真模型的方法,展示了建模和仿真的新思路。建立的仿真模型可以仿真焚烧炉多种燃烧工况,如料层堆积和料层的未燃烬等。 最后,介绍了焚烧炉的控制策略。提出了增加了起燃界面修正的自动燃烧控制策略。还介绍了已经成功应用的焚烧炉启动和停止的分层顺序控制方案。……   
[关键词]:垃圾焚烧;仿真;起燃界面;水分;挥发分;燃烧
[文献类型]:博士论文
[文献出处]:华北电力大学(北京)2011年