城市生活垃圾典型有機組分混合熱解特性的研究
摘要: 利用自行設(shè)計的較大物量(約10 g) 的熱重分析裝置對城市生活垃圾典型有機組分(紙屑、木屑、織物、塑料、橡膠、廚余) 的混合熱解特性進行了實驗研究,并用最小二乘法計算得到由若干平行反應(yīng)組成的熱解反應(yīng)動力學模型,實驗結(jié)果與模型計算結(jié)果吻合較好。在此基礎(chǔ)上對城市生活垃圾典型有機組分混合熱解中的交互影響和非線性規(guī)律進行了分析。結(jié)果表明,城市生活垃圾典型有機組分混合熱解動力學模型由2 個～4 個平行反應(yīng)組成;混合熱解中有反應(yīng)發(fā)生合并的現(xiàn)象;熱效應(yīng)和組分比例對混合物綜合熱解特性有顯著影響。
關(guān)鍵詞: 垃圾; 有機組分; 熱解; 熱重分析; 動力學
垃圾的燃燒及熱解動力學特性對垃圾焚燒爐的設(shè)計以及運行有著重要的指導(dǎo)意義。垃圾的成分比較復(fù)雜,各組分的燃燒及熱解特性也有很大差別,即使得到垃圾的工業(yè)及元素分析也很難指導(dǎo)設(shè)計。我國各地環(huán)保部門都有當?shù)乩M成的統(tǒng)計。因此,本文提出了利用環(huán)保部門提供的垃圾組分統(tǒng)計數(shù)據(jù)預(yù)測垃圾燃燒及熱解的特性。即對6 種MSW(城市生活垃圾) 典型有機組分(紙屑、木屑、織物、塑料、橡膠、廚余) 以及按照接近原生垃圾組分比例配制的“混合模化垃圾”(從二組分到六組分) 進行系統(tǒng)的熱解實驗,研究混合熱解時各組分之間的相互影響及其混合熱解特性,并采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論來建立各組分熱解特性和“混合；”總體熱解特性之間的非線性關(guān)系,以建立垃圾綜合熱解神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型。最終利用該模型,可根據(jù)環(huán)保部門提供的垃圾組成的統(tǒng)計數(shù)據(jù),預(yù)測垃圾的總體熱解特性,為垃圾焚燒裝置的設(shè)計與運行提供參考。
以前對垃圾的燃燒和熱解特性研究都是在熱天平上進行,一般物料的量僅為幾毫克 ,雖然也有學者研究了部分垃圾組分的混合燃燒特性 ,但由于實驗物料量太少,很難充分揭示混合燃燒時各組分之間的相互影響及其混合燃燒特性。為了研究這些影響及特性并為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的建立提供數(shù)據(jù),作者設(shè)計了一種能夠進行較大物量(約10 g) 的熱重分析實驗的實驗系統(tǒng),在此裝置上對城市生活垃圾典型有機組分進行了一系列的混合熱解實驗,并采用最小二乘法計算得到由若干平行反應(yīng)組成的反應(yīng)動力學模型 。
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