城市生活垃圾典型有機(jī)組分混合熱解特性的研究
摘要: 利用自行設(shè)計(jì)的較大物量(約10 g) 的熱重分析裝置對(duì)城市生活垃圾典型有機(jī)組分(紙屑、木屑、織物、塑料、橡膠、廚余) 的混合熱解特性進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究,并用最小二乘法計(jì)算得到由若干平行反應(yīng)組成的熱解反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型,實(shí)驗(yàn)結(jié)果與模型計(jì)算結(jié)果吻合較好。在此基礎(chǔ)上對(duì)城市生活垃圾典型有機(jī)組分混合熱解中的交互影響和非線性規(guī)律進(jìn)行了分析。結(jié)果表明,城市生活垃圾典型有機(jī)組分混合熱解動(dòng)力學(xué)模型由2 個(gè)～4 個(gè)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(duì)混合物綜合熱解特性有顯著影響。
關(guān)鍵詞: 垃圾; 有機(jī)組分; 熱解; 熱重分析; 動(dòng)力學(xué)
垃圾的燃燒及熱解動(dòng)力學(xué)特性對(duì)垃圾焚燒爐的設(shè)計(jì)以及運(yùn)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(jì)。我國(guó)各地環(huán)保部門(mén)都有當(dāng)?shù)乩M成的統(tǒng)計(jì)。因此,本文提出了利用環(huán)保部門(mén)提供的垃圾組分統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)垃圾燃燒及熱解的特性。即對(duì)6 種MSW(城市生活垃圾) 典型有機(jī)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(jìn)行系統(tǒng)的熱解實(shí)驗(yàn),研究混合熱解時(shí)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(lái)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(mén)提供的垃圾組成的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),預(yù)測(cè)垃圾的總體熱解特性,為垃圾焚燒裝置的設(shè)計(jì)與運(yùn)行提供參考。
以前對(duì)垃圾的燃燒和熱解特性研究都是在熱天平上進(jìn)行,一般物料的量?jī)H為幾毫克 ,雖然也有學(xué)者研究了部分垃圾組分的混合燃燒特性 ,但由于實(shí)驗(yàn)物料量太少,很難充分揭示混合燃燒時(shí)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(jì)了一種能夠進(jìn)行較大物量(約10 g) 的熱重分析實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),在此裝置上對(duì)城市生活垃圾典型有機(jī)組分進(jìn)行了一系列的混合熱解實(shí)驗(yàn),并采用最小二乘法計(jì)算得到由若干平行反應(yīng)組成的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型 。
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