[發(fā)明專利]垃圾爐排焚燒爐的分區(qū)模型與各區(qū)的區(qū)分方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110446255.7
• 申請日: 2011-12-27
• 公開（公告）號: CN102637239A
• 公開（公告）日: 2012-08-15
• 發(fā)明（設計）人: 馬曉茜;唐玉婷;謝澤瓊
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: G06F19/00
• 分類號: G06F19/00;F23G5/00
• 代理公司: 廣州市華學知識產(chǎn)權代理有限公司 44245
• 代理人: 羅觀祥

1.垃圾爐排焚燒爐的分區(qū)模型與各區(qū)的區(qū)分方法，其特征在于包括下述步驟：

(一)分區(qū)模型

將垃圾爐排焚燒爐細分4個區(qū)，即床層內(nèi)的干燥區(qū)A，熱解區(qū)B，燃盡區(qū)C和爐膛自由區(qū)段的揮發(fā)份燃燒區(qū)D；

(二)干燥區(qū)A熱流密度和干燥時間的步驟如下：

(1)熱流密度

煙氣輻射熱流密度：

qgr=5.67ϵw+12[ϵg(Tg100)4-αg(Tw100)4]]]>

爐拱輻射熱流密度：

qwr=5.67[(Tw′100)4-(Tw100)4]1ϵw′+1ϵw-1]]>

煙氣對流熱流密度：

q_c＝h_s(T_g-T_w)

式中：T′_w、T_w、T_g分別為爐拱溫度、垃圾燃料溫度、煙氣溫度，K；ε′_w、ε_w、ε_g分別為爐拱黑度、垃圾燃料黑度、煙氣黑度；h_s為對流換熱系數(shù)，W/(m²·K)；

(2)水的蒸發(fā)速率：

SH2O=QH2Oγ]]>(當T_w＝100℃時)

SH2O=kmA(CH2O,S-CH2O,g)]]>(當T_w＜100℃時)

式中：γ為蒸發(fā)潛熱，kJ/kg；k_m為傳質(zhì)系數(shù)；為固相吸收的熱量，W；A為顆粒比表面積，m²；為固相中的水分的濃度，％；為氣相中的水分的濃度，％；

(3)干燥時間：

式中：m為干燥區(qū)垃圾的質(zhì)量，kg；為垃圾燃料中的水分含量，wt％。

(三)熱解區(qū)B熱解反應速率和揮發(fā)份析出時間的步驟如下：

揮發(fā)份析出時間

τpyr=-1k[ln(V∞-V)-ln(V∞)]]]>

熱解反應速率

k＝Aexp(-E_α/R?T_s)

式中：V為在時刻τ時的揮發(fā)份產(chǎn)量，％；V_∞為揮發(fā)份的最終有效產(chǎn)量，％；A為頻率因子，min^-1；E_a為活化能，J/mol；R為摩爾氣體常數(shù)，J/(mol·K)；T_s為試樣的溫度，K；

(四)揮發(fā)份燃燒區(qū)D燃燒時間的步驟如下：

(1)動力控制型揮發(fā)份燃燒時間

在揮發(fā)份燃燒區(qū)D，當有充足的氧氣，且揮發(fā)份已同氧氣充分混合，可忽略氧氣擴散時間，反應屬于動力學控制區(qū)；

一氧化碳燃燒速率

d(CO)dτ=3×1010fCOfO20.3fH2O0.5(PRT)1.8exp(-66990RTg)]]>

揮發(fā)份燃燒時間

τVkinetic=PfCO/RTd(CO)/dτ]]>

式中，f_CO、分別為CO、O₂和H₂O的摩爾份額；P為氣體總壓，Pa；R為通用氣體常數(shù)，J/(mol·K)；T為燃燒室溫度，K；

(2)擴散控制型揮發(fā)分燃燒時間

由于揮發(fā)份在高溫下容易著火，且燃燒時間很短，故一析出，立即在垃圾表面燃燒，這種反應屬于擴散控制型；

兩邊分別同時積分，擴散控制條件下?lián)]發(fā)分燃燒所需時間：

τvduffuse=L0M5.9×10-8TCO(1800T)0.75(dp2)2[(8.21×10-5VrρTM+1)23-1]]]>

式中，C_o為氧氣的摩爾濃度，mol/m³；V^r為干燥無灰基下?lián)]發(fā)分含量，％；d_p為干燥熱解后垃圾燃料顆粒直徑，m；M為揮發(fā)分平均分子量，kg/mol；ρ為顆粒初始密度，kg/m³；L_o為理論空氣質(zhì)量，kg/kg。

(五)燃盡區(qū)C的燃燼時間步驟如下

炭的燃燼時間為：

τc=100-Aar100ρmC0D∫0dpβdp3(DkO2(1+ϵSi)+dNu)dp3(α-1)+d3dd]]>

式中，A_ar為垃圾中的灰含量，wt％；d_p、d分別為初始時刻、任意時刻炭的粒徑，m；α為過量空氣系數(shù)；C_o為空氣中氧氣的質(zhì)量份額，取C_o＝0.232kg/kg；D為氧氣擴散系數(shù)；為殘?zhí)客獗砻嫜鯕庀乃俾食?shù)；ε有效滲入深度，m；Si是內(nèi)表面積，m²/m³。