城市生活垃圾典型有机组分混合热解特性的研究
摘要: 利用自行设计的较大物量(约10 g) 的热重分析装置对城市生活垃圾典型有机组分(纸屑、木屑、织物、塑料、橡胶、厨余) 的混合热解特性进行了实验研究,并用最小二乘法计算得到由若干平行反应组成的热解反应动力学模型,实验结果与模型计算结果吻合较好。在此基础上对城市生活垃圾典型有机组分混合热解中的交互影响和非线性规律进行了分析。结果表明,城市生活垃圾典型有机组分混合热解动力学模型由2 个～4 个平行反应组成;混合热解中有反应发生合并的现象;热效应和组分比例对混合物综合热解特性有显著影响。
关键词: 垃圾; 有机组分; 热解; 热重分析; 动力学
垃圾的燃烧及热解动力学特性对垃圾焚烧炉的设计以及运行有着重要的指导意义。垃圾的成分比较复杂,各组分的燃烧及热解特性也有很大差别,即使得到垃圾的工业及元素分析也很难指导设计。我国各地环保部门都有当地垃圾组成的统计。因此,本文提出了利用环保部门提供的垃圾组分统计数据预测垃圾燃烧及热解的特性。即对6 种MSW(城市生活垃圾) 典型有机组分(纸屑、木屑、织物、塑料、橡胶、厨余) 以及按照接近原生垃圾组分比例配制的“混合模化垃圾”(从二组分到六组分) 进行系统的热解实验,研究混合热解时各组分之间的相互影响及其混合热解特性,并采用神经网络理论来建立各组分热解特性和“混合模化垃圾”总体热解特性之间的非线性关系,以建立垃圾综合热解神经网络模型。最终利用该模型,可根据环保部门提供的垃圾组成的统计数据,预测垃圾的总体热解特性,为垃圾焚烧装置的设计与运行提供参考。
以前对垃圾的燃烧和热解特性研究都是在热天平上进行,一般物料的量仅为几毫克 ,虽然也有学者研究了部分垃圾组分的混合燃烧特性 ,但由于实验物料量太少,很难充分揭示混合燃烧时各组分之间的相互影响及其混合燃烧特性。为了研究这些影响及特性并为神经网络模型的建立提供数据,作者设计了一种能够进行较大物量(约10 g) 的热重分析实验的实验系统,在此装置上对城市生活垃圾典型有机组分进行了一系列的混合热解实验,并采用最小二乘法计算得到由若干平行反应组成的反应动力学模型 。
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