一种基于生活垃圾焚烧发电仿真模型处理生活垃圾的方法

本发明涉及垃圾处理，尤其涉及一种基于生活垃圾焚烧发电仿真模型处理生活垃圾的方法。

背景技术：

1、生活垃圾的处置越来越受到人们的重视。目前，生活垃圾的处理方式多种多样，其中资源化已逐渐成为生活垃圾的主要消纳方式。

2、生活垃圾焚烧处理作为一种无害化、资源化、减量化的垃圾处理方式也正处于高速发展的阶段。而生活垃圾焚烧发电的仿真模拟不仅可以对工艺过程进行严格的质量、能量平衡、物流的流率、组成以及性质的计算；而且可以比较不同的工艺方案的优缺点和在给定的约束内得出最优的工艺条件；对实际运行有指导意义。

3、目前已有基于模型进行垃圾焚烧控制的研究报道，例如：公告号为cn110608444b的发明专利申请公开了一种基于模型的垃圾焚烧控制系统，该系统包括：数据采集装置，用以采集与焚烧炉的燃烧过程相关的燃烧过程数据；模型参数优化单元，包括模型处理单元和参数优化单元，所述模型处理单元利用动态燃烧模型将所述燃烧过程数据作为输入变量计算出输出变量，所述输出变量预测与所述焚烧炉的燃烧工况相关的燃烧工况数据，所述动态燃烧模型为根据所述燃烧过程数据和所述燃烧工况数据之间的相关关系建立的计算模型，所述参数优化单元根据所述输出变量计算所述焚烧炉的优化控制参数；自动控制模块，用以根据所述优化控制参数对所述焚烧炉进行自动控制。

4、虽然，该控制系统优化了垃圾焚烧过程的控制，但是其主要集中于提升焚烧炉的燃烧效率和灼减率，并未涉及co2质量分率的探究。因此，有必要提供一套生活垃圾焚烧发电模型，来达到圾减量化、资源化、无害化处理的同时获得焚烧发电时最小的焚烧炉出口co2质量分率的工艺条件的目的。

技术实现思路

1、本发明提供了一种基于生活垃圾焚烧发电仿真模型处理生活垃圾的方法，该方法获得的模型在达到垃圾垃圾减量化、资源化、无害化处理的同时，能够获得焚烧发电时最小的焚烧炉出口co2质量分率的工艺条件，为实际工程提供经验。

2、具体技术方案如下：

3、一种基于生活垃圾焚烧发电仿真模型处理生活垃圾的方法，包括：

4、(1)设定生活垃圾焚烧处理工艺；所述生活垃圾焚烧处理工艺依次包括进料、物质分解、焚烧、产物分离和发电；

5、(2)采集生活垃圾焚烧处理工艺过程中所有工艺参数的数据信息以及最终生成物的数据信息，获得训练集；将训练集代入至化工工艺流程模拟软件中，构建生活垃圾焚烧发电仿真模型；

6、(3)根据步骤(2)的生活垃圾焚烧发电仿真模型对待处理生活垃圾进行仿真模拟，获得生活垃圾焚烧处理工艺过程中的参数模拟数值；

7、(4)将步骤(3)的参数模拟数值用于生活垃圾焚烧处理工艺中，完成生活垃圾的焚烧处理。

8、进一步地，步骤(2)中，所述工艺参数的数据信息包括物料参数信息、流程参数信息和生成物参数信息；

9、其中，所述物料参数信息包括：生活垃圾的质量流量、含水率、灰分含量、挥发分含量以及垃圾的元素组成(c、h、o、n、s和cl)；

10、所述流程参数信息包括：焚烧温度、焚烧压力、输入气体类型及比例、输入气体流量、fsplit模块中的气体和固体分流率、heater加热模块中的冷流股出口温度以及出口压力、heatx换热模块中冷流股出口温度和出口压力、compr模块中的出口压力和等熵效率以及生活垃圾的质量流量；

11、所述生成物参数信息包括：生成物的质量流量和质量分率。

12、进一步地，步骤(2)中，所述工艺流程模拟软件为aspen plus软件。

13、进一步地，步骤(2)中，采用fortran语句将所述训练集中生活垃圾的复杂组成成份转变成一个个单一的元素便于后续反应的模拟，fortran语句如下：fact＝(100-water)/100；h2o＝water/100；ash＝ult(1)/100*fact；

14、carb＝ult(2)/100*fact；hydrgn＝ult(3)/100*fact；

15、nitrgn＝ult(4)/100*fact；cl＝ult(5)/100*fact；sulf＝ult(6)/100*fact；

16、oxygen＝ult(7)/100*fact。

17、进一步地，步骤(3)中，所述生活垃圾焚烧发电仿真模型对待处理生活垃圾进行仿真模拟的步骤包括：

18、(3-1)进料：利用物料输入模拟人工加机械的方式将生活垃圾投入至焚烧系统进行进料处理的过程；

19、(3-2)物质分解：利用ryield模块模拟垃圾在焚烧炉中低温分解的过程；

20、(3-3)焚烧：利用rgibbs模块模拟垃圾在焚烧时的焚烧反应；

21、(3-4)产物分离：利用fsplit模块模拟分离垃圾焚烧后的高温烟和灰渣的过程；

22、(3-5)发电：利用compr模块对高温烟气与水进行换热后产生使水蒸气压缩发电过程进行模拟。

23、进一步地，基于生活垃圾焚烧发电仿真模型处理生活垃圾的方法，还包括步骤(5)；

24、(5-1)以步骤(2)获得的生活垃圾焚烧发电仿真模型为基础，利用aspen plus软件的灵敏度分析模块，分析进料生活垃圾的含水率或焚烧炉进口通入的空气量与焚烧炉出口co2质量分率的变化规律；

25、(5-2)根据(5-1)的变化规律及预设的焚烧炉出口co2质量分率，调整进料生活垃圾的含水率或焚烧炉进口通入的空气量。

26、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

27、本发明利用aspen tech公司开发化工模拟软件aspen plus，利用其强大的计算能力和丰富的物性数据库，模拟生活垃圾焚烧发电的过程，拟将生物垃圾作为燃料，实现垃圾减量化、资源化、无害化处理的同时获得温室气体co2在焚烧炉出口的质量分率随反应条件变化情况。

技术特征：

1.一种基于生活垃圾焚烧发电仿真模型处理生活垃圾的方法，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的基于生活垃圾焚烧发电仿真模型处理生活垃圾的方法，其特征在于，步骤(2)中，所述工艺参数的数据信息包括物料参数信息、流程参数信息和生成物参数信息；

3.如权利要求1所述的基于生活垃圾焚烧发电仿真模型处理生活垃圾的方法，其特征在于，步骤(2)中，所述工艺流程模拟软件为aspen plus软件。

4.如权利要求3所述的基于生活垃圾焚烧发电仿真模型处理生活垃圾的方法，其特征在于，步骤(2)中，采用fortran语句将所述训练集中生活垃圾的复杂组成成份转变成一个个单一的元素便于后续反应的模拟，fortran语句如下：

5.如权利要求3所述的基于生活垃圾焚烧发电仿真模型处理生活垃圾的方法，其特征在于，步骤(3)中，所述生活垃圾焚烧发电仿真模型对待处理生活垃圾进行仿真模拟的步骤包括：

6.如权利要求5所述的基于生活垃圾焚烧发电仿真模型处理生活垃圾的方法，其特征在于，还包括步骤(5)；

技术总结
本发明公开了一种基于生活垃圾焚烧发电仿真模型处理生活垃圾的方法，该方法包括设定生活垃圾焚烧处理工艺；采集生活垃圾焚烧处理工艺过程中所有工艺参数的数据信息以及最终生成物的数据信息，获得训练集；将训练集代入至化工工艺流程模拟软件中，构建生活垃圾焚烧发电仿真模型；对待处理生活垃圾进行仿真模拟，将参数模拟数值用于生活垃圾焚烧处理工艺中，完成生活垃圾的焚烧处理。

技术研发人员：崔孝强,王江涛,王军霞,王雨婷,程占军,颜蓓蓓,陈冠益,林法伟,李宁
受保护的技术使用者：天津大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15