[发明专利]一种多源典型有机固废协同热解资源化模拟方法

说明书

本发明公开了一种多源典型有机固废协同热解资源化模拟方法，包括系统模拟流程图建立、组分设定及物性方法选择、参数输入及模拟运行、分析工具应用、模型验证五个步骤，用于分析农林源、工业源、城市源多种复杂来源典型有机固废的协同比例、热解温度、干燥后原料含水率对生物质炭产率、二氧化碳产量、污染气体产量的影响，优化了多源有机固废协同热解工艺，减少了资源投入，提高了资源的利用效率，改善了固废资源化效率，增加了系统经济效益。

技术领域

本发明涉及固废热解技术领域，尤其涉及一种多源典型有机固废协同热解资源化模拟方法。

背景技术

有机固体废弃物中含有丰富的生物质能源，是传统化石能源最具有前途的替代品之一，对其进行有效资源化利用可大幅度减少碳排放。大量研究表明，生物质能源在发电以及乙醇、航油、柴油、新型固体燃料、沼气生产等方面，均具有突出的减排效果。松木作为一种生物质资源具有较好的热解效果，每年部分松木遭受虫害侵蚀而坏死亟待处理。中药渣具有较好的热解潜力，具有热值高、挥发分含量高等特点。市政污泥是城市源固废中的代表性固废，普适性较强，且污泥用于热解具有较好的经济性。

热解工艺技术的历史已有200年之久，对于此技术的研究已较为成熟，但其中仍有部分问题待优化，如大多数热解设备规模大，经济成本及研究门槛高，因此，可借助软件模拟来对热解工艺进行优化，常用模拟软件主要有OpenFOAM、GMD-Reax及Aspen plus等，其中Aspen plus应用广泛、操作简单且具备完善丰富的数据库。利用化工流程模拟软件Aspenplus可实现热解工艺流程的预测模拟，通过建立模型运算分析可为热解工艺提供优化方案，降低研究难度，减少经济成本。前人主要利用Aspen plus软件进行有机固废的热解气化过程模拟，基于有机固废的性质及研究目的选取软件中不同的反应器模块及物性方法进行模型的搭建，并通过改变工艺的不同参数进行工艺优化，提高目标产品产率，而对于有机固废热解炭化的研究较少。多源有机固废协同热解由于其输入组分和反应条件的复杂性及建模模拟优化技术的挑战性，目前研究较少，常仅局限于对单一热解对象的研究。

发明内容

为解决现有技术存在的局限和缺陷，本发明提供一种多源典型有机固废协同热解资源化模拟方法，包括：

步骤S1、根据有机固废热解实际工艺、装置及运行机理选择对应的单元操作模块，借助物料及热量流股将模块连接，以模块连接代表工艺中的物料及热或功的关系，建立完整的系统模拟流程图；

步骤S2、根据工艺的输入物质与输出物质，输入对应的化学组分名称，模拟系统自动从数据库中检索出物质的物性数据，所述物性方法选择是选择针对热解工艺流程及平衡反应进行计算的方法；

步骤S3、根据实际工艺的反应条件及设备运行要求在对应的单元操作模块中进行参数的设定，所述参数包括反应器温度、压力、不同流股的物料及能量流量，完成参数的输入后，进行模拟运行；

步骤S4、根据模拟不同需求，在已经建立完成的模型基础上添加对应的模型分析工具，所述模型分析工具包括计算器工具、灵敏度分析工具及工况分析工具，所述模型分析工具用于对模拟的工艺进行优化研究；

步骤S5、将模型输入的进料物性数据及不同模块的反应器运行参数设置成与实际生产参数一致，模拟结果与实际生产结果进行对比，以验证模型的准确性；

所述模拟方法使用的模块包括干燥模块、热解模块、燃烧模块；

所述干燥模块用于模拟原料在干燥机中干燥过程发生的物理变化过程；

所述热解模块用于模拟干燥后的原料在热解炉中于特定条件下热解为生物质炭和热解挥发分过程；

所述燃烧模块用于模拟热解挥发分在热风炉中燃烧产生高温烟气为热解炉供热过程。

可选的，所述步骤S1包括：

根据热解制生物质炭生产简化流程流程，采用RStoic反应器模拟干燥过程；