[发明专利]一种基于多软件耦合模拟MSWI过程的关键工艺参数分析方法

说明书

本发明提供了一种基于多软件耦合模拟MSWI过程的关键工艺参数分析方法，包括：数据采集处理与关键数值仿真参数选择；基于多软件耦合的MSWI过程数值仿真，包括基于定制化软件的炉排固相燃烧模拟、基于CFD软件的炉膛内气相燃烧模拟和基于化工流程模拟软件的MSWI过程非炉排固相燃烧模拟，实现MSWI过程的数值仿真，得到仿真数据；数值仿真与工业实际对比分析：将仿真数据与工业实际数据进行一致性对比分析。本发明通过结合不同数值仿真软件的优势以实现MSWI过程的准确模拟，进而增强对工艺参数变化机理知识的理解，掌握不同配置参数下的燃烧规律，洞悉MSWI过程的机理，为从调整优化工艺参数的角度改善焚烧效果提供技术支撑。

技术领域

本发明涉及城市固废焚烧技术领域，特别是涉及一种基于多软件耦合模拟MSWI过程的关键工艺参数分析方法。

背景技术

城市固废(Municipal solid wastes,MSW)的产生量随经济发展水平的提高和城镇化进程的加快而日益增多。MSW焚烧(MSW incineration,MSWI)技术因具有无害化、减量化和资源化等优势而在世界范围内广泛应用。然而，若控制策略不当，则易造成氮氧化物、SO₂以及二噁英等污染物排放浓度超标。尤其二噁英，是造成MSWI电厂存在“邻避效应”的主要原因。通常，国内MSWI电厂常根据运行专家对MSWI过程的认知经验调整相关操作参数，但MSW组分和热值的不确定性、环境与季节的交替性、焚烧设备性能的衰减等众多可变因素，使得运行专家无法凭经验有效感知动态工况下的整体燃烧效果。此外，MSWI过程关键工艺参数的反馈具有大时滞特性。上述这些因素导致操作人员在设定控制参数时，存在一定程度的盲目性和滞后性。MSWI过程的复杂物理化学反应导致其机理模型难以构建，相比于针对实际过程进行试验和调试所需的昂贵费用与操作难度，基于数值仿真软件对MSWI过程进行模拟研究是一种较为可行的代替手段。因此，有必要对MSWI过程进行数值仿真以洞悉其机理，为从改进工艺控制参数的视角改善焚烧效果提供支撑。

目前常用的数值仿真手段是结合FLIC和CFD软件，其能够为燃烧过程提供直观、全面、理论和详细的洞察，已有许多学者采用上述方法对MSWI过程进行了不同目的的研究。此外，也有研究人员通过结合FLUENT和Aspen Plus软件的方式进行数值仿真研究。研究表明，针对MSWI过程而言，上述不同软件具有各自的优势，如：FLIC能有效模拟炉排固相MSW的燃烧过程，FLUENT能够可视化地展示与分析炉膛内的直观燃烧状况，Aspen Plus能够有效仿真MSWI全流程并进行工况优化与参数灵敏度分析。

综上可知，充分结合上述各软件的优势，以实现更精准的MSWI全流程数值仿真的研究仍未见报道。因此，提供一种基于多软件耦合模拟MSWI过程地关键工艺参数分析方法具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于多软件耦合模拟MSWI过程的关键工艺参数分析方法，通过结合不同数值仿真软件的优势以实现MSWI过程的准确模拟，进而增强对工艺参数变化机理知识的理解，掌握不同配置参数下的燃烧规律，洞悉MSWI过程的机理，为从调整优化工艺参数的角度改善焚烧效果提供技术支撑。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种基于多软件耦合模拟MSWI过程的关键工艺参数分析方法，包括如下步骤：

S1，数据采集处理与关键数值仿真参数选择：收集源自文献的参考数据、源自专业检测机构的化验数据和工业现场的实际数据，并从中获取焚烧设备的物理参数、工艺过程参数以及MSW的化验参数；

S2，基于多软件耦合的MSWI过程数值仿真：基于步骤S1获取到的焚烧炉的物理参数、MSWI过程参数以及MSW的化验参数，进行基于定制化软件的炉排固相燃烧模拟、基于CFD软件的炉膛内气相燃烧模拟和基于化工流程模拟软件的MSWI过程非炉排固相燃烧模拟，实现MSWI过程的数值仿真，得到仿真数据；