Luận án Tiến sĩ Kỹ thuật: Phân tích hệ thống quá trình đốt nhiệt phân chất thải rắn công nghiệp đặc trưng

ÑAÏI HOÏC QUOÁC GIA THAØNH PHOÁ HOÀ CHÍ MINH

TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC BAÙCH KHOA

--------------(cid:88)(cid:9)(cid:87)--------------

LEÂ ANH KIEÂN

PHAÂN TÍCH HEÄ THOÁNG QUAÙ TRÌNH ÑOÁT NHIEÄT PHAÂN CHAÁT THAÛI RAÉN COÂNG NGHIEÄP ÑAËC TRÖNG Chuyeân ngaønh: Maùy vaø Thieát bò Coâng ngheä Thöïc phaåm

Maõ ngaønh: 2.01.20

HÖÔÙNG DAÃN:

1. PGS.TSKH. LEÂ XUAÂN HAÛI

2. GS. V.N.SHARIFI

LUAÄN AÙN TIEÁN SÓ KYÕ THUAÄT

THAØNH PHOÁ HOÀ CHÍ MINH – NAÊM 2010

Lôøi cam ñoan

Toâi xin cam ñoan nhöõng keát quaû ñöôïc trình baøy trong luaän aùn naøy laø do chính toâi thöïc hieän töø kieán thöùc cuûa chính mình. Toâi khoâng noäp luaän aùn naøy cho baát cöù tröôøng vieän naøo ñeå ñöôïc caáp baèng. Lôøi caûm ôn

Tröôùc heát toâi xin chaân thaønh caûm ôn Thaày höôùng daãn chính laø PGS.TSKH Leâ Xuaân Haûi ñaõ taän tình höôùng daãn, chia seû nhöõng kinh nghieäm quyù baùu treân con ñöôøng nghieân cöùu khoa hoïc. Thaày ñaõ chaân tình ñoäng vieân vaø taïo moïi ñieàu kieän toát nhaát cho toâi ñeå toâi coù theå hoaøn thaønh luaän aùn naøy. Loøng bieát ôn chaân thaønh cuûa toâi cuõng xin ñöôïc göûi ñeán GS.Vida Sharifi vaø GS Jim Swithenbank đã tận tình hướng dẫn, đặc biệt cuøng vôùi GS.Agba Salman, GS.Michael Hounslow ñaõ hoã trôï phaàn kinh phí cuõng nhö khoâng ngöøng khuyeán khích toâi trong thôøi gian hoïc taäp taïi tröôøng Ñaïi hoïc Sheffield. Lôøi caûm ôn saâu saéc nhaát ñöôïc hình thaønh töø nhöõng ngoân töø vaø ngöõ vaên thoâng thöôøng nhöng xuaát phaùt töø taát caû traùi tim vaø lyù trí cuûa toâi coù leõ cuõng khoâng theå noùi leân ñöôïc ñaày ñuû nhöõng gì maø ngöôøi vôï yeâu quyù TS. Leâ Thò Kim Phuïng ñaõ daønh troïn veïn cho toâi, ñaõ cuøng vôùi con gaùi Leâ Phuïng Anh Taâm trôû thaønh nguoàn ñoäng vieân to lôùn, giuùp toâi coù ñuû tinh thaàn, söùc löïc ñeå vöôït qua taát caû nhöõng khoù khaên trong suoát thôøi gian laøm luaän aùn. Xin caûm ôn nhöõng ngöôøi thaân, gia ñình vaø baïn beø ñoàng nghieäp ôû Vieän Kyõ Thuaät Nhieät Ñôùi vaø Baûo veä Moâi Tröôøng, ñaëc bieät laø TS. Nguyeãn Quoác Bình, ñaõ chia seû kinh nghieäm nghieân cöùu vôùi toâi, thöôøng xuyeân ñoäng vieân, taïo moïi ñieàu kieän thuaän lôïi nhaát ñeå toâi chuyeân taâm vieát neân coâng trình nghieân cöùu naøy. Xin chaân thaønh caûm ôn caùc Thaày, coâ trong khoa Coâng ngheä Hoaù hoïc, trong boä moân Maùy Thieát Bò ñaõ uûng hoä toâi, taïo ñieàu kieän toát nhaát cuõng nhö ñaõ ñoùng goùp nhöõng yù kieán quùy giaù cho toâi, giuùp toâi hoaøn thaønh ñöôïc coâng vieäc cuûa mình. Cuoái cuøng, toâi xin caûm ôn Boä Giaùo duïc vaø Ñaøo taïo, Tröôøng Ñaïi hoïc Quoác Gia TP. Hoà Chí Minh ñaõ taøi trôï cho toâi thöïc hieän coâng trình nghieân cöùu naøy.

MỞ ĐẦU

1. ĐẶT VẤN ĐỀ Tieát kieäm söû duïng nhieân lieäu hoaù thaïch, giaûm thieåu löôïng raùc thaûi, taùi cheá, taùi söû duïng vaø taùi sinh naêng löôïng töø raùc thaûi hieän nay ñang laø vaán ñeà ñöôïc quan taâm ôû möùc toaøn caàu hoaù. Trong ñoù, taùi cheá chaát thaûi ñang daàn trôû thaønh moät ngaønh coâng nghieäp thöïc söï taïi caùc nöôùc coâng nghieäp phaùt trieån nhö Anh, Phaùp, Ñöùc, Myõ, Nga, Trung Quoác, Nhaät,… Ngaønh coâng nghieäp ñaëc bieät naøy taùi cheá chaát thaûi goùp phaàn cung caáp caùc loaïi nguyeân lieäu nhö nylon, nhöïa, giaáy, goã, kim loaïi, thuûy tinh,… vôùi chi phí thaáp hôn nhieàu so vôùi chi phí saûn xuaát caùc loaïi nguyeân lieäu ban ñaàu. Phaàn nguyeân lieäu baån coøn laïi coù nguoàn goác höõu cô sau khi ñöôïc phaân loaïi, moät laàn nöõa ñöôïc xem laø chaát thaûi cuûa ngaønh coâng nghieäp phaân loaïi taùi cheá, vaø thöôøng ñöôïc tieáp tuïc xöû lyù baèng caùc phöông phaùp ñoát khaùc nhau nhaèm taïo ñieàu kieän giaûm aùp löïc quyõ ñaát cuûa caùc baõi choân laáp. Vaán ñeà ñoát “chaát thaûi cuûa chaát thaûi” keát hôïp phaùt ñieän hieän nay cuõng ñang ñöôïc ñaàu tö nghieân cöùu ôû raát nhieàu caùc quoác gia coâng nghieäp phaùt trieån neâu treân. Moät trong nhöõng loaïi thieát bò söû duïng phoå bieán laø loø ñoát coù væ loø di chuyeån (travelling bed). Thieát bò loø ñoát coù væ loø di chuyeån ñöôïc söû duïng phoå bieán ñeå ñoát sinh khoái (biomass), chaát thaûi sinh hoaït taïi nhieàu nôi treân theá giôùi. Nhieàu coâng trình nghieân cöùu cuûa caùc tröôøng Ñaïi hoïc, caùc Vieän nghieân cöùu, caùc nhaø maùy coâng nghieäp ñoái vôùi loaïi thieát bò naøy ñaõ ñöôïc thöïc hieän vaø thu ñöôïc nhöõng keát quaû quan troïng, ñoùng goùp vaøo söï hieåu bieát veà quaù trình chaùy, veà phöông thöùc naâng cao hieäu quaû chaùy,… trong quaù trình xöû lyù raùc thaûi baèng phöông phaùp ñoát. Tuy nhieân, cho ñeán nay vaãn chöa coù moät nghieân cöùu naøo thöïc hieän tieáp caän quaù trình ñoát raùc thaûi trong thieát bò loø ñoát coù væ loø di chuyeån moät caùch thöïc söï chuaån möïc vôùi nguyeân taéc thieát bò loø ñoát raùc thaûi ñöôïc xeùt nhö laø moät heä thoáng phöùc taïp. Treân cô sôû nhaän thöùc saâu saéc veà yù nghóa vaø giaù trò cuûa vieäc ñoát chaát thaûi raén trong thieát bò ñoát coù væ loø di chuyeån, ñeà taøi luaän vaên Tieán só “Phaân tích heä thoáng quaù trình ñoát chaát thaûi coâng nghieäp ñaëc tröng” ñöôïc ñeà xuaát thöïc hieän phoái hôïp taïi tröôøng Ñaïi hoïc Quoác gia TP.HCM vaø Ñaïi hoïc Sheffield, UK. Trong ñoù, ñoái töôïng nghieän cöùu ñöôïc xem xeùt nhö moät heä thoáng phöùc taïp vaø caùc taùc vuï nghieân cöùu ñöôïc xaùc laäp vaø trieån khai theo tinh thaàn cuûa phöông phaùp luaän Tieáp caän Heä thoáng. 2. ÑOÁI TÖÔÏNG NGHIEÂN CÖÙU Nhö ñaõ ñeà caäp ôû treân, ñoái töôïng nghieân cöùu trong ñeà taøi naøy bao goàm: (cid:190) vaø sinh khoái thöïc vaät (chaát thaûi cuûa ngaønh saûn xuaát noâng nghieäp); (cid:190) );

(cid:190) (cid:190) (cid:190) Vaät lieäu nghieân cöùu: chaát thaûi raén höõu cô ñaõ phaân loaïi cho muïc ñích taùi cheá, taùi söû duïng (chaát thaûi cuûa chaát thaûi) Thieát bò: loø ñoát kieåu coät nhoài (laø moät moâ hình vaät theå thu nhoû cuûa thieát bò loø ñoát coù væ loø di chuyeån Quaù trình ñoát: ñoát nhieät phaân chaát thaûi raén; Phöông phaùp moâ hình hoùa quaù trình ñoát nhieät phaân chaát thaûi raén; Chöông trình moâ phoûng quaù trình chaùy chaát thaûi raén.

3. MUÏC TIEÂU NGHIEÂN CÖÙU Muïc tieâu ñaët ra trong Luaän aùn naøy laø: (cid:190)

(cid:190)

Nghieân cöùu tính chaát cuûa quaù trình chaùy cuûa hoãn hôïp vaät lieäu raén trong thieát bò ñoát kieåu coät nhoài; Xaùc ñònh phöông trình ñoäng hoïc quaù trình chaùy cuûa töøng loaïi vaät lieäu laø chaát thaûi sau khi phaân loaïi taùi cheá, taùi söû duïng vaø sinh khoái noâng nghieäp; Xaây döïng heä phöông trình vi phaân moâ taû quaù trình chaùy cuûa vaät lieäu raén theo phöông phaùp phaân tích heä thoáng; Xaây döïng chöông trình moâ phoûng nghieân cöùu quaù trình ñoát vaät lieäu raén theo phöông phaùp theå tích höõu haïn; 4. NOÄI DUNG NGHIEÂN CÖÙU Caùc noäi dung nghieân cöùu chủ yếu trong luaän aùn naøy gồm: (cid:190)

(cid:190)

Toång quan caùc nghieân cöùu veà quaù trình ñoát chaát thaûi raén treân theá giôùi vaø trong nöôùc theo quan ñieåm của phöông phaùp luaän tieáp caän heä thoáng. Nghieân cöùu caùc aûnh höôûng chuû yeáu cuûa caùc yeáu toá vaät lyù ñeán quaù trình chaùy trong heä goàm: aûnh höôûng cuûa löu löôïng khoâng khí sô caáp, aûnh höôûng cuûa ñoä roãng cuûa heä. Vaän duïng phöông phaùp phaân tích heä thoáng nghieân cöùu xaây döïng moâ taû toaùn hoïc cho ñoái töôïng loø ñoát coù væ loø di chuyeån. Xöû lyù döõ lieäu nghieân cöùu thöïc nghieäm nhaèm xaùc ñònh caùc ñaëc tính caáu truùc, caáu taïo vaät chaát cuûa vaät lieäu; nghieân cöùu quaù trình chaùy cuûa vaät lieäu treân thieát bò ñoát kieåu coät nhoài ñeå xaùc ñònh caùc thoâng soá cuûa moâ hình.

(cid:190) Xaây döïng moät chöông trình CIS döïa vaøo phöông phaùp theå tích höõu haïn ñeå moâ phoûng, kieåm chöùng moâ hình toaùn hoïc xaây döïng ñöôïc. PHÖÔNG PHAÙP NGHIEÂN CÖÙU

5. Luaän aùn naøy ñöôïc thöïc hieän treân cô sôû cuûa phöông phaùp luaän tieáp caän heä thoáng vaø ñöôïc trieån khai theo moät löôïc ñoà logic töông öùng vôùi taùc vuï chuû ñaïo laø tieáp caän heä thoáng. Caùc phöông phaùp ñöôïc vaän duïng ñeå tieán haønh phaân tích heä thoáng quaù trình ñoát nhieät phaân chaát thaûi raén bao goàm: (cid:190)

(cid:190)

Phöông phaùp phaân hoaïch heä thoáng: ñöôïc söû duïng ñeå nhaän daïng nhöõng vaán ñeà cuï theå caàn nghieân cöùu treân nhöõng quy moâ, phaïm vi thuoäc caùc phaân heä. Phöông phaùp tích hôïp heä thoáng: ñöôïc söû duïng ñeå toång hôïp caùc keát quaû nghieân cöùu treân caùc phaân heä, taïo ra keát quaû cho caùc heä coù quy moâ lôùn hôn. Phöông phaùp nghieân cöùu treân moâ hình vaät theå: töø keát quaû phaân hoaïch heä thoáng xaùc ñònh ñöôïc caùc moâ hình vaät theå (caùc thieát bò thöïc nghieäm) vaø tieán haønh nghieân cöùu treân caùc moâ hình vaät theå ñeå nhaän daïng quaù trình ñoát nhieät phaân caùc loaïi vaät lieäu ñaõ ñöôïc choïn laøm ñaïi dieän cho caùc chaát thaûi raén. Phöông phaùp nghieân cöùu treân moâ hình vaät theå bao haøm caû quaù trình thoáng keâ xöû lyù caùc döõ lieäu thöïc nghieäm. Phöông phaùp nghieân cöùu treân moâ hình toaùn hoïc: ñöôïc söû duïng vôùi muïc ñích hoã trôï cho caùc nghieân cöùu thöïc nghieäm treân moâ hình vaät theå, nhaèm taïo ra nhöõng bieåu ñaït coù tính khaùi quaùt hôn vaø sau ñoù coù theå tieán haønh moâ phoûng quaù trình ñoát nhieät phaân treân cô sôû caùc moâ taû toaùn hoïc thu ñöôïc. YÙ NGHÓA KHOA HOÏC

•

6. • Luaän aùn laø coâng trình nghieân cöùu ñaàu tieân ôû trong vaø ngoaøi nöôùc thöïc hieän vaän duïng phöông phaùp luaän Tieáp caän Heä thoáng vôùi taùc vuï chuû ñaïo laø Phaân tích heä thoáng treân hoãn hôïp nhieân lieäu raén (heä dò theå ña phaân taùn) trong thieát bò loø ñoát kieåu coät nhoài; Ñoái töôïng vaät lieäu nghieân cöùu laø hoãn hôïp giaáy vaø hoãn hôïp sinh khoái ñöôïc söû duïng trong nghieân cöùu naøy ñaõ ñoùng goùp vaøo caùc nghieân cöùu chung cuûa nhoùm nghieân cöùu cuûa tröôøng Ñaïi hoïc Sheffield (Vöông Quoác Anh) veà söï hieåu bieát quaù trình chaùy cuûa loaïi vaät lieäu “chaát thaûi cuûa chaát thaûi”. Ñaây cuõng ñöôïc xem laø caùc nghieân cöùu môû ñöôøng cho vieäc nghieân cöùu quaù trình chaùy cuûa caùc loaïi chaát thaûi raén töông töï ôû Vieät Nam. YÙ NGHÓA THÖÏC TIEÃN 7. •

• Thieát bò ñoát kieåu coät nhoài ñöôïc nghieân cöùu trong luaän aùn laø moät moâ hình vaät theå thu ñöôïc töø pheùp phaân hoaïch thieát bò loø ñoát coù væ loø di chuyeån vaø thieát bò loø ñoát tónh hai caáp. Ñaây laø hai loaïi loø ñoát chaát thaûi phoå bieán treân theá giôùi vaø ôû Vieät Nam. Keát quaû nghieân cöùu cuûa ñeà taøi naøy coù theå ñöôïc trieån khai öùng duïng trong caùc loaïi loø ñoát keå treân vôùi vaät lieäu ñoát laø chaát thaûi raén noùi chugn vaø sinh khoái; Keát quaû nghieân cöùu cuûa luaän aùn seõ goùp phaàn vaøo lôøi giaûi cuûa baøi toaùn xöû lyù chaát thaûi keát hôïp taùi sinh naêng löôïng , phuïc vuï nhu caàu sinh hoaït vaø saûn xuaát coâng nghieäp.

Chaát thaûi

Phaân loaïi taïi nguoàn

Chaát thaûi nguy haïi

Chaát thaûi khoâng nguy haïi

Phaân loaïi, thu gom

CHƯƠNG 1: TOÅNG QUAN

h n ì ñ

Taùi söû duïng

a i g

Tieâu huûy

Thu hoài

i a h t t a h c i a o l

o h

p a h p

Chất t hải xây dựng

ö t

6% 1%

o s t o M

Taùi cheá

UÛ Compost

Naêng löôïng

g n ô ö h P

15%

31%

Chất t hải nông nghiệp

n e i t

Chaát thaûi cuûa chaát thaûi

Chất t hải khoáng sản

Saûn phaåm

g n ô ö h p

16%

Chất t hải sản xuất

g n o n í h K

Choân laáp

Loø ñoát

Buøn thaûi

m a h p n a S

Chất t hải sinh hoạt

Xöû lyù nöôùc thaûi

Tro

Khí chaùy

CH4

31%

Chaát thaûi loûng

Chất t hải sản xuất năng lượng

Xöû lyù khí

1.1 VAÄT LIEÄU NGHIEÂN CÖÙU Cô caáu loaïi chaát thaûi raén trong hoaït ñoäng cuûa neàn kinh teá cuûa caùc quoác gia coâng nghieäp phaùt trieån khaù ñoàng nhaát, coù thaønh phaàn nhö trong hình 1.1 sau [1, 2]:

Hình 1.2 Sô ñoà toùm taét quy trình xöû lyù chaát thaûi raén

Hình 1.1 Cô caáu thaønh phaàn chaát thaûi raén Vieäc ñoát “chaát thaûi cuûa chaát thaûi” ñöôïc thöïc hieän chuû yeáu trong ngaønh coâng nghieäp xöû lyù chaát thaûi raén. Cho ñeán nay, vieäc nghieân cöùu baûn chaát quaù trình ñoát hoãn hôïp caùc vaät lieäu naøy haàu nhö chöa ñöôïc thöïc hieän taïi caùc Vieän nghieân cöùu hoaëc tröôøng Ñaïi hoïc tieân tieán treân theá giôùi. 1.2 THIEÁT BÒ LOØ ÑOÁT COÙ VÆ LOØ DI CHUYEÅN

Trong coâng nghieäp ñoát xöû lyù chaát thaûi, thieát bò loø ñoát coù væ loø di chuyeån ñöôïc söû duïng raát nhieàu do nhöõng tính naêng öu vieät nhö: coâng suaát xöû lyù lôùn, hieäu suaát ñoát chaát thaûi lôùn, chaát thaûi ñöôïc naïp vaøo lieân tuïc vaø tro cuõng ñöôïc laáy ra lieân tuïc. Ngoaøi ra coøn coù theå toái öu quaù trình caáp khí ñeå ñaït hieäu suaát xöû lyù cao nhaát, hieäu suaát nhieät sinh ra lôùn nhaát. Do coâng suaát cuûa loø lôùn neân löôïng khí chaùy sinh ra cuõng raát lôùn, coù theå söû duïng caáp cho loø hôi phuïc vuï cho vieäc phaùt ñieän [3-6]. Chaát thaûi ñöôïc caáp lieân tuïc töø treân pheãu xuoáng ghi loø. Ghi loø di chuyeån tuaàn hoaøn töø traùi sang phaûi vôùi goùc nghieâng i = 10o-15o. Tro ñöôïc thaùo ra lieân tuïc ôû ñoaïn cuoái ghi loø. Khoâng khí cung caáp cho quaù trình chaùy töø döôùi ghi loø ñöôïc goïi laø khoâng khí sô caáp. Khí chaùy sô caáp di chuyeån leân khu vöïc beân treân vaø

Hình 1.3 Sô ñoà heä thoáng thieát bò loø ñoát væ loø di chuyeån Hình 1.4 Moâ hình chaùy vaät lieäu raén treân ghi loø di chuyeån ñöôïc cung caáp tieáp oâxy, goïi laø khoâng khí thöù caáp, ñeå phaûn öùng chaùy trong pha khí tieáp tuïc dieãn ra. Taïi khu vöïc naøy, caùc thaønh phaàn chaùy ñöôïc trong pha khí seõ tieáp tuïc chaùy toaû naêng löôïng vaø ñöôïc thu nhieät ñeå cung caáp cho loø hôi, phuïc vuï cho vieäc taùi sinh naêng löôïng. Phaàn khí chaùy sau khi taän duïng nhieät seõ ñöôïc xöû lyù tröôùc khi thaûi ra ngoaøi moâi tröôøng. Trong quaù trình vaän haønh cuûa loø ñoát, vaät lieäu raén ñöôïc naïp vaøo loø thoâng qua pheãu naïp lieäu. Vaät lieäu raén seõ naèm treân caùc thanh ghi loø vaø di chuyeån cuøng vôùi ghi loø. Caùc thanh ghi loø ñöôïc goái noái tieáp leân nhau vaø moãi thanh ñeàu coù loã thoâng khí töø beân döôùi. Heä thoáng caùc thanh ghi loø coù chöùc naêng töông töï nhö baêng taûi vaän chuyeån vaät lieäu raén töø ñaàu ñeán cuoái loø. Khi thanh ghi loø di chuyeån ñeán cuoái loø, thanh ghi loø seõ töï quay ñoåi höôùng vaø seõ ñoå tro treân beà maët vaøo pheãu thu tro. Thanh ghi loø tieáp tuïc di chuyeån ngöôïc trôû laïi ñaàu loø naïp lieäu vaø ñoåi höôùng moät laàn nöõa tröôùc khi nhaän nhieân lieäu môùi ñoå vaøo. Heä thoáng thanh ghi loø ñöôïc caáu taïo theo caùc gôø goái leân nhau vôùi muïc ñích khoâng ñeå xaûy ra hieän töôïng khoái vaät lieäu raén tröôït theo quaùn tính veà cuoái loø khi ghi loø di chuyeån. Ñieàu naøy coù nghóa laø khoái vaät lieäu raén ñöùng yeân treân ghi loø trong suoát quaù trình di chuyeån cuûa ghi töø ñaàu loø ñeán cuoái loø. Taïi ñaàu vaøo cuûa ghi loø, vaät lieäu raén thu nhieät vaø baét ñaàu caùc quaù trình bay hôi aåm. Trong quaù trình di chuyeån cuøng vôùi ghi loø veà phía pheãu thu hoài tro, vaät lieäu raén tieáp tuïc dieãn ra caùc quaù trình giaûi phoùng caùc chaát, quaù trình chaùy cuûa cacbon sau khi giaûi phoùng caùc chaát trong caáu truùc cuûa vaät lieäu raén. Vaät lieäu raén ñi ñeán cuoái ghi loø coøn laïi chuû yeáu chæ laø tro xæ.

Khoâng khí thöù caáp

Tro, cacboncaên baûn

Tro

Vaät lieäu raén

Tro, cacboncaên baûn Vaät lieäu raén

Khoâng khí sô caáp

Thôøi gian

t = tn

t = ti

Trong quaù trình chaùy vaø di chuyeån cuûa væ loø, khoâng khí sô caáp cung caáp töø döôùi ghi loø vöøa ñuû ñeå khoâng laøm xaùo troän lôùp vaät lieäu raén beân treân. Böùc xaï nhieät theo phöông ngang nhoû so vôùi böùc xaï nhieät theo phöông thaúng ñöùng, do vaäy coù theå xem nhö khoâng coù söï truyeàn nhieät böùc xaï theo phöông ngang giöõa caùc khoái vaät lieäu treân hai thanh ghi lieân tieáp. Xem xeùt moät phaân ñoaïn vaät lieäu raén naèm treân moät thanh ghi loø. Vaät lieäu raén ñöôïc t = 0 Hình 1.5 Sô ñoà vaän ñoäng theo thôøi gian cuûa coät nhieân lieäu töø ñænh cuûa coät vaät lieäu. Khoâng khí sô caáp naïp vaøo naèm treân ghi loø, sau ñoù nhieân lieäu baét chaùy aét ñaàu b cung caáp töø beân döôùi vaøo coät ñeå duy trì söï chaùy. Lôùp vaät lieäu beân treân baét chaùy seõ truyeàn nhieät chuû yeáu baèng böùc xaï nhieät xuoáng lôùp vaät lieäu beân döôùi. Lôùp vaät lieäu beân döôùi taêng nhieät ñoä, giaûi phoùng hôi aåm vaø nhieät phaân giaûi phoùng caùc chaát höõu cô. Caùc chaát höõu cô ñöôïc giaûi phoùng seõ baét chaùy vaø tieáp tuïc cung caáp naêng löôïng baèng truyeàn nhieät böùc xaï xuoáng lôùp vaät lieäu thaáp hôn. Nhö vaäy, quaù trình cöù tieáp tuïc cho ñeán khi lôùp vaät lieäu ôû ñaùy coät baét chaùy. Toác ñoä giaûi phoùng caùc chaát höõu cô vaø toác ñoä baét chaùy cuûa caùc chaát khí ñöôïc giaûi phoùng cuûa caùc loaïi vaät lieäu khaùc nhau ñöôïc nghieân cöùu ôû nhieàu nôi treân theá giôùi. Pedersen ñaõ thöïc hieän caùc nghieân cöùu treân vaät lieäu biomass [7], trong khi ñoù, caùc nghieân cöùu cuûa Desroches-Ducarne vaø nhöõng ngöôøi khaùc ñaõ tieán haønh treân vaät lieäu laø raùc thaûi sinh hoaït ñoâ thò [8]. Trong quaù trình baét chaùy cuûa toaøn boä lôùp vaät lieäu, lôùp vaät lieäu beân treân trôû thaønh cacbonvaø tieáp tuïc baét chaùy. Toác ñoä baét chaùy cuûa than tuyø thuoäc vaøo noàng ñoä oâxy coù maët xung quanh phaàn töû than [7, 9-12].

aùy

Buoàng ñoát thöù caáp

OÁng noái

Vò trí caáp khoâng khí sô caáp

Hình 1.6 Thieát bò loø ñoát tónh hai caáp

öôùc, ñaëc bieät taäp trung ôû Thaønh phoá Haø Noäi vaø Thaønh phoá Hoà Chí Minh.

(cid:1846)(cid:1854) (cid:4666)(cid:1862) ,(cid:1872)1(cid:4667)

(cid:1846)(cid:1854) (cid:4666)(cid:1862) ,(cid:1872)1(cid:3397)∆(cid:1872)(cid:4667)

(cid:1829)(cid:1868)(cid:1854) (cid:1839)(cid:1854) (cid:1856)(cid:1846)

(cid:3505) 0

(cid:3398) (cid:3505) 0

(cid:1872)1(cid:3397)∆(cid:1872)

(cid:4670)(cid:1843)(cid:4662)

(cid:3397) (cid:1843)(cid:4662)

(cid:4666)(cid:1862), (cid:1872)(cid:4667) (cid:3397) (cid:1843)(cid:4662)

(cid:4666)(cid:1862), (cid:1872)(cid:4667)

(cid:1855)(cid:1867)(cid:1866)(cid:1874)

(cid:1855)(cid:1867)(cid:1866)(cid:1856)

(cid:1857)(cid:1874)(cid:1853)(cid:1868)

(cid:1855)(cid:1860)(cid:1853)(cid:1870)

(cid:3404) (cid:3505) (cid:1872)1

(cid:3397) (cid:1843)(cid:4662) (cid:1870)(cid:1853)(cid:1856) (cid:4666)(cid:1862), (cid:1872)(cid:4667) (cid:3398) (cid:1843)(cid:4662) (cid:1855)(cid:1867)(cid:1866) (cid:4666)(cid:1862) (cid:3397) 1, (cid:1872)(cid:4667) (cid:3398) (cid:1843)(cid:4662) (cid:1870)(cid:1853)(cid:1856) (cid:4666)(cid:1862) (cid:3397) 1, (cid:1872)(cid:4667)(cid:4671)(cid:1856)(cid:1872)

ñoát thoâng thöôøng laø loaïi loø ñoát tónh hai caáp. Loaïi loø ñoát chaát thaûi naøy raát phoå bieán ôû Vieät Nam, coù daïng nhö hình 1.6. Vôùi loaïi loø ñoát nhieät phaân tónh hai caáp, vaät lieäu raén ñöôïc naïp vaøo moät laàn taïi buoàng ñoát sô caáp, lôùp vaät lieäu raén ñöôïc ñoát moài vaø khoâng khí sô ùy, lôùp vaät lieäu raén ñöùng yeân treân ghi loø. Vôùi heä caáp ñöôïc cung caáp töø ñaùy cuûa væ loø. Trong quaù trình ch a vaät lieäu raén vaø væ loø, khoâng gian caáp khí sô caáp thoáng thieát bò naøy, tieán haønh phaân hoaïch heä thoáng goàm döôùi væ loø vaø khoâng gian beân treân lôùp vaät lieäu raén seõ thu ñöôïc moät ñoái töôïng töông ñöông vôùi moâ hình coät nhoài. Caùc nghieân cöùu veà quaù trình chaùy treân loø ñoát tónh hai caáp ñöôïc thöïc hieän bôûi nhieàu cô quan nghieân cöùu trong n 1.3 TÌNH HÌNH NGHIEÂN CÖÙU QUAÙ TRÌNH CHAÙY TRONG THIEÁT BÒ ÑOÁT KIEÅU COÄT NHOÀI Thieát bò ñoát kieåu coät nhoài laø moät moâ hình vaät theå thu ñöôïc töø quaù trình phaân hoaïc h thieát bò loø ñoát coù væ loø di chuyeån vaø loø ñoát tónh hai caáp. Quaù trình chaùy trong thieát bò daïng coät nhoài ñöôïc nhieàu nôi thöïc hieän nghieân cöùu trong thôøi gian qua. Ñaùng keå laø nhoùm nghieân cöùu taïi Haøn Quoác, giaùo sö Shin vaø coäng söï, cuûa Vieän KIST ñaõ thöïc hieän nghieân cöùu moâ hình hoùa vaø moâ phoûng quaù trình chaùy cuûa goã thoâng trong thieát bò ñoát coù ghi loø di chuyeån. Trong nghieân cöùu naøy, caùc taùc giaû ñaõ phaân hoaïch thieát bò ñoát coù ghi di chuyeån thaønh töøng coät nhoài, xaây döïng moâ taû toaùn hoïc cho töøng coät nhoài trong heä thoáng. Moâ taû toaùn hoïc ñöôïc xaây döïng cho moät ñôn vò theå tích kieåm soaùt trong moät coät nhoài nhö sau [13, 14]: Nhieät thu ñöôïc trong pha raén trong moät ñôn vò theå tích kieåm soaùt bằng nhieät sinh ra do phaûn öùng hoùa hoïc cộng với nhieät maát maùt do bay hôi aåm, nhieät trao ñoåi vôùi theå tích kieåm soaùt b eân treân vaø beân döôùi vaø nhieät

(cid:1872)1(cid:3397)∆(cid:1872)

(cid:1846)(cid:1859) (cid:4666)(cid:1862) ,(cid:1872)(cid:4667)

(cid:1846)(cid:1859) (cid:4666)(cid:1862) (cid:3397)1,(cid:1872)(cid:4667)

(cid:4679) (cid:1856)(cid:1872)

(cid:3404)

(cid:1829)(cid:1868)(cid:1859)(cid:1839)(cid:1859)(cid:1856)(cid:1846)(cid:4662)

(cid:3505) (cid:1872)1

(cid:4678)(cid:3505) 0

(cid:3398) (cid:3505) 0

(cid:1872)1(cid:3397)∆(cid:1872)

ủa pha khí trong một ñôn vị thể tích kiểm rao

(cid:4672)(cid:3398)(cid:1843)(cid:4662) (cid:1855)(cid:1867)(cid:1866)(cid:1874) (cid:4666)(cid:1862), (cid:1872)(cid:4667) (cid:3397) (cid:1843)(cid:4662) (cid:1874)(cid:1867)(cid:1864) (cid:4666)(cid:1862), (cid:1872)(cid:4667) (cid:3397) (cid:1843)(cid:4662) (cid:1829)(cid:1841)(cid:4666)(cid:1862), (cid:1872)(cid:4667)(cid:4673) (cid:1856)(cid:1846)

(cid:3404) (cid:3505) (cid:1872)1

hôi, kho löôïng löôïng khoái than vaø ái t tro:

Khí hoùa

Nhieät phaân

Saáy

V C

V B

V A

Chaát thaûi khoâ (C): Chaát bay hôi Cacbon, tr o

Chaát thaûi sau nhieät phaân (D ): Cac bon, tro

Chaát thaûi sau nhieät phan vaø khí thaûi (A ): Tro

Chaát thaûi (B): A Åm Ch aát bay hôi Cacb on, tro

trao ñoåi vôùi pha khí. Töông töï, caân baèng nhieät trong pha khí ñöôïc vieát nhö sau: Năng lượng thu ñược c soaùt bằng nhiệt sinh ra do phản ứng hoaù học cộng với nhiệt t ñổi với pha rắn. Khoái löôïng vaät lieäu raén goàm khoái löôïng aåm, khoái löôïng chaá bay Mb=Mmoist+Mvol+Mchar+Mash Taïi tröôøng Ñaïi hoïc Sheffield, nhoùm nghieân cöùu cuûa giaùo sö aønh nghieân cöùu quaù trình ch aùy cuûa chaát thaûi raén trong thieát bò loø Swithenbank vaø giaùo sö Sharifi ñaõ tieán h ñoát coù ghi di chuyeån. Nhoùm nghieân cöùu cuõng thöïc hieän vieäc phaân hoaïch thieát bò loø ñoát coù ghi loø di chuyeån thaønh nhieàu thieát bò coät nhoài, tieán haønh thöïc nghieäm, xaây döïng moâ taû toaùn hoïc vaø moâ phoûng quaù trình chaùy treân thieát bò coät nhoài naøy [4, 15-17].

Nhöõng nghieân cöùu ở đây khi thöïc hieän xaây döïng moâ taû toaùn hoïc ñaõ xem heä goàm toaøn boä pha raén coù caùc loã xoáp beân trong. Quaù trình chaùy cuûa vaät lieäu raén ñöôïc khaûo saùt trong vuøng theå tích naøy döïa treân söï thay ñoåi theå tích cuûa vaät

lieäu raén trong quaù trình chaùy. Ngoaøi ra, caùc nghieân cöùu khaùc taïi tröôøng Ñaïi hoïc Sheffield vaø nhöõng nôi khaùc cuõng ñaõ thöïc hieän treân moâ hình thieát bò ñoát kieåu coät nhoài vôùi caùc loaïi vaät lieäu raén khaùc nhau nhö goã, giaáy caùc loaïi, coû möïc, rôm,… nhaèm tìm ra caùc yù nghóa öùng duïng thöïc tieãn nhö aûnh höôûng cuûa kích thöôùc vaät lieäu raén ban ñaàu, aûnh höôûng cuûa löôïng khoâng khí sô caáp, aûnh höôûng cuûa khoâng khí thöù caáp ñeán toác ñoä chaùy, noàng ñoä cöïc ñaïi caùc khí chaùy sinh ra [3-6, 16-26]. Caùc nghieân cöùu treân ñaõ ñoùng goùp r aát nhieàu vaøo söï hieåu bieát veà quaù trình chaùy cuûa caùc loaïi vaät lieäu trong thieát bò ñoát kieåu coät nhoài. Tuy nhieân, cho ñeán nay vaãn chöa coù moät coâng trình naøo thöïc hieän nghieân cöùu quaù trình ñoát hoãn hôïp vaät lieäu “chaát thaûi cuûa chaát thaûi” trong thieát bò ñoát kieåu coät nhoài theo con ñöôøng Tieáp caän heä thoáng vôùi taùc vuï Phaân tích heä thoáng. Baèng con ñöôøng Phaân tích heä thoáng naøy, caùc hieän töôïng co ruùt cuûa vaät lieäu do söï giaûi phoùng vaät chaát trong quaù trình chaùy, hieän töôïng quaù trình chaùy dieãn ra khoâng ñeàu laøm cho tình traïng maát caân baèng moment cuûa khoái vaät lieäu xaûy ra, daãn ñeán hieän töôïng suïp của khoái vaät lieäu raén trong quaù trình chaùy do aûnh höôûng cuûa ñoä roãng cuûa khoái haït cuøng vôùi söï di chuyeån ngaãu nhieân cuûa pha khí töø beân döôùi seõ ñöôïc laøm saùng toû thoâng qua vieäc phaân hoaïch heä thoáng, phaân tích ñònh

tính caáu truùc heä thoáng, vieäc boá trí thieát bò quan traéc caùc thoâng soá kieåm soaùt quaù trình ôû nhöõng chöông tieáp theo. CHƯƠ NG 2: PHÖÔNG PHAÙP, THIEÁT BÒ VAØ VAÄT LIEÄU TRONG NGHIEÂN CÖÙU THÖÏC NGHIEÄM

ĐỐI TƯỢNG CÔNG NGHỆ

Phát hiện v

ấn đề

1 PHÖÔNG PHAÙP NGHIEÂN CÖÙU HEÄ THOÁNG THIEÁT BÒ LOØ ÑOÁT COÙ VÆ LOØ DI CHUYEÅN 2. 2.1.1

Đặt vấn đề

Hiệu chỉnh hoặc đặt lại vấn đề

Thẩm định khâu đặt vấn đề

Xác định các mục tiêu phải đạt được

caáu

Sai

Đúng

Hiệu chỉnh các mục tiêu

Nhận dạng các rào cản

ÖÙU VAØ PHÖÔNG

Sai

Thẩm định khâu xác định mục tiêu

Đúng

Hiệu chỉnh các rào cản

Thẩm định khâu xác định rào cản

Sai

Xác định các tác vụ tiếp cận hệ thống (và các điều kiện để thực hiện)

Đúng

Hiệu chỉnh các tác vụ

Thẩm định khâu xác định tác vụ

Sai

Đúng

Thực hiện các tác vụ để giải quyết các vấn đề đã đặt ra

Thẩm định khâu thực hiện

Hiệu chỉnh quá trình thực hiện

Sai

Thẩm định kết quả thực hiện

Không đạt yêu cầu

Đạt yêu cầu

g n ú Đ

u ầ c u ê y ạt đ g n ô h K

Đạt yêu cầu

Phương phaùp tieáp caän heä thoáng thieát bò loø ñoát chaát thaûi raén 2.1.2 Phöông p haùp phaân hoaïch heä thoáng 2.1.3 Phöông phaùp phaân tích ñònh tính truùc heä thoáng 2.2 THIEÁT BÒ NGHIEÂN C PHAÙP THÖÏC HIEÄN 2.2.1 Phaân tích nhieät vi sai

Kết luận

Xác nhận kết quả và dự kiến phát triển

Thẩm định mức độ hoàn thành khâu thực hiện

Hình 2.2 Sô ñoà caáu taïo thieát bò phaân

eä thoáng thieát bò quaù Hình 2.1 Löôïc ñoà logic tieáp caän h ñoát chaát thaûi raén

tích nhieät vi sai

Thieát bò nghieân ñoä ùu cö suy giaûm khoái öôïng l lieäu vaät theo söï gia taêng nhieät ñoä trong trình nhieät ñoà Sô

hieát bò hoaït ñoäng ôû ñieàu kieän aùp suaát khí quyeån. Thieát bò coù theå

phaân ñöôïc thöïc hieän trong thieát bò NETZSCH TG 209. caáu taïo thieát bò goàm caùc boä phaän chính nhö sau: 2 .2.2 Thí nghieäm treân thieát bò loø ñoát coät nhoài 2.2.2.1 Thieát laäp heä thoáng thí nghieäm Heä thoáng t chia laøm hai nhoùm chính: • Cuïm caùc thieát bò t

•

Heä thoáng

Khoâng khí

Maùy tính ghi nhaän döõ lieäu

Beùc ñoát moài ban

Thieát bò ño noàng ñoä khí

Hình 2.4 Thieát bò ñoát kieåu coät nhoài

höïc hieän quaù trình cô hoïc: ñoù laø caùc thieát bò cung caáp oâxy sô caáp vaø oâxy thöù caáp. Khoâng khí sô caáp ñöôïc cung caáp töø ñaùy cuûa thieát bò coät nhoài. Khoâng khí thöù caáp ñöôïc cung caáp vaøo beân trong thieát bò taïi vò trí h=0,75cm keå töø ñaùy cuûa thieát bò. Khoâng khí cung caáp ñöôïc kieåm soaùt bôûi löu löôïng keá rotameter. bò truyeàn daãn Cuïm caùc thieát bò truyeàn daãn thoâng tin: ñoù laø caùc thieát thoâng tin veà khoái löôïng vaät lieäu raén coøn laïi, nhieät ñoä cuûa caùc vò trí doïc theo coät nhieân lieäu trong thieát bò, noàng ñoä caùc chaát khí. Moâ hình thieát bò ñöôïc treo treân heä thoáng caân ñieän ñeå ghi nhaän caùc giaù trò khoái löôïng thay ñoåi. Caùc ñaàu doø nhieät ñoä ñöôïc boá trí doïc theo chieàu cao cuûa thieát bò, moãi ñaàu doø caùch nhau 8cm keå töø ñaùy ñeán ñaàu doø thöù 8. ñaàu doø nhieät ñoä thöù 8, 9 caùch nhau 340cm, daàu doø thöù 9, 10 caùch nhau 10cm. OÁng huùt khí ñöôïc ñaët caùch ñaùy 40cm hoaëc 56cm höông thöùc tieán haønh thöïc nghieäm treân thieát bò coät nhoài 2.2.2.6 P Vaät lieäu raén ñöôïc naïp vaøo coät töø cöûa naïp lieäu ôû ñænh cuûa thieát bò sao cho chieàu cao coät nhieân lieäu khoâng quaù moät nöûa chieàu cao cuûa thieát bò. Sau khi naïp lieäu, caáp khoâng khí sô caáp vaøo coät töø beân döôùi thieát bò vôùi löu löôïng khoâng ñoåi vaø tieán haønh ñoát moài lôùp vaät lieäu raén töø beân treân. Tuøy thuoäc ñieàu kieän vaø muïc ñích thí c cung caáp vaøo thieát bò vôùi nhöõng giaù trò xaùc ñònh. Khí chaùy di

Khoâng khí Hình 2.7 Sô ñoà heä thoáng thieát bò ñoát kieåu coät nhoài nghieäm, khoâng khí thöù caáp coù theå ñöôï chuyeån leân treân ñænh thieát bò coät nhoài vaø thoaùt ra ngoaøi qua oáng thoaùt khí. Trong khi quaù trình chaùy xaûy ra, giaù trò nhieät ñoä trong coät nhieân lieäu ñöôïc ghi nhaän bôûi caùc ñaàu doø caëp nhieät ñieän caém doïc theo chieàu cao thieát bò vaø truyeàn daãn thoâng tin veà maùy tính. Khí chaùy ñöôïc trích ra taïi vò trí xaùc ñònh trong thieát bò sao cho phuø hôïp vôùi muïc ñích thí nghieäm seõ ñöôïc ngöng tuï hôi aåm, taùch caùc khí coù theå gaây nguy haïi cho caûm bieán noàng ñoä khí, vaø ñi vaøo thieát bò ño noàng ñoä caùc khí nhö CO, CO2,

Khaên giaáy

Caùc toâng

Goã thoâng

Coû tranh

Rôm

.3 VAÄT LIEÄU NGHIEÂN CÖÙU ïi vaät lieäu ñöôïc söû duïng trong O2, CH4. Giaù trò noàng ñoä caùc khí ñöôïc bieán ñoåi vaø truyeàn daãn veà maùy tính. Ngoaøi ra, trong khi quaù trình chaùy xaûy ra, khoái löôïng vaät lieäu cuõng giaûm theo thôøi gian vaø ñöôïc ghi nhaän bôûi heä thoáng caân töï ñoäng vaø cuõng ñöôïc truyeàn daãn thoâng tin veà maùy tính. Maùy tính coù nhieäm vuï nhaän caùc thoâng tin truyeàn daãn veà theo quy luaät töông töï, maõ hoaù vaø bieán ñoåi caùc tín hieäu naøy thaønh caùc giaù trò soá vaø bieåu ñaït treân moâ hình ñoà hoaï thoâng qua moät phaàn meàm chuyeân duïng. 2 Hình 2.8 trình baøy caùc loa thí nghieäm

Hình 2.8 Vaät lieäu ñaõ söû duïng trong thí nghieäm CHÖÔNG 3: KEÁT QUAÛ VAØ THAÛO LUAÄN

Vuøng thöù caáp

S5a

Vuøng sô caáp (vaät

S5b

lieäu raén)

Heä dò theå ña phaân taùn

Heä dò theå moät haït

Heä ñoàng theå vi moâ

Heä caùc phaân töû

OÁNG KEÁT QUAÛ NGHIEÂN CÖÙU PHAÂN TÍCH HEÄ TH

3,i

g, S3,i

g vaø haït vaät lieäu raén S3,i

Hình 3.1Caáu truùc phaân taàng heä hoùa lyù

3.1 3.1.1 Keát quaû phaân hoaïch heä thoáng i nghieân cöùu cuûa luaän aùn naøy, khu vöïc buoàng AÙp duïng phöông phaùp phaân hoaïch heä thoáng trong phaïm v loø di chuyeån (S5) khi ñöôïc tieán haønh phaân hoaïch theo khoâng gian ñoát sô caáp cuûa ñoái töôïng thieát bò væ thaønh nhöõng coät thaúng ñöùng goàm phaàn ñaùy væ loø coù loã cho pheùp khoâng khí sô caáp ñi vaøo khoái vaät lieäu raén töø beân döôùi, khoái vaät lieäu raén naèm treân ghi loø (S5b) vaø khoaûng khoâng gian beân treân khoái vaät lieäu raén (S5a). Xeùt heä thoáng thieát bò ñoát kieåu coät nhoài chaát thaûi raén (S5b). Phaân hoaïch theo khoâng gian thieát bò seõ thu ñöôïc hai vuøng cô baûn laø vuøng sô caáp (coøn goïi laø buoàng sô caáp) vaø vuøng thöù caáp (buoàng thöù caáp). Tieán haønh phaân hoaïch vuøng sô caáp theo khoâng gian thaønh nhöõng vuøng nhoû hôn goïi laø theå tích höõu haïn (control volume hoaëc finite volume) trong ñoù coù chöùa caû pha lieân tuïc vaø pha phaân taùn. Phaàn khoâng gian naøy laø moät heä thoáng môùi ñöôïc goïi laø quaàn theå caùc haït ña phaân taùn trong moâi tröôøng lieân tuïc (S4). Tieáp tuïc phaân hoaïch quaàn theå caùc haït ña phaân taùn thaønh caùc phaàn nhoû hôn. Choïn moät phaàn nhoû môùi taïo thaønh chæ goàm moät haït raén duy nhaát vaø phaàn khoâng gian bao quanh haït raén vaø naèm trong phaàn theå tích höõu haïn. Ñeán ñaây ta ñöôïc heä dò theå moät haït (S3). Tieáp tuïc phaân hoaïch heä dò theå moät haït naøy, xeùt heä chæ goàm hoaøn toaøn pha raén hoaëc hoaøn toaøn pha khí, ta thu ñöôïc heä thoáng môùi naøy laø heä ñoàng theå vi moâ (S2). Caùc heä ñoàng theå vi moâ naøy laø caùc chaát hoãn hôïp chöùa caùc ñôn chaát vaø hôïp chaát ôû caáp ñoä phaân töû. Tieáp tuïc phaân hoaïch heä ñoàng theå vi moâ naøy ta seõ thu ñöôïc moät taäp hôïp goàm caùc phaân töû (S1). Caáu truùc phaân taàng cuûa heä thoáng ñoát/nhieät phaân vaät lieäu raén nhö sau: 3.1.2 Phaân tích ñònh tính caáu truùc heä thoáng Vieäc thöïc hieä n phaân tích ñònh tính caáu truùc heä thoáng thieát bò ñoát kieåu coät nhoài ñöôïc thöïc hieän ôû lôùp thöù ba cuûa caáu truùc heä thoáng (heä dò theå moät haït vaät lieäu raén thöù i naøo ñoù ñöôïc kyù hieäu laø S3,i) pha lieân tuïc S3,i s bao quanh moät phaàn laø moät haït vaät lieäu raén hay moät haït vaät lieäu raén - pha phaân öû raùc thaûi raén (trong tröôøng hôïp naøy ñöôïc t coi lôùp vaät lieäu beân treân truyeàn vaän tôùi caùc pha S taùn S s). Nhieät löôïng Q töø quaù trình chaùy cuûa s laøm cho noäi naêng Ug, Us cuûa pha khí S3,i s taêng leân. Löôïng nhieät Q truyeàn vaän vaøo heä S3,i phuï thuoäc vaøo cöôøng ñoä naêng löôïng phaùt xaï Is cuûa lôùp vaät lieäu chaùy beân treân, khaû naêng haáp thuï böùc xaï es cuûa vaät chaát trong pha lieân tuïc vaø pha phaân taùn. Trong quaù trình taêng noäi naêng cuûa heä, caùc phaân töû nöôùc thuoäc caáu truùc cuûa S3,i s baét ñaàu di chuyeån töø beân trong ra beân ngoaøi beà maët, khueách taùn qua lôùp phim k hí ôû beà maët phaân chia pha vaø ñi vaøo pha lieân tuïc S3,i g vôùi ñoäng löïc khueách taùn hôi aåm laø ñoä cheânh leäch aùp suaát hôi baõo hoaø treân beà maët ΔPH2O. Toác ñoä khueách taùn coøn phuï thuoäc vaøo caáu truùc vaät lieäu, kích thöôùc hình hoïc cuõng nhö dieän tích beà maët cuûa pha phaân taùn. Caùc phaàn töû khí trong pha lieân tuïc di chuyeån ra khoûi heä S3,i ñang xeùt vaø ñi vaøo caùc heä S3,i+1 lieàn keà. Theo nghieân cöùu cuûa Ryu vaø coäng söï (2001), thôøi gian saáy vaät lieäu thöôøng keát thuùc trong khoaûng 2 phuùt [14]. Ñoàng thôøi vôùi quaù trình thoaùt hôi aåm töï do vaø hôi aåm lieân keát ra khoûi beà maët haït vaät lieäu raén, caùc nguyeân töû C, H, O,. .. taïi caùc nuùt maïng tinh theå trong caáu taïo cuûa vaät lieäu seõ trôû neân linh ñoäng hôn, laøm cho caùc lieân keát giöõa cacbonvaø caïc bon, cacbonvaø hydro, cacbonvaø oâxy hoaëc caùc goác töï do khaùc neáu coù trôû neân yeáu ñi. Khi haït chaát thaûi raén nhaän moät naêng löôïng ñuû lôùn, caùc lieân keát trong phaàn töû haït raén seõ bò ñöùt gaõy, daãn ñeán keát quaû seõ taïo thaønh caùc chaát höõu cô, maø chuû yeáu laø caùc hydrocacbon vaø aldehyt. Löôïng vaø thaønh phaàn chaát höõu cô ñöôïc taïo thaønh tuyø thuoäc vaøo nhieät ñoä vaø thaønh phaàn caáu taïo beân trong cuûa haït

s seõ giaûm daàn ñoàng thôøi ä taïo thaønh

Quaù trình giaûi phoùng aåm, nhieät phaân, khí hoaù than cuûa pha raén

Quaù trình chaùy cuûa caùc chaát höõu cô trong pha khí

Nhieät sinh ra töø caùc phaûn öùng chaùy trong pha khí vaø söï

Khoái löôïng vaät chaát trong pha raén chuyeån sang pha khí do khueách taùn

chaù

y cuûa than

Gradient NL beà maët

Gradient vaän toác

Gradient hoùa theá

Gradient nhieät ñoä

Giaûm kích thöôùc cuûa haït vaät lieäu raén

LÔÙP 4

Phaân boá haït theo kích thöôùc

vaät lieäu raén trong heä S3,i. Caùc chaát höõu cô ñöôïc taïo thaønh seõ thoaùt ra khoûi haït vaät lieäu raén, ñi vaøo trong pha khí. Nghieân cöùu cuûa Goh vaø coäng söï, (1998) ñaõ chæ ra caùc chaát höõu cô bay hôi ñöôïc giaûi phoùng ôû nhieät ñoä khoaûng 260oC [15] hoaëc theo nghieân cöùu cuûa Ryu vaø coäng söï, (2001) laø 300°C [14]. Khi caùc lieân keát ban ñaàu cuûa vaät lieäu bò ñöùt gaõy, kích thöôùc haït vaät lieäu raén S3,i caùc lieân keát môùi cuõng ñöôïc taïo thaønh, taïo ra saûn phaåm môùi ôû theå raén laø bitum vaø than. Toác ño than vaø bitum cuõng phuï thuoäc vaøo nhieät ñoä vaø thaønh phaàn caáu taïo cuûa vaät lieäu raén. Luùc naøy, oâxy töï do töø trong pha khí bao quanh beân ngoaøi haït raén khueách taùn ñeán beà maët cuûa haït vaät lieäu raén, seõ tieáp xuùc vôùi caùc nguyeân töû cacbon cuûa phaàn töû than, bitum vaø taïo ra phaûn öùng chaùy (phaûn öùng oâxy hoaù khöû), sinh ra naêng löôïng. Toác ñoä chaùy cuûa than ñöôïc kieåm soaùt bôûi söï khueách taùn cuûa lôùp phim khí hoãn hôïp vaø toác ñoä phaûn öùng [15]. Töông öùng vôùi caùc quaù trình xaûy ra trong pha raén, pha khí bao quanh moät haït vaät lieäu raén cuõng xaûy ra caùc quaù trình töông öùng. Khi haït vaät lieäu ra én giaûi phoùng hôi aåm, phaàn töû hôi nöôùc khueách taùn töø trong haït vaät lieäu ra beân ngoaøi pha khí bao quanh laøm cho maät ñoä cuûa phaàn töû hôi nöôùc taêng leân taïi moät thôøi ñieåm töùc thôøi. Phaàn töû hôi aåm ngay laäp töùc bò loâi cuoán bôûi pha khí ñi töø döôùi leân laøm giaûm maät ñoä hôi aåm trong vuøng theå tích höõu haïn bao quanh haït raén. Khi caùc chaát höõu cô trong pha raén ñöôïc taïo thaønh vaø khueách taùn ra khoûi lôùp beà maët cuûa haït vaät lieäu raén, caùc phaàn töû chaát höõu cô seõ tieáp xuùc vôùi oâxy vaø baét chaùy, sinh naêng löôïng. Saûn phaåm chaùy vaø caùc chaát höõu cô bay hôi chöa chaùy, oâxy vaø caùc phaàn töû khí khaùc seõ chuyeån ñoäng sang nhöõng theå tích höõu haïn khaùc ôû beân caïnh vaø beân treân. Naêng löôïng sinh ra töø caùc phaûn öùng chaùy seõ trao ñoåi nhieät tröïc tieáp vôùi p ha khí vaø truyeàn nhieät ngöôïc ñeán pha raén baèng böùc xaï. Lôùp thöù tö trong caáu truùc phaân taàng quan taâm ñeán phaàn theå tích höõu haïn cu ûa pha lieân tuïc chöùa moät quaàn theå caùc haït ña phaân taùn (heä S4,i). Moâ taû quan troïng nhaát ñoái vôùi heä ña phaân taùn ôû lôùp boán seõ laø phöông trình caân baèng tính chaát taäp ñoaøn haït (thöôøng ñöôïc goïi taét laø phöông trình caân baèng haït) phaûn aûnh söï bieán ñoåi haøm maät ñoä phaân boá haït trong quaù trình chaùy. 3.2 KEÁT QUAÛ XAÙC ÑÒNH THAØNH PHAÀN TOÅNG QUAÙT, THAØNH PHAÀN CÔ BAÛN, NHIEÄT TRÒ Baûng 3.1 Phaân tích thaønh phaàn toång quaùt

Hình 3.2 Phaân tích ñònh tính caáu truùc heä thoáng

5,5 81,2 12,1 1,2 Rôm 7,26 80,12 6,84 5,78 Coû tranh 7,91 82,21 5,55 4,33 Thoâng soá %M %VM %FC %A ng 3,2 Baû 5,48 82,44 8,51 3,57 Phaân tích cô baûn (c hoâ) g Go âng Thoâng soá Khaên giaáy Ca Co h

Khaên giaáy Caùc toâng Goã thoân 3,63 79,17 10,73 6,47 aên baûn k ùc toân 38,8 5,7 45,9 ã tho 49,8 8,1 38,3 43,0 10,0 37,3 Rôm 43,6 5,5 36,8 û tran 43,2 5,7 37,0 C, % H, % O, % g 3,3 Baûn Nhieät trò (HHV) ng C h oã thoâ Rôm oû tran aùc toân Thoâng soá Khaên giaáy C g G

18,4437 15,9755 16,1825 thôn 16,1746 g qua mối l VM – c.%A h HHV a.%FC+ 16,6112 u diễn = tổ s ối liên hệ giữa nhiệt trị v thành phần ng quát đượ c biể à b.% iên hệ sau: (3.1) âng, rôm vaø coû

(3.2) HHV = 0,3746*%FC+0,156*%VM – 0,0078*%Ash %FC+0,1659*%VM – 0,0178*%Ash HHV = 0,3037* (3.3) HHV = 0,3136*%FC+0,1789*%VM – 0,0278*%Ash

HHV = 0,4576*%FC+0,1749*%VM – 0,1078*%Ash HHV, MJ/kg M Töø keát quaû nghieân cöùu thöïc nghieäm ôû treân, giaù trò HHV cuûa khaên giaáy, caùc toâng, goã tho tranh theo thaønh phaàn toång quaùt nhö sau: Đối với khăn giấy: Đối với caùc toâng: Đối với gỗ thông: (3.4) Đối với rơm: (3.6)

HHV = 0,2536*%FC+0,1871*%VM – 0,1071*%Ash

100x

=δ

HHVtính − H H TN HV

như sau: tương đối HV Đối với cỏ tranh: (3.7) Đánh giá sai số giữa kết quả tính toán HHV theo công thức từ (3.4) đến (3.7) với kết quả (3.8)

100

100 90

90 80

54%

80 70

thaønh phaàn toång quaùt, phaân tích cô baûn ñaõ ñöôïc nghieân cöùu raát n oái quan heä giöõa caùc phaân tích

67%

62%

67%

70 60

G T

60 50 40

G T

60 50 40

40 30

30 20

20%

30 20

20%

20 10

10 0

200

800

1000

400

200

400

600

800

1000

600

800

600

800

400

600

800

600 Nhieät ñoä, 0C Temperature, oC

Nhieät ñoä, 0C Temperature, oC

200 Nhieät ñoä, 0C Temperature, oC

200 400 Nhieät ñoä, 0C Temperature, oC

Keát quaû cho thaáy, ñoái vôùi khaên giaáy, δ = 1,1%; ñoái vôùi caùc toâng, δ = 1,9%; ñoái vôùi goã thoâng, δ = 0,8%; ñoái vôùi rôm, δ = 0,5%; vaø ñoái vôùi coû tranh, δ = 0,9%. M hieàu. Naêm 1997, Demirbas tính HHV cuûa sinh khoái döïa vaøo phaân tích thaønh phaàn toång quaùt HHV = 0,196[FC]+13,119 [27]. Naêm 2005, Sheng, C. vaø coäng söï, ñaõ ñeà nghò coâng thöùc tính HHV cuûa sinh khoái 0318[O] [28]. Parikh, J. vaø coäng söï, ,3675+0,3137[C]+0,7009[H]+0, döïa vaøo phaân tích cô baûn HHV = -1 ñaõ tính HHV töø phaân tích thaønh phaàn toång quaùt cuûa vaät lieäu raén HHV = 0,3536[FC]+0,1559[VM]- 0,0078[Ash] [29]. Keát quaû thu ñöôïc trong nghieân cöùu naøy so vôùi coâng thöùc cuûa Parikh, J. vaø coäng söï, laø thích hôïp nhaát. 3.3 KEÁT QUAÛ PHAÂN TÍCH NHIEÄT VI SAI

200 400 Nhieät ñoä, 0C Temperature, oC ûa khaên giaáy ca Hình 3.3-3.7 Ñöôøng cong TG cu ùc toâng, goã thoâng, coû tranh, rôm Töø keát quaû th caùc loaïi vaät lieäu raén, coù theå ruùt ra moät soá keát eå hieän treân ñoà thò TG cuûa luaän nhö sau: (cid:153) Quaù trình baét chaùy cuûa haït vaät lieäu dieãn ra qua boán giai ñoaïn choàng laán leân nhau goàm: quaù trình nhieät phaân aûi phoùng aåm, quaù trình thu nhieät gia taêng nhieät ñoä trong toaøn haït vaät lieäu, quaù trình gi giaûi phoùng vaät chaát vaø quaù trình chaùy cuûa than cô baûn.

(cid:153) Vôùi taát caû caùc loaïi vaät lieäu nghieân cöùu, söï giaûi phoùng aåm dieãn ra trong khoaûng töø 3 ñeán 6 phuùt. Keát quaû naøy phuø hôïp vôùi nhieàu nghieân cöùu ñaõ coâng boá ñoái vôùi caùc loaïi vaät lieäu töông töï [14, 30]. Trong quaù trình giaûi phoùng hôi aåm, haït vaät lieäu tieáp tuïc gia taêng nhieät ñoä ñeán nhieät ñoä nhieät phaân.

(cid:153)

0.100

0.8

0.1

0.180

0.9

0.016

0.9

0.09

0.8

0.160

0.7

0.014

0.090 0.080

0.9 0.8

0.8

0.08

0.9 0.8

dα/dt

0.7

0.140

0.6

0.070

0.7

0.012

0.07

0.7

1 -

(cid:153) Khi haït vaät lieäu ñaït ñeán nhieät ñoä nhieät phaân, toác ñoä giaûi phoùng vaät chaát dieãn ra raát nhanh trong khoaûng 15 ñeán 25 phuùt, sau ñoù toác ñoä giaûi phoùng vaät chaát giaûm daàn. Ñieàu naøy cho pheùp döï ñoaùn ñaõ coù xaûy ra moät quaù trình ngöng tuï moät phaàn vaät chaát ñaõ ñöôïc giaûi phoùng treân beà maët lôùp vaät lieäu coøn laïi, taïo ra lôùp voû boïc ngaên caûn laøm cho quùa trình giaûi phoùng vaät chaát töø pha raén vaøo pha khí dieãn ra chaäm hôn. Vaán ñeà naøy seõ tieáp tuïc ñöôïc nghieân cöùu laøm roõ trong moâ hình lôùn hôn, töùc laø heä thoáng thieát bò ñoát kieåu coät nhoài. Trong khi vaät lieäu raén giaûi phoùng vaät chaát höõu cô, quaù trình chaùy cuûa than cuõng dieãn ra. Do toác ñoä chaùy cuûa than dieãn ra chaäm, ñöôøng cong TG bieåu dieãn söï suy giaûm khoái löôïng cuõng dieãn ra theo xu höôùng tieäm caän vôùi giaù trò ñoä tro trong vaät lieäu. ä chuyeån hoùa vaø vi phaân ñoä chuyeån hoaù theo thôøi gian cuûa caùc loaïi vaät lieäu nghieân cöùu ñöôïc theå trong caùc hình nhö sau:

0.6

0.120

0.060

0.5

dα/dt

C o

dα/dt

0.06

dα/dt

0.010

0.7 0.6

t d /

0.5

t d /

0.100

0.6 0.5

t d /

0.6 0.5

0.4

0.05

, t d /

0.008

dα/dt

α d

0.4

0.050 0.040

0.4 d

0.080

0.4

0.04

0.3

0.5 0.4

0.006

0.3

0.030

0.3

0.03

0.3

0.060

0.2

4 0.00

0.02

0.2

0.040

0.3 0.2

0.2 0.1

0.020 0.010

0.1

2 0.00

0.01

0.1

0.020

0.000

0 0.00

0.1 0.09 0.08 0.07 0.06 0.05 0.04 0.03 0.02 0.01 0

1 0

0.000

200

400

600

800

600

800

600

0 800

200

600

1000

600

800

Temperature, oC

200 400 Nhieät ñoä, 0C Temperature, oC

400 Nhieät ñoä, 0C

Temperature, oC

200 400 Nhieät ñoä, 0C

Ñoà thò ño hieän

) α

−

d α dt

E RT

⎛ exp ⎜ ⎝

⎞ ⎟ ⎠

⎡ ⎢ ⎣

⎤ 1( −⎥ ⎦

( 3.9) 200 400 Nhieät ñoä, 0C Hình 3.8-3.12 Ñoä chuyeån hoaù vaø vi phaân cuûa ñoä chuyeån hoaù cuûa khaên giaáy, caùc toâng, goã thoâng, coû tranh, rôm Moâ hình ñoäng hoïc quaù trình chaùy cuûa haït vaät lieäu raén trong khoâng khí ñöôïc xaùc ñònh theo phöông trình Arrhenius nhö sau:

Vôùi, α laø ñoä chuyeån hoaù cuûa vaät lieäu raén ; E laø naêng löôïng hoaït hoaù ; k0 laø haèng soá toác ñoä

n ])

ln[

1.(

−

1E ⎞ ( ⎟ TR ⎠

⎞ =⎟ ⎠

⎛ ⎜ ⎝

1ln(

−

) α

−

]

d α dt [ d α

trình môùi ñöôïc vieát l (3.10) aïi nhö sau: ) n laø baäc cuûa phaûn öùng ; R laø haèng soá khí ; Logarite hoaù hai veá cuûa phöông trình (3.9), phöông ⎛ ⎜ −+ ⎝ (3.11) Saép xeáp laïi phöông trình (3.10), coù:

soá k, E, vaø n trong phöông trình (3.11) ñöôïc xaùc ñònh cho töøng loaïi vaät lieäu raén döïa vaøo ñoà thò Caùc heä cuûa vi phaân ñoä chuyeån hoaù theo t hôøi gian nhö sau:

34; 377;

2.103 vaø n = 0 19.107 vaø n = 1 , ,9 vaø n = 0,349; ,341;

S ng söï (2002), Cao vaø coäng söï, hôïp [31-34]. RAÉN (cid:153) E = 28,80kJ/mol, k = 3607,3 vaø n = 0,2192 cho khaên giaáy; J/mol, k0 = 7,37.105 vaø n = 0,14 (cid:153) Ñoái vôùi cactoâng, E = 50,86k (cid:153) Ñoái vôùi goã thoâng, E = 63,19kJ/mol, k = 9, (cid:153) Ñoái vôùi coû tranh, E = 28,1kJ/mol, k = 1667 (cid:153) Ñoái vôùi rôm, E = 117,45kJ/mol, k = 60, saùnh caùc keát quaû nghieân cöùu cuûa Garcia et al, (1995), Biagini vaø coä 4), enneca vaø coäng söï, (2006), keát quaû trong nghieân cöùu naøy laø phuø KEÁT QUAÛ NGHIEÂN CÖÙU QUAÙ TRÌNH CHAÙY CUÛA VAÄT LIEÄU aù trình chaùy cuûa hoãn hôïp khaên giaáy vaø caùc toâng

eán quaù trình khí hoùa, ôû nhieät

,5kg vaø 1,

0.5

1100

1000

0.4

900

g k ,

800

l i

0.3

h g

700

C o

n ê r t

600

0.2

g n ợ ư

500

l i

, ộ đ t ệ h N

400

ố h K

300

0.1

200

100

150

200

250

300

350

400

450

500

550

So (200 3.4 3.4.1 Qu Quaù trình baét chaùy cuûa vaät lieäu raén dieãn ra theo caùc giai ñoaïn chính: bay hôi aåm, nhieät phaân ñeå giaûi phoùng caùc chaát höõu cô ôû nhieät ñoä khoaûng 260oC [14]. Quaù trình tieáp theo laø quaù trình chaùy cuûa than vaø taïo thaønh tro. Lieân quan ñ aïch ngaén hôn. ñoä cao, caùc hôïp chaát höõu cô maïch lôùn bò beû gaõy thaønh caùc m Khí chaùy coù thaønh phaàn chuû yeáu goàm CO, CO2, H2O, O2, buïi tro, CxHy (chuû yeáu laø CH4). Ngoaøi ra, thaønh tuøy thuoäc vaøo vaät lieäu raén ñem ñoát. Khoái löôïng phaàn NOx, SOx coù maët trong khí chaùy vôùi thaønh phaàn 0kg cho hoãn hôïp 70% khoái löôïng khaên giaáy vaø 30% khoái löôïng caùc maãu ñöôïc söû duïng laø 0 toâng. Hoãn hôïp giaáy ñöôïc ñoát trong ñieàu kieän khoâng khí sô caáp laø Q=468kg/m2h, vaø Q=1404kg/m2h. Kích thöôùc töông ñöông cuûa khaên giaáy vaø caùc toâng laø 0,26mm vaø 1,5mm töông öùng, do vaäy, heä ñöôïc xem laø heä dò theå ña phaân taùn. Thí nghieäm naøy nhaèm xaùc ñònh söï aûnh höôûng cuûa khoâng khí sô caáp, ñoä roãng cuûa heä ñeán cuûa vaät lieäu. Vieäc boá trí caùc ñaàu doø nhieät ñoä doïc theo chieàu cao coät nhoài seõ cho pheùp xaùc ñònh söï chaùy toác ñoä truyeàn nhieät trong heä. Thí nghieäm thöù nhaát ñöôïc thöïc hieän vôùi khoái löôïng vaät lieäu raén nhoài vaøo ban ñaàu laø 0,5kg, chieàu cao coät sau khi nhoài laø 32cm töông öùng vôùi khoái löôïng rieâng xoáp laø 49,736kg/m3. Ñöôøng bieåu dieãn nhieät ñoä trong coät nhieân lieäu ñöôïc trình baøy trong Hình 3.13 vaø 3.14, töông öùng vôùi khoâng khí sô caáp laø Q=468kg/m2h vaø Q=1404kg/m2h nhö sau:

100

150

200

250

300

350

400

450

500

550

Thời gian, s

Nhö ñaõ bieát, nhieät ñoä baét chaùy cuûa vaät lieäu raén ôû khoaûng 300oC. Trong thieát bò loø ñoát kieåu coät nhoài, vaät lieäu raén baét ñaàu chaùy ôû ñ ænh coät vaø chaùy daàn veà phía ñaùy coät. Ñònh nghóa toác ñoä baét chaùy

thôøi

Hình 3.14 Ñoä giaûm khoái löôïng theo g

g ñöùng. IFS = dz/dt, m/h

ian ûa di chuyeån theo phöông thaún

ieäu ,76 eân lieäu giöõa töøng ñoaïn vaät l ; 3,84m/h; 3,11m/h; vaø 5

dm dt

cross

cuûa nhieân lieäu trong coät nhoài Hình 3.13 Dieãn bieán nhieät ñoä theo (IFS) laø tæ soá giöõa khoaûng caùch /m2h gian vôùi khoâng khí Q=468kg maø ngoïn lö (3.12) (dz) vaø khoaûng thôøi gian (dt) Vôùi chieàu cao coät nhoài laø 32cm, caùc ñaàu doø nhieät ñoä trong coät laø töø T1 ñ eán T5, khoaûng caùch moãi vò trí ño nhieät ñoä laø 8cm. Toác ñoä baét chaùy cuûa nhi trong coät tính töø T5 ñeán T4, T4 ñeán T3, T3 ñeán T2 vaø T2 ñeán T1 laø 3,39m/h m/h. Toác ñoä baét chaùy trung bình t rong caû coät nhieân lieäu laø 3 ,27m/h. Khi ngoïn löûa baét ñaàu chaïm ñaùy coät (T1), quaù trình baét chaùy cuûa nhieân lieäu keát thuùc. Trong khi quaù trình baét chaùy cuûa nhieân lieäu ñang xaûy ra, quaù trình oâxy hoaù than cuõng xaûy ra trong lôùp nhieân lieäu ôû beân treân. Toång khoái löôïng nhieân lieäu giaûm trong giai ñoaïn baét chaùy laø 0.4kg. ÔÛ ñoaïn ñaàu tieân cuûa coät nhieân lieäu (T5-T4), vaät lieäu raén baét chaùy trong khoaûng 85s, vaø khoái löôïng vaät chaát ñöôïc giaûi phoùng laø 0.125kg. Trong ñoaïn keá tieáp, khoái löôïng vaät chaát ñöôïc giaûi phoùng laø 0.09kg trong khoaûng 75s. ÔÛ giai ñoaïn thöù ba, 0.08kg vaät lieäu raén ñöôïc giaûi phoùng trong 70s. Khi ngoïn löûa ñi töø vò trí T2 ñeán ñaùy coät nhieân lieäu, khoái löôïng vaät lieäu raén ñöôïc giaûi phoùng laø 0.06kg trong 50s. Ñònh nghóa toác ñoä , kg/m2h (3.13) Vôùi dm laø ñoä giaûm khoái löôïng trong khoaûng chaùy trong giai ñoaïn baét chaùy laø:

0.5

1100

468

1000

0.4

900

800

1404

g k , ò l i

700

0.3

C o

600

ộ đ

ệ

500

0.2

h g n ê r t g n ợ ư

h N

l i

400

ố h K

300

0.1

200

10 8 6 4 2 0

100

300

350

150

200

450

500

250

400

550

150

450

100

200

550

500

350

250

300

T5-T4

T3-T2

T4-T3

Thời gian, s

thôøi gian dt trong giai ñoaïn baét chaùy. Khi ngoïn löûa di chuyeån töø treân xuoáng döôùi, toác ñoä chaùy ghi nhaän ñöôïc nhö sau: BR1 = 182kg/m2h; BR2 = 137kg/m2h; BR3 = 131kg/m2h; vaø BR4 = 137kg/m2h. Toác ñoä chaùy trong giai ñoaïn ñaàu cao hôn giai ñoaïn sau do toång löôïng vaät chaát ñöôïc giaûi phoùng nhieàu hôn. Trong giai ñoaïn sau, haàu heát aåm ñaõ ñöôïc giaûi phoùng, khoái löôïng vaät chaát ñöôïc giaûi phoùng ít hôn trong khi toác ñoä baét chaùy cao hôn. Ñieàu naøy cho pheùp ñaët vaán ñeà veà vieäc coù moät

RHình 3.15 Dieãn bieán nhieät ñoä theo thôøi gian vôùi khoâng khí Q=1404kg/m2h

RHình 3.16 Ñoä giaûm khoái löôïng theo thôøi gian

Hình 3.17 Giaù trò IFS trong caùc thí T2-T1 nghieäm

dieãn ra trong ñieàu kieän ñuû khoâng khí cung caáp, quaù trình chaùy seõ dieãn ra

(3.14)

350

468

1404

löôïng vaät chaát ñöôïc taïo thaønh töø hôi khí nhöïa ñöôøng. Vaán ñeà naøy seõ ñöôïc ñònh löôïng roõ hôn trong phaàn sau. Tröôøng hôïp 2 (Q=1404 kg/m2h), dieãn bieán nhieät ñoä vaø ñoä giaûm khoái löôïng theo thôøi gian ñöôïc moâ taû trong ñoà thò Hình 3.15; 3.16 Tính toaùn IFS trong thí nghieäm naøy ñöôïc IFS5-4 laø 3,11m/h, IFS4-3 laø 3,43m/h, IFS3-2 laø 5,24m/h, vaø IFS2-1 laø 6,40m/h. Giaù trò IFS trung bình cho caû quaù trình laø 5,05m/h. Giaù trò IFS trong caùc thí nghieäm Q=468 kg/m2h vaø Q=1404 kg/m2h ñöôïc trình baøy trong Hình 3.17. Roõ raøng, khi quaù trình chaùy nhanh hôn. Ñieàu naøy cho thaáy söï aûnh höôûng cuûa khoâng khí sô caáp ñeán quaù trình chaùy laø raát ñaùng keå. áp Q=1404kg/m2h ñöôïc BR1 laø 219kg/m2h. Tính toaùn toác ñoä chaùy BR trong thí nghieäm vôùi khoâng khí sô ca BR2 laø 229kg/m2h, BR3 laø 187kg/m2h vaø BR4 laø 229kg/m2h. Caùc giaù trò naøy töông öùng cao hôn caùc g iaù trò trong tröôøng hôïp khoâng khí sô caáp Q=468kg/m2h cho thaáy söï aûnh höôûng ñaùng keå cuûa khoâng khí sô caáp ñeán söï chaùy. Ñònh nghóa toác ñoä chaùy nghieâm ngaët (SBR): SBR = (mM + mVol)/(AcrossΔt), kg/h mM laø toång khoái löôïng aåm ban ñaàu cuûa vaät lieäu, kg. mVol toång khoái löôïng caùc chaát höõu cô bay hôi coù trong vaät lieäu ban ñaàu, kg.

300

SBR 468

SBR 1404

250

219

229

h 2 m g k ,

200

188

R B

182

150

138

131

100

T 5-T 4

T 4-T 3

T 3-T 2

T 2-T 1

04 kg/m /m2h aø Q=14 v

Hình 3.18 Giaù trò BR vaø SBR tröôøng hôïp Q=468; Q=1404 kg/m2h

0.050

468

0.040

1404

0.028

0.026

0.030

0.017

0.020

0.011

0.010

0.000

-0.004

-0.010

-0.005

T5- T4

T4-T3

T3- T2

T2-T1

-0.010

-0.007

-0.020

Δt laø toång thôøi gian cuûa quaù trình baét chaùy, h. Tính toaùn ñöôïc SBR trong Q=468 kg m2h vaø 211kg/m2h. laø 177kg/ Ñöôøng bieåu dieãn BR cuûa Q=468 kg/m2h trong Hình 3.18 cho thaáy: BR baét ñaàu taïi giaù trò lôùn hôn SBR, sau ñoù giaûm daàn ñeán cuoái quaù trình. Trong khi trong Q=1404 kg/m2h, ñöôøng BR baét ñaàu ôû giaù trò lôùn hôn SBR vaø taêng leân, sau ñoù laïi giaûm xuoáng thaáp hôn SBR vaø cuoái cuøng taêng leân lôùn hôn SBR. YÙ nghóa cuûa vieäc so saùnh BR vaø SBR laø ñeå moâ taû löôïng vaät lieäu bò tieâu ï trong quaù trình chaùy. Khi BR lôùn hôn SBR, nghóa laø ñaõ coù th u ät phaàn than bò tieâu thuï vaø/hoaëc ñoä aåm vaø caùc chaát höõu cô bay mo trong lôùp vaät lieäu thaáp hôn ñöôïc giaûi phoùng. Neáu BR nhoû hôn hôi R, quaù trình chaùy dieãn ra chaäm hôn do coù moät löôïng vaät chaát SB öôïc taïo thaønh töø caùc chaát höõu cô bay hôi (quaù trình ngöng hôi ñ khí nhöïa ñöôøng) hoaëc vaät lieäu chaùy bò chaäm laïi do taùc ñoäng cuûa quaù trình truyeàn nhieät, truyeàn khoái. Löôïng vaät chaát bò tieâu thuï

Hình 3.19 Khoái löôïng vaät chaát trong töøng giai ñoaïn Q=468 vaø Q=1404 kg/m2h

hoaëc sinh ra ñöôïc theå hieän trong ñoà thò Hình 3.19 nhö sau: Trong hình 3.19, giaù trò döông chöùng toû coù söï taïo thaønh vaät chaát hoaëc do söï chaùy chaäm cuûa vaät lieäu. Giaù trò aâm chöùng toû coù moät höõu cô bay hôi ôû lôùp vaät lieäu thaáp hôn ñöôïc giaûi phoùng. Neáu quaù ieäu, chæ coù theå coù duy nhaát moät khaû naêng xaûy ra laø than ñaõ bò oâxy

. R) laø tæ soá giöõa toång khoái löôïng vaát chaát bò maát ñi trong moät reân moät ñôn vò dieän tích maët caét cuûa coät. ABR = mlost/(AcrossΔt),

(3.16)

0.16

0.140 0.142

Thí nghieäm

0.14

Tí nh t oaùn

0.12

0.10

0.08

0.060 0.064

0.06

0.04

0.02

0.00

468 kg/ m2h

1404 kg/ m2h

át löôïng than bò tieâu thuï hoaëc ñoä aåm, cha trình xaûy ra ôû ñoaïn cuoái cuûa coät nhieân l hoaù tröôùc khi giai ñoaïn baét chaùy keát thuùc Ñònh nghóa toác ñoä chaùy trung bình (AB khoaûng ét chaùy t thôøi gian cuûa quaù trình ba kg/m2h (3.15) Giaù trò ABR trong Q=468 kg/m2h laø 149kg/m2h trong khi Q=1404 kg/m2h laø 216kg/m2h. So saùnh giaù trò haân khoái löôïng vaät lieäu coøn laïi treân ghi loø taïi cuoái thôøi cuûa ABR vaø SBR seõ giaûi thích ñöôïc nguyeân n ñieåm baét chaùy cao hôn hoaëc thaáp hôn toång khoái löôïng cuûa cacboncoá ñònhvaø tro trong nhieân lieäu ban ñaàu. Keát quaû naøy cuõng ñaõ chæ ra raèng keát quaû trong nghieân cöùu cuûa Ruy vaø coäng söï, [35] laø khoâng chính xaùc. aùy (IR) laø toång khoái löôïng vaät lieäu ban ñaàu treân moät khoaûng thôøi gian baét chaùy Ñònh nghóa vaän toác baét ch vaø dieän tích maët caét. IR = M0/(Δt.Across), kg/m2h Goïi ρbulk laø khoái löôïng rieâng ñoå ñoáng cuûa vaät lieäu: ρbulk = M0/(H0.Across), kg/m3 (3.17) Vaän toác baét chaùy coù theå tính nhö sau: IR = M0.H0/(H0.Δt.Across) Keát hôïp (3.17) vaø (3.18) cho: (3.18) (3.19) IR = (H0/Δt).ρbulk IR = IFS.ρbulk (3.20) toác baét chaùy trong Q=468 kg/m2h laø m2h. ñieåm cuoái cuûa quaù trình loø vaøo thôøi n ghi tính nhö sau: Do vaäy, IR coù theå ñöôïc tính toaùn töø IFS: Theo coâng thöùc (3.20), vaän 174kg/m2h, vaø trong Q=1404 kg/m2h laø 229kg/ Khoái löôïng vaät chaát treâ baét chaùy ñöôïc m = (SBR-ABR) AcrossΔt /3600+(mfixed_cacbon+ mash), kg

aé

Hình 3.20 Khoái löôïng vaät lieäu coøn laïi sau quaù trình baét chaùy

Keát quaû so saùnh trong Q=468 kg/m2h, k tính toaùn laø 0,142kg, v kg/m2h, khoái löôïng tín 0,060kg. Sai soá giöõa tín hoái löôïng vaät lieäu coøn laïi sau quaù trình b t chaùy trong tröôøng hô ïp aø trong thí nghieäm ño ñaïc thöïc teá laø 0,140kg. Trong Q=1404 h toaùn ñöôïc laø 0,064kg trong khi soá lieäu ghi nhaän thöïc teá laø ,91% cho h toaùn vaø thöïc nghieäm laø 1, 71% cho Q=468 kg/m2h, vaø 6

_ = st

air

fuel = 18w + 12x + y + 16

(3.24); A trong giai ñoaïn baét chaùy: ER = mair_st/mair_sup (3.23) phaûn öùng chaùy, tính theo phöông trình phaûn öùng, kg/m2h. = x + y/4 – z/2 laø soá mol oâxy caàn thieát cho phaûn öùng Q=1404 kg/m2h. Ñònh nghóa giaù trò tæ leä oâxy töông ñöông mair_st laø khoái löôïng khoâng khí caàn cho A32 BR TL I M .0 233

z laø khoái löôïng phaân töû cuûa nhieân lieäu ban ñaàu (giaû söû nhieân lieäu Mfuel

CO2

Giai ñoan bắt cháy

Giai ñoan khí

Giai ñoaïn bắt

Giai ñoaïn khí

CO2

V % , 2 O , 2 O C O C

V % O2, O2, C O, C

100

150

200

250

300

350

400

450

500

550

100

150

200

250

300

350

400

450

500

550

Thời gian, s

ñöôïc vieát goïn laïi thaønh (wH2O).CxHyOz); mair_sup laø khoái löôïng khoâng khí thöïc cung caáp, kg/m2h Giaù trò ER trong Q=468 kg/m2h vaø Q=1404 kg/m2h laø 0,809 vaø 0,415 theo thöù töï. YÙ nghóa cuûa heä s oá naøy laø khi ER taêng leân, quaù trình chaùy seõ laø thieáu oâxy, ñieàu naøy daãn ñeán noàng ñoä caùc trong chaát khí chaùy seõ ca o.

Hình 3.21b Thaønh phaàn khí trong thí nghieäm Q

=1404 kg/m2h

Hình 3.21a Thaønh phaàn khí trong thí nghieä

m Q=468

2 kg/m

h

1100

250

14.40

1000

229

0.9

900

200

0.8

800

172

700

0.7

9.60

SBR

150

C o

g k , ò l i

h / m

600

0.6

h 2 m / g k ,

115

102

, ộ đ t ệ

500

0.5

100

S F

h N

R B

400

4.11

0.4

h g n ê r t g n ợ ư

3.60

l i

3.20

300

0.3

1.69

ố h K

1.52

200

0.2

100

0.1

270

630

650

100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500

270

440

530

600

630

650

100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500

440 530 600 Thôøi gian , Time, s

Thời gian, s

Thôøi gian, s

68 kg/m2h nhoû hôn trong Q=1404 kg/m2h, do ñoù thaønh phaàn khí 0 giaây ñaàu tieân, trong Q=468 kg/m2h, noàng ñoä CO2 haàu heát vaøo 2h. Trong khoaûng 50 giaây, noàng ñoä CO trong Q=468 kg/m2h Khoâng khí cung caáp trong tröôøng hôïp Q=4 chaùy sinh ra cuõng raát khaùc nhau. Trong 15 khoaûng 18% so vôùi 14% trong Q=1404 kg/m töø 14% ñeán 16% trong khi ñoù noàng ñoä CO cao nhaát laø 14% xaûy ra trong

g/m2h

Hình 3.23 Ñoä giaûm khoái löôïng Hình 3.24 IFS trong Q=468 k

Hình 3.25 Toác ñoä chaùy theo thôøi gian

theo thôøi gian

xeùt ñaõ neâu ra. vôùi khoái löôïng vaät lieäu ban ñaàu laø h vaø Q=1404kg/m2h.

eäu nhoài lôùn hôn neân toång thôøi gian u maát ñi trong Q=468 a t lieä ø 650s, toång khoái löôïng vaä ôùi thôøi gian baét chaùy l FS tro äm naøy ñöôïc theå hieän trong Hình 3.22: ng thí nghie

Hình 3.22 Dieãn bieán nhieät ñoä theo thôøi gian taïi caùc vò trí trong coät khoaûng thôøi gian ngaén trong Q=1404 kg/m2h trong khoaûng thôøi gian laø 180 giaây. OÂxy dö trong Q=1404 kg/m2h cao hôn trong Q=468 kg/m2h cuõng ñaõ giaûi thích ñöôïc caùc nhaän Tieán haønh thí nghieäm töông töï nhöng chieàu cao cuûa coät nhoài laø 56cm 1kg. Khoâng khí cung caáp cuõng thöïc hieän theo cheá ñoä Q=468 kg/m2 Trong thí nghieäm naøy, do chieàu cao coät nhoài lôùn hôn, khoái löôïng vaät li baét chaùy cuõng seõ lôùn hôn. V 2h laø 0.6kg. Tính toaùn I kg/m Ñöôøng bieåu dieãn IFS cho thaáy caøng veà cuoái quaù trình, IFS caøng lôùn, ñieàu naøy cho thaáy söï aûnh höôûng cuûa oät. Quan heä BR vaø böùc xaï nhieät cuûa lôùp nhieân lieäu ñang chaùy ñeán lôùp nhieân lieäu ôû vò trí thaáp hôn trong c SBR trong thí nghieäm ñöôïc trình baøy trong Hình 3.23: a quaù trình, ñieàu Hình 3.23 cho thaáy ñöôøng bieåu dieãn cuûa BR chæ lôùn hôn SBR ôû thôøi ñieåm ñaàu vaø cuoái cuû naøy ñuùng laø vì chieàu cao, ñoä roãng cuûa khoái haït ñaõ coù aûnh höôûng lôùn ñeán toác ñoä chaùy cuûa nhieân lieäu trong coät. Moät phaàn than ñöôïc sinh ra trong quaù trình ngoïn löûa di chuyeån töø ñænh xuoáng ñaùy coät nhoài. tieáp theo ñöôïc thöïc Ñeå nhaän roõ hôn söï aûnh höôûng cuûa khoâng khí cung caáp ñeán quaù trình chaùy, thí nghieäm hieän cuõng vôùi chieàu cao coät nhoài laø 56cm, khoái löôïng vaät lieäu nhoài laø 1kg. Khoâng khí cung caáp laø Q=1404 kg/m2h keát quaû ñöôïc trình baøy trong Hình 3.26; 3.27

1200

1100

0.9

1000

0.8

900

0.7

800

0.6

700

C o , ộ đ

0.5

600

500

0.4

ệ h N

g k , ò l i h g n ê r t g n ợ ư

400

0.3

l i ố h K

300

0.2

200

0.1

100

100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500

Thời gian, s

RHình 3.26 Nhieät ñoä caùc vò trí trong coät theo thôøi gianR

RHình 3.27 Ñoä giaûm khoái löôïng trong coät theo thôøi gianR

350

321

300

315

SBR

28,80

229

250

229

200

229

h /

150

h m2 g k ,

S F

R B

122

100

9,60

5,76

4,80

3,60

1,92

35 30 25 20 15 10 5 0

430

440

400

340

130

280

440

430

340

400

280

130

Thôøi gian, s

Hình 3.29 Toác ñoä chaùy theo thôøi gian

Hình 3.28 Dieãn bieán IFS theo thôøi gian

g k

0,50

0,150

Thí nghieäm

0,414

468

0,400

Tính toaùn

0,40

aùy h c

1404

0,100

g k , i h g n eâ r t

0,254

0,30

0,240

g ân o h k

0,050

ïi a l øn o c

0,20

äu e i l

g ïn ô ö l

aät v aø v

0,10

0,000

oái h K

n a h t

0,00

-0,050

1404

468

T8-T7 T7-T6 T6-T5 T5-T4 T4-T3 T3-T2 T2-T1

-0,100

g ïn ô ö l ái o h K

Hình 3.30 Khoái löôïng vaät lieäu tieâu huyû hoaëc sinh ra

Hình 3.31 Khoái löôïng vaät chaát coøn laïi treân ghi

Giai ñoaïn khí hoùa

Giai đoạn bắt cháy

Giai ñoaïn khí hoùa

Giai đoạn bắt cháy Giai ñoïan ñaàu

O2 CO2 CO

CO2

V % O2, O2, C O, C

100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500

Thời gian, s

thí Trong naøy, nghieäm laàn nöõa, moät nhaän ñònh veà ûng söï aûnh höô cuûa khoâng khí sô caáp ñeán quaù trình chaùy ñöôïc xaùc ñònh. Toång khoái löôïng vaät chaát bò tieâu ai huyû trong gi ñoaïn baét chaùy laø 0,76kg trong thôøi khoaûng gian 440s. taïi Nhieät ñoä caùc vò trí trong coät trong Q=1404 kg/m2h nhìn chung laø cao hôn nhieät ñoä taïi cuøng vò trí trong Q=468 kg/m2h. Ñieàu naøy chöùng toû quaù trình chaùy dieãn ra toát hôn. Trong khoaûng 130s ñaàu, giaù trò IFS vaø BR ñeàu taêng leân, giaù trò BR cao hôn SBR. Quaù trình chaùy dieãn ra vôùi söï giaûi phoùng aåm, caùc chaát höõu cô bay hôi vaø moät phaàn cacboncoá ñònhcuõng bò chaùy. Sau 130s, toác ñoä chaùy, toác ñoä baét chaùy giaûm daàn ñeán khoaûng 340s. Vaøo cuoái cuûa quaù trình, toác ñoä chaùy, toác ñoä baét chaùy laïi taêng leân, baùo hieäu söï tieâu huyû vaät lieäu taêng leân töông öùng. Giaù trò vaän toác baét chaùy (IR) trong tröôøng hôïp khoâng khí sô caáp laø Q=468 kg/m2h vaø Q=1404 kg/m2h laø 176kg/m2h vaø 244 kg/m2h. Roõ raøng, tröôøng hôïp oâxy cung caáp nhieàu seõ aûnh höôûng ñeán söï chaùy cuûa nhieân lieäu trong coät. Taïi thôøi

Hình 3.32 Thaønh phaàn khí chaùy vôùi khoâng khí sô caáp Q=468 kg/m2h

Hình 3.33 Thaønh phaàn khí chaùy vôùi khoâng khí sô caáp Q=1404 kg/m2h

1200

0.5

1100

0.5

1100

1000

0.4

900

0.4

800

700

C o

0.3

C o

700

0.3

600

ộ đ

600

500

, ộ đ t ệ h N

ệ h N

500

g k , ò l i h g n ê r t g n ợ ư

0.2

l i

0.2

g k , ò l i h g n ê r t g n ợ ư

400

l i

400

ố h K

300

ố h K

300

0.1

200

0.1

200

100

200

300

400

500

100

200

300

400

500

600

700

100

200

300

400

500

600

700

100

200

300

400

500

Thời gian, s

ñieåm ñaàu vaø cuoái, quaù trình chaùy xaûy ra vôùi löôïng nhieân lieäu bò tieâu huyû nhieàu hôn trong khi giai ñoaïn giöõa, toác ñoä chaùy chaäm daàn do thieáu oâxy, trôû löïc khueách taùn trong pha khí vaø raén lôùn. Töông töï, tính toaùn khoái löôïng vaät chaát coøn laïi treân ghi loø trong tröôøng hôïp khoâng khí cung caáp laø Q=468 kg/m2h vaø Q=1404 kg/m2h ñöôïc theå hieän trong Hình 3.31. Sai soá trong keát quaû tính toaùn vaø keát quaû thöïc nghieäm trong tröôøng hôïp Q=468 kg/m2h vaø Q=1404 kg/m2h laø 3,5% vaø 5,8%. Caùc giaù trò ER hai thí nghieäm naøy tính ñöôïc laø 1,309 vaø 0,800 trong Q=468 kg/m2h vaø Q=1404 kg/m2h. Ñieàu naøy coù nghóa laø trong tröôøng hôïp Q=468 kg/m2h, thaønh phaàn khí chaùy thieáu oâxy. Ñaàu huùt khí chaùy trong tröôøng hôïp Q=468 kg/m2h ñöôïc ñaët ôû vò trí 40cm beân trong coät, do vaäy phaûi maát 380s môùi thu ñöôïc maãu khí chaùy ñaàu tieân. Trong tröôøng hôïp Q=1404 kg/m2h, ñaàu huùt khí ñöôïc boá trí taïi ñænh cuûa coät nhieân lieäu. Trong Q=468 kg/m2h, noàng ñoä CO2 xuaát hieän khoaûng 18% trong voøng 700s, trong khi noàng ñoä CO2 chæ xuaát hieän ôû daïng giaù trò töùc thôøi taïi thôøi ñieåm 150s vaø 350s trong Q=1404 kg/m2h. Hai giaù trò töùc thôøi taïi thôøi ñieåm 820s vaø 510s trong Q=468 kg/m2h vaø Q=1404 kg/m2h ñaõ chæ roõ raèng giai ñoaïn khí hoaù than baét ñaàu. 3.4.2 Quaù trình chaùy cuûa hoãn hôïp caùc toâng vaø goã Tieáp tuïc nghieân cöùu quaù trình chaùy cuûa hoãn hôïp vaät lieäu raén khaùc goàm caroâng (50% KL) vaø goã (50% KL) trong thieát bò ñoát kieåu coät nhoài vôùi khoái löôïng vaät lieäu ban ñaàu laàn löôït laø 0,5 vaø 1,0kg ôû ñieàu kieän caáp khí sô caáp laø Q=468kg/m2h vaø Q=1404kg/m2h.

2 RHình 3.34R-3.37R Diễn biến nhiệt RñRộR, ñRộ suy giảm khối lượng theo thời gian với Q=468kg/mP

2 PhR PhR, vaø RQ=1404kg/mP

ñoä chaùy dieãn ra hôn caùc lôùp vaät 2h laø 0,06kg vaø g giai ñoaïn baét

5 kg/m2h trong tröôø 6 kg/m2h tron oaïn baét chaùy laø 162 ng laø 3 ,7m/h vaø c ñoä chaùy trong 2. Toác ñoä chaùy 2h. Tæ leä caáp g/m ôïp 1 vaø 192, töông öùng laø 87,3 kg/m2h vaø 117,1 Trong caû hai tröôøng hôïp vôùi khoâng khí cung caáp laø Q=468kg/m2h, vaø Q=1404kg/m2h, toá c khaù chaäm vaø khoâng ñeàu. Thôøi gian baét chaùy cuûa lôùp vaät lieäu ôû beân treân dieãn ra nhanh lieäu ôû beân döôùi. Khoái löôïng coøn laïi trong tröôøng hôïp khoâng khí cung caáp Q=468kg/m tröôøng hôïp coøn laïi laø 0,02kg. Ñieàu naøy ñaõ laøm roõ theâm hieän töôïng chaùy cuûa than tron chaùy. Vaän toác chaùy trong thí nghieäm vôùi khoâng khí cung caáp Q=468 vaø Q=1404kg/m2h töông öù 3,6m/h. Toác ñoä baét chaùy laø 229,2 kg/m2h vaø 183,8 kg/m2h trong tröôøng hôïp 1 vaø 2. Toá ng hôïp g tröôøng h , giai ñ trong toaøn boä quaù trình ñoát trong tröôøng hôïp 1 vaø 2 k khí töông ñöông trong tröôøng hôïp 1 vaø 2 töông öùng laø 0,978 vaø 0,386.

Hình 3.38-3.39

Noàng ñoä khí chaùy với Q=468kg/m2h

, vaø

Q=1404kg/m2h

CO2

V %

, 2 O

, 2 O C

CO2

O C

100

200

300

400

500

600

700

100

200

300

400

500

600

700

Thời gian, s

Trong khi ñoù, trong tröôøng hôïp 2, noàng ñoä CO2 cöïc trung bình khoaûng 11% töø giaây thöù 20 ñeán 220. Noàn OÂxy dö döôùi 2% trong voøng 50 giaây.

1200

0.9

1100

0.8

1000

0.8

900

0.7

800

0.6

C o

700

C o

0.5

ộ đ

600

ệ

0.4

500

0.4

g k , ò l i h g n ê r t g n ợ ư

, ộ đ t ệ h N

500

g k , ò l i h g n ê r t g n ợ ư

h N

l i

400

0.3

l i ố h K

ố h K

300

0.2

200

0.1

100

200

300

400

500

600

100

200

300

400

500

600

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

Thời gian, s

ban ñaàu laø 1,0kg. Cheá ñoä caáp khí cho tröôøng hôïp 1 khoái ua 4kg/m2h. Dieãn bieán nhieät ñoä theo thôøi gian, ñoä suy giaûm hoãn hôïp khí chaùy trong suoát quaù trình ñoát ñöôïc bieåu dieãn q Trong tröôøng hôïp 1, noàng ñoä CO ñaït cöïc ñaïi treân 18% trong 90 giaây, noàng ñoä CO trung bình 17% trong ø 170 giaây ñeán 270 giaây. OÂxy dö khoâng phaùt hieän voøng 360 giaây. Noàng ñoä CO hôn 10% trong khoaûng tö ñaïi ñaït ñöôïc trong khoaûng töø 100 giaây ñeán 330 giaây. 19,2% taïi thôøi ñieåm 190 giaây. Noàng ñoä CO2 g ñoä CO cöïc ñaïi treân 10% taïi thôøi ñieåm 220 giaây. Tieán haønh thí nghieäm töông töï vôùi khoái löôïng vaät lieäu laø Q=468kg/m2h vaø tröôøng hôïp 2 laø Q=140 löôïng vaø noàng ñoä caùc khí taïo thaønh trong c aùc hình sau:

2 ộ suy giảm khối lượng theo thời gian với Q=468kg/m2h, vaø

Q=1404kg/m h

Hình 3.40-3.43 Diễn biến nhiệt ñ , ñộ Vaän toác chaùy trong tröôøng hôïp 1 vaø 2 laø 3.3m/h vaø 3.9m/h. Toác ñoä baét chaùy laø 260.4kg/m2h vaø 309.7kg/m2h trong tröôøng hôïp 1 vaø 2 töông öùng. Toác ñoä chaùy trong giai ñoaïn baét chaùy laø 229.2kg/m2h vaø 297.3kg/m2h trong tröôøng hôïp 1 vaø 2. Toác ñoä chaùy toaøn boä quaù trình laø 203.2kg/m2h trong tröôøng hôïp 2, vaø 130.6kg/m2h trong tröôøng hôïp 1. Heä soá caáp khí 2.756 trong tröôøng hôïp 1, vaø 1.192 trong tröôøng hôïp 2.

CO2

V %

2 O

, 2 O

2 O C

, 2 O C

O C

100

200

300

400

500

600

700

800

900

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

Thời gian, s

Hình 3.44-3.45 Noàng ñoä khí chaùy với Q=468kg/m2h, vaø Q=1404kg/m2h

Trong caùc thí nghieäm treân, dieãn bieán nhieät ñoä theo thôøi gian cho thaáy quaù trình chaùy cuûa hoãn hôïp vaät lieäu dieãn ra vôùi söï chaùy cuûa caùc toâng dieãn ra nhanh hôn cuûa goã. Ñieàu naøy daãn ñeán hieän töôïng suïp cuûa khoái vaät lieäu do söï chaùy khoâng ñeàu giöõa caùc loaïi vaät lieäu, keát quaû laø quaù trình chaùy ôû khu vöïc ñaùy coät nh oài

(ñoaïn töø T2 ñeán T1) dieãn ra chuû yeáu theo quaù trình chaùy cuûa goã. Khu vöïc khoâng gian beân treân gia taêng nhieät ñoä do chòu söï taùc ñoäng cuûa khí chaùy beân döôùi di chuyeån leân treân ñænh thieát bò. Do aûnh höôûng cuûa tính chaát baét chaùy khaùc nhau cuûa caùc loaïi vaät lieäu, nhìn chung, vaän toác chaùy, toác ñoä baét chaùy, toác ñoä chaùy cho toaøn quaù trình cuûa hoãn dieãn ra nhanh hôn so vôùi quaù trình chaùy cuûa moät loaïi vaät lieä u rieâng bieät (Ryu vaø coäng söï, [35]). Ñieàu naøy coù theå ñöôïc nhaän ñònh bôûi caùc nguyeân nhaân sau: (cid:190) Ñoä roãng cuûa khoái vaät lieäu lôùn daãn ñeán vieäc phaân phoái khoâng khí ñeán beà maët cuûa caùc phaàn töû ñang chaùy toát hôn, daãn ñeán quaù trình chaùy dieãn ra toát hôn treân cuøng moät maët caét.

(cid:190) Quaù trình hình thaønh khí hôi nhöïa ñöôøng giaûm do ñoä roãng cuûa khoái haït vaät lieäu lôùn daãn ñeán vieäc caùc khí hôi nhöïa ñöôøng vöøa sinh ra laïi tieáp tuïc baét chaùy. Quaù trình chaùy naøy giaûi phoùng moät löôïng lôùn naêng löôïng, coù taùc duïng thuùc ñaåy quaù trình chaùy cuûa hoãn hôïp dieãn ra nhanh hôn.

(cid:190) Toác ñoä giaûi phoùng vaät chaát cuûa hai loaïi vaät lieäu khaùc nhau khoâng gioáng nhau daãn ñeán söï co ruùt cuûa khoái vaät lieäu dieãn ra nhanh, ñieàu naøy daãn ñeán quaù trình baét chaùy cuûa lôùp vaät lieäu beân döôùi dieãn ra nhanh hôn so vôùi quaù trình chaùy cuûa vaät lieäu rieâng leû. (cid:190) Dieãn bieán nhieät ñoä coøn cho thaáy khoâng coù quaù trình taêng nhieät ñoä ñoät bieán, ñieàu naøy coù nghóa laø quaù trình chaùy cuûa hoãn hôïp vaät lieäu coù tính chaát khaùc nhau dieãn ra “ñeàu” hôn.

cuûa hoãn hôïp goã vaø rôm

1300

1.2

1200

1.1

1400

1100

1200

0.9

1100

1000

0.9

1200

0.8

1000

900

0.8

900

0.7

800

1000

g k , ò l i

C o

0.7

800

g k , ò l i

700

0.6

g k , ò l i

ộ đ

C o

700

0.6

800

ệ

600

0.5

600

h N

0.5

, ộ đ t ệ

h g n ê r t g n ợ ư

500

l i

600

500

0.4

h g n ê r t g n ợ ư

h N

C o , ộ đ t ệ h N

0.4

l i

h g n ê r t g n ợ ư

400

ố h K

l i

400

0.3

ố h K

0.3

400

300

ố h K

300

0.2

200

0.1

100

200

300

400

500

600

700

800

100

200

300

400

500

600

700

800

100

200

300

400

500

600

700

800

100

200

300

400

500

600

700

800

100

200

300

400

500

600

700

800

100

200

300

400

500

600

700

800

Thời gian, s

Caùc nhaän ñònh treân ñöôïc laøm roõ hôn qua thí nghieäm ñoát hoãn hôïp rôm-goã sau ñaây. 3.4.3 Quaù trình chaùy muïc ñích xaùc ñònh Quaù trình chaùy cuûa h oãn hôïp rôm (30%KL) vaø goã thoâng (70%KL) ñöôïc thöïc hieän nhaèm roõ söï khaùc bieät giöõa quaù trình chaùy cuûa hoãn hôïp vaät lieäu vaø vaät lieäu rieâng bieät. Thí nghieäm ñöôïc thöïc hieän vôùi khoái löôïng hoãn hôïp vaät lieäu laø 1,0kg vaø cheá ñoä caáp khí laø Q=468kg/m2h (tröôøng hôïp 1), khoâng khí cung caáp 936kg/m2h (tröôøng hôïp 2), vaø Q=1404kg/m2h (tröôøng hôïp 3).

ộ

Hình 3.46-3.51 Diễn biến nhiệt ñ , ñ

ộ suy giảm khối lượng theo thời gian với Q=468kg/m2h

, 936

kg/m2h

, vaø

1404kg/m2h

CO2

V %

CO2

, 2 O

2 O

, 2 O C

CO2

2 O C

O C

100

200

300

400

500

600

700

100

200

300

400

500

600

700

800

100

200

300

400

500

600

700

800

Thời gian, s

1kg/m2h, vaø 1041 ; 603, , 7kg/m2h, vaø 3 ; 337, , 5kg/m2h 2kg/m2h ; 179, Vaän toác chaùy trong caùc tröôøng hôïp thí nghieäm 1, 2, vaø 3 töông öùng laø 10,08m/h; 10,6m/h; vaø 18,3m/h. Toác ñoä baét chaùy laø 572 9kg/m2h ,7kg/m2h. Toác ñoä chaùy trong giai ñoaïn baét chaùy cuûa vaät lieäu trong ba tröôøng hôïp töông öùng laø 320 8kg/m2h 75,0kg/m2h. Toác ñoä chaùy ; vaø 373,3kg/m2h. Tæ leä oâxy töông ñöông trong giai trong toaøn boä quaù trình laø 169, ñoaïn baét chaùy töông öùng laø 3 ,370; 2,300; vaø 1, 703kg/m2h.

ờ

Hình 3.52-3.54 Noàng ñoä khí chaùy theo th i gian v i Q=468kg/m2h, Q=936kg/m2h vaø Q=1404kg/m2h ớ

CHƯƠNG 4: XAÂY DÖÏNG MOÂ TAÛ TOAÙN HOÏC

q d

.D. x ij

)X(f ∂ t ∂

1i =

1i 1j = =

⎤ −⎥⎦

x ∂ ⎡ i ).X(f ⎢⎣ t ∂

∂ ∑ x ∂ i

∂ ∑∑ x ∂ i

)X(f ∂ x ∂ j

)

4.1 TAÙC VUÏ MOÂ HÌNH HOÙA TOAÙN HOÏC 4.2 XAÂY DÖÏNG MOÂ TAÛ TOAÙN HOÏC CHO QUAÙ TRÌNH CHAÙY VẬT LIEÄU RAÉN TRONG HEÄ DÒ THEÅ ÑA PHAÂN TAÙN Phöông trình caân baèng tính chaát quaàn theå haït ña phaân taùn [36, 37]:

1.((

)

=υρε−∇+ s

, sm

ρε−∂ t ∂

(4.5) Pha lieân tuïc: (4.6) 4.2.1 Moâ taû toaùn hoïc heä dò theå ña phaân taùn (lôùp boán) 4.2.1.1 Phöông trình baûo toaøn vaät chaát ( Pha phaân taùn: ∂ ρε s s t ∂

ρε−∇+

+σ∇=

ρε− s

v) f

vv) f

ρε− s

gf)

∑

)

(4.8) 4.2.1.2 Phöông trình baûo toaøn moment:

1((

)

υρε−∇+

)

∇∇=

S)Tk(

)h f

( Tk ∇∇= f f

Q,g

ρε s

s,p

Q,s

(4.10) Pha phaân taùn:

∂ ∂t 4.2.1.3 Phöông trình baûo toaøn naêng löôïng Pha lieân tuïc: ( 1( h) ρε− ∂ s f t ∂

∂ T s ∂ t

∂

( 1(

)

Y) i f

)

υρε−∇+

∇=

( 1(

)

Y i

( 1(D eff ,a

) SY +∇ρε− f i

ρε− s t ∂

4.2.1.4 Phöông trình baûo toaøn caáu töû trong pha khí: (4.18)

(4.19)

−

E RT

⎞ 1( ) α−⎟ ⎠

⎛ e p. x ⎜ ⎝

; α laø ñoä chuyeån hoaù cuûa vaät lieäu raén; E laø naêng löôïng hoaït hoaù; k: laø hằng số tốc

“i” ñaïi dieän caùc phần töû (i = CO, CO2, H2, CH4, CxHy, H2O, O2, khí nhöïa ñöôøng) Da,eff laø heä soá khueách taùn roái [4, 38], Da,eff = Di+0.5υfdp 4.2.2 Moâ taû toaùn hoïc cho heä dò theå moät haït vaø heä ñoàng theå (lôùp hai vaø ba) d α dt độ

0.96

n laø baäc cuûa phaûn öùng; R laø haèng soá khí hieân cöùu cuûa Wu vaø coäng söï, Yu vaø coäng söï [9, 39]: rchar = Kchar.mchar.ps,0(4.21); Kchar = 2.3TsExp(-

2.9x10

Te.

Exp

−

tar

5.0 CH

84.1

96.0

9650 eT

⎛ ⎜ ⎜ ⎝

⎞ ⎟ ⎟ ⎠

8.0

Theo ng 1110 0/RTs) ö Daàu nh ïa ñöôøng khi nhieät phaân coù coâng thöùc: CH1.84O0.96, vôùi khoái löôïng phaân töû laø 95g/mol [40]. Daàu ñöôøng chaùy sinh ra CO vaø H2O theo phaûn öùng nhö sau: CH1.84O +0.48O⎯→CO+0.92H O(iii) hôi nhöïa Phöô ng trình ñoäng hoïc cuûa quaù trình chaùy cuûa daàu hôi nhöïa ñöôøng [41]: (4.22) Te = αTf + (1- α)Ts, Tf ≤ Ts

CCk

)T/ f

CH4

r CH

7.0 CH CO + 0.5O2 ⎯→ CO2 ; Toác ñoä chuyeån hoùa CO thaønh CO2 theo Hautman vaø coäng söï, [42]:

5.0

(4.25) T = T , e (4.24); 10x6.1 CH4 + 1.5O2 → CO + 2H2O [8]: T > T s f (Exp 24157 −

10x25.3

(Exp

15098

−

)T/ f

r CO

CCCk CO

5.0 O

O2H

(4.26); (4.27)

;

(4.28); H + 1/2O ---> H O r = k . x

5.0 .CC O H 2 (cid:198) ΔH298 = 206.2x103 kJ/kmol; r = kxi

3 H

. C

−

OH 2

. CC CO K

xie

⎛ ⎜ ⎜ ⎝

⎞ ⎟ ⎟ ⎠

3 eH − 2

. (4.29) CH4 + H2O CO + 3H2,

. C C eCO − . CH C e −

eOH − 2

C .

4 H

Ke: Haèng soá caân baèng cuûa phaûn öùng (4.30); Ci-e: Thaønh phaàn caân baèng cuûa phaûn öùng

k =r

C .

−

xii.

OH 2

CO K

xii

⎛ ⎜ . ⎜ ⎝

⎞ ⎟ ⎟ ⎠

−

CO 2

(4.31) CH4 + 2H2O CO2 + 4H2, (cid:198) ΔH298 = 206.2x10 kJ/kmol;

e C .

−

4 C . eH − 2 2 eOH − 2

Ke: Haèng soá caân baèng cuûa phaûn öùng (viii): (4.32)Ci-e: Thaønh phaàn caân baèng cuûa phaûn öùng

−

CC . CO

OH 2

CC CO 2 K

xiii

⎞ ⎟ ⎟ ⎠

⎛ ⎜ ⎜ ⎝

. C

CO 2

eH − 2

(4.33) CO + H2O CO2 + H2, (cid:198) ΔH298 = -41.1x103 kJ/kmol (ix); r = kxiii.

e − . C

eCO −

eOH − 2

Ke: Haèng soá caân baèng cuûa phaûn öùng: ; Ci-e: thaønh phaàn caân baèng cuûa phaûn öùng [43, 44]

i j

1i − − )1(

−=

−

I(k a

i j

)E b

1 4

4.2.3 Moâ hình truyeàn nhieät böùc xaï trong pha raén (4.35); “I” ñaïi dieän cho cöôøng ñoä böùc xaï ñoái vôùi tia tôùi ( i=1) hoaëc tia phaûn xaï (i=2)

ε− s

365 368 .0

.0 Re

⎞ ⎟ ⎠

6.0

3/1

⎛ ⎜ ⎝ ruyeàn nhieät ñoái löu:

(4.36) ữ khueách taùn cuûa lôùp phim khí [11, 45]: (4.37) “j” laø bieán khoâng gian; ka heä soá haáp thu böùc xaï cuûa vaät lieäu, m-1 ; ka = -[ln(1-εs)]/ls 4.2.4 Moâ hình truyeàn nhieät vaø truyeàn khoái gi a hai pha .0 765 Söï 82.0 R e

Re1.10.2

l α s1 gK

6.0

3/1

(4.38) 1-εs laø ñoä xoáp cuûa khoái nguyeân lieäu; Heä soá t

Re1.10.2

lk sc D

uyeàn khoái ñöôïc tính toaùn thoâng qua chuaån soá: Töông töï, heä soá tr (4.39)

f s

)

(4.40); Sc=μ /(ρ D) (4.41); Pr = C .μ /K (4.42);

ρε s

s,p

∇∇ S)Tk( s

Q,s

sm ,

∂ T s ∂ t

) ρ

Re=ρ υ l /ν f f 4.2.5 Moâ taû toaùn hoïc thieát bò ñoát kieåu coät nhoài Pha phaân taùn: ;

1.((

)

ρε−∇+

+σ∇=

=υρε−∇+ s

ρε− s

v) f

vv) f

ρε− s

g) f

∑

∂

( 1(

)

∂ ∂ t ;

1((

)

υρε−∇+

)

υρε−∇+

∇=

)

( 1(

)

)h f

( Tk ∇∇ f f

Q,g

Y i

( 1(D eff ,a

) SY +∇ρε− f

Y) ρε− i f s t ∂

( ∂ ρε s s t ∂ 1( −∂ ε t ∂ h) ρε− s f t ∂

Pha lieân tuïc: ;

ùi pha khí 4.2.6 Ñieàu kieän ban ñaàu vaø ñieàu kieän bieân 4.2.6.1 Ñoái vô t = 0: ρf(x,y,z,0) = ρair = constant; Tf (x,y,z,0) = Tair = constant; Yi (x,y,z,0) = Yair = constant

ope

s,0

onstant; Yi (x,y,0,t) = Yair = constant

∂ρs(x,y,z(t),t)/∂t = ms(x,y,z(t),t)/Ω(t); ∂Ts (x,y,z(t),t)/∂t = Ts(x,y,z(t),t)

; T (x,y,z,0) = T = constant t = ms(x,y,0,t)/Ω(t); ∂Ts (x,y,0,t)/∂t = Ts(x,y,0,t)

z = 0:ρf(x,y,0,t) = ρair = constant; Tf (x,y,0,t) = Tair = c z = z(t): ∂ρ (x,y,z(t),t)/∂t = P /RT(x,y,z,t); ∂T (x,y,z(t),t)/∂t = T(x,y,z(t),t); ∂Yi(x,y,z(t),t)/∂t = f f Y (x,y,z(t),t) 4.2.6.2 Ñoái vôùi pha raén t = 0: ρs(x,y,z,0) = ms, /V = constant = 0: ∂ρs(x,y,0,t)/∂ z z = z(t): R H Q ÔÏ CHƯƠNG 5: XAÂY DÖÏNG CHÖÔNG TRÌNH MOÂ PHOÛNG UAÙ T ÌN ÑOÁT HOÃN H P VAÄT LIEÄU RAÉN TRONG THIEÁT BÒ ÑOÁT KIEÅU COÄT NHOÀI

Baét ñaàu

t = t + Δt

5.1 PHÖÔNG PHAÙP THEÅ TÍCH HÖÕU HAÏN 5.2 THUAÄT TOAÙN PHAÂN LY GIAÛI HEÄ PHÖÔNG TRÌNH

Boå sung ñaëc tính

Giaûi caùc phöông trình

Gia

ûi ph

öông trình aùp suaát (lieân

Hoäi tuï

tuïc)

Boå sung aùp suaát, toác ñoä khoái löôïng maët

2 +

Giaûi caùc phöông trình naêng löôïng, roái vaø voâ höôùng khaùc

• N

1 + J 1 +

n •

•

Δy

• W w P e E

Hoäi tuï

j J j

s •

1 - J

I-1 i I i+1 I+1 i+2

Δx

Döøng laïi

HAÙP THEÅ TÍCH HÖÕU HAÏN ÙC PHÖÔN TRÌNH MOÂ TAÛ ONG THIEÁT BÒ KIEÅU COÄT NHOÀI 5.3 AÙP DUÏNG PHÖÔNG P G GIAÛI GAÀN ÑUÙNG HEÄ CA QUAÙ TRÌNH CHAÙY VAÄT LIEÄU RAÉN TR ÑOÁT 5.3.1 Lö uaùt ôùi toång q

m,1l =

n,1

; . Caùc löôùi ñöôïc chia döôùi u. Caùc oâ töù daïng ñoàng ñeà giaùc 5mmx5mm ñöôïc thaønh laäp nhö moät theå tích kieåm soaùt. Gía trò Δy phuï thuoäc vaøo chieàu coät nhieân cao cuûa lieäu. hieàu Goïi n, m laø soá oâ theo c ngang vaø chieàu thaúng ñöùng. C(k,l) laø vò trí cuûa oâ C taïi haøng ngang k vaø haøng doïc l trong phaïm vi tính toaùn, k =

Hình 5.1 Löu ñoà cuûa thuaät toaùn phaân ly

Hình 5.2 Löôùi giôùi haïn tính toaùn

V).

)

ε−

1( ε−+

−

)uA( ρ

−

)vA( ρ

[ { )uA()

]

[ )vA( ρ

] }

VS Δ m

0 ( Δρ−ρ P t Δ

5.3.2 Sai phaân caùc phöông trình lieân tuïc hí 5.3.2.1 Phöông trình lieân tuïc trong pha k ΔV=ΔxΔy; Ae=Aw =Δy; An=As= Δx (5.1)

( Δ=ρ

) ρ

( Δ−

) ( Δ+ρ

) ( Δ−ρ

) +ρ n

0 +ρ P

S m 1(

yx ΔΔ t Δ

yx ΔΔ ) ε−

=> (5.2)

+φ SS

+φ N

0 P

0 +φ P

+φ W

+φ EE

=φ PP

Ñaët Fw = (ρu)wAw; Fe = (ρu)eAe; Fs = (ρu)sAs; Fn = (ρu)nAn; a AÙp duïng coâng thöùc toång quaùt:

SyxS =ΔΔ

0 Pa

u S +

0 P

yx ΔΔ tΔ

(5.3); (5.3); ΔF=Fe – Fw + Fn – Fs aP = aW + aE + aS + aN + + ΔF – SP;

Δ−=

Δ−

Δ−ρ Ee

Nnxu ρ (5.6)

m 1

y Δ

x u Δ= 0

)v(

)u(y

)v(x

ρ+

ρ−Δ

y ρ+Δ

ρ−Δ

x Δ

u 0Δρ+

S m 1

0 x).Δ ( ρ−ρ P t Δ

m 1

yx ΔΔ sε−

yx Δ Δ ε− s

Do vaäy, ñoái vôùi caùc nuùt löôùi beân trong mieàn xaùc ñònh, caùc giaù trò (5.5) aW = FW; aE = FE; aN = FN; aS = FS ; SP = a coù daïng nhö sau: ΔΔ ; ε− s (5.8) ; (5.9) (5.7) ÔÛ ñaùy:

yx Δ

−=

out

)u(y

( ρ

ρ−Δ

ρ+Δ

x u ρ−Δ

x Δ

u ρ−

x Δ

out

S m 1

yx ΔΔ ε−

(ρ

0 ( ). Δρ−ρ P t Δ ÔÛ bieân phaûi va Bieân traùi:

(5.11); (5.12) (5.10); ÔÛ ñænh:

)u(

)u(y

)u(x

ρ−

ρ+Δ

ρ−Δ

S m 1

yx ΔΔ ε− ø bieân traùi: 0 yx). ΔΔρ− P t Δ

yx ΔΔ ε−

(5.13)

)u(

)u(y

)u(

ρ+

ρ+Δ

ρ−

m 1

yx ΔΔ ε−

S m 1

ΔΔ ε−

0 ( yx). ΔΔρ−ρ P t Δ

Bieân phaûi: (5.14);SuL=SuR= (5.15);SpL=SpR 0(5.16)

)

−

)u( ρ

x Δ

)u(x

)u( ρ

x Δ

u(x u ρ−Δρ+Δ 0

u ρ−Δρ+Δ 0

S m 1

0 yx). ( ΔΔρ−ρ P t Δ

yx ΔΔ ε−

S m 1

0 yx). ( ΔΔρ−ρ P t Δ

yx ΔΔ ε−

Goùc traùi ôû ñaùy: ; Goùc phaûi ôû ñaùy: ;

)u(

)u(y

ρ+

ρ+Δ

u x ρ−Δ

x Δ

)u(

)u(y

ρ−

ρ+Δ

u x ρ−Δ

x Δ

out

S m 1

0 ( yx). ΔΔρ−ρ P t Δ

ΔΔ ε−

S m 1

yx ΔΔ ε−

0 ( yx). ΔΔρ−ρ P t Δ

; Goùc phaûi ôû ñænh: Goùc traùi ôû ñæn : h

ρ−

u x Δρ+

out

m 1

ΔΔ ε−

Sm 1

yx ΔΔ ε−

Taïi caùc oâ ôû ñaùy traùi vaø ñaùy phaûi, ; oâ ôû ñænh traùi vaø ñænh phaûi:

−=

x u Δ= 0

out

)

Taïi caùc oâ ôû ñaùy traùi vaø ñaùy phaûi: (5.23); oâ ôû ñænh traùi vaø ñænh phaûi: (5.24)

0 P

−=

mS ε

( ρ−ρ Δ

S m ε

5 S .3.2.2 Phöông trình lieân tuïc trong pha raén ai phaân ta ñöôïc: (5.25); (5.27) (5.26); Sp = 0

ε−

−

Δ+

Δ−

]

TC f E

TC f S

TC Nf

T P

[ ) Δε− s

Wfww

5.3.3 Sai phaân phöông trình naêng löôïng 5.3.3.1 Sai phaân phöông trình naêng löôïng trong pha khí

x/)T

y/)T

x/)T

yx ΔΔ t Δ Δ+

−

Δ−Δ

−

Δ+Δ

−

Δ−Δ

−

y/)T Δ

T( N

T( P

T( E

T( P

1( ε−+

x y Δ Δ

0 T P

yx ΔΔ t Δ

=> (5.28)

1(5.0

Δ+

x/ Δ

2 Δ+

2x/ Δ+Δ

y/ Δ

1( ε−=

) − ε Δ s

C fw

(5.29); (5.30a)

1(5.0

yx ΔΔ t Δ yu

−=

Δ+

x/ Δ

) − ε Δ s

) Δε− s

xk f Δ y/ (5.31)

(5.30b); (5.30c)

1(5.0

−=

Δ+

y/ Δ

1( ε−=

) Δε− s

0 P

(5.30d);

1(5.0

Δ−

+ Δ

− Δ

ΔΔ

C ρ s s yx ΔΔ t Δ ρ

TC f E

TC f S

(5.32)

SQ )

[ ) Δε− s yu

TC n f N ; Fn =

u Fw =

Wfww ; Fe =

) Δε− s

C ρ fww

) Δε− s

) Δε− s a

f a

n n SF

−Δ+

; ; Fs =

] 1( ε− 0 P (5.33)

Vôùi ΔF = Fe – Fw + Fn – Fs; Vì vaäy, töø phöông trình:

E ]

P Δ -

yu ρ

xu ρ

s a + W xu ρ n C n

C ρ fww

e C e

s C s

)[ Δε− s ÔÛ döôùi ñaùy cuûa phaïm vi tính toaùn:

ε−

Δ−

Δ+

Δ−

]

T P

[ ) Δε− s

Wfww

TC f E

0 TC f S

TC Nf

- + 5 => Sp = -0.

x/)T

x/)

2y/)T

yx ΔΔ t Δ Δ+

−

Δ−Δ

−

Δ+Δ

−

Δ−Δ

y/) Δ

T( P

0 T S

T( E

T( N

1( ε−+

yx ΔΔ

0 T P

(5.34)

1(5.0

Δ−

Δ+

(5.35)

]

ρ Wfww

TC Ef

0 TC f S

TC Nf

yxS ΔΔ+ Q

(5.36)

[ ) Δε− s 1(5.0 −=

Δ−

Δ− ]

yx ΔΔ t Δ TC [ ) Δε− s

C ρ fww

ε−

Δ−

Δ+

Δ−

]

T P

[ ) Δε− s

ρ ww

TC f E

TC f S

out T N

out

ÔÛ ñænh cuûa phaïm vi tính toaùn:

x/)T

y/)T

Δ−Δ

−

y/)T Δ

yx ΔΔ t Δ Δ+

−

Δ−Δ

−

Δ+Δ

−

T( E

T( P

out T( N

T( P

yx ΔΔ

0 T P

out

(5.37)

1(5.0

Δ−

Δ+

−

yx ΔΔ

] S +

C ρ fww

TC f S

T E

out

(5.38)

1(5.0

1( ε−+ [ ) Δε− s −=

Δ−

Δ+

TC Nf ]

yx Δ t Δ T [ ) Δε− s

ρ ww

TC S f

(5.39)

ε−

Δ+

Δ−

]

[ ) Δ−ε− s

T P

TC f E

TC f S

TC Nf

x/)T

x/)

y/)

Δ−Δ

Δ+

−

Δ+Δ

Δ−Δ

−

y/)T Δ

T( N

T( P

wall W

T P

T( P

1( ε−+

yx ΔΔ

0 T P

ε−

Δ+

Δ−

]

T P

ρ ww

TC f S

TC Nf

yx ΔΔ t Δ [ ) Δε− s

(5.30) Bieân traùi: ÔÛ bieân phaûi vaø traùi cuûa phaïm vi tính toaùn yxΔΔ t Δ T( E

x/)T

y/)T

yx ΔΔ t Δ yk

−

Δ−Δ

−

Δ+Δ

−

2 Δ+

Δ−Δ

−

y/)T Δ

T( P

wall T( E

T( P

T( N

yx ΔΔ

1( ε−+

0 T P

wall

Bieân phaûi: (5.31)

1(5.0

−

Δ−

Δ+

Δ−

yx ΔΔ t Δ yu ρ

TC ρ Wfww

TC Ef

T S

TC N f

y xS ΔΔ+ Q

(5.32)

1(5.0

Δ−

Δ+

yx ΔΔ

(5.33)

] ]

1(5.0

s xu

ρ Wfww yu ρ

e e xu Δ+

Δ−

xu Δ− ]

[ ) Δε s [ ) Δε− s [ ) Δ−ε− s

TC Ef

wall TC f E TC ρ f S

TC S f TC Nf

TC Nf n n yxS ΔΔ+ Q

(5.34)

1(5.0

ε−

Δ+

Δ−

(5.35)

[ ) Δ

]

ρ Wfww

TC Nf

y xS ΔΔ+ Q

Δ+

Δ−

ε−

]

T P

T Nf

TC f S [ ) Δ−ε− s

T E

0 TC f S

2 x/)T

x/)

2y/)T

Δ+

−

Δ−Δ

−

Δ+Δ

−

Δ−Δ

−

y/)T Δ

T( P

wall W

T( N

T( P

0 S

yx ΔΔ t Δ T( E

ε−

yx Δ

0 T P

ÔÛ goùc döôùi beân traùi: (5.36)

ε−

Δ+

Δ−

]

T P

yx ΔΔ t Δ [ ) Δε− s

ρ ww

0 TC f S

TC Nf

x/)T

2y/)T

yx ΔΔ t Δ yk

2 Δ+

−

Δ+Δ

−

Δ−Δ

−

−Δ

−

y/)T Δ

T( P

T( N

T( P

0 S

wall T( E

1( ε−+

yx ΔΔ

0 T P

yx ΔΔ t Δ

out

ε−

Δ+

Δ−

ÔÛ goùc döôùi beân phaûi: (5.37)

]

T P

[ ) Δ−ε− s

TC f E

TC f S

TC Nf

2 x/)T

x/)

y/)T

Δ+

−

Δ−Δ

−

Δ+Δ

−

Δ−Δ

−

y/)T Δ

T( P

wall W

out T( N

T( P

yx ΔΔ t Δ T( E

1( ε−+

yx ΔΔ

0 T P

out

ÔÛ goùc ñænh traùi: (5.38)

Δ+

Δ−

ε−

]

T P

Wfww

TC f S

TC Nf

f yx ΔΔ t Δ [ ) Δε− s

x/)T

y/)T

2 Δ+

−

Δ−Δ

−

Δ+Δ

−

Δ−Δ

−

y/)T Δ

T( P

out T( N

T( P

yx ΔΔ t Δ wall T( E

1( ε−+

yx ΔΔ

0 T P

yx ΔΔ t Δ

ùc ñænh phaûi: ÔÛ go (5.39)

1(5.0

Δ−

Δ+

ΔΔ

]

uBL

TC E f

0 TC f S

TC Nf

ÔÛ oâ döôùi ñaùy phaûi vaø traùi: (5.50)

1(5.0

Δ−

Δ+

yx ΔΔ

(5.51)

]

uBR

[ ) Δ−ε− s

ρ Wfww

0 TC f S

TC Nf

1(5.0

ε−

Δ−

Δ+

yx ΔΔ

]

T E

out N

uTL

TC f S

TC f

out

Û oâ treân ñænh phaûi vaø traùi Ô : (5 .52)

1(5.0

Δ−

Δ+

yx ΔΔ

[ ) Δε− s ρ [ ) Δ TC f S

uTR

ρ Wfww

TC Nf

(5. 53)

] (5.54);

[ ) Δε− s S

1(5.0

Δ+

−=

1(5.0

−=

xu ρ

[ ) Δε− s

pBL

pBR

[ ) Δ−ε− s

C ρ fww

ñaùy phaûi vaø traùi: (5.55)

1(5.0

−=

ε−

Δ+

1(5.0

Δ−

−

[ ) Δ

uTR

ρ ww

]f nt C n (5.57) ]f

[ ) Δε s

pTL

x/)T

+Δ

Δ=

Δ−

−

x Δ

−

y/) Δ

haûi vaø traùi ñænh p :

ρ ]f (5.56); ]f s C ρ s pha raén 5.3.3.2 Sai phaân hoùa phöông trình naêng löôïng trong =>

T(yk s

T(xk s

T(yk s

)T s,P

s,W

s,N

s,E

s,P

T ,P

s,P

y x ΔΔ t Δ

y/)T

Δ−

−

yx ΔΔ

ε+

T(xk s

s,P

s,S

0 s,P

yx ΔΔ t Δ

(5.58)

Δ=

y/ Δ

Δ=

x/ Δ

ε=

2 Δ+

2x/ Δ+Δ

y/ Δ

(5.59); (5.60); (5.61)

ΔΔ

ε=

0 P

yx ΔΔ t Δ yx ΔΔ t Δ

(5.62); ; (5.63); Sp = 0 (5.64)

−

J,I

J,1I −

−

ua J,i

J,i

J,I

J,i

J,1I −

ua J,i

J,i

ua nb

VSV Δ+ u

∑

−

J,I

J,Ip

nb Töông töï,

nb (5.67); <=>

5.3.4 Sai phaân caùc phöông trình baûo toaøn ñoäng löôïng (5.65); <=> (5.66)

−

ua j,I

j,I

ua nb

A)p J,I

j,I

1J,I −

VSV Δ+ v

ua j,I

j,I

ua nb

∑

1 − y Δ

(5.68)

5.4 XAÂY DÖÏNG CHÖÔNG TRÌNH TÍNH VAØ ÑAÙNH GIAÙ MOÂ HÌNH 5.4.1 Giôùi thieäu chöông trình tính

Hình 5.3; 5.5a,b,c Maøn hình giao dieän chính vaø hieån thò keát quaû cuûa chöông trình

öï töông thích cuûa moâ hình vôùi thöïc nghieäm ñöôïc thöïc hieän thoâng qua vieäc ñaùnh giaù giaù trò sai 5.4.2 Ñaùnh giaù söï töông thích cuûa moâ hình Ñaùnh giaù s

X − M X

soá töông ñoái P = ñoái vôùi thoâng soá nhieät ñoä taïi ba vò trí trong coät vaät lieäu, ñoä suy giaûm khoái

löôïng vaø noàng ñoä phaàn traêm khoái löôïng CO trong khí chaùy. Vôùi: XE laø giaù trò thí nghieäm; XM laø giaù trò moâ phoûng; n laø toång soá maãu;

1400

1200

1000

Mô phỏng, H=56cm Thực nghiệm, H=56cm Mô phỏng, H=32cm Thực nghiệm, H=32cm Mô phỏng, H=8cm Thực nghiệm, H=8cm

800

m c 2 3 = h

P≤ 10%, m oâ hình ñaëc b eät töông thíc i h vôùi Neáu giaù trò thöïc nghieäm.

ộ đ

600

ệ

h N

400

200

600

400

1200

1000

1400

800 Thời gian, s

10% < P≤ 25%, moâ hình töông thích vôùi thöïc nghieäm. 25% < P≤ 35%, moâ hình töông thích yeáu vôùi thöïc nghieäm. 35% < P, moâ hình khoâng töông thíc

Hình 5.6 Dieãn bi

eán nhieät ñoä moâ phoûng vaø thöïc

t vaät lieäu

nghie

äm taïi caùc vò trí

xu höôùng toång theå toaøn boä quaù trình taïi vò trí ñænh coät vaät lieäu.

a i soá tieâu chu ån cuûa quaù

uûa vaät lieäu äm sai leäch 17, oâ hình töôn aøy coù söï sai leäch lôùn giöõa moâ hình v ïi vò trí n

h=8cm), keát quaû moâ phoûng vaø thöïc nghieäm trong giai ñoaïn baét chaùy

cuûa vaät ùi thöïc nghieäm. Caøng veà cuoái cuûa quaù trình, leäch giöõa moâ phoûng vaø thöïc nghieäm caøng lôùn, giaù trò P taêng töø 18,1% ñeán 30,4%, moâ hình vaãn töông

h vôùi thöïc nghieäm. Trong cả hai trường hợp thí nghiệm và mô phỏng, vật liệu là giấy hỗn hợp, khối lượng vật liệu là 1.0kg, lượng không khí cung cấp là 936kg/m2h. 5.4.2.1 Kieåm ñònh nhieät ñoä chaùy trong coä Tröôøng hôïp ñaùnh giaù nhieät ñoä moâ phoûng vaø thöïc nghieäm taïi ñænh coät vaät lieäu vôùi toång soá maãu laø 76, sai soá töông ñoái P = 13,9% cho pheùp keát luaän moâ hình töông thích vôùi thöïc nghieäm. Ñöôøng cong dieãn bieán nhieät ñoä theo moâ hình vaø thöïc nghieäm tuy coù söï sai leäch nhöng vaãn theå hieän ñöôïc Taïi vò trí giöõa coät vaät lieäu, trong taäp maãu thöù nhaát (N1 = 27), töông öùng vôùi quaù trình nhaän naêng löôïng böùc xaï töø lôùp vaät lieäu ñang chaùy beân treân, caùc haït vaät lieäu raén taïi ñaây gia taêng nhieät ñoä, giaûi phoùng vaät át quaû moâ phoûng vaø thöïc nghieäm trong giai ñoaïn naøy sai chaát, ñaït ñeán nhieät ñoä baét chaùy cuûa vaät lieäu. Ke nh ñaëc bieät töông thích vôùi thöïc nghieäm. Trong giai ñoaïn buøng chaùy cuûa vaät leäch 9,88% cho thaáy moâ hì lieäu, tuy keát quaû moâ phoûng vaø thöïc nghieäm sai leäch khaù lôùn, daãn ñeán sa trình taïi ûa quaù trình laø nhö nhau, vaø thôøi gian sai leäch dieãn ra trong khoaûng 40 giaây. ÔÛ ñaây cao; xu höôùng chung cu giai ñoaïn keá tieáp, toång soá maãu N2 = 61 vaø N3 = 89, keát quaû moâ phoûng vaø thöïc nghie 03% g thích , m ñeán 18,40% cho thaáy trong giai ñoaïn caøng veà sau giai ñoaïn baét chaùy c uy ñöôøng cong dieãn bieán nhieät ñoä ta vôùi thöïc nghieäm t aø thöïc nghieäm. Töông töï, taïi vò trí ñaùy coät ( lieäu (N1 = 50) coù sai soá 9,18%, moâ hình ñaëc bieät töông thích vô sai thích vôùi thöïc nghieäm maëc duø tính töông thích suy giaûm daàn khi ñoä lôùn cuûa taäp maãu taêng leân. Nguyeân nhaân gaây ra söï sai leäch giöõa keát quaû moâ phoûng vaø thöïc nghieäm ñöôïc nhaän ñònh goàm nhöõng yeáu toá nhö sau: i) suïp cuûa lôùp än töôïng vaät lieäu beân treân xu

ii)

iii)

Quaù trình tính toaùn theo moâ hình ñaõ khoâng xeùt ñeán hieän töôïng chaùy khoâng ñeàu cuûa vaät lieäu vaø hie oáng beân döôùi. Caùc hieän töôïng naøy ñaõ laøm saùng toû hieän töôïng nhieät ñoä taïi moät vò trí trong coät giaûm xuoáng ñoät ngoät do coù söï di chuyeån oáng; vaø taêng leân sau ñoù do coù söï di chuyeån moät moät khoái vaät lieäu chöa chaùy töø beân treân xu khoái vaät lieäu khaùc ñang chaùy töø beân treân xuoáng hoaëc lôùp vaät lieäu chöa chaùy ôû thôøi ñieåm tröôùc ñoù trôû neân buøng chaùy ôû thôøi ñieåm naøy. Ngoaøi ra, yeáu toá naøy coøn giaûi thích ñöôïc ø nguyeân nhaân giaù trò thöïc nghieäm thu ñöôïc dieãn ra sôùm hôn giaù trò tính toaùn theo mo â hình la do hieän töôïng di chuyeån khoái vaät lieäu ñang chaùy töø beân treân xuoáng sôùm hôn thôøi ñieåm baét chaùy cuûa vaät lieäu. ghieäm ñöôïc ñaët cuïc boä taïi taâm cuûa maët caét cuûa coät, do vaäy, khi quaù Ví trí ño nhieät ñoä thöïc n trình chaùy dieãn ra khoâng ñeàu treân cuøng moät maët caét, giaù trò nhieät ñoä thöïc nghieäm coù söï sai leäch so vôùi tính toaùn theo moâ hình, vôùi caên baûn ñöôïc thöïc hieän tính theo nhieät ñoä trung bình cuûa toaøn boä maët caét. Trong khi quaù trình chaùy dieãn ra, quaù trình tính toaùn theo moâ hình ñaõ khoâng xem xeùt söï taùc ñoäng ñeán nhieät ñoä cuûa quaù trình khi hôi nhöïa ñöôøng sinh. Chính söï baùm dính hôi nhöïa ñöôøng naøy leân ñaàu ño nhieät ñoä thöïc nghieäm cuõng ñaõ laøm cho nhieät ñoä thöïc nghieäm giaûm xuoáng ñoät ngoät vaø taêng leân sau ñoù khi caùc hôi nhöïa ñöôøng naøy baét chaùy. vôùi thoâng soá nhieät ñoä, taïi caùc vò trí trong coät vaät lieäu, keát quaû moâ phoûng va

aù trình buøng chaùy hoãn taïp ôùi nhau do

ø thöïc nghieäm Nhö vaäy, ñoái ñoä cuûa vaät lieäu ñeán nhieät ñoä baét chaùy. Keát quaû naøy coù ñöôïc khaù töông thích trong giai ñoaïn gia taêng nhieät laø do heä soá truyeàn nhieät trong moâ hình ñöôïc nhaän daïng thoâng qua caùc tính toaùn toác ñoä baét chaùy thu ñöôïc töø thöïc nghieäm. Sau khi qu dieãn ra, keát quaû moâ phoûng vaø thöïc nghieäm laïi trôû neân töông thích v ñaây laø giai ñoaïn chaùy cuûa than thuaàn tuùy, keä soá truyeàn nhieät, truyeàn khoái trong moâ hình söû duïng ñaõ ñöôïc raát nhieàu taùc giaû nghieân cöùu. 5.4.2.2 Kieåm ñònh ñoä suy giaûm khoái löôïng cuûa vaät lieäu chaùy

1.2

Mô phỏng

Thực nghiệm

0.8

L K %

0.6

g k , i ạ l n ò c g n ợ ư

ộ đ g 8 n ồ 6N

0.4

l i ố h K

0.2

200

400

600

800

1000

1200

1400

200

400

600

800

1000

1200

1400

Thời gian, s

Hình 5.7 Dieãn bieán ñoä suy giaûm khoái löôïn

g moâ

phoûng vaø thöïc nghieäm

Hình 5.8 Dieãn bieán noàng ñoä khoái löôïng CO trong khí chaùy

Nhìn chung, keát quaû moâ phoûng ñoä suy giaûm khoái löôïng khaù töông thích vôùi thöïc nghieäm. Trong toaøn boä quaù trình, ñoä suy giaûm khoái löôïng theo moâ hình dieãn ra nhanh hôn so vôùi thöïc nghieäm. Trong khoaûng 300 giaây ñaàu tieân, ñoä suy giaûm khoái löôïng thöïc nghieäm giaûm 36% trong khi moâ phoûng giaûm 42,6%. Trong khoaûng töø 400 ñeán 600 giaây, khoái löôïng moâ phoûng giaûm theâm 35,4% toång khoái löôïng trong khi keát quaû thí nghieäm giaûm 34% so vôùi toång khoái löôïng ban ñaàu. Ñaùnh giaù sai soá tieâu chuaån ñoái vôùi ñoä suy giaûm khoái löôïng thöïc nghieäm vaø moâ hình ñöôïc thöïc hieän treân taäp hôïp vôùi soá löôïng maãu laø 81, töông öùng vôùi thôøi gian chaùy cuûa quaù trình laø 810 giaây. ÔÛ giai ñoaïn naøy, haàu heát vaät lieäu ñaõ chaùy, sai soá cho toaøn boä quaù trình 810 giaây laø 6,84%. Nhö vaäy, keát quaû tính toaùn ñoä suy giaûm khoái löôïng theo moâ hình so vôùi thöïc nghieäm laø ñaëc bieät töông thích. 5.4.2.3 Kieåm ñònh noàng ñoä khoái löôïng cuûa CO trong khí chaùy Xu höôùng cuûa dieãn bieán noàng ñoä khoái löôïng CO trong khí chaùy theo thôøi gian trong tröôøng hôïp moâ phoûng theå hieän söï töông ñöông cao so vôùi thöïc nghieäm. Ngoaïi tröø taïi moät vaøi thôøi ñieåm, giaù trò thöïc nghieäm coù ñoä thaêng giaùng lôùn so vôùi keát quaû moâ phoûng. Maët khaùc, keát quaû cho thaáy giaù trò noàng ñoä CO thöïc nghieäm coù ñoä “treã” so vôùi giaù trò moâ phoûng. Ñieàu naøy ñaõ daãn ñeán keát quaû ñaùnh giaù giaù trò sai soá tieâu chuaån laø raát lôùn. Söï “treã” naøy coù theå ñöôïc nhaän ñònh qua caùc nguyeân nhaân sau: i)

ii)

Vieäc tieán haønh phaân tích maãu khí ñöôïc thöïc hieän theo quy trình: laøm nguoäi vaø ngöng tuï khí hôi nhöïa ñöôøng, taùch nöôùc, loaïi boû SO2 trong khí thaûi tröôùc khi doøng khí ñi vaøo thieát bò phaân tích. Do vaäy, vieäc döõ lieäu phaân tích thöïc nghieäm “treã” hôn so vôùi keát quaû moâ phoûng laø chaéc chaén vaø deã nhaän thaáy. Ñaàu huùt maãu khí thöïc nghieäm ñöôïc ñaët taïi moät vò trí cuïc boä trong coät nhoài. Do ñoù löu löôïng khí vaø thaønh phaàn khí huùt vaøo chòu söï taùc ñoäng raát lôùn bôûi cheá ñoä thuûy khí ñoäng hoïc trong coät. Trong khi keát quaû tính toaùn theo moâ hình ñöôïc tính theo giaù trò trung bình treân cuøng moät maët caét. Ñieàu naøy giaûi nghóa ñöôïc söï thaêng giaùng cuûa keát quaû thöïc nghieäm so vôùi moâ phoûng. ù, khi xaây döïng moâ taû toaùn hoïc cho heä goàm nhieàu caáu töû, heä coù xaûy ra phaûn öùng hoùa hoïc, söï thaønh phaàn caáu töû, tính chaát hoùa lyù cuûa heä laø raát lôùn. Theâm vaøo ñoù, tuy caùc thieát bò ño ñöôïc g luaän aùn naøy khaù hieän ñaïi nhöng vaãn khoâng theå khaéc phuïc ñöôïc söï “treã” trong keát quaû ñaùp nguyeân nhaân neâu treân ñaõ daãn ñeán keát quaû ñaùnh giaù sai soá giöõa noàng ñoä CO theo moâ hình vaø laø raát lôùn. eå caùc keát quaû ñaùnh giaù treân, moâ hình xaây döïng ñöôïc coù theå ñöôïc keát luaän laø töông thích vôùi . Trong taát caû caùc tröôøng hôïp kieåm ñònh, keát quaû tính toaùn caùc thoâng soá trong giai ñoaïn baét t lieäu laø hoaøn toaøn töông thích vôùi thöïc nghieäm. Trong giai ñoaïn buøng chaùy cuûa hoãn hôïp khí ñöôøng, keát quaû moâ phoûng töông thích yếu vôùi thöïc nghieäm. Trong giai ñoaïn chaùy cuûa than uaû moâ phoûng vaø thöïc nghieäm laø töông thích. guyeân nhaân gaây neân söï sai leäch ñaõ keå treân, moät soá nguyeân nhaân khaùc ñöôïc nhaän ñònh nhö Beân caïnh ño bieán ñoåi veà trang bò tron öõng öùng . Nh thöïc hieäm ng Nhìn toång th thöïc nghieäm vaä chaù y cuûa höïa vaø h ôi n sau ñoù, keát q Ngoaøi caùc n sau:

(cid:190) Ñoái vôùi thaønh phaàn khí chaùy, hoãn hôïp khí chaùy trong moâ hình ñöôïc ñôn giaûn hoùa chæ goàm CO2, O2, N2, CO, CH4, H2O; trong khi thöïc teá hoãn hôïp khí chaùy laø raát phöùc taïp. Ñieàu naøy ñaõ gaây ra nhöõng sai soá tích luõy trong quaù trình tính toaùn.

(cid:190) Trong quaù trình giaûi, caùc thoâng soá ñaàu vaøo cuûa moâ hình ñaõ ñöôïc ñôn giaûn hoùa raát nhieàu thaønh nhöõng ñaïi löôïng trung bình khoâng ñoåi trong suoát quaù trình tính toaùn, thöïc teá ñaây laø nhöõng quaù Theâm vaøo ñoù, khi vaät lieäu trình ngaãu nhieân thay ñoåi lieân tuïc xung quanh moät giaù trò trung bình. thay ñoåi lieân tuïc, töø ñoù daãn baét ñaàu chaùy, caùc quaù trình chaùy dieãn ra nhanh choùng, caùc ñaïi löôïng ñeán vieäc tính toaùn theo moâ hình chöa ñaùp öùng ñöôïc nhöõng thay ñoåi naøy.

250

BRi-M BRi-E

IFS-M IFS-E

185,3

200

h /

h 2 m

166,6

5,524

176,4

150

/ g k ,

130,96

5,539 4,3

100,8

S F

3,6

100

R B

3,704 3,101

98,73

468

936

468

1404

936

kg/m2h

toaùn chòu aûnh höôûng raát lôùn ñeán böôùc löôùi ñoä maùy tính coù giôùi haïn, do vaäy, ñieàu naøy cuõ 5.5 ÑAÙNH GIAÙ CAÙC THOÂNG SOÁ KIEÅM SOAÙT QU (cid:190) Ngoaøi ra, vieäc tính toaùn ñöôïc thöïc hieän döïa treân phöông phaùp giaûi gaàn ñuùng, do ñoù keát quaû tính tính toaùn. Maät ñoä löôùi ñöôïc chia chöa ñuû “mòn” do toác ng ñaãn ñeán nhöõng sai soá nhaát ñònh ñeán keát quaû. AÙ TRÌNH 300

Hình 5.9 Toác ñoä baét chaùy

Hình 5.10 Toác ñoä chaùy cuûa vaät lieäu trong giai ñoaïn baét chaùy

400

300

ER-M ER-E

350

314,8

IR-M IR-E

297,8

1,306

250

BR-M BR-E

300

2 1,8 1,6 1,4 1,2

1,279

1,079

200

250

R E

243,8

0,8

166,1

204,6

200

150

0,848

h 2 m / g k ,

210,5 176,3

0,762

166,3 131,7

150

R B

100

89,76

100

82,8 64,56

1 0,8 0,6 0,4 0,2 0

468

936

1404

936

1404

468

936

1404

kg/m2h

Hình 5.11 Toác

ñoä chaùy cuûa toaøn boä quaù trìn

h Hình 5.12 Vaän toác baét chaùy

Hình 5.13 Tæ leä caáp khí töông ñöông (ER) trong giai ñoaïn baét chaùy

300

250

1,306

200

176,4

1,079

166,6

167,5

R E

150

h 2 m / g k , I

0,762

100,8

100

90,1

R B

0,543

0,4

0,33

2 1,8 1,6 1,4 1,2 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0

500

1000

1500

2000

2500

3000

400

800

1200

1600

2000

2400

2800

Löu löôïng khí, kg/m2h

5.6 MOÂ PHO 5.6.1 AÛnh hö ÛNG QUAÙ TRÌNH CHAÙY TRONG COÄT NHOÀI SÖÛ DUÏNG CIS ôûng cuûa löôïng khoâng khí cung caáp ñeán toác ñoä baét chaùy

Hình 5.14 Toác ñoä baét chaùy

Hình 5.15 Tæ leä caáp khí töông ñöông ER

ng Hình 5.14. Ñöôøng bieåu dieãn BR taêng töø ,4kg/m2h khi löôïng khoâng khí sô caáp taêng töø Q=468kg/m2h ñeán Q=1404kg/m2h. Sau ôøng cong BR giaûm daàn khi löôïng khoâng khí sô caáp tieáp tuïc taêng leân.

Toác ñoä chaùy trong giai ñoaïn baét chaùy ñöôïc theå hieän tro 100 8kg/m2h ñeán 177 , ñoù, ñö Tæ l R eä E trong giai ñoaïn baét chaùy ñöôïc theå hieän trong Hình 5.15. Ñöôøng bieåu dieãn ER giaûm daàn khi löôïng kh oâng khí cung caáp taêng daàn. Keát quaû naøy cuõng phuø hôïp vôùi caùc nghieân cöùu cuûa Yang vaø coäng söï, Ryu vaø c oäng söï, [16, 35]. n 5.6. 2 AÛ h höôûng cuûa kích thöôùc haït

250

200

2,5

V %

A4 A3 A2 A1

150

h m2 g k ,

1,5

R E

R B

100

O C ä o ñ g oàn N

, 4 H C ä o ñ g oàn N

0,5

10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0

1,5 1,4 1,3 1,2 1,1 1 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3

0,2

0,4

0,6

0,8

1,2

1,4

0,2 0,4 0,6 0,8

1,2 1,4

0,2 0,4 0,6 0,8

1,2 1,4

0,2

0,4

0,6

0,8

1,2

1,4

Côõ haït, cm

Hình 5.16 bieåu dieãn toác ñoä chaùy laø moät haøm cuûa kích thöôùc haït vôùi caùc löu löôïng khoâng khí sô caáp khaùc

Hình 5.16-5.18a,b Quan heä giöõa toác ñoä chaùy, ER, thaønh phaàn khí chaùy vaø kích thöôùc haït

, toác ñoä chaùy gaáp 1,06 laàn toác ñoä chaùy cuûa khoái haït 10mm ôû cuøng ñieàu kieän. ù theå giaûi thích ñ nhaân sau: ieàu naøy qua boán nguyeân nhau. A1 laø kyù hieäu cho löu löôïng khoâng khí Q=468kg/m2h, A2 kyù hieäu cho löu löôïng khoâng khí 936kg/m2h, A3 kyù hieäu cho Q=1404 kg/m2h, vaø A4 kyù hieäu cho 1872 kg/m2h. Kích htöôùc haït trong tính toaùn naèm trong khoaûng töø 1.5mm ñeán 10mm. Nhìn chung, haït coù kích thöôùc lôùn seõ laøm cho toác ñoä chaùy chaäm daàn. Ví duï cuï theå, haït coù kích thöôùc 1,5 mm coù toác ñoä chaùy laø 167,2 kg/m2h taïi löu löôïng caáp khí A3 Co • Ñaây laø quaù trình xaûy ra trong heä dò theå ña phaân taùn, do vaäy quaù trình truyeàn nhieät vaø truy

• Yeáu toá bò aûnh höôûng thöù hai laø böùc xaï haáp thu. Kích thöôùc haït tæ leä nghòch ñeán thoâng löôïng böùc xaï. Ñieàu naøy coù nghóa laø ñoái vôùi khoái haït coù kích thöôùc nhoû, naêng löôïng böùc xaï bò haáp thu nhanh hôn. • Yeáu toá thöù ba aûnh höôûng ñeán kích thöôùc haït laø söï xaùo troän naêng löôïng vaø caáu töû trong pha lieân tuïc. Heä soá xaùo troän nhieät vaø löu chaát ñeàu tæ leä vôùi kích htöôùc haït. Haït coù kích thöôùc lôùn seõ taïo ra söï xaùo troän lôùn hôn. Ñieàu naøy daãn ñeán keát quaû laø vuøng xaûy ra phaûn öùng trong coät nhieân lieäu seõ daáy hôn ñoái vôùi khoái haït coù kích thöôùc lôùn vaø ngöôïc laïi ñoái vôùi khoái haït coù kích thöôùc nhoû hôn.

• Yeáu toá aûnh höôûng thöù tö laø toác ñoä chaùy cuûa caùc chaát höõu cô giaûi phoùng naèm trong caùc loã xoáp cuûa khoái haït. Quaù trình xaûy ra laø khuyeách taùn kieåm soaùt. Tæ leä xaùo troän cuûa khí nhieân lieäu vôùi khoâng khí ñi töø döôùi leân laø haøm soá cuûa kích thöôùc haït. Khoái haït coù kích thöôùc nhoû seõ daãn ñeán toác ñoä chaùy cao hôn.

eàn khoái xaûy ra taïi beà maët phaân chia pha. Kích thöôùc haït lôùn daãn ñeán dieän tích beà maët rieâng cuûa khoái haït nhoû, laøm cho quaù trình truyeàn vaän xaûy ra khoù khaên hôn.

laø 0 .869 vôùi hoãn hôïp haït coù kích thö

200

1,9

1,7

175

1,5

A4 A3 A2 A1

150

1,3

V %

A4 A3 A2 A1

R E

1,1

125

h 2 m / g k ,

0,9

100

R B

0,7

O C oä ñ g oàn N

0,5

0,3

16 18

Nhieät trò, MJ/kg

14 Nhieät trò, MJ/kg

V %

A4 A3 A2 A1

4,0 3,5 3,0 , 4 2,5 H C 2,0 oä ñ 1,5 g 1,0 oàn N 0,5 0,0

10 12 14 16 18 20 22 24

Nhieät trò, MJ/kg

Hình 5.17 trình baøy dieãn bieán cuûa ER theo kích thöôùc haït. Hoãn hôïp coù kích thöôùc haït lôùn seõ cho ER nhoû vì löôïng oâxy cung caáp lôùn hôn nhu caàu oâxy cho phaûn öùng. Ví duï minh hoaï laø tröôøng hôïp khi ñoát hoãn hôïp ôùc haït coù kích thöôùc 1.5 mm, tæ soá ER seõ laø 1.174 so vôùi tæ soá ER 10mm taïi cuøng ñieàu kieän caáp khí A3. aét ñaàu Quaù trình chaùy trong thieát bò ñoát kieåu coät nhoài coù theå chia laøm ba giai ñoaïn chính goàm giai ñoaïn b 5.18a,b bieåu dieãn noàng ñoä trung chaùy, giai ñoaïn chaùy oån ñònh, vaø giai ñoaïn chaùy cuûa than [4, 30]. Hình bình taïi ñænh cuûa coät laø haøm cuûa kích thöôùc haït. Noàng ñoä CO lôùn nhaát ñaït 3.611%. Noàng ñoä CH4 khoaûng 0.665% ñeán 1.471%. Nhìn chung, kích thöôùc haït tæ leä nghòch vôùi noàng ñoä CO vaø CH4, ngoaïi tröø tröôøng hôïp kích thöôùc haït 1.5mm vôùi khoâng khí sô caáp laø Q=468kg/m2h. 5.6.3 AÛnh höôûng cuûa nhieät trò Hình 5.19 moâ taû quan heä giöõa toác ñoä chaùy trung bình vaø nhieät trò. Coù theå thaáy raèng vôùi moät löôïng nhoû khoâng khí cung caáp, söï aûnh höôûng cuûa nhieät trò ñeán toác ñoä chaùy laø raát ñaùng keå. Tuy nhieân, khi löôïng khoâng khí cung caáp taêng leân vôùi ñieàu kieän cuøng giaù trò nhieät trò, söï aûnh höôûng ñeán toác ñoä chaùy cuõng khoâng ñaùng keå.

Hình 5.19-5.21a,b Quan heä giöõa toác ñoä chaùy, ER, thaønh phaàn khí chaùy vaø nhieät trò

Hình 5.20 theå hieän moái quan heä giöõa tæ leä oâxy cung caáp vôùi nhieät trò cuûa nhieân lieäu. Nhìn chung, nhieät trò cao seõ daãn ñeán tæ leä ER cuõng cao töông öùng. Hình 5.21a,b bieåu dieãn noàng ñoä theå tích cuûa CH4, CO trong khí chaùy trong toaøn boä quaù trình chaùy.

200

175

A4 A3 A2 A1

150

2,5

V %

A4 A3 A2 A1

125

R E

A4 A3 A2 A1

h 2 m / g k ,

A4 A3 A2 A1

1,5

100

R B

O C oä ñ g àn o N

, 4 H C oä ñ g àn o N

0,5

1,9 1,7 1,5 1,3 1,1 0,9 0,7 0,5 0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

0,4

0,5

0,8

0,9

0,6

0,4

0,5

0,6

0,8

0,9

Ñoä roãng

0,7 Ñoä roãng

Ñoä roãng

û ñöôïc goïi laø coät nhoài chaët, coät coù ñoä roãng lôùn goïi laø coät nhoài loûng. Trong 5.6.4 AÛnh höôûng cuûa ñoä roãng khoái haït Ñoä roãng khoái haït phuï thuoäc vaøo moät soá thoâng soá nhö kích thöôùc haït, hình daïng daït, ñoä ñaàm neùn cuûa coät. Coät coù ñoä roãng nho moâ phoûng naøy, ñoä roãng naèm trong khoaûng 0.45–0.75.

Hình 5.22-5.24a,b Quan heä giöõa toác ñoä chaùy, ER, thaønh phaàn khí chaùy vaø ñoä roãng

5.24a,b bieåu thò quan heä thaønh phaàn khí taïi ñænh coät theo ñoä roãng. Noàng ñoä cöïc ñaïi thu ñöôïc vôùi ñoä laø 0.45 trong caû hai tröôøng hôïp coät chaët vaø loûng. Vôùi khoâng khí cung caáp A1, noàng ñoä khí giaûm ñoä cuûa coät trong khoaûng 0.45–0.55, caùc tröôøng hôïp coøn laïi laø haèng soá.

keát quaû ñöôïc trình baøy treân caùc hình treân cho thaáy moâ hình toaùn xaây döïng trong chöông 4 cuøng vôùi thoâng soá cuûa moâ hình nhaän daïng töø caùc thí nghieäm trong chöông 3 ñaõ bieåu ñaït khaù thaønh coâng quaù

Hình 5.22 bieåu dieãn quan heä giöõa ñoä roãng cuûa coät vôùi toác ñoä chaùy. Vôùi khoâng khí sô caáp nhoû, toác ñoä giaûm khi ñoä roãng taêng. Khi taêng löôïng khoâng khí cung caáp, toác ñoä chaùy ñaït cöïc ñaïi vôùi ñoä roãng chaùy 5 0.4 . Hình roãng roãng 5.7 KEÁT LUAÄN Caùc caùc trình ñoát nhieät phaân dieãn ra trong thieát bò kieåu coät nhoài. Quaù trình töï chaùy lan daàn töø treân maët (ôû ñoä cao 56 cm) xuoáng caùc lôùp vaät lieäu beân döôùi (ñoä cao 32 cm vaø 8 cm) ñöôïc theå hieän raát roõ vaø raát töông ñoàng giöõa caùc ñöôøng nhieät ñoä moâ phoûng (M) vôùi caùc ñöôøng thöïc nghieäm (E). Sau khoaûng 10 phuùt lôùp vaät lieäu döôùi cuøng ñaõ bò nhieät phaân vaø trong khoaûng 10 phuùt tieáp g toaøn khoâng gian coät cuøng vôùi quaù trình tieáp tuïc khí hoùa caùc saûn theo nhieät ñoä ñöôïc duy trì ñeàu hôn tron phaåm nhieät phaân. Caùc dieãn bieán noùi treân cuõng thaáy roõ treân caùc ñöôøng bieán thieân khoái löôïng pha raén theo thôøi gian vôùi söï töông ñoàng khaù toát giöõa moâ phoûng vaø thöïc nghieäm. Caùc keát quaû moâ phoûng theo noàng ñoä caùc caáu töû CO2 , CO, O2 cuõng cho thaáy nhöõng dieãn bieán cô baûn cuûa moûng treân maët coät tham gia chaùy phaân quaù trình. Haøm löôïng O2 luùc ñaàu khaù cao do môùi chæ coù nhöõng lôùp pha khí giaûm maïnh do cöôøng ñoä chaùy phaân huûy raùc thaûi taêng maïnh trong huûy. Sau ñoù haøm löôïng O2 trong toaøn theå tích coät. ÔÛ giai ñoaïn cuoái caùc quaù trình hoùa hoïc keát thuùc töø töø, nhu caàu tieâu thuï oxy giaûm ñi daãn ñeán söï taêng trôû laïi cuûa thoâng soá naøy. Söï bieán thieân noàng ñoä caùc caáu töû CO2 , CO xaûy ra theo chieàu höôùng ngöôïc laïi. ng thích cuûa moâ hình vôùi thöïc nghieäm ñaõ ñöôïc thöïc hieän vôùi raát nhieàu thoâng soá töø ñôn Kieåm ñònh söï töô giaûn ñeán phöùc taïp nhö ñoä suy giaûm khoái löôïng, nhieät ñoä, thaønh phaàn khí chaùy taïi caùc vò trí khaùc nhau cuûa thieát bò ñoái vôùi nhieät ñoä vaø thöïc hieän vôùi nhieàu tröôøng hôïp ñieàu kieän thí nghieäm khaùc nhau. Keát quaû cho thaáy moâ hình coù ñoä tin caäy khaùc nhau vôùi caùc thoâng soá khaùc nhau nhöng vaãn coù theå söû duïng ñeå tieáp tuïc moâ phoûng, tieáp tuïc nghieân cöùu ñaùnh giaù aûnh höôûng cuûa haøng loaït caùc yeáu toá khaùc nhau cuøng taùc ñoäng leân quaù trình ñoát nhieät phaân raùc thaûi raén. Caùc mô hình ñoát chaát thaûi raén cuûa Yang vaø coäng söï cuûa Ñaïi hoïc Sheffield vaø Shin vaø coäng söï cuûa Vieän KIST ñaõ khoâng thöïc hieän vieäc kieåm ñònh ñaùnh giaù söï töông thích cuûa moâ hình vôùi thöïc nghieäm. Vieäc kieåm ñònh moâ hình treân nhieàu phöông dieän phöùc taïp ñaõ theå hieän söï khaùc bieät ñaëc bieät cuõng nhö söï tin caäy cuûa moâ hình naøy so vôùi caùc moâ hình khaùc. KEÁT LUAÄN

1. KEÁT LUAÄN Luaän aùn ñaõ ñaït ñöôïc taát caû caùc noäi dung cô baûn ñaõ ñaët ra ñoái vôùi vieäc nghieân cöùu quaù trình ñoát chaát thaûi raén coâng nghieäp ñaëc tröng goàm: 1. Xaùc ñònh ñöôïc ñaëc tính thaønh phaàn toång quaùt, thaønh phaàn cô baûn, nhieät trò cuûa töøng loaïi vaät lieäu raén ñaëc tröng trong hoãn hôïp “chaát thaûi cuûa chaát thaûi”

ñöôïc bieåu thöùc lieân heä giöõa thaønh phaàn toång quaùt vaø nhieät trò HHV c uûa töøng loaïi vaät 2. Xaây döïng lieäu.

tr 4. p vaät lieäu ong moâ hình thieát bò chaùy kieåu coät nhoài treân quan 3. Xaây döïng ñöôïc phöông trình ñoäng hoïc chaùy cuûa töøng loaïi vaät lieäu trong khoâng khí thoâng qua vieäc xaùc ñònh naêng löôïng hoaït hoùa, haèng soá toác ñoä vaø baäc phaûn öùng töø keát quaû phaân tích nhieät vi sai. Nghieân cöùu söï chaùy cuûa hoãn hôï ñieåm Tieáp caän Heä thoáng.

5. Xaây döïng ñöôïc caùc thoâng soá kieåm soaùt quaù trình ñeå laøm roõ hieän töôïng chaùy khoâng ñeàu, hieän töôïng chaùy cuûa than trong giai ñoaïn khí hoùa, taùc ñoäng cuûa vieäc saûn sinh khí hôi nhöïa ñöôøng ñeán quaù trình chaùy. 6. Xaây döïng ñöôïc moâ taû toaùn hoïc cuûa quaù trình chaùy cuûa vaät lieäu raén trong thieát bò ñoát kieåu coät nhoài.

7. Xaây döïng ñöôïc chöông trình moâ phoûng coù ñoä tin caäy cao trong giai ñoaïn baét chaùy cuûa vaät lieäu, coù theå söû duïng ñeå thöïc hieän moâ phoûng quaù trình chaùy cuûa vaät lieäu raén trong nhieàu tröôøng hôïp.

2. TÍNH KHOA HOÏC VAØ THÖÏC TIEÃN CUÛA ÑEÀ TAØI . 1 Tính khoa hoïc cuûa ñeà taøi 2 • aõ aùp duïng thöïc hieän phöông phaùp vaø phöông tieän nghieân cöùu thöïc n

• Ñaây laø nghieân cöùu ñaàu tieân ñaõ xaây döïng ñöôïc moät chöông trình tính toaùn moâ phoûng quaù trình chaùy

Nghieân cöùu ñ ghieäm hieän ñaïi, daãn ñeán keát quaû thöïc nghieäm thu ñöôïc coù ñoä tin caäy cao, taïo ñieàu kieän thuaän lôïi cho caùc nghieân cöùu khaùc.

trong loø ñoát kieåu coät nhoài trong moâi tröôøng Matlab theo phöông phaùp theå tích höõu haïn.

•

• Vieäc vaän duïng phaân tích thoáng keâ laøm chuaån ñaùnh giaù söï töông thích giöõa moâ hình vaø thöïc nghieäm cho quaù trình chaùy cuûa vaät lieäu raén trong thieát bò ñoát kieåu coät nhoài laø moät nghieân cöùu ñaàu tieân ñöôïc thöïc hieän ôû n Nghieân cöùu naøy ñaõ ñoùng goùp vaøo caùc nghieân cöùu cuûa nhoùm nghieân cöùu cuûa tröôøng Ñaïi hoïc Sheffield veà söï hieåu bieát quaù trình chaùy cuûa loaïi vaät lieäu pheá thaûi khoâng coù khaû naêng taùi cheá. Ñaây cuõng ñöôïc xem laø caùc nghieân cöùu môû ñöôøng cho nghieân cöùu quaù trình chaùy cuûa vaät lieäu töông töï ôû Vieät Nam.

hoùm nghieân cöùu naêng löôïng vaø loø ñoát ôû tröôøng Ñaïi hoïc S heffield vaø ôû Vieät Nam.

• Ñoái töôïng nghieân cöùu trong luaän aùn laø caùc chaát thaûi ñaõ ñöôïc phaân loaïi ñeå taùi cheá vaø taùi söû duïng. Keát quaû nghieân cöùu cuûa ñeà taøi ñaõ goùp phaàn giaûi quyeát söùc eùp cuûa caùc baõi choân laáp raùc, ñaëc bieät laø trong lónh vöïc keát hôïp ñoát raùc vaø saûn xuaát ñieän naêng, phuïc vuï nhu caàu sinh hoaït vaø saûn xuaát coâng nghieäp. • Ngoaøi ra, ñeà taøi naøy ñöôïc thöïc hieän nhö laø moät phaàn trong moät döï aùn nghieân cöùu chung cuûa nhoùm

2.2 Tính thöïc tieãn cuûa ñeà taøi • Thieát bò ñoát kieåu coät nhoài ñöôïc nghieân cöùu trong luaän aùn coù theå ñöôïc trieån khai öùng duïng cho thieát bò loø ñoát coù væ loø di chuyeån vaø thieát bò loø ñoát tónh hai caáp. Ñaây laø hai loaïi loø ñoát chaát thaûi phoå bieán treân theá giôùi vaø ôû Vieät Nam. Vôùi vieäc vaän duïng thaønh coâng phöông phaùp luaän Tieáp caän heä thoáng thoâng qua taùc vuï phaân tích heä thoáng ñeå xaây döïng moâ taû toaùn hoïc, phöông phaùp nghieân cöùu naøy ñaõ ñöôïc trieån khai öùng duïng xaây döïng moâ taû toaùn hoïc trong ñeà taøi "Nghieân cöùu öùng duïng coâng ngheä ñoát nhieät phaân ñeå xöû lyù chaát thaûi raén nguy haïi taïi TP.HCM" vaø ñeà taøi "Nghieân cöùu öùng duïng quaù trình nhieät phaân ñeå xöû lyù thaønh phaàn höõu cô trô trong chaát thaûi raén sinh hoaït taïi TP.HCM theo höôùng saûn xuaát nhieân lieäu".

nghieân cöùu cuûa tröôøng Ñaïi hoïc Sheffield, UK. 3. NHÖÕNG COÂNG VIEÄC CAÀN TIEÁP TUÏC THÖÏC HIEÄN Beân caïnh nhöõng keát quaû ñaït ñöôïc, ñeà taøi naøy ñaõ cho thaáy vaãn coøn nhöõng vaán ñeà caàn ñöôïc tieáp tuïc laøm roõ hôn trong nhöõng coâng trình nghieân cöùu khaùc nhö sau: (cid:153) Nghieân cöùu thöïc nghieäm caàn phaûi ñöôïc thöïc hieän vôùi nhöõng thieát bò ño coù ñoä chính xaùc cao hôn, ñaëc bieät laø thieát bò xaùc ñònh thaønh phaàn khí chaùy.

(cid:153) Ñoái vôùi moâ hình toaùn hoïc moâ taû quaù trình chaùy cuûa vaät lieäu raén trong thieát bò ñoát kieåu coät nhoài, caàn phaûi tieán haønh hieäu chænh moâ hình xaây döïng ñöôïc thoâng qua vieäc nhaän daïng caùc thoâng soá cuûa moâ hình trong nhöõng ñieàu kieän cuï theå hôn. (cid:153) Nghieân cöùu coâng ngheä ñoát biomass phuïc vuï vieäc phaùt ñieän, phaùt trieån naêng löôïng ôû Vieät Nam.

ïc coâng trình Danh mu

Caùc baøi baùo ñaõ coâng boá: 1.

Leâ Anh Kieân, Leâ Xuaân Haûi, Biomass co-combustion in packed bed reactor - birdview of the system approach methodology. Taïp chí Khoa Hoïc vaø Coâng Ngheä, Vieän Khoa hoïc vaø Coâng ngheä Vieät Nam, 2009.

2. ustion in packed bed reactor. Asian Journal of Chemical Engineering, 2008. Vol.1. 3.

International Conference for Environment, 2008. 5.

008. 6.

7. n Symposium of Malaysian Chemical Engineer,

mposium of Malaysian Chemical Engineer, 2007. 9.

10.

Leâ Anh Kieân, Leâ Xuaân Haûi, V.N. Sharifi, J. Swithenbank, System approach for biomass comb Leâ Xuaân Haûi, Leâ Anh Kieân, TIEÁP CAÄN HEÄ THOÁNG ÑOÁT RAÙC THAÛI RAÉN TRONG THIEÁT BÒ KIEÅU COÄT NHOÀI. Taïp chí Phaùt Trieån Khoa Hoïc vaø Coâng Ngheä, 2008. Vol. 11. Leâ Xuaân Haûi, Leâ Anh Kieân, Prediction for the solid waste combustion in packed bed reactor - part 2: the effects of fuel properties and operating conditions on the contaminated paper combustion. 1st VNU-HCM Leâ Xuaân Haûi, Leâ Anh Kieân, Prediction for the solid waste combustion in packed bed reactor - part 1: the development of computational model. 1st VNU-HCM International Conference for Environment, 2 Leâ Xuaân Haûi, Leâ Anh Kieân, Leâ Thò Kim Phuïng, Research on the effect of secondary air and ing condition on the combustion in incinerator. 1st VNU-HCM International Conference operat for Environment, 2008. Leâ Anh Kieân, Nguyeãn Quoác Bình, Prospective energy from industrial solid waste combustion i Vietnam - recovery energy application. 21st 2007. Nguyeãn Quoác Bình, Leâ Anh Kieân, Application of the pyrolyis process in recycling non- biodegradble organic components of municipal solid waste in hot-mix asphalt concrete. 21st Sy Leâ Anh Kieân, Leâ Xuaân Haûi, V.N. Sharifi, J. Swithenbank, Predicting the effect of random mposium on factors on the combustion of oily solid waste using Fluent. 13th Regional Sy Chemical Engineering, NTU, Singapore, 2006. Leâ Anh Kieân, Leâ Xuaân Haûi, V.N. Sharifi, J. Swithenbank, Predicting combustion in packed bed SA, reactor using UDFs and Eulerian model. The AIChE 2006 Annual meeting, San Francisco,U 2006.

Taøi lieäu tham khaûo

EFR 1. 2. t Food and ura 3. unicipal Waste Management Survey 2002/03. Environmental Protection, 2004. NICIPAL WASTE MANAGEMENT STATISTICS 2003/04. Department for Environmen irs, 2005. ., et al., Fuel size effect on pinewood combustion in a packed bed. Fuel, 2005. 84(16): p. 2026-

4. , Y.B ., et al., Effects of fuel devolatilisation on the combustion of wood chips and incineration of unicipal solid wastes in a packed bed*. Fuel, 2003. 82(18): p. 2205-2221. 5. withenbank, Effect of air flow rate and fuel moisture on the burning ., V.N. Sharifi, and J. S of biomass and simulated municipal solid wastes in packed beds. Fuel, 2004. 83(11-12): p. 1553-

6. for particle mixing in a packed bed of burning solids. Fuel, 2005. 84(2-

7. ring, Technical University of Denmark, Denmark). 8. hem esro

9. u, paper in MSW: pyrolysis kinetics. Fuel,

10. ., et al., A diffusion model 225. product ratio of CO/CO2 in the oxidation of biomass char. 2003(Master Thesis, Department of Enginee -Ducarne, E., et al., Modelling of gaseous pollutants emissions in circulating fluidized bed of municipal refuse. Fuel, 1998. 77(13): p. 1399-1410. , et al., Thermal treatment of coated printing and writing 2): p. 1151-1157. , P., G. Skodras, and E. Kakaras, Effects of biomass co-firing with coal on ash properties. Part I: haracterisation and PSD. Fuel

c studies of dehydration, pyrolysis and combustion of paper sludge. Energy, 2002. Coal Ash Conference, 2006. 85(16): p. 2310-2315. , P.N.D.a.S.N., Ind Eng Chem Process Design Dev, 1976. 16: p. p. 157. et al., Kineti

13.

14.

15.

16.

17.

18.

19.

20.

21. 22.

23. 24.

25.

26.

27. 28. A, M D Defra, MU R l Affa Yang, Y.B 2038. Y ang simulated m Yang, Y.B behaviours 1562. Y g, Y.B an . 213- 3 ): p K, P., The ical C D ches combustion W C.-H. 1997. 76(1 Grammelis C The 2005 World of Upadhyay 11. Yu, Y.H., 12. 2 (5): p. 457-469. 7 Shin, D. and S. Choi, The combustion of simulated waste particles in a fixed bed. Combustion and Flame, 2000. 121(1-2): p. 167-180. Ryu, C., D. Shin, and S. Choi, Effect of fuel layer mixing in waste bed combustion. Advances in Environmental Research, 2001. 5(3): p. 259-267. Lim, C.N., et al., The modelling of solid mixing in municipal waste incinerators. Powder Technology, 2001. 114(1-3): p. 89-95. Yang, Y.B., et al., Effect of fuel properties on biomass combustion. Part II. Modelling approach-- identification of the controlling factors. Fuel, 2005. 84(16): p. 2116-2130. Ryu, C., et al., Effect of fuel properties on biomass combustion: Part I. Experiments--fuel type, equivalence ratio and particle size. Fuel, 2006. 85(7-8): p. 1039-1046. Bruch, C., B. Peters, and T. Nussbaumer, Modelling wood combustion under fixed bed conditions*. Fuel, 2003. 82(6): p. 729-738. Anhkien Le, X.L., V.N. Sharifi, J. Swithenbank, Predicting combustion in packed bed reactor using UDFs and Eulerian model. 2006. Di Blasi, C., Dynamic behaviour of stratified downdraft gasifiers. Chemical Engineering Science, 2000. 55(15): p. 2931-2944. Fjellerup, J., et al., Heat transfer in a fixed bed of straw char. Energy and Fuels, 2003. 17(5): p. 1251-1258. van der Lans, R.P., et al., Modelling and experiments of straw combustion in a grate furnace. Biomass and Bioenergy, 2000. 19(3): p. 199-208. Zhou, H., et al., Numerical modeling of straw combustion in a fixed bed. Fuel, 2005. 84(4): p. 389-403. Yin, F., et al., Experimental studies of liquid flow maldistribution in a random packed column. Canadian Journal of Chemical Engineering, 2000. 78(3): p. 449-457. B. Manz, L.F.G., P. B. Warren,, Flow and dispersion in porous media: Lattice-Boltzmann and NMR studies. AIChE Journal, 1999. 45(9): p. 1845-1854. Tetsuya Suekane, Y.Y., Shuichiro Hirai,, Inertial flow structures in a simple-packed bed of spheres. AIChE Journal, 2003. 49(1): p. 10-17. Demirbas, A., Calculation of higher heating values of biomass fuels. Fuel, 1997. 76(5): p. 431-434. Sheng, C. and J.L.T. Azevedo, Estimating the higher heating value of biomass fuels from basic analysis data. Biomass and Bioenergy, 2005. 28(5): p. 499-507.

oximate analysis of 29.

s and municipal 30.

cilla, and R. Font, Thermogravimetric kinetic study of the pyrolysis of municipal solid 31.

., et al., Pyrolytic behavior of waste corn cob. Bioresource Technology, 2004. 94(1): p. 83-89. 32. 33.

34.

., et al., Ignition and burning rates of segregated waste combustion in packed beds. Waste 35.

.I.N., Le Xuan Hai, Equation of the balance of ensemble properties for the description of 36.

HOÀI. 37.

38. is, University of Twente, Enschede, The Netherlands). 39. incineration. Fuel, 2002. 81(2): p. 211-217. 40. ed bed with downstream vessels.

41. -275.

of stratified downdraft gasifiers. Chemical Engineering Science, 2000. 42. 43.

method for simulating the thermal decomposition of 44.

., Effects of biomass co-firing with coal on ash properties. Part II: Leaching, toxicity and 45.

Parikh, J., S.A. Channiwala, and G.K. Ghosal, A correlation for calculating HHV from pr solid fuels. Fuel, 2005. 84(5): p. 487-494. Yang, Y.B., et al., Effect of moisture content of fuel on the combustion behaviour of biomas solid waste in a packed bed. Journal of the Institute of Energy. 76(509): p. 105-115. Garcia, A.N., A. Mar waste. Thermochimica Acta, 1995. 254: p. 277-304. Cao, Q Biagini, E., et al., Devolatilization rate of biomasses and coal-biomass blends: an experimental investigation. Fuel, 2002. 81(8): p. 1041-1050. Senneca, O., Kinetics of pyrolysis, combustion and gasification of three biomass fuels. Fuel Processing Technology, 2006. In Press, Corrected Proof. Ryu, C Management. In Press, Corrected Proof. Kafarov V.V., D polydisperse system with multidimensional distribution of practicles according to the state coordinates. Reports for USSR's Academy of Science, 1986. 289(No 1): p. 163-168. Le Xuan Hai, L.A.K., TIEÁP CAÄN HEÄ THOÁNG ÑOÁT RAÙC THAÛI RAÉN TRONG THIEÁT BÒ KIEÅU COÄT N Taïp chí Phaùt Trieån Khoa Hoïc vaø Coâng Ngheä, 2008. 11. R, G., On the propagation of a reaction front in a packed bed: thermal conversion of municipal solid waste and biomass. 1995(PhD Thes Thipse, S.S., et al., Chemical makeup and physical characterization of a synthetic fuel and methods of heat content evaluation for studies on MSW Corella, J., et al., Steam gasification of cellulosic wastes in a fluidiz Industrial and Engineering Chemistry Research, 1991. 30(10): p. 2252-2262. Bryden, K.M. and K.W. Ragland, Numerical modeling of a deep, fixed bed combustor. Energy and Fuels, 1996. 10(2): p. 269 A.N. Hautman, F.L.D., K.P. Schlug and I.A. Glassman, Combust Sci Technol, 1981: p. p. 219. Blasi, C.D., Dynamic behaviour 55(15): p. 2931-2944. Peters, B. and C. Bruch, A flexible and stable numerical wood particles. Chemosphere, 2001. 42(5-7): p. 481-490. Grammelis, P., et al radiological behaviour. Fuel 5 World of Coal Ash Conference, 2006. 85(16): p. 2316-2322.

The 200