(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111406453.0 (22)申请日 2021.11.24 (71)申请人 西安交通大 学 地址 710049 陕西省西安市咸宁西路28号 (72)发明人 曾敏　凌伟豪　王学斌　王秋旺　 (74)专利代理 机构 北京百欧知识产权代理事务 所(普通合伙) 11930 代理人 秦健　吴泳历 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06T 3/40(2006.01) G06F 119/08(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种针对固废焚烧机燃烧时所需配风量的 计算方法 (57)摘要 本申请属固废焚烧技术领域， 具体涉及一种 针对固废焚烧机燃烧时所需配风量的计算方法， 包括如下步骤： 获取控制体、 物料颗粒、 烟气、 焚 烧机结构等相关参数； 计算配风以及烟气的相关 物性参数； 计算物料颗粒燃烧的折算反应速率常 数； 计算各控制体对内筒的总传热量； 将假设第 一控制体的配风量 以及其他各参数代入能量方 程、 动力学燃烧方程和氧气的质量守恒方程， 求 得第一控制体的出口含碳量、 出口氧含量、 新配 风量； 将第一控制体的新配风量作为相邻下一个 控制体的配风量进行迭代， 从而得到所有控制体 参数并作为最终输出结果。 本申请的配风量计算 方法对新型焚烧机实际运作前的燃烧过程设计 打下了坚实的基础， 对焚烧机投入实际运行具有 重要的指导 意义。 权利要求书2页 说明书6页 附图3页 CN 114117783 A 2022.03.01 CN 114117783 A 1.一种针对固废焚烧机 燃烧时所需配风 量的计算方法， 其特 征在于， 包括如下步骤： 步骤一、 获取如下参数： 在焚烧机的燃烧区域内沿轴向划分的控制体的个数、 物料颗粒在焚烧机内充分燃烧后 产生的烟气温度、 物料颗粒 的燃烧反应参数、 焚烧机结构参数、 焚烧机内筒转速、 内筒内物 料颗粒的参数、 物料颗粒的总入口含碳 量、 焚烧机周围的环境温度以及大气压力； 步骤二、 根据步骤一的烟气温度、 环境温度以及大气压力， 计算得到配风的物性参数以 及烟气的物性参数， 其中， 配风的物性参数包括比热容和密度， 烟气的物性参数包括比热 容、 密度、 普朗特 数和粘度； 步骤三、 结合预定的燃烧反应模型以及步骤二中烟气的物性参数， 计算得到物料颗粒 在焚烧机内燃烧的折 算反应速率常数； 步骤四、 通过对内筒内物料颗粒与内筒内壁的传热分析， 并结合步骤一中内筒内物料 颗粒的参数、 焚烧机内筒转速以及焚烧机结构参数， 得到各控制体对内筒的总传热量； 步骤五、 在燃烧区域内沿轴向划分的控制体中， 将最靠近燃烧区域入口处的控制体定 义为第一控制体， 与其相 邻的控制体定义为第二控制体， 以此类推完成所有控制体的定义， 再将第一控制体的配风量假设一个初值、 进口氧含量认为是0、 进口含碳量则取步骤一中的 物料总入口含碳 量； 步骤六、 将步骤一、 二中的相关参数、 步骤三中的折算反应速率常数、 步骤四中的第一 控制体的总传热量以及步骤五中第一控制体的配风量初值均 代入能量方程、 动力学燃烧方 程和氧气的质量守恒方程， 从而求得第一控制体的出口含碳 量、 出口氧含量、 新配风 量； 步骤七、 判断第 一控制体的新配风量与初值是否相同， 若否， 则对配风量初值采用亚松 驰处理， 并返回步骤六重新计算； 若是， 则得到第一控制体最终的出 口含碳量、 出口氧含量 以及新配风 量； 步骤八、 将第一控制体最终的新配风量作为第二控制体配风量的假设值， 以及将第一 控制体最终的出口含碳量、 出口氧含量作为第二控制体的进口含碳量、 进口氧含量， 并对第 二控制体进行与步骤六和步骤七中针对第一控制体相同的计算和判断处理， 从而计算得到 第二控制体最终的出口含碳 量、 出口氧含量以及新配风 量； 步骤九、 参照步骤六至步骤八中针对第一控制体和第二控制体的处理步骤， 依次完成 剩余控制 体最终的出 口含碳量、 出 口氧含量以及新配风量的计算， 最后输出各控制体最终 的新配风 量。 2.根据权利要求1所述的计算方法， 其特征在于， 在所述步骤二中， 具体是根据物性参 数表格采用线性插值法计算得到配风的物性 参数以及 烟气的物性 参数。 3.根据权利要求1所述的计算方法， 其特征在于， 在所述步骤三中， 所述预定的燃烧反 应模型是指碳的完全燃烧反应模型， 该完全燃烧反应模型的生成物只包 含二氧化 碳。 4.根据权利要求1所述的计算方法， 其特征在于， 在所述步骤四中， 所述传热分析包括 物料颗粒与内壁的热传导和辐射传热， 所述热传导的热阻包括非稳态导热热阻和接触热 阻。 5.根据权利要求1所述的计算方法， 其特征在于， 在所述步骤五中， 所述第一控制体的 配风量初值为1kg/s。 6.根据权利要求1所述的计算方法， 其特征在于， 在所述步骤一中， 所述物料颗粒的燃权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114117783 A 2烧反应参数包括： 碳和氧气的化学当量比、 0℃时的湍流扩散系数、 燃烧反应的频率因子、 物 料颗粒与烟气的相对速度、 物料颗粒的活化能以及控制体内气体混合系数； 所述焚烧机结构参数包括： 内筒外径、 内筒内径、 内筒轴向长度、 内筒壁面粗糙度、 内筒 内壁发射 率以及内筒螺 旋板高度； 所述内筒内物料颗粒的参数包括： 密度、 比热容、 导热系数、 填充角、 半径、 发射率以及 总入口物料量。 7.根据权利要求6所述的计算方法， 其特征在于， 在所述步骤六中， 所述能量方程、 动力 学燃烧方程和氧气的质量守恒方程分别如下： 其中， q配,a是配风的质量流量； wc是碳的燃烧速率； Ac,反应是物料颗粒与氧气的反应面积： 近似为内筒外表面积和外筒内表面积的平均值； C、 Ci(i＝1～5、 A、 B)均是常数： C表示单位 质量的碳所含的热量， C1、 C4表示单位质量的物料颗粒所含的热量， C2、 C5表示单位质量的烟 气所含的热量， C3表示单位质量的配风所含的热量， CA表示烟气密度的倒数， CB表示配风密 度的倒数； β 是碳和氧气的化学当量比； Q传是控制体对内筒的总传热量； 是控制体入 口烟气中氧气的质量流量， qin,g是入口烟气的质量流量， 其中， qin,g在第一个控制 体中为0， 在后续的控制体中则由前一个控制体的出口氧含量和配风量不断累积； ξ是控制 体内气体的混合系数； K是折算反应速 率常数； 是控制体出口的氧气含量； Wc,out是控制 体的出口含碳量； Wc,in是控制体的进口含碳量， 对于第一个控制体即为物料的总入口含碳 量； Min是焚烧机的总入口物料量。 8.根据权利要求1所述的计算方法， 其特征在于， 在所述步骤七中， 亚松驰处理的具体 公式如下： q配＝q配+X·(q配,1‑q配)； 其中， q配是配风量初值； X 是松弛因子， 取0.5； q配,1是新配风 量。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114117783 A 3