ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
--------------XW--------------
LÊ ANH KIÊN

PHÂN TÍCH HỆ THỐNG QUÁ TRÌNH
ĐỐT NHIỆT PHÂN CHẤT THẢI RẮN
CÔNG NGHIỆP ĐẶC TRƯNG

Chuyên ngành: Máy và Thiết bò Công nghệ Thực phẩm
Mã ngành: 2.01.20

HƯỚNG DẪN: 1. PGS.TSKH. LÊ XUÂN HẢI
2. GS. V.N.SHARIFI

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH – NĂM 20101

Lời cam đoan


Đức, Mỹ, Nga, Trung Quốc, Nhật,… Ngành công nghiệp đặc biệt này tái chế chất thải góp phần cung cấp
các loại nguyên liệu như nylon, nhựa, giấy, gỗ, kim loại, thủy tinh,… với chi phí thấp hơn nhiều so với chi
phí sản xuất các loại nguyên liệu ban đầu.
Phần nguyên liệu bẩn còn lại có nguồn gốc hữu cơ sau khi được phân loại, một lần nữa được xem là chất
thải của ngành công nghiệp phân loại tái chế, và thường được tiếp tục xử lý bằng các phương pháp đốt
khác nhau nhằm tạo điều kiện giảm áp lực quỹ đất của các bãi chôn lấp. Vấn đề đốt “chất thải của chất
thải” kết hợp phát điện hiện nay cũng đang được đầu tư nghiên cứu ở rất nhiều các quốc gia công nghiệp
phát triển nêu trên. Một trong những loại thiết bò sử dụng phổ biến là lò đốt có vỉ lò di chuyển (travelling
bed).
Thiết bò lò đốt có vỉ lò di chuyển được sử dụng phổ biến để đốt sinh khối (biomass), chất thải sinh hoạt
tại nhiều nơi trên thế giới. Nhiều công trình nghiên cứu của các trường Đại học, các Viện nghiên cứu,
các nhà máy công nghiệp đối với loại thiết bò này đã được thực hiện và thu được những kết quả quan
trọng, đóng góp vào sự hiểu biết về quá trình cháy, về phương thức nâng cao hiệu quả cháy,… trong quá
trình xử lý rác thải bằng phương pháp đốt. Tuy nhiên, cho đến nay vẫn chưa có một nghiên cứu nào thực
hiện tiếp cận quá trình đốt rác thải trong thiết bò lò đốt có vỉ lò di chuyển một cách thực sự chuẩn mực
với nguyên tắc thiết bò lò đốt rác thải được xét như là một hệ thống phức tạp. Trên cơ sở nhận thức sâu
sắc về ý nghóa và giá trò của việc đốt chất thải rắn trong thiết bò đốt có vỉ lò di chuyển, đề tài luận văn
Tiến só
“Phân tích hệ thống quá trình đốt chất thải công nghiệp đặc trưng” được đề xuất thực hiện phối
hợp tại trường Đại học Quốc gia TP.HCM và Đại học Sheffield, UK.
Trong đó, đối tượng nghiện cứu
được xem xét như một hệ thống phức tạp và các tác vụ nghiên cứu được xác lập và triển khai theo tinh
thần của phương pháp luận Tiếp cận Hệ thống.
2. ĐỐI TƯNG NGHIÊN CỨU
Như đã đề cập ở trên, đối tượng nghiên cứu trong đề tài này bao gồm:
Vật liệu nghiên cứu: chất thải rắn hữu cơ đã phân loại cho mục đích tái chế, tái sử dụng (chất
thải của chất thải)
¾
và sinh khối thực vật (chất thải của ngành sản xuất nông nghiệp);
Thiết bò: lò đốt kiểu cột nhồi (là một mô hình vật thể thu nhỏ của thiết bò lò đốt có vỉ lò di

Vận dụng phương pháp phân tích hệ thống nghiên cứu xây dựng mô tả toán học cho đối tượng lò
đốt có vỉ lò di chuyển.
¾
Xử lý dữ liệu nghiên cứu thực nghiệm nhằm xác đònh các đặc tính cấu trúc, cấu tạo vật chất của
vật liệu; nghiên cứu quá trình cháy của vật liệu trên thiết bò đốt kiểu cột nhồi để xác đònh các
thông số của mô hình.
¾

2

Xây dựng một chương trình CIS dựa vào phương pháp thể tích hữu hạn để mô phỏng, kiểm
chứng mô hình toán học xây dựng được.
¾
PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
5.
Luận án này được thực hiện trên cơ sở của phương pháp luận tiếp cận hệ thống và được triển khai theo
một lược đồ logic tương ứng với tác vụ chủ đạo là tiếp cận hệ thống. Các phương pháp được vận dụng để
tiến hành phân tích hệ thống quá trình đốt nhiệt phân chất thải rắn bao gồm:
Phương pháp phân hoạch hệ thống: được sử dụng để nhận dạng những vấn đề cụ thể cần nghiên
cứu trên những quy mô, phạm vi thuộc các phân hệ.
¾
Phương pháp tích hợp hệ thống: được sử dụng để tổng hợp các kết quả nghiên cứu trên các phân
hệ, tạo ra kết quả cho các hệ có quy mô lớn hơn.
¾
Phương pháp nghiên cứu trên mô hình vật thể: từ kết quả phân hoạch hệ thống xác đònh được
các mô hình vật thể (các thiết bò thực nghiệm) và tiến hành nghiên cứu trên các mô hình vật thể
để nhận dạng quá trình đốt nhiệt phân các loại vật liệu đã được chọn làm đại diện cho các chất
thải rắn. Phương pháp nghiên cứu trên mô hình vật thể bao hàm cả quá trình thống kê xử lý các
dữ liệu thực nghiệm.
¾

sinh năng lượng
•
, phục vụ nhu cầu sinh hoạt và sản xuất công nghiệp.

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1 VẬT LIỆU NGHIÊN CỨU
Chất thải
Phân loại tại nguồn
Chất thải nguy hại Chất thải không nguy hại
Lò đốt
Phân loại, thu gom
Tái sử dụng
Thu hồi
Tái chế Ủ Compost Năng lượng
Tiêu hủy
Sản
phẩm
Chất thải của
chất thải
Chôn lấp
CH
4
Xử lý nước thải Tro Khí cháy
Xử lý khí
Bùn thải
Chất thải lỏng
Khí nóng
Một số loại chất thải
từ hộ gia đình
Phương pháp Sản phẩm, phương tiện

Trong công nghiệp đốt xử lý chất thải, thiết bò lò đốt có vỉ lò di chuyển được sử dụng rất nhiều do những
tính năng ưu việt như: công suất xử lý lớn, hiệu suất đốt chất thải lớn, chất thải được nạp vào liên tục và
tro cũng được lấy ra liên tục. Ngoài ra còn có thể tối ưu quá trình cấp khí để đạt hiệu suất xử lý cao nhất,
hiệu suất nhiệt sinh ra lớn nhất. Do công suất của lò lớn nên lượng khí cháy sinh ra cũng rất lớn, có thể
sử dụng cấp cho lò hơi phục vụ cho việc phát điện [3-6].
Chất thải được cấp liên tục từ trên phễu xuống ghi lò. Ghi lò di chuyển tuần hoàn từ trái sang phải với
góc nghiêng i = 10
o
-15
o
. Tro được tháo ra liên tục ở đoạn cuối ghi lò. Không khí cung cấp cho quá trình
cháy từ dưới ghi lò được gọi là không khí sơ cấp. Khí cháy sơ cấp di chuyển lên khu vực bên trên và

Hình 1.3 Sơ đồ hệ thống thiết bò lò đốt vỉ lò di chuyển Hình 1.4 Mô hình cháy vật liệu rắn trên ghi lò di
chuyển
được cung cấp tiếp ôxy, gọi là không khí thứ cấp, để phản ứng cháy trong pha khí tiếp tục diễn ra. Tại
khu vực này, các thành phần cháy được trong pha khí sẽ tiếp tục cháy toả năng lượng và được thu nhiệt
để cung cấp cho lò hơi, phục vụ cho việc tái sinh năng lượng. Phần khí cháy sau khi tận dụng nhiệt sẽ
được xử lý trước khi thải ra ngoài môi trường. Trong quá trình vận hành của lò đốt, vật liệu rắn được nạp
vào lò thông qua phễu nạp liệu. Vật liệu rắn sẽ nằm trên các thanh ghi lò và di chuyển cùng với ghi lò.
Các thanh ghi lò được gối nối tiếp lên nhau và mỗi thanh đều có lỗ thông khí từ bên dưới. Hệ thống các
thanh ghi lò có chức năng tương tự như băng tải vận chuyển vật liệu rắn từ đầu đến cuối lò. Khi thanh ghi
lò di chuyển đến cuối lò, thanh ghi lò sẽ tự quay đổi hướng và sẽ đổ tro trên bề mặt vào phễu thu tro.
Thanh ghi lò tiếp tục di chuyển ngược trở lại đầu lò nạp liệu và đổi hướng một lần nữa trước khi nhận
nhiên liệu mới đổ vào. Hệ thống thanh ghi lò được cấu tạo theo các gờ gối lên nhau với mục đích không
để xảy ra hiện tượng khối vật liệu rắn trượt theo quán tính về cuối lò khi ghi lò di chuyển. Điều này có
nghóa là khối vật liệu rắn đứng yên trên ghi lò trong suốt quá trình di chuyển của ghi từ đầu lò đến cuối
lò.
Tại đầu vào của ghi lò, vật liệu rắn thu nhiệt và bắt đầu các quá trình bay hơi ẩm. Trong quá trình di
chuyển cùng với ghi lò về phía phễu thu hồi tro, vật liệu rắn tiếp tục diễn ra các quá trình giải phóng các

Không khí sơ cấp
Vật liệu rắn
Không khí thứ cấp
Không khí sơ cấp
Vật liệu rắn

Tro, cacboncăn
bản
Tro
Tro, cacboncăn
bản
Thời gian
t = 0 t = t
i
t = t
n
b
Hình 1.5 Sơ đồ vận động theo thời gian của cột nhiên liệu

4

đốt thông thường là loại lò đốt tónh hai cấp.
buồng đốt sơ cấp,
a
thống thiết bò này, tiến hành phân hoạch hệ thống gồm
ước, đặc biệt tập trung ở Thành phố Hà Nội và Thành phố Hồ Chí Minh.
h thiết bò lò đốt có vỉ lò
hiện
ên trên và bên dưới và nhiệt
ủa pha khí trong một đơn vị thể tích kiểm

nghiên cứu trong thời gian qua. Đáng kể là nhóm nghiên cứu tại Hàn Quốc, giáo sư Shin và cộng sự, của
Viện KIST đã thực hiện nghiên cứu mô hình hóa và mô phỏng quá trình cháy của gỗ thông trong thiết bò
đốt có ghi lò di chuyển. Trong nghiên cứu này, các tác giả đã phân hoạch thiết bò đốt có ghi di chuyển
thành từng cột nhồi, xây dựng mô tả toán học cho từng cột nhồi trong hệ thống. Mô tả toán học được xây
dựng cho một đơn vò thể tích kiểm soát trong một cột nhồi như sau [13, 14]:
Nhiệt thu được trong pha rắn trong một đơn vò thể tích kiểm soát bằng nhiệt sinh ra do phản ứng hóa học
cộng với nhiệt mất mát do bay hơi ẩm, nhiệt trao đổi với thể tích kiểm soát b
trao đổi với pha khí.
Tương tự, cân bằng nhiệt trong pha khí được viết như sau:
Năng lượng thu được c









,1∆

0









 
1
 
 



,





1,





1,


 








=M
moist
+M
vol
+M
char
+M
ash
Tại trường Đại học Sheffield, nhóm nghiên cứu của giáo sư
ành nghiên cứu quá trình ch
Swithenbank và giáo sư Sharifi đã tiến h
đốt có ghi di chuyển. Nhóm nghiên cứu cũng thực hiện việc phân hoạch thiết bò lò đốt có ghi lò di
chuyển thành nhiều thiết bò cột nhồi, tiến hành thực nghiệm, xây dựng mô tả toán học và mô phỏng quá
trình cháy trên thiết bò cột nhồi này [4, 15-17].
Những nghiên cứu ở đây khi

hiện xây dựng mô tả toán học đã
xem hệ gồm toàn bộ pha rắn có
các lỗ xốp bên trong. Quá trình
cháy của vật liệu rắn được khảo
sát trong vùng thể tích này dựa
trên sự thay đổi thể tích của vật
liệu rắn trong quá trình cháy.
Ngoài ra, các nghiên cứu khác tại trường
hình thiết bò đốt kiểu cột nhồi với các loại vật liệu rắn khác nhau như gỗ, giấy các loại, cỏ mực, rơm,…
nhằm tìm ra các ý nghóa ứng dụng thực tiễn như ảnh hưởng của kích thước vật liệu rắn ban đầu, ảnh
hưởng của lượng không khí sơ cấp, ảnh hưởng của không khí thứ cấp đến tốc độ cháy, nồng độ cực đại
các khí cháy sinh ra [3-6, 16-26].
Các nghiên cứu trên đã đóng góp r
thiết bò đốt kiểu cột nhồi. Tuy nhiên, cho đến nay vẫn chưa có một công trình nào thực hiện nghiên cứu

V
A







,





,





,



1∆
1

5


Vật liệu rắn được nạp vào cột từ cửa nạp liệu ở đỉnh của thiết bò
thiết bò và truyền dẫn thông tin về máy tính. Khí cháy được trích ra tại
1 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG THIẾT BỊ LÒ ĐỐT CÓ VỈ LÒ DI CHUYỂN
2.1.1
Phương pháp tiếp cận hệ thống thiết bò lò đốt chất thải rắn
2
.1.2 Phương p

ĐỐI TƯỢNG
CƠNG NGHỆ
2
.1.3 Phương pháp phân tích đònh tính
trúc hệ thống
2
.2 THIẾT BỊ NGHIÊN C
PHÁP THỰC HIỆN
2
.2.1 Phân tích nhiệt
nghiên
ùu độ
suy giảm
khối
ượng
theo sự
gia tăng
nhiệt độ
trong
trình
nhiệt
đồ

lớp vật liệu rắn từ bên trên. Tùy thuộc điều kiện và mục đích thí
c cung cấp vào thiết bò với những giá trò xác đònh. Khí cháy di
chuyển lên trên đỉnh thiết bò cột nhồi và thoát ra ngoài qua ống thoát khí.
nghiệm, không khí thứ cấp có thể đượ
Trong khi quá trình cháy xảy ra, giá trò nhiệt độ trong cột nhiên liệu được ghi nhận bởi các đầu dò cặp
nhiệt điện cắm dọc theo chiều cao
vò trí xác đònh trong thiết bò sao cho phù hợp với mục đích thí nghiệm sẽ được ngưng tụ hơi ẩm, tách các
khí có thể gây nguy hại cho cảm biến nồng độ khí, và đi vào thiết bò đo nồng độ các khí như CO, CO
2
,
ấn đề
Đặt vấn đề
Xác định các mục
tiêu phải đạt được
Nhận dạng
các rào cản
Xác định các tác vụ
tiếp cận hệ thống (và
các điều kiện để thực
hiện)
Thực hiện các tác vụ
để giải quyết các vấn
đề đã đặt ra
Thẩm định kết
quả thực hiện
Thẩm định mức
độ hồn thành
khâu thực hiện
Xác nhận kết quả
và dự kiến phát

Sai
Đúng
Sai
Sai
Đúng
Sai
Đúng
Sai
Đúng
Hiệu chỉnh q
trình thực hiện
Hình 2.1 Lược đồ logic tiếp cận h
đốt chất thải rắn
ệ thống thiết bò
Hình 2.2 Sơ đồ cấu tạo thiết bò phân
tích nhiệt vi sai
Hình 2.4 Thiết bò đốt kiểu cột nhồi
Hình 2.7 Sơ đồ hệ thống thiết bò đốt kiểu
cột nhồi

6

ïi vật liệu được sử dụng trong
CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
O
2
, CH
4
. Giá trò nồng độ các khí được biến đổi và truyền dẫn về máy tính. Ngoài ra, trong khi quá trình
cháy xảy ra, khối lượng vật liệu cũng giảm theo thời

.. tại các nút mạng tinh thể trong cấu tạo của vật liệu sẽ trở nên linh động hơn, làm cho các
KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU PHÂN TÍCH HỆ TH
Áp dụng phương pháp phân hoạch hệ thống trong phạm v
đốt sơ cấp của đối tượng thiết bò vỉ
thành những cột thẳng đứng gồm phần đáy vỉ lò có lỗ cho phép không khí sơ cấp đi vào khối vật liệu rắn
từ bên dưới, khối vật liệu rắn nằm trên ghi lò (S
5b
) và khoảng không gian bên trên khối vật liệu rắn (S
5a
).
Xét hệ thống thiết bò đốt kiểu cột nhồi chất thải rắn (S
5b
). Phân hoạch theo không gian thiết bò sẽ thu
được hai vùng cơ bản là vùng sơ cấp (còn gọi là buồng sơ cấp) và vùng thứ cấp (buồng thứ cấp). Tiến
hành phân hoạch vùng sơ cấp theo không gian thành những vùng nhỏ hơn gọi là thể tích hữu hạn (control
volume hoặc finite volume) trong đó có chứa cả pha liên tục và pha phân tán. Phần không gian này là
một hệ thống mới được gọi là quần thể các hạt đa phân tán trong môi trường liên tục (S
4
).
Tiếp tục phân hoạch quần thể các hạt đa phân tán thành các phần nhỏ hơn. Chọn một phần nhỏ mới tạo
thành chỉ gồm một hạt rắn duy nhất và phần không gian bao quanh hạt rắn và nằm trong
hữu hạn. Đến đây ta được hệ dò thể một hạt (S
3
). Tiếp tục phân hoạch hệ dò thể một hạt này, xét hệ chỉ
gồm hoàn toàn pha rắn hoặc hoàn toàn pha khí, ta thu được hệ thống mới này là hệ đồng thể vi mô (S
2
).
Các hệ đồng thể vi mô này là các chất hỗn hợp chứa các
đơn chất và hợp chất ở cấp độ phân tử. Tiếp tục phân
hoạch hệ đồng thể vi mô này ta sẽ thu được một tập hợp

làm
cho nội năng U
g
, U
s
của pha khí S
3,i
g
và hạt vật liệu rắn S
3,i
s
tăng lên. Lượng nhiệt Q truyền vận vào hệ
S
3,i
phụ thuộc vào cường độ năng lượng phát xạ I
s
của lớp vật liệu cháy bên trên, khả năng hấp thụ bức
xạ e
s
của vật chất trong pha liên tục và pha phân tán.
Trong quá trình tăng nội năng của hệ, các phân tử nước thuộc cấu trúc của S
3,i
s
bắt đầu di chuyển từ bên
trong ra bên ngoài bề mặt, khuếch tán qua lớp phim k
S
3,i
g
với động lực khuếch tán hơi ẩm là độ chênh lệch áp suất hơi bão hoà trên bề mặt ΔP
H2O

S
2

S
1

Hình 2.8 Vật liệu đã sử dụng trong thí
n
ghiệm
Hình 3.1Cấu trúc phân tầng hệ hóa lý

7

ä tạo thành
ứng cháy (phản ứng
én giải phóng hơi ẩm, phần tử hơi nước khuếch tán từ trong hạt vật
ha khí và truyền nhiệt ngược đến pha
ûa pha liên tục chứa một quần thể các
NHIỆT TRỊ
Khăn giấy Các tông Gỗ thôn
vật liệu rắn trong hệ S
3,i
. Các chất hữu cơ được tạo thành sẽ thoát ra khỏi hạt vật liệu rắn, đi vào trong
pha khí. Nghiên cứu của Goh và cộng sự, (1998) đã chỉ ra các chất hữu cơ bay hơi được giải phóng ở
nhiệt độ khoảng 260
o
C [15] hoặc theo nghiên cứu của Ryu và cộng sự, (2001) là 300°C [14].
Khi các liên kết ban đầu của vật liệu bò đứt gãy, kích thước hạt vật liệu rắn S
3,i
s

4,i
). Mô tả quan trọng nhất đối với
hệ đa phân tán ở lớp bốn sẽ là phương trình cân bằng
tính chất tập đoàn hạt (thường được gọi tắt là phương
trình cân bằng hạt) phản ảnh sự biến đổi hàm mật độ
phân bố hạt trong quá trình cháy.
3.2 KẾT QUẢ XÁC ĐỊNH THÀNH PHẦN TỔNG
QUÁT, THÀNH PHẦN CƠ BẢN,
Bảng 3.1 Phân tích thành phần tổng quát
Thông số g Rơm Cỏ tranh
%M 5,48 3,63
5,5 7,26 7,91
%VM 82,44 79,17
81,2 80,12 82,21
%FC 8,51 10,73
12,1 6,84 5,55
%A 3,57 6,47
1,2 5,78 4,33
Bả Phân tích cơ bản (c hô)
Thông số Khăn giấy Ca g Go âng Co h
ng 3,2 ăn bản k
ùc tôn ã tho Rơm û tran
C, % 43,0 38,8 49,8 43,6 43,2
H, % 10,0 5,7 8,1 5,5 5,7
O, % 37,3 45,9 38,3 36,8 37,0
Bản Nhiệt trò (HHV)
Thông số Khăn giấy C g
G ng C h
g 3,3
ác tôn

nhiệt độ
Gradient
vận tốc
Gradient
NL bề mặt
Giảm kích thước của hạt
vật liệu rắn
Phân bố hạt
theo kích
thước
LỚP 4
Hình 3.2 Phân tích đònh tính cấu trúc hệ thống

8

Đối với cỏ tranh: HHV = 0,2536*%FC+0,1871*%VM – 0,1071*%Ash
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.9
0 200 400 600 800
Temperature,
o
C
0.5
0.6
0.7
0.8

Temperature,
o
C
0.5
0.6
0.7
1
0.000
0.010
0.020
0.030
0.040
0.050
0.060
0.070
0.080
0.090
0.100
d /dt,
o
C
-1
α
d
α
/dt
0
0.1
0.2
0.3

tương đối như sau:

(3.7)
Đánh giá sai số giữa kết quả tính tốn HHV theo cơng thức từ (3.4) đến (3.7) với kết quả

100x
H
TN
TN
=
δ
(3.8)
HV
HV

ối quan hệ giữa các phân tích hiều. ûa khăn giấy ca
Từ kết quả th các loại vật liệu rắn, có thể rút ra một số kết
 Quá trình bắt cháy của hạt vật liệu diễn ra qua bốn giai đoạn chồng lấn
gi nhiệt phân

Đồ thò đo
hiện
Hình 3.8-3.12 Độ chuyển hoá và vi phân của độ chuyển hoá của khăn giấy, các tông, gỗ thông, cỏ tranh, rơm
Mô hình động học quá trình cháy của hạt vật liệu rắn trong không khí được xác đònh theo phương trình

80
90
100
8%
3%
67%
80
90
100
3% Hình 3.3-3.7 Đường cong TG cu ùc tông, gỗ thông, cỏ tranh, rơm
ể hiện trên đồ thò TG của luận như sau:
lên nhau gồm: quá trình
ải phóng ẩm, quá trình thu nhiệt gia tăng nhiệt độ trong toàn hạt vật liệu, quá trình
giải phóng vật chất và quá trình cháy của than cơ bản.

Với tất cả các loại vật liệu nghiên cứu, sự giải phóng ẩm diễn ra trong khoảng từ 3 đến 6 phút.
Kết quả này phù hợp với nhiều nghiên cứu đã công bố đối với các loại vật liệu tương tự [14,
30]. Trong quá trình giải phóng hơi ẩm, hạt vật liệu tiếp tục gia tăng nhiệt độ đến nhiệt độ
nhiệt phân.

Khi hạt vật liệu đạt đến nhiệt độ nhiệt phân, tốc độ giải phóng vật chất diễn ra rất nhanh trong
khoảng 15 đến 25 phút, sau đó tốc độ giải phóng vật chất giảm dần. Điều này cho phép dự
đoán đã có xảy ra một quá trình ngưng tụ một phần vật chất đã được giải phóng trên bề mặt lớp
vật liệu còn lại, tạo ra lớp vỏ bọc ngăn cản làm cho qúa trình giải phóng vật chất từ pha rắn vào
pha khí diễn ra chậm hơn. Vấn đề này sẽ tiếp tục được nghiên cứu làm rõ trong mô hình lớn
hơn, tức là hệ thống thiết bò đốt kiểu cột nhồi.
Trong khi vật liệu rắn giải phóng vật chất hữu cơ, quá trình cháy của than cũng diễn ra. Do tốc

ại như sau:
(
Với, α là độ chuyển hoá của vật liệu rắn ; E là năng lượng hoạt hoá ; k
0
là hằng số tốc độ
n là bậc của phản ứng ; R là hằng số khí ; Logarite hoá hai vế của phương trình (3.9), phương
trình mới được viết l
1E
n
⎞⎛

)(])1.(ln[ln
0
k
d
⎟⎜
−+−=
⎟
⎞
⎜
⎛
α
α
TRdt
⎠⎝⎠⎝
(3.10)
Sắp xếp lại phương trình (3.10), có:

[ ]
RTEnkdtd /)1ln(ln/ln −−+=

/dt
d
α/
dt
α
Nhiệt độ,
0
C
0
0.01
0.02
0 200 400 600 800
Temperature,
o
C
0.03
0.04
0.05
0.06
0.07
0.08
0.09
0.1
0
0.1
0.2
0.3
0.4
d
0.5

0
10
20
30
40
50
60
70
0 200 400 600 800
Temperature,
o
C
TG, %
Nhiệt độ,
0
C
67%
4%
0
10
20
30
40
50
60
70
0 200 400 600 800
Temperature,
o
C

%
67%
20
30
40
50
TG,
20%
20%
0
Nhiệt độ,
0
C
Nhiệt độ,
0
C

9

Các hệ
hời gian như sau:
 E = 28,80kJ/mol, k = 3607,3 và n = 0,2192 cho khăn giấy;
J/mol, k
0
= 7,37.10
5
và n = 0,14
,9 và n = 0,349;
So ng sự (2002), Cao và cộng sự,
(200 S hợp [31-34].

sánh các kết quả nghiên cứu của Garcia et al, (1995), Biagini và cộ
4), enneca và cộng sự, (2006), kết quả trong nghiên cứu này là phù
KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU QUÁ TRÌNH CHÁY CỦA VẬT LIỆU
á trình cháy của hỗn hợp khăn giấy và các tông
Quá trình bắt cháy của vật liệu rắn diễn ra theo các giai đoạn chính: bay hơi ẩm, nhiệt phân để giải
phóng các chất hữu cơ ở nhiệt độ khoảng 260
o
C [14].
Quá trình tiếp theo là quá trình cháy của than và tạo thành tro. Liên quan đ
độ cao, các hợp chất hữu cơ mạch lớn bò bẻ gãy thành các m
Khí cháy có thành phần chủ yếu gồm CO, CO
2
, H
2
O, O
2
, bụi tro, C
x
H
y
(chủ yếu là CH
4
). Ngoài ra, thành
phần NO
x
, SO
x
có mặt trong khí cháy với thành phần
,5kg và 1,
mẫu được sử dụng là 0

500
600
700
800
900
1000
1100
iệt độ,
o
C
T1
T2
T3
T4
T5
0.2
0.3
0.4
ượng trên ghi lò, kg
ỉnh cột và cháy dần về phía đáy
cột. Đònh nghóa tốc độ bắt cháy
của nhiên liệu trong cột nhồi
(IFS) là tỉ số giữa khoảng cách
g đứng. IFS = dz/dt, m/h
(dz) và khoảng thời gian (dt) ûa di chuyển theo phương thẳn
(3.12)
ến T5, khoảng cách mỗi vò trí đo
trong cột tính từ T5 đến T4, T4
m/h. Tốc độ bắt cháy trung bình
rong cả cột nhiên liệu là 3

2
h; BR
3
= 131kg/m
2
h; và BR
4
= 137kg/m
2
h. Tốc độ cháy
trong giai đoạn đầu cao hơn giai đoạn sau do tổng lượng vật chất được giải phóng nhiều hơn. Trong giai
đoạn sau, hầu hết ẩm đã được giải phóng, khối lượng vật chất được giải phóng ít hơn trong khi tốc độ bắt
cháy cao hơn. Điều này cho phép đặt vấn đề về việc có một
0
100
200
300
400
0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550
Thời gian, s
Nh
0
0.1
0.5
0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550
Thời gian, s
Khối l
0
100
0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550

2
4
6
8
10
T5-T4 T4-T3 T3-T2 T2-T1
468
14 0 4
Hình 3.13 Diễn biến nhiệt độ theo
thời
/m
2
h
Hình 3.14 Độ giảm khối lượng theo
thời gian với không khí Q=468kg g

ian
R
Hình 3.15 Diễn biến nhiệt độ theo thời
gian với không khí Q=1404kg/m
2
h
R
Hình 3.16 Độ giảm khối lượng theo
thời
gian
Hình 3.17 Giá trò IFS trong các thí
n
ghiệm