CN109359387A - 一种基于离线运算优化的危险废物焚烧配伍系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于离线运算优化的危险废物焚烧配伍系统，包括危险废物数据库、待配伍模块、配伍策略选择模块和配伍模块，能够利用混合整数非线性优化方法，在所给限定条件下计算出最优化的配伍方案，所得配伍方案可以输出为工作人员便于阅读的文档以供实际操作参考，能够辅助操作人员快速简单的对多种物料进行有效配伍，从而提高设备运行效率，减少因进料配伍不当引发的温度波动以及设备非计划停机，有效提升了危险废物焚烧的经济效益。

Description

一种基于离线运算优化的危险废物焚烧配伍系统

技术领域

本发明涉及危险废物焚烧处理技术领域，尤其涉及一种基于离线运算优化的危险废物焚烧配伍系统。

背景技术

伴随着我国经济的迅速发展，工业生产能力和人民生活水平得以大幅提高，但同时也产生了大量固体废物需要合理妥善的处置。这其中尤以危险废物这一特殊分类最应引起关注。危险废物作为一种特殊的固体废弃物，其往往具有毒害性、易燃性、爆炸性、腐蚀性、致病原传染性等一种或几种对于人类健康以及自然环境存在潜在巨大破坏力的特性。在各种危险废物处理方法中，焚烧法由于其能够利用高温分解氧化危险废物中绝大部分有害物质并能够有效达到废弃物减量的目的，是危废处理中心的首选处理手段。而随着环保意识的逐步提高以及各地方环保压力的增大，对于危险废物的处理尤其是焚烧处理也提出了更高的要求。

由于不同种类的危险废物具有各异的物理性质，各地已建成的危废集中处理中心多采用回转窑焚烧炉作为首选的垃圾焚烧设备，并搭配使用高温二燃室最大程度减少焚烧尾气中的有害物质。回转窑焚烧炉本身可以同时处理固态、污泥、液态和气态类废弃物，有着很强的兼容性，适用于多种类型的垃圾焚烧系统，尤其适合危险废物这类需要同时处理多相废弃物的情况。在炉内焚烧过程中，危险废物会由固态、液态转化为气态，再通过进一步的加热与氧气反应，最终炉内生成气体产物以及不能继续燃烧的固体残留物(一般包括炉渣和飞灰)。经过焚烧过程后，绝大部分固态危险废物的体积会减少80％以上，重金属等不能燃烧的有害物将残留在炉渣和飞灰中，而有机物等可燃危害物将被彻底氧化为二氧化碳和水等无害成分安全排放到大气中。由此可见，使用焚烧炉处理危险废物可以同时达到减量与无害化的目的，同时燃烧产生的热量可以使用余热锅炉回收再利用，是一种理想的危险废物处理技术。

虽然回转窑焚烧法是一种广泛使用的危险废物处理技术，但是在危废处理过程中对于回转窑的温度稳定性有比较高的要求，温度过高会导致炉内保温层损坏、炉内大量结焦结渣，对回转窑使用寿命有很大影响；温度过低会造成危险废物焚烧不完全，不能有效摧毁有害物质，造成排放超标导致停机。而在实际操作过程中由于进料性质波动大，往往会出现炉温过高损坏焚烧炉或者炉温过低需要大量辅助燃料助燃，难以实现回转窑焚烧炉的稳定长期经济运行。现有处理过程主要依靠人工经验对进料进行现场配伍混合，缺乏指导依据，很难控制配伍后的物料性质、元素构成以及进料热值，容易出现炉温过高或过低以及排放超标等情况，造成非计划停机，带来重大经济损失。

发明内容

为解决现有技术的不足，本发明提出一种基于离线运算优化的危险废物焚烧配伍系统，通过整合批次物料数据、物料量，利用配伍池尺寸作为主要约束条件，以离线运算方法在物料实际配伍之前进行模拟配伍优化，同时对模拟配伍结果进行模拟焚烧运算以验证模拟配伍方案可行性与经济性，从而为现场配伍操作提供指导依据，避免单纯依靠人工经验带来的不确定性，最大程度保障回转窑运行中的炉温稳定性，提高运行经济效益。

为实现以上目的，本发明所采用的技术方案包括：

根据实验数据预先编成的危险废物数据库，内容包括离线运算中需要调用的物性数据，主要有物料物理性质、工业分析、元素分析、热值分析；

待配伍模块，整理进料量并从危险废物数据库中调用物性信息，并结合配伍池尺寸和进料体积计算合适的配伍池数量；

配伍策略选择模块，由工作人员选定一种或多种配伍策略，包括均分、依据物料属性配伍、依据模拟焚烧配伍，其中依据模拟焚烧配伍又根据计算权重不同分为平衡模式、排放优先模式、经济性优先模式；

如在配伍策略选择模块选择均分模式，则直接依据物料进料量均分物料，不需要进入配伍模块，否则进入配伍模块进行离线计算寻找最优配伍方案；

配伍模块，利用混合整数非线性优化方法，计算出最优化的配伍方案，主要包括优化计算模型、优化目标函数模型、控制变量设置、约束条件设置，其中控制变量设置以及约束条件设置为程序预先设定，不需要工作人员自行设定，优化计算模型根据待配伍模块输入数据进行误差分析，给出针对当前那一组数据的总质量误差、组分质量误差、配伍热值误差、配伍元素分析误差、配伍池利用率误差、计算燃料消耗误差、模拟焚烧温度误差、模拟尾气排放误差，优化目标函数输出模型根据配伍策略选择模块指定的配伍策略组合调用不同的误差分析数据并通过权重运算得出需要的优化目标函数，配伍模块依据预先设置好的约束条件通过调整控制变量寻得优化目标函数的最小值，从而得到限制条件下最优的配伍方案；

计算得出的一组或者几组配伍方案输出为工作人员可阅读文档以供实际操作选择与参考。

本发明基于离线运算优化的方法对危险废物焚烧进料进行配伍方案的寻优，通过灵活组合优化计算模型在兼顾考虑多个影响焚烧效果的影响因素的同时实现适应多种策略要求的配伍方案输出，在实际使用中有很强的帮助作用，能够辅助操作人员快速简单的对多种物料进行有效配伍，从而提高设备运行效率，减少因进料配伍不当引发的温度波动以及设备非计划停机，有效提升了危险废物焚烧的经济效益。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为配伍系统运作流程示意图。

图2为配伍模块组成示意图。

具体实施方式

以某危险废物处理厂为例，收到一批次待处理废料包括A/B/C三种各若干吨；

通过送料单位检测报告以及实验室抽样检测数据确定A/B/C三种待处理物料的物理性质、热值数据、工业分析以及元素分析数据，建立三种物料的物性数据库；

将待处理物料种类以及总量输入待配伍模块，待配伍模块将根据输入的物料种类从物性数据库中调用相关物料的物性数据，并结合预先设定的处理厂配伍池尺寸计算出适合的配伍池数量n，以上输入及生成的数据传入配伍模块准备计算调用；

操作人员在配伍策略选择模块下选择需要的配伍策略，例如依据模拟焚烧配伍平衡模式，配伍模块将根据操作人员的选择设定优化计算中的权重分配；

配伍模块在输入待配伍模块生成的数据并接收到配伍策略选择模块发送的配伍策略选择命令后开始进行计算寻找符合条件的最优化配伍方案，计算结束后将输出包括配伍物料配比、预计辅助燃料消耗、预计排放污染强度和预计经济效益在内的配伍方案报表供操作人员参考使用；

操作人员如对所生成的配伍方案不满意，或需要其他方案进行对比，可以从新在配伍策略选择模块选择其他配伍策略并重新计算，直至生成满意配伍方案；

操作人员接受生成的配伍方案，可以依据方案中的物料配比在配伍池中混合待处理物料，并根据预计辅助燃料消耗设定辅助燃料的供应预设值，同时可以依据方案计算得到的预计排放污染强度调整焚烧尾气处理设备的控制参数，实现在保证排放达标的前提下最大化废物处理经济性。

以上所述仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换等都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种基于离线运算优化的危险废物焚烧配伍系统，其特征在于包括危险废物数据库、待配伍模块、配伍策略选择模块和配伍模块；

所述危险废物数据库包含运算中需要调用的物性数据，所述待配伍模块根据进料调取危险废物数据库中的相关数据，所述配伍策略选模块由工作人员操作选择配伍策略，所述配伍模块根据待配伍模块输入数据以及所选择的配伍策略计算得出最优的配伍方案。

2.如权利要求1所述的危险废物焚烧配伍系统，其特征在于所述危险废物数据库包含有物料物理性质、工业分析、元素分析、热值分析。

3.如权利要求1所述的危险废物焚烧配伍系统，其特征在于所述待配伍模块还包括配伍池尺寸的输入，并依据配伍池尺寸和进料体积计算合适的配伍池数量。

4.如权利要求1所述的危险废物焚烧配伍系统，其特征在于所述配伍策略选择模块包括均分、依据物料属性配伍、依据模拟焚烧配伍三种配伍策略，其中依据模拟焚烧配伍又根据计算权重不同分为平衡模式、排放优先模式、经济性优先模式三种选择。

5.如权利要求4所述的危险废物焚烧配伍系统，其特征在于所述工作人员操作选择配伍策略时可以选择一种或几种配伍策略进行计算。

6.如权利要求1所述的危险废物焚烧配伍系统，其特征在于所述配伍模块通过误差分析计算出最优化的配伍方案。

7.如权利要求6所述的危险废物焚烧配伍系统，其特征在于所述配伍模块的误差分析包括总质量误差、组分质量误差、配伍热值误差、配伍元素分析误差、配伍池利用率误差、计算燃料消耗误差、模拟焚烧温度误差、模拟尾气排放误差。

8.如权利要求1-7任一项所述的危险废物焚烧配伍系统，其特征在于所述计算得出的配伍方案输出为工作人员可阅读文档。