CN112598254A - 一种水泥窑前危废物料配伍方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种水泥窑前危废物料配伍方法，包括如下步骤：针对n种物料、m条指标参与配伍，令Cij表示第i种物料的第j类指标的参数检测值，n≥i≥1，m≥j≥1，建立指标参数值矩阵，指标包括安全风险指标、化学成分浓度/含量；计Mi为第i种物料的投加量；令X0＝[M1，M2，M3，…，Mn]；Xj＝[C1j，C2j，C3j，...，Cnj]T；则有配比后的物料的第j类指标的参数值：X0×Xj/M≤Kj，其中，Kj为焚烧设备所允许的第j类指标参数值的上限；再对投加量进行限制：Mini≤Mi≤Maxi，其中，Mini、Maxi为第i种物料的投加量下限、投加量上限；对当日的总投加量进行限制：Mmin≤M≤Mmax，
其中，Mmin、Mmax是当日最少总投加量和最大总投加量；利用线性回归算法求出符合限定条件的Mi的组合的解，得到配伍结果。
Description
技术领域
本发明涉及危废处置方法，尤其涉及一种水泥窑前危废物料配伍方法。
背景技术
随着社会和经济的发展，工业废物特别是危险废物产生量和种类不断增多。危险废物的随地排放和不合理处置，会危害人们的健康及生态环境。危险废物的集中管理和综合处置已是当务之急。
水泥厂在处理和利用固废物料方面具有优良的传统，在多年的发展中取得了较大的成就，在确定危废物料处置方案之前，需要对危废物料进行配伍，水泥窑前的危废物料配伍结果对实现废物处置量最大化、最优化起到了至关重要的作用。目前，水泥窑前的危废物料配伍大多是采用人工经验配伍，其计算量大、过程繁琐且会存在较大的人为误差，无法满足目前的工业需求。
发明内容
发明目的：针对现有技术存在的问题，本发明的目的是提供一种能够实现废物处置量最大化、最优化的水泥窑前危废物料配伍方法。
技术方案：一种水泥窑前危废物料配伍方法，包括如下内容：
(1)定义有n种物料参与配伍，共有m条指标及其参数阈值，所述指标包括安全风险指标、化学成分浓度/含量；
(2)令Cij表示第i种物料的第j类指标的参数检测值，其中n≥i≥1，m≥j≥1，建立以下矩阵：
Mi为第i种物料的投加量，记当日的总投加量
令X0＝[M1,M2,M3,…,Mn]；
X1＝[C11,C21,C31,…,Cn1]T；
X2＝[C12,C22,C32,…,Cn2]T；
…
Xm＝[C1m,C2m,C3m,…,Cnm]T；
则配比后的物料的第j类指标的参数值为X0×Xj/M；
得到以下不等式：
X0×Xj/M≤Kj；
其中，Kj为焚烧设备所允许的第j类指标的参数值的上限；
再对投加量进行限制：
Mini≤Mi≤Maxi；
其中，Mini为第i种物料的投加量下限，Maxi为第i种物料的投加量上限；若未输入Mini及Maxi则不限制Mi；
对当日的总投加量进行限制：
Mmin≤M≤Mmax；
其中，Mmin是当日最少总投加量，Mmax是当日最大总投加量；
(3)输入Cij、Mi、Mini、Maxi、Mmin、Mmax；利用线性回归算法求出符合限定条件的Mi的组合的解，得到各类危废物料投加比例和总重量。
进一步的，步骤(1)中，所述安全风险指标包括闪点、pH值、反应性、挥发分中的至少一种。所述闪点不低于28℃。所述pH值为2-12。所述反应性用于表达物料反应情况；若某物料在与坑内物料或水混合后冒泡频率小于等于0.5次/秒且半小时最高升温小于等于0.5℃，则定义为不反应；若某物料与坑内物料或水混合后冒泡频率大于0.5次/秒，小于等于2次/秒且半小时最高升温大于0.5℃、小于等于5℃，则定义为有反应；若某物料与坑内物料或水混合后冒泡频率大于2次/秒或半小时最高升温大于5℃，则定义为反应剧烈；若冒泡频率与升温情况分属不同档位，则取两者中的高档位。
进一步的，步骤(1)中，所述化学成分包括Cl、碱(K2O+Na2O)、SO3、F、P2O5、总Cr、Cr6 +、Cd、Cu、Mn、Zn、有机物(以碳元素含量计)、Si、Al、Fe、Ca、Mg、K、Na、N、P。所述化学成分中，有如下有害化学成分及其预设浓度/含量范围：
Cl：0-15wt％；
碱性氧化物K2O+Na2O之和：0-15wt％；
SO3：0-15wt％；
F：0-50wt％；
P2O5：0-30wt％；
总Cr：0-10000ppm；
Cr6+：0-1000ppm；
Cd：0-100000ppm；
Cu：0-1000ppm；
Mn：0-1000ppm；
Zn：0-8wt％；
Ni：0-4000ppm；
Hg：0-20ppm；
Pb：0-1000ppm。
优选的，步骤(3)中，还包括根据回转窑的焚烧状况对Kj进行调整的步骤。
有益效果：
与现有技术相比，本发明具有如下显著效果：1、基于多种安全风险指标、化学成分含量/浓度指标对危废物料的入库进行严格的筛选，保证了后期危废处置的安全性；2、对危废配伍算法进行建模，当新增数据时，易于更新模型；3、采用线性回归算法求解配伍比例，适用于危废领域的中小数据集的处理，软件压力小，运算快速，结果准确且易于说明。
附图说明
图1是本发明实施例的危废物料采样、入库、配伍和处置的流程示意图。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明的技术方案作进一步详细说明。
本实施例有以下物料参与配伍：
A公司废弃润滑油、B公司废弃高分子边角料、C公司高盐废水、D公司扎制油、E公司油泥、F公司污泥、G公司二次滤渣，加上预处置反应物料，定义8种参与配伍物料。
一、配伍前危废物料的采样和入库：
(1)危废物料采样和初检：
(1.1)对危废物料进行采样，针对样品发起初检，检测危废样品安全风险指标参数值、危废样品中有害化学成分的浓度/含量，将安全风险指标参数值、有害化学成分浓度/含量存入数据库中；
安全风险指标包括闪点、pH值、反应性、热值HV、含水率MC、烧失量LOI、挥发分等；其中，闪点不低于28℃，pH范围为2-12，反应性是用来表达物料反应情况的参数，分为三档：无反应、有反应及反应剧烈。若某物料在与坑内物料或水混合后冒泡频率小于等于0.5次/秒且半小时最升温小于等于0.5℃，则定义为不反应；若某物料与坑内物料或水混合后冒泡频率在0.5次/秒到2次/秒之间(含2次/秒)且半小时最高升温在0.5℃到5℃之间(含5℃)，则定义为有反应；若某物料与坑内物料或水混合后冒泡频率大于2次/秒或半小时最高升温大于5℃，则定义为反应剧烈。若冒泡频率与升温情况分属不同档位，则取两者中的高档位。
危废样品中的待检测化学成分包括Cl、K2O+Na2O、SO3、F、P2O5、总Cr、Cr6+、Cd、Cu、Mn、Zn、有机物(以碳元素含量计)、Si、Al、Fe、Ca、Mg、K、Na、N、P、重金属等；其中部分有害化学成分的预设浓度/含量范围为：
氯Cl：0-15wt％；
碱性氧化物K2O+Na2O之和：0-15wt％；
SO3：0-15wt％；
氟F：0-50wt％；
P2O5：0-30wt％；
总Cr：0-10000ppm；
Cr6+：0-1000ppm；
Cd：0-100000ppm；
Cu：0-1000ppm；
Mn：0-1000ppm；
Zn：0-8wt％；
Ni：0-4000ppm；
Hg：0-20ppm；
Pb：0-1000ppm。
(1.2)对检测后的安全风险指标参数值、有害化学成分浓度/含量进行测评，判断安全风险指标参数值是否处于数据库中预设的安全风险指标参数阈值范围内，判断有害化学成分浓度/含量是否处于数据库中预设的有害化学成分浓度/含量阈值范围内，如果是，进入步骤(2)，如浓度/含量超标，返回步骤(1.1)；
检测的有害化学成分浓度/含量在阈值范围内时，才可入库，若超出阈值范围的上限值/下限值，则不允许入库。
检测的风险安全指标值满足上述阈值范围时，才可入库，若不满足，则不允许入库。
(2)危废物料的运输、复检和入库：
(2.1)危废运输管理模块针对样品运输进行车辆管理及路线制定，将样品运输至指定仓库。
(2.2)复检：对入库后的样品重新进行测评，判断安全风险指标参数值是否处于数据库中预设的安全风险指标参数阈值范围内，判断有害化学成分浓度/含量是否处于数据库中预设的有害化学成分浓度/含量阈值范围内，如果均符合阈值要求，危废贮存管理模块对危废物料执行入库，并录入入库危废数据；如果安全风险指标参数值不满足阈值要求，或者有害化学成分浓度/含量超标，返回步骤(1.1)。
二、水泥窑前危废物料的配伍：
根据处置设备状态、储库状态，危废处置配伍模块从数据库中查询库存危废及危废理化属性数据，并调用配伍算法，确定危废配伍比例，配伍结果记录到数据库。配伍算法如下：
有8种物料参与配伍，选取如下27个安全风险指标和化学成分：热值HV、含水率MC、烧失量LOI、PH值、有机物(以碳元素含量计)、硅Si、铝Al、铁Fe、钙Ca、镁Mg、钾K、纳Na、氯Cl、硫S、氟F、氮N、磷P、重金属Pb1、重金属Pb2、重金属Pb3、重金属Pb4、重金属Pb5、重金属Pb6、重金属Pb7、重金属Pb8、重金属Pb9、挥发分；为了适应配伍运算过程的指标变更，本实施例预留了3个指标项，共计30个指标项参与配伍运算。
Cij表示第i种物料的第j类指标的参数检测值，Ci28、Ci29、Ci30表示预留的指标项，取值为0；则8≥i≥1，30≥j≥1，建立以下矩阵：
计Mi为第i种物料的投加量，则本次投加的总量
令X0＝[M1,M2,M3,…,M8]
X1＝[C1,1,C2,1,C3,1,…,C8,1]T
X2＝[C1,2,C2,2,C3,2,…,C8,2]T
…
X30＝[C1,30,C2,30,C3,30,…,C8,30]T
则配比后的物料的第j类指标的参数值为X0×Xj/M；
根据焚烧炉和旋转窑的工艺参数数组：
K＝[25000,45,60,8,0,0.05,1.5,11,2.5,0.3,1.5,0.5,0.8,2,0,0,2,1.4,52,101,0,148,2420,534,4042,0.01]，参数数组中，各参数分别对应入焚烧设备危废的安全风险指标限制值：如热值上限为25000Kcal/Kg、含水率上限为45％，烧失量不超过60％，PH值为8等等，设置以下限定：
X0×Xj/M≤Kj；Kj为焚烧设备所允许的第j类指标的参数值的上限；
根据焚烧炉和旋转窑的工况，对第i类物料的投加量和本次总的投加量进行限制：
Mini≤Mi≤Maxi，Mmin≤M≤Mmax；
Mini为第i种物料的投加量下限，Maxi为第i种物料的投加量上限；
若未输入Mini及Maxi则认为不限制Mi；
输入Cij、Mi、Mini、Maxi、Mmin、Mmax，同时根据回转窑的焚烧状况对Kj进行调整；上述条件确认完成后，利用线性回归算法自动求出符合限定条件的Mi的组合的解，得本次投加到预处置坑内物料中各类危废投加比例和投加总重量M。
在以上算法结果的基础上，结合库存数据以及需要处理的紧急程度，确定相应的权重，生成3到4个配伍方案，由生产管理人员根据实际物料处置优先级选择最合适的方案制定生产计划。
三、废料物料的处理：
按照步骤二求取的危废配伍比例，将各类危废物料按照一定的投加比例投入水泥窑进行反应，避免二次污染。
Claims (7)
1.一种水泥窑前危废物料配伍方法，其特征在于，包括如下内容：
(1)定义有n种物料参与配伍，共有m条指标及其参数阈值，所述指标包括安全风险指标、化学成分浓度/含量；
(2)令Cij表示第i种物料的第j类指标的参数检测值，其中n≥i≥1，m≥j≥1，建立以下参数值矩阵：
Mi为第i种物料的投加量，记当日的总投加量
令X0＝[M1,M2,M3,…,Mn]；
X1＝[C11,C21,C31,…,Cn1]T；
X2＝[C12,C22,C32,…,Cn2]T；
…
Xm＝[C1m,C2m,C3m,…,Cnm]T；
则配比后的物料的第j类指标的参数值为X0×Xj/M；
得到以下不等式：
X0×Xj/M≤Kj；
其中，Kj为焚烧设备所允许的第j类指标的参数值的上限；
再对投加量进行限制：
Mini≤Mi≤Maxi；
其中，Mini为第i种物料的投加量下限，Maxi为第i种物料的投加量上限；若未输入Mini及Maxi则不限制Mi；
对当日的总投加量进行限制：
Mmin≤M≤Mmax；
其中，Mmin是当日最少总投加量，Mmax是当日最大总投加量；
(3)输入Cij、Mi、Mini、Maxi、Mmin、Mmax；利用线性回归算法求出符合上述各限定条件的Mi的组合的解，得到各类危废物料投加比例和总重量。
2.根据权利要求1所述的水泥窑前危废物料配伍方法，其特征在于：步骤(1)中，所述安全风险指标包括闪点、pH值、反应性、挥发分。
3.根据权利要求2所述的水泥窑前危废物料配伍方法，其特征在于：所述闪点不低于28℃。
4.根据权利要求2所述的水泥窑前危废物料配伍方法，其特征在于：所述pH值为2-12。
5.根据权利要求2所述的水泥窑前危废物料配伍方法，其特征在于：所述反应性用于表达物料反应情况；若某物料在与坑内物料或水混合后冒泡频率小于等于0.5次/秒且半小时最高升温小于等于0.5℃，则定义为不反应；若某物料与坑内物料或水混合后冒泡频率大于0.5次/秒，小于等于2次/秒且半小时最高升温大于0.5℃、小于等于5℃，则定义为有反应；若某物料与坑内物料或水混合后冒泡频率大于2次/秒或半小时最高升温大于5℃，则定义为反应剧烈；若冒泡频率与升温情况分属不同档位，则取两者中的高档位。
6.根据权利要求1所述的水泥窑前危废物料配伍方法，其特征在于：所述化学成分中，有如下有害化学成分及其预设浓度/含量范围：
Cl：0-15wt％；
碱性氧化物K2O+Na2O之和：0-15wt％；
SO3：0-15wt％；
F：0-50wt％；
P2O5：0-30wt％；
总Cr：0-10000ppm；
Cr6+：0-1000ppm；
Cd：0-100000ppm；
Cu：0-1000ppm；
Mn：0-1000ppm；
Zn：0-8wt％；
Ni：0-4000ppm；
Hg：0-20ppm；
Pb：0-1000ppm。
7.根据权利要求1所述的水泥窑前危废物料配伍方法，其特征在于，步骤(3)中，还包括根据回转窑的焚烧状况对Kj进行调整的步骤。
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