WO2023130563A1

WO2023130563A1 - 一种危险废物配伍系统及方法

Info

Publication number: WO2023130563A1
Application number: PCT/CN2022/079696
Authority: WO
Inventors: 叶恒棣; 廖婷婷; 李宗平; 朱佼佼; 曾小信
Original assignee: 中冶长天国际工程有限责任公司
Priority date: 2022-01-06
Filing date: 2022-03-08
Publication date: 2023-07-13
Also published as: CN115221773A; CN115221773B

Abstract

一种危险废物配伍系统及方法，该系统包括危废信息单元(100)、入库管理单元(200)、配伍规则单元(300)和智能配伍模型单元(400)，该危废信息单元(100)用于获取每个危废的属性信息，将属性信息发送至所述入库管理单元(200)，该属性信息包括单位热值、库存量和成分含量，该入库管理单元(200)用于将接收的属性信息导入危废信息数据库，该配伍规则单元(300)用于构建配伍规则，并将该配伍规则存入危废信息数据库，该配伍规则包括目标物料的元素限值规则，该智能配伍模型单元(400)用于构建配伍模型，计算目标物料中各个危废的配伍量，得到当前的配伍方案。所述危险废物配伍系统配伍流程完善，兼顾元素的约束和兼容性问题，并保证配伍方案为非劣解。

Description

一种危险废物配伍系统及方法

技术领域

本申请涉及危险废物处置技术领域，具体涉及一种危险废物配伍系统及方法。

背景技术

危险废物(以下简称“危废”)是指列入国家危险废物名录或着根据国家规定的危险废物鉴别标准和鉴别方法认定的具有危险特性的废弃物。当前处置危废常用的方法包括焚烧和填埋，其中，焚烧是将危废置于焚烧窑炉内，利用窑内的高温和足够的氧气环境，使得危废中的有机物质被氧化分解，有效降低危废体积和实现危废无害化。

在焚烧工艺中，危废的配伍是关键环节，危废配伍是指为了达到入窑处置的危废成分稳定可控、均匀和平衡燃烧的目的，对所收集的成分复杂和形态各异的各类别危废进行理化性质分析，并根据分析结果确定不同危废的配重，形成混合方案，按照该方案形成目标物料的过程。危废配伍首先需要保证配伍物料之间的相容性，确保焚烧过程安全，以防发生以下情况：发热、着火、爆炸、产生易燃有毒气体、剧烈的聚合反应以及有毒物质的溶解，例如，氧化剂和还原剂物质混合时可能引起强烈的爆炸性反应。其次，需要均衡入窑处置的目标物料的理化特性指标，例如挥发分和灰分指标，以及，均衡入窑处置的目标物料的热值、水分和有害元素成分，以保证焚烧稳定、节省辅助燃料和烟气排放达标。

现有技术中，危废焚烧处置厂的配伍过程基本依赖于工艺工程师，工艺工程师通过大量的人工计算确定方案，由于配伍过程中影响因素众多，对工作人员要求较高，工作量大且不够科学。即使有些配伍的过程采用计算机自动完成，但是由于数据库以及配伍流程等方面的不完善，导致最终形成的配伍方案不是一个非劣解，甚至有可能出现化学反应焚烧事故的发生。

发明内容

本申请提供一种危险废物配伍系统及方法，以解决现有危险废物配伍方法中人工工作量大以及最终形成的配伍方案不佳的问题。

本申请第一方面提供一种危险废物配伍系统，该系统包括危废信息单元、入库管理单元、配伍规则单元和智能配伍模型单元；所述危废信息单元用于获取每个危废的属性信息，将属性信息发送至所述入库管理单元，所述属性信息包括单位热值、库存量和成分含量；所述入库管理单元用于将接收的属性信息导入危废信息数据库；所述配伍规则单元用于构建配伍规则，并将所述配伍规则存入危废信息数据库，所述配伍规则包括目标物料的元素限值规则；所述智能配伍模型单元被配置为：

获取焚烧窑的允许焚烧重量和炉内温度，根据炉内温度确定本次配伍目标物料的建议热值；

获取所述危废信息数据库中配伍规则和每个危废的属性信息，以及，根据属性信息、配伍规则、允许焚烧重量和建议热值，生成约束条件，其中，所述约束条件包括元素限值约束条件、热值约束条件和配伍量约束条件；

以目标物料的热值最大为目标建立目标函数，以及，结合所述目标函数和所述约束条件，构建配伍模型，计算目标物料中各个危废的配伍量，得到当前的配伍方案。

可选的，所述属性信息还包括危废类别和pH值中的至少一种，所述危废类别包括卤代烃废物、含硫废物、含氰化物废物、亚硝酸盐废液、氨水、含碘溴废物和含氯废液；所述配伍规则还包括危废兼容性规则；所述智能配伍模型单元被进一步配置为：

根据危废兼容性规则和每个危废的属性信息，确定不兼容危废，以及，生成至少一个兼容性矩阵，所述兼容性矩阵用于判断各个危废是否被选择参加本次配伍。

可选的，所述根据危废兼容性规则和每个危废的属性信息，生成至少一个兼容性矩阵，包括：

获取不兼容危废的入库时间，根据所述入库时间，确定兼容性矩阵对角线元素的取值。

可选的，所述智能配伍模型单元在执行所述以目标物料的热值最大为目标建立目标函数，被进一步配置为：

结合兼容性矩阵和每个危废的单位热值，建立目标函数，所述目标函数采用以下模型：

式中，f(x)为目标物料的总热值，Q为危废的单位热值，q _i表示第i个危废的单位热值，X为危废的配伍量，x _i表示第i个危废的配伍量，B为兼容性矩阵，其中，兼容性矩阵的对角线元素b _i的取值代表第i个危废是否被选择参加本次配伍。

可选的，所述智能配伍模型单元在执行所述结合所述目标函数和所述约束条件，构建配伍模型，计算目标物料中各个危废的配伍量，得到当前的配伍方案，被进一步配置为：

利用基于数学的规划方法或基于遗传算法，以各个危废的配伍量为优化变量，对配伍模型进行求解；

预设求解的收敛条件，如果在收敛条件内完成求解，则输出当前配伍方案；

如果在收敛条件内未找到最优解，则根据当前指标情况，调整配伍方案，所述当前指标情况包括当前配伍的重量、配伍后的热值和每个元素的含量，所述调整配伍方案包括增加燃料以满足热值和更换兼容性矩阵。

可选的，还包括配伍报表单元和出库管理单元；

所述智能配伍模型单元将配伍方案发送至配伍报表单元，所述配伍报表单元用于根据配伍方案形成配伍报表，以及，将所述配伍报表提供给配伍人员；

所述出库管理单元用于在完成当前配伍后，根据本次入窑的危废，修改危废信息数据库。

可选的，所述入库管理单元包括特征参数报警模块，所述特征参数报警模块用于当某个危废的属性信息超过预设条件时，在所述危废信息数据库中对该危废进行报警标记；所述智能配伍模型单元在执行所述获取所述危废信息数据库中配伍规则和每个危废的属性信息之后，被进一步配置为：

如果某个危废被报警标记，则放弃该危废参与本次配伍。

可选的，所述配伍量约束条件包括：

每个危废的配伍量大于或等于零；

每个危废的配伍量小于或等于该危废的库存量；

所有危废的配伍量之和小于或等于焚烧窑的允许焚烧重量。

可选的，所述元素限值约束条件包括含钾率约束条件、含钠率约束条件、含硫率约束条件、含磷率约束条件、含氯率约束条件、含氟率约束条件、含溴率约束条件、含碘率约束条件、含锌率约束条件、含铅率约束条件、含铬率约束条件、含汞率约束条件、含镉率约束条件、含砷率约束条件、含铜率约束条件、含水分约束条件和含灰分约束条件中的至少一种。

本申请第二方面提供一种危险废物配伍方法，所述方法由上述的危险废物配伍系统执行，包括以下步骤：

由以上技术方案可知，本申请提供的危险废物配伍系统及方法，该系统包括危废信息单元、入库管理单元、配伍规则单元和智能配伍模型单元，该危废信息单元用于获取每个危废的属性信息，将属性信息发送至所述入库管理单元，该属性信息包括单位热值、库存量和成分含量，该入库管理单元用于将接收的属性信息导入危废信息数据库，该配伍规则单元用于构建配伍规则，并将该配伍规则存入危废信息数据库，该配伍规则包括目标物料的元素限值规则，该智能配伍模型单元用于构建配伍模型，计算目标物料中各个危废的配伍量，得到当前的配伍方案。本申请提供的危险废物配伍系统配伍流程完善，兼顾元素的约束和兼容性问题，以目标物料的热值最大为目标建立目标函数，并保证配伍方案为非劣解。

附图说明

参照附图来说明本发明的公开内容。应当了解，附图仅仅用于说明目的，而并非意在对本发明的保护范围构成限制。在附图中，相同的附图标记用于指代相同的部件。其中：

图1为本申请实施例提供的一种危险废物配伍系统的结构示意图。

具体实施方式

容易理解，根据本发明的技术方案，在不变更本发明实质精神下，本领域的一般技术人员可以提出可相互替换的多种结构方式以及实现方式。因此，以下具体实施方式以及附图仅是对本发明的技术方案的示例性说明，而不应当视为本发明的全部或者视为对本发明技术方案的限定或限制。

参见图1，为本申请实施例提供的一种危险废物配伍系统的结构示意图，该危险废物配伍系统包括危废信息单元100、入库管理单元200、配伍规则单元300和智能配伍模型单元400。

危废信息单元100用于获取每个危废的属性信息，危废可以在危废产生端、第三方检测公司或者焚烧处理厂进行检测分析，确定危废的属性信息，再由危废信息单元100进行获取后规范化处理，其中，属性信息包括单位热值、库存量和成分含量。在一个优选实施例中，危废在进入危废焚烧处理厂时，已进行检测分析，为了规范危废数据，危废信息单元100提供危废属性信息相关的危废报表给用户填写，用户根据表格字段，完成入厂危废属性信息的填写，之后危废信息单元100再将危废的属性信息导入至危废信息数据库中，以便配伍的获取调用。

参见表1，为一种危废信息单元100提供的危废报表，危废报表包括危废的属性信息和对应的填写提示及要求，其中，危废的属性信息还可以包括来源、相态、包装、pH值、闪点、危废特性、危废类别和入库日期，危废的成分含量可以包括水分(M)、灰熔点、氯(Cl)、硫(S)、砷(As)、铜(Cu)、钾(K)、钠(Na)、锌(Zn)、铅(Pb)、铬(Cr)、溴(Br)、磷(P)、碘(I)、氟(F)、汞(Hg)和镉(Cd)。其中，危废类别包括卤代烃废物、含硫废物、含氰化物废物、亚硝酸盐废液、氨水、含碘溴废物和含氯废液，危废可以是上述类别中的一种或不为上述类别中的任一种。危废报表中的字段可以根据实际情况新增、删除和修改。

表1危废报表

本申请实施例中的每个危废是指同一时间同一来源同一批次的危废，例如，表2中入库时间为10月23日，来源为A公司，危废类别为卤代烃的a危废入库；入库时间为11月3日，同来源为A公司，危废类别为卤代烃的b危废入库，虽然两者来源相同且危废类别相同，但不会进行汇总，a为一个危废，b为另一个危废。

表2一个实施例中危废的属性信息

来源	热值	M	Cl	S	Na	K	Zn	Pb	Cr	Hg	危废类别	入库时间	库存(t)
A公司	3158	20	0	2	1	0.5	2	0.1	0	0	卤代烃	2021.11.3	5
A公司	4857	10	1	1	0	0	0	0	0	0.2	卤代烃	2021.10.23	2

入库管理单元200用于将接收的属性信息导入危废信息数据库，可以将危废数据以报表的形式直接导入，根据报表的危废数据，将各个属性信息填入危废信息数据库中。进一步的，入库管理单元200还包括特征参数报警模块，该特征参数报警模块用于当危废的某个属性信息超过预设条件时，在危废信息数据库中对该危废进行报警标记；例如，当危废的某个元素、闪点或水分等不符合条件时，在危废信息数据库中进行报警标记，提醒此危废为超过限值的危废，需要经过处理才可参与配伍。所以，入库管理单元200可以完成初步的配伍数据筛选，将不满足条件的危废进行标记和报警。

配伍规则单元300用于构建配伍规则，将配伍规则存入危废信息数据库，并支持对配伍规则进行新增、修改和删除。

配伍规则包括目标物料的元素限值规则，元素限值是根据配伍要求，为保证焚烧烟气中元素含量不超过排放指标。因此，配伍时要求入窑的目标物料中元素含量要小于指定值。参见表3，为元素限值规则表，表3中的名称和取值为本申请实施例的示意值，需要约束的名称和取值范围可以根据实际情况进行修改，其中，关于混匀后的水分要求以保证目标物料的稳定燃烧，并节省燃料为前提。关于取值范围的约束均可以放入表3中进行管理，以备配伍时调用。

表3元素限值规则表

序号	名称	限值
1	K+Na	<1％
2	S	<2％
3	P	<0.5％
4	Cl	<2％
5	F	<0.01％
6	Pb	<0.1％
7	S+Cl	<4％
8	F+Cl+Br+I	<3％
9	Zn+Pb+Cr+Hg+Cd+As+Cu	<0.5％

10	Hg+As	<0.01％
11	Pb	<0.1％
12	M(水分)	<10％
13	灰熔点低于600℃添加量	<5％

此外，由于不同危废的理化特性和元素成分不同，为确保焚烧过程安全，避免危废之间产生有害反应，所述配伍规则还可以包括兼容性规则，兼容性规则用于确定不兼容成分的危废不可同时进入配伍方案；例如氧化性物质和还原性物质不可同时存在、酸性物质和碱性物质不可同时存在，卤代烃废物和含汞废物不可同时存在。如下表4所示，为本申请实施例提供的兼容性规则表，其中，0表示不允许一起焚烧，1表示可以一起焚烧，2表示一起焚烧效果更好。

表4兼容性规则表

智能配伍模型单元400是建立配伍模型以及对每个危废的配伍量进行优化计算的单元，该智能配伍模型单元400被配置为执行以下步骤：

S1、获取焚烧窑的允许焚烧重量和炉内温度，根据炉内温度确定本次配伍目标物料的建议热值。

本申请实施例中，目标物料是指危废经过配伍后，按照配伍量进行搭配，最后入窑焚烧处置的危废。在危废焚烧中，需要获取焚烧窑的允许焚烧重量和炉内温度，其中，允许焚烧重量是指每次焚烧窑炉所能处置的危废质量总和的上限，以保证每次配伍方案的目标物料重量在允许焚烧重量的范围之内。

目标物料的热值是另一首要满足条件，在保持入窑配伍的危废质量一定时，目标物料的热值与窑内的温度有关，当温度偏高时，应降低其配伍的热值，当窑内温度偏低时，应当升高配伍热值；例如，炉窑焚烧正常温度范围为800～850℃，建议热值为3500Kcal/kg。如表5所示，实施例提供一种建议热值的调整方式，当炉膛内的温度T在800～850℃之间时，配伍目标物料的热值建议选择Q _建议热值，若温度T高于850℃，则在Q _建议热值的基础上，适当降低，温度越高，降低越多。同理，若温度T低于800℃，则在Q _建议热值的基础上，适当提高，温度越高，提高越多。例如，当T在800～850℃之间时，配伍目标物料的建议热值Q _建议热值为3500Kcal/kg，当T在865～880℃之间时，建议热值以3500Kcal/kg为基础下调10％，即3150Kcal/kg。除了上述方式之外，也可以选用其他非线性的调整方式，本申请实施例不作具体的限定。

在确定建议热值之后，根据预设的允许浮动范围，确定目标物料需控制的热值范围，例如建议热值为3150Kcal/kg，在建议热值基础上允许浮动的范围为±15Kcal/kg，则目标物料的热值控制在3135～3165Kcal/kg之内。

表5建议热值调整范围

当前炉膛温度(℃)	调整范围ΔQ
T>900	-20％
880<T≤900	-15％
865<T≤880	-10％
850<T≤865	-5％
800<T≤850	0％
780<T≤800	+5％
760<T≤780	+10％
750<T≤760	+15％
T≤750	+20％

S2、获取所述危废信息数据库中配伍规则和每个危废的属性信息，以及，根据属性信息、配伍规则、允许焚烧重量和建议热值，生成约束条件。

在本申请实施例中，为保证配伍量的精确性，使得入窑危废得以有效处置，需要根据允许焚烧重量和属性信息中每个危废的库存量，确定配伍量约束条件，该配伍量约束条件包括每个危废的配伍量大于或等于零、每个危废的配伍量小于或等于该危废的库存量以及所有危废的配伍量之和小于或等于焚烧窑的允许焚烧重量。

为保证焚烧安全稳定，需要根据建议热值和属性信息中每个危废的单位热值，确定热值约束条件，具体地，由建议热值和热值允许的浮动范围确定建议热值范围，目标物料的单位热值需在建议热值范围之内。

为保证焚烧烟气中有害元素含量不超标，需要根据元素限值规则和属性信息中每个危废的成分含量，确定元素限值约束条件；根据实际情况，元素限值约束条件包括含钾率约束条件、含钠率约束条件、含硫率约束条件、含磷率约束条件、含氯率约束条件、含氟率约束条件、含溴率约束条件、含碘率约束条件、含锌率约束条件、含铅率约束条件、含铬率约束条件、含汞率约束条件、含镉率约束条件、含砷率约束条件、含铜率约束条件、含水分约束条件和含灰分约束条件中的至少一种，其中灰熔点用于表示危废中的灰分含量。

此外，根据表3元素限值规则表中元素组合的限值要求，元素限制约束条件还包括含钾钠约束条件、含硫氯约束条件、含卤素约束条件、含重金属约束条件和含汞砷约束条件中的至少一种。

本申请实施例中配伍规则单元300构建的配伍规则还包括兼容性规则，为保证配伍方案不存在不兼容的危废。同元素限值规则相比，兼容性规则不便于直接转换为约束条件，因此，本申请实施例结合兼容性规则和每个危废的pH、危废类别等，确定不兼容危废，生成至少一个兼容性矩阵，该兼容性矩阵为对角矩阵，对角线元素的取值用于判断各个危废是否被选择参加本次配伍，可以用0表示未选择参加此次配伍，1表示选择参加此次配伍，兼容性矩阵B表示为：

式中，b _i为第i个危废代表的对角线元素取值。例如，在一个实施例中，共有5个危废参加本次配伍，第一个危废的危废类别为含汞废物，第二个危废的危废类别为含卤代烃废物，根据表4所示的兼容性规则表，第一个危废和第二个危废为互不兼容危废，其他危废中元素均不冲突，可以一起焚烧，则兼容性矩阵有两种选择方案，具体方案可人工选择，也可系统选择，两种选择方案如下所示：

或

式中，B ₁为第一个选择方案，表示第一个危废未选择参加此次配伍，B ₂为第二个选择方案，表示第二个危废未选择参加此次配伍。

进一步的，可以获取互不兼容危废的入库时间，根据所述入库时间，来确定兼容性矩阵对角线元素的取值，以选择采取何种方案。例如，获取第一个含汞废物和第二个含卤代烃废物的入库时间，如果第一个含汞废物早于第二个含卤代烃废物，则优先选择第一个含汞废物参与此次配伍，即优先选择B ₂。

在另一个实施例中，共有5个液态危废参加本次配伍，获取每个危废的pH值，如果规定酸碱不可同时入窑，则可以选择酸性液体参与本次配伍或碱性液体参加本次配伍，比如，选择酸性液体参加本次配伍，获取每个危废的pH值，如果pH值小于或等于7，则对角线元素对应的位置取值为1，如果pH大于7，则对角线元素对应位置的取值为0，其他无pH属性的取值为1。

本申请实施例在所述智能配伍模型单元400在执行所述获取所述危废信息数据库中配伍规则和每个危废的属性信息之后，被进一步配置为如果某个危废被报警标记，则放弃该危废参与本次配伍。入库管理单元200已完成初步的配伍数据筛选，将不满足条件的危废进行标记和报警，因此在获取危废信息数据库中每个危废的属性信息之后，可以根据危废是否被标记和报警的信息，选择性地确定其是否参加本次配伍，如果某个危废被报警标记，则在本次配伍中删除该危废信息。

在一个优选实施例中，获取所述危废信息数据库中的元素限值规则、兼容性规则和每个危废的属性信息，该属性信息包括单位热值、库存量、钾元素含量占比、钠元素含量占比、硫元素含量占比、磷元素含量占比、氯元素含量占比、氟元素含量占比、溴元素含量占比、碘元素含量占比、锌元素含量占比、铅元素含量占比、铬元素含量占比、汞元素含量占比、镉元素含量占比、砷元素含量占比、铜元素含量占比、水分、闪点、灰熔点和危废类别。其中，两个危废被报警标记，其闪点不符合条件，筛选后有n个危废可以参与此次配伍。

在该优选实施例中，目标物料的组成即危废的配伍量表示为：

X＝[x ₁,x ₂,......,x _n]；

式中，x _i表示第i个危废的配伍量，i＝1,2，…，n。

危废的单位热值表示为：

Q＝[q ₁,q ₂,......,q _n]；

式中，q _i表示第i个危废的单位热值。

危废的元素含量占比表示为：

其中：

A ₁表示K含量占比，A ₁＝[a _1,1,a _1,2,......,a _1,n]，a _1,i表示第i个危废的K含量占比。

A ₂表示Na含量占比，A ₂＝[a _2,1,a _2,2,......,a _2,n]，a _2,i表示第i个危废的Na含量占比。

A ₃表示S含量占比，A ₃＝[a _3,1,a _3,2,......,a _3,n]，a _3,i表示第i个危废的S含量占比。

A ₄表示P含量占比，A ₄＝[a _4,1,a _4,2,......,a _4,n]，a _4,i表示第i个危废的P含量占比。

A ₅表示Cl含量占比，A ₅＝[a _5,1,a _5,2,......,a _5,n]，a _5,i表示第i个危废的Cl含量占比。

A ₆表示F含量占比，A ₆＝[a _6,1,a _6,2,......,a _6,n]，a _6,i表示第i个危废的F含量占比。

A ₇表示Br含量占比，A ₇＝[a _7,1,a _7,2,......,a _7,n]，a _7,i表示第i个危废的Br含量占比。

A ₈表示I含量占比，A ₈＝[a _8,1,a _8,2,......,a _8,n]，a _8,i表示第i个危废的I含量占比。

A ₉表示Zn含量占比，A ₉＝[a _9,1,a _9,2,......,a _9,n]，a _9,i表示第i个危废的Zn含量占比。

A ₁₀表示Pb含量占比，A ₁₀＝[a _10,1,a _10,2,......,a _10,n]，a _10,i表示第i个危废的Pb含量占比。

A ₁₁表示Cr含量占比，A ₁₁＝[a _11,1,a _11,2,......,a _11,n]，a _11,i表示第i个危废的Cr含量占比。

A ₁₂表示Hg含量占比，A ₁₂＝[a _12,1,a _12,2,......,a _12,n]，a _12,i表示第i个危废的Hg含量占比。

A ₁₃表示Cd含量占比，A ₁₃＝[a _13,1,a _13,2,......,a _13,n]，a _13,i表示第i个危废的Cd含量占比。

A ₁₄表示As含量占比，A ₁₄＝[a _14,1,a _14,2,......,a _14,n]，a _14,i表示第i个危废的As含量占比。

A ₁₅表示Cu含量占比，A ₁₅＝[a _15,1,a _15,2,......,a _15,n]，a _15,i表示第i个危废的Cu含量占比。

A ₁₆表示水分含量，

a _16,i表示第i个危废的含水量。

A ₁₇表示灰熔点是否低于600℃，A ₁₇＝[a _17,1,a _17,2,......,a _17,n]，a _17,i取值为0或1，表示第i个危废灰熔点是否低于设定值600℃，如低于600℃则取值为1，高于600℃则取值为0。

根据兼容性规则和n个危废的危废特性，生成兼容性矩阵表示为B。

根据允许焚烧重量和属性信息中每个危废的库存量，生成配伍量约束条件，配伍量约束条件可以表示为：

式中，

为第i个危废的库存量，W _threshol为允许焚烧重量。

根据建议热值和属性信息中每个危废的单位热值，生成热值约束条件，热值约束条件可以表示为：

式中，Δq为在建议热值基础上允许浮动的范围。

根据元素限值规则和属性信息中每个危废的成分含量，生成元素限值约束条件，元素限值约束条件可以表示为：

其中，* _threshold为表3元素限值规则表中各元素的阈值。

S3、以目标物料的热值最大为目标建立目标函数，以及，结合所述目标函数和所述约束条件，构建配伍模型，计算目标物料中各个危废的配伍量，得到当前的配伍方案。

在配伍问题中，需要满足的条件往往达到10种以上，例如，表3的元素限值就有13种，如果要求若干目标同时实现最优比较困难。由于很多固体危废的热值相对较低，废溶剂特别是废液水分含量较高时热值也较低，入窑后需要大量热量进行预热，增加辅助燃料的消耗，加大运营成本，因此，本申请实施例为简化求解过程，在配伍过程中优先保证入窑的热值在合理范围内尽量大，其他约束条件可以适当放松；例如危废的元素含量，虽然元素含量也可以越小越好，但是只要满足不超过限值，也可以进行焚烧；因此可以将配伍的多个目标同时满足的多目标决策转换为主目标法，具体地，以目标物料的热值最大为目标建立目标函数，即各个危废的单位热值和对应配伍量的乘积之和最大。

当采用兼容性规则和兼容性矩阵时，可以结合兼容性矩阵和每个危废的单位热值，建立目标函数，所述目标函数采用以下模型：

根据上述的目标函数和约束条件，构建配伍模型，以各个危废的配伍量为优化变量，计算目标物料中各个危废的配伍量，可以利用基于数学的规划方法或基于遗传算法对配伍模型进行求解，本申请实施例不限定具体的求解方法。在求解过程中，预设求解的收敛条件，如果在收敛条件内完成求解，则输出优化的各个危废的配伍量，如果在收敛条件内未找到最优解，则根据当前指标情况，调整配伍方案，所述当前指标情况包括当前配伍量、配伍后的热值和每个元素的含量，所述调整配伍方案包括增加燃料以满足热值和更换兼容性矩阵。最终根据确定的配伍量得到当前配伍方案，配伍方案还可以包括选择的危废的来源、配伍后目标物料的热值和目标物料每个元素的含量。

本申请实施例提供的一种危险废物配伍系统还包括配伍报表单元500和出库管理单元600，所述智能配伍模型单元400将配伍方案发送至配伍报表单元500，所述配伍报表单元500用于根据配伍方案形成配伍报表，以及，将所述配伍报表提供给配伍人员。

所述出库管理单元600用于在完成当前配伍后，根据本次入炉的危废，修改危废信息数据库，如果危废A本次全部选择焚烧，则删除该危废A的信息，如果危废A本次部分焚烧，则修改该危废A的库存量。

为了更加清楚地说明本申请实施例提供的危险废物配伍系统的控制过程及所取得的有益效果，本申请实施例还提供了一种危险废物配伍方法，该方法由上述实施例提供的一种危险废物配伍系统执行，本申请实施例提供的一种危险废物配伍方法包括以下步骤：

S101、获取焚烧窑的允许焚烧重量和炉内温度，根据炉内温度确定本次配伍目标物料的建议热值；

S102、获取所述危废信息数据库中配伍规则和每个危废的属性信息，以及，根据属性信息、配伍规则、允许焚烧重量和建议热值，生成约束条件，其中，所述约束条件包括元素限值约束条件、热值约束条件和配伍量约束条件；

S103、以目标物料的热值最大为目标建立目标函数，以及，结合所述目标函数和所述约束条件，构建配伍模型，计算目标物料中各个危废的配伍量，得到当前的配伍方案。

在一个实施例中，该危险废物配伍方法具体包括下述步骤：

S201、获取焚烧窑的允许焚烧重量，该允许焚烧重量为2t；传感器检测到当前窑内温度为788℃，初始建议热值Q _建议热值为3500Kcal/kg，根据表5设置本次建议热值为3675Kcal/kg，允许上下浮动30Kcal/kg。

S202、获取每个危废的属性信息，危废的属性信息具体如下表6所示。

表6配伍前危废数据库中危废的属性信息

来源	热值	M	Cl	S	Na	K	Zn	Pb	Cr	Hg	危废类别	入库时间	库存(t)
A公司	3158	20	0	2	1	0.5	2	0.1	0	0	卤代烃	2021.11.3	5
A公司	4857	10	1	1	0	0	0	0	0	0.2	\	2021.10.23	2
B公司	3000	0	1	0	0	0	0.1	0	0	0.005	含汞	2021.11.5	4

根据危废属性信息，危废的单位热值和成分含量可以分别表示为：

Q＝[3158，4857，3000]；

A _Cl＝[0，1，1]；

A _S＝[2，1，0]；

A _Na＝[1，0，0]；

A _K＝[0.5，0，0]；

A _Zn＝[2，0，0.1]；

A _Pb＝[0.1，0，0]；

A _Cr＝[0，0，0]；

A _Hg＝[0，0.2，0.005]；

A _M＝[20，10，0]；

S203、获取兼容性规则和危废类别[卤代烃，0，含汞]，由于卤代烃和含汞物质不可同时入窑，根据入库时间，第一个危废(卤代烃)入库时间早于第三个危废(含汞物质)，本申请实施例的危险废物配伍系统根据配伍规则，生成兼容性矩阵

S204、设每个危废本次参与配伍的配伍量为X＝[x ₁，x ₂，x ₃]，以目标物料的热值最大为目标建立目标函数，目标函数采用下述模型：

S205、根据属性信息、配伍规则、允许焚烧重量和建议热值，生成约束条件表示为：

S206、结合目标函数和约束条件，构建配伍模型并求解，由于第一个危废的含水量为20％，第二个危废的含水量为10％，因此无法满足元素限值规则，未求出最优解。

S207、系统提示含水量超过配伍要求，建议干预更换兼容性矩阵，调整配伍方案，兼容性矩阵更换为

S208、更换兼容性矩阵后，重新计算得到配伍方案为

目标物料的热值为3699.87Kcal/kg，目标物料的重量为1.99t，水分和各类危废元素均符合配伍规则要求。

S209、根据配伍方案，更新危废信息数据库中危废属性信息，如表7所示。

表7配伍后危废数据库中危废的属性信息

来源	热值	M	Cl	S	Na	K	Zn	Pb	Cr	Hg	危废类别	入库时间	库存(t)
A公司	3158	20	0	2	1	0.5	2	0.1	0	0	卤代烃	2021.11.3	5
A公司	4857	10	1	1	0	0	0	0	0	0.2	\	2021.10.23	1.25
B公司	3000	0	1	0	0	0	0.1	0	0	0.005	含汞	2021.11.5	2.76

本申请实施例提供的危险废物配伍系统及方法，该系统包括危废信息单元100、入库管理单元200、配伍规则单元300和智能配伍模型单元400，该危废信息单元100用于获取每个危废的属性信息，将属性信息发送至所述入库管理单元200，该属性信息包括单位热值、库存量和成分含量，该入库管理单元200用于将接收的属性信息导入危废信息数据库，该配伍规则单元300用于构建配伍规则，并将该配伍规则存入危废信息数据库，该配伍规则包括目标物料的元素限值规则，该智能配伍模型单元400用于构建配伍模型，计算目标物料中各个危废的配伍量，得到当前的配伍方案。本申请提供的危险废物配伍系统配伍流程完善，兼顾元素的约束和兼容性问题，以目标物料的热值最大为目标建立目标函数，并保证配伍方案为非劣解。

本申请的技术范围不仅仅局限于上述说明中的内容，本领域技术人员可以在不脱离本发明技术思想的前提下，对上述实施例进行多种变形和修改，而这些变形和修改均应当属于本发明的保护范围内。

Claims

一种危险废物配伍系统，其特征在于，包括：危废信息单元、入库管理单元、配伍规则单元和智能配伍模型单元；所述危废信息单元用于获取每个危废的属性信息，将属性信息发送至所述入库管理单元，所述属性信息包括单位热值、库存量和成分含量；所述入库管理单元用于将接收的属性信息导入危废信息数据库；所述配伍规则单元用于构建配伍规则，并将所述配伍规则存入危废信息数据库，所述配伍规则包括目标物料的元素限值规则；所述智能配伍模型单元被配置为：

获取焚烧窑的允许焚烧重量和炉内温度，根据炉内温度确定本次配伍目标物料的建议热值；

获取所述危废信息数据库中配伍规则和每个危废的属性信息，以及，根据属性信息、配伍规则、允许焚烧重量和建议热值，生成约束条件，其中，所述约束条件包括元素限值约束条件、热值约束条件和配伍量约束条件；

以目标物料的热值最大为目标建立目标函数，以及，结合所述目标函数和所述约束条件，构建配伍模型，计算目标物料中各个危废的配伍量，得到当前的配伍方案。
根据权利要求1所述的一种危险废物配伍系统，其特征在于，所述属性信息还包括危废类别和pH值中的至少一种，所述危废类别包括卤代烃废物、含硫废物、含氰化物废物、亚硝酸盐废液、氨水、含碘溴废物和含氯废液；所述配伍规则还包括危废兼容性规则；所述智能配伍模型单元被进一步配置为：

根据危废兼容性规则和每个危废的属性信息，确定不兼容危废，以及，生成至少一个兼容性矩阵，所述兼容性矩阵用于判断各个危废是否被选择参加本次配伍。
根据权利要求2所述的一种危险废物配伍系统，其特征在于，所述根据危废兼容性规则和每个危废的属性信息，生成至少一个兼容性矩阵，包括：

获取不兼容危废的入库时间，根据所述入库时间，确定兼容性矩阵对角线元素的取值。
根据权利要求2所述的一种危险废物配伍系统，其特征在于，所述智能配伍模型单元在执行所述以目标物料的热值最大为目标建立目标函数，被进一步配置为：

结合兼容性矩阵和每个危废的单位热值，建立目标函数，所述目标函数采用以下模型：

式中，f(x)为目标物料的总热值，Q为危废的单位热值，q _i表示第i个危废的单位热值，X为危废的配伍量，x _i表示第i个危废的配伍量，B为兼容性矩阵，其中，兼容性矩阵的对角线元素b _i的取值代表第i个危废是否被选择参加本次配伍。
根据权利要求1所述的一种危险废物配伍系统，其特征在于，所述智能配伍模型单元在执行所述结合所述目标函数和所述约束条件，构建配伍模型，计算目标物料中各个危废的配伍量，得到当前的配伍方案，被进一步配置为：

利用基于数学的规划方法或基于遗传算法，以各个危废的配伍量为优化变量，对配伍模型进行求解；

预设求解的收敛条件，如果在收敛条件内完成求解，则输出当前配伍方案；

如果在收敛条件内未找到最优解，则根据当前指标情况，调整配伍方案，所述当前指标情况包括当前配伍的重量、配伍后的热值和每个元素的含量，所述调整配伍方案包括增加燃料以满足热值和更换兼容性矩阵。
根据权利要求1所述的一种危险废物配伍系统，其特征在于，还包括配伍报表单元和出库管理单元；

所述智能配伍模型单元将配伍方案发送至配伍报表单元，所述配伍报表单元用于根据配伍方案形成配伍报表，以及，将所述配伍报表提供给配伍人员；

所述出库管理单元用于在完成当前配伍后，根据本次入炉的危废，修改危废信息数据库。
根据权利要求1所述的一种危险废物配伍系统，其特征在于，所述入库管理单元包括特征参数报警模块，所述特征参数报警模块用于当某个危废的属性信息超过预设条件时，在所述危废信息数据库中对该危废进行报警标记；所述智能配伍模型单元在执行所述获取所述危废信息数据库中配伍规则和每个危废的属性信息之后，被进一步配置为：

如果某个危废被报警标记，则放弃该危废参与本次配伍。
根据权利要求1所述的一种危险废物配伍系统，其特征在于，所述配伍量约束条件包括：

每个危废的配伍量大于或等于零；

每个危废的配伍量小于或等于该危废的库存量；

所有危废的配伍量之和小于或等于焚烧窑的允许焚烧重量。
根据权利要求1所述的一种危险废物配伍系统，其特征在于，所述元素限值约束条件包括含钾率约束条件、含钠率约束条件、含硫率约束条件、含磷率约束条件、含氯率约束条件、含氟率约束条件、含溴率约束条件、含碘率约束条件、含锌率约束条件、含铅率约束条件、含铬率约束条件、含汞率约束条件、含镉率约束条件、含砷率约束条件、含铜率约束条件、含水分约束条件和含灰分约束条件中的至少一种。
一种危险废物配伍方法，其特征在于，所述方法由权利要求1-9中任一项所述的危险废物配伍系统执行，包括以下步骤：

获取焚烧窑的允许焚烧重量和炉内温度，根据炉内温度确定本次配伍目标物料的建议热值；

获取所述危废信息数据库中配伍规则和每个危废的属性信息，以及，根据属性信息、配伍规则、允许焚烧重量和建议热值，生成约束条件，其中，所述约束条件包括元素限值约束条件、热值约束条件和配伍量约束条件；

以目标物料的热值最大为目标建立目标函数，以及，结合所述目标函数和所述约束条件，构建配伍模型，计算目标物料中各个危废的配伍量，得到当前的配伍方案。