一種應(yīng)用于危廢物焚燒中的專家配伍系統(tǒng)

于淑芬 楊 帆

(北京機(jī)電研究院高技術(shù)股份有限公司環(huán)保事業(yè)一部，北京 100027)

危險(xiǎn)廢物具有毒性、易燃易爆性、腐蝕性、易發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，而且有些物質(zhì)還具有傳染性等危險(xiǎn)特性，對(duì)人類和環(huán)境構(gòu)成嚴(yán)重威脅。目前國(guó)內(nèi)大部分省市都設(shè)有危廢處置中心，但這些處置中心的全人工化管理逐漸暴露出安全性差、處置數(shù)據(jù)不易保存和查詢，特別是需要焚燒處理的廢棄物成分很復(fù)雜目前尚無(wú)統(tǒng)一焚燒處理方案。由于每個(gè)處置中心都有一套系統(tǒng)，對(duì)生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)中許多共性的問(wèn)題無(wú)法及時(shí)溝通與分享。若能將云計(jì)算技術(shù)引入，建立一套完整規(guī)范的計(jì)算機(jī)軟件管理系統(tǒng)，使得不同處置中心通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)得以共享，再經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試與試運(yùn)行，調(diào)整關(guān)鍵參數(shù)即可獲取適合本處置中心的焚燒處理方案。

將云計(jì)算技術(shù)引入危險(xiǎn)廢物處理項(xiàng)目中，將會(huì)有效提高廢物的處理效率和安全性，同時(shí)降低處理廢物的運(yùn)營(yíng)成本，規(guī)范化管理危險(xiǎn)廢物的來(lái)源、運(yùn)輸單位和接收單位并且責(zé)任到人，同時(shí)獨(dú)有的專家配伍系統(tǒng)對(duì)廢物處理提供智能的合理化意見(jiàn)，系統(tǒng)有較強(qiáng)的靈活性。

1 危廢物處置流程①

危廢物處置流程包括：入庫(kù)、化驗(yàn)垃圾組分、配伍方案制定、出庫(kù)和焚燒處理5個(gè)環(huán)節(jié)。配伍系統(tǒng)如圖1所示。由輸送車(chē)將危廢物送到處置中心，接收部門(mén)需要進(jìn)行入庫(kù)登記，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)客戶端登記錄入數(shù)據(jù)庫(kù)，一旦錄入保存不能隨意修改，保證了數(shù)據(jù)的真實(shí)性和安全性。之后廢物被送到化驗(yàn)室進(jìn)行化驗(yàn)，經(jīng)化驗(yàn)分析后的廢物具體信息(如元素組分含量、酸堿性及熱值等)通過(guò)實(shí)驗(yàn)室的客戶端錄入數(shù)據(jù)庫(kù)，當(dāng)需要進(jìn)行廢物焚燒處理時(shí)，操作員可根據(jù)需要輸入預(yù)配伍總量及當(dāng)前廢物欲配數(shù)量等數(shù)據(jù)。廢物配伍軟件的專家系統(tǒng)根據(jù)特定算法自動(dòng)生成配伍方案，以供操作員選擇。當(dāng)操作員選定一個(gè)方案后，根據(jù)方案內(nèi)所需的垃圾數(shù)量通知庫(kù)房出庫(kù)，出庫(kù)后需要按照實(shí)際的出庫(kù)量在客戶端登記，庫(kù)房的操作員可隨時(shí)訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)查詢庫(kù)存量，危廢物處置中心的管理者也可通過(guò)客戶端隨時(shí)查詢?nèi)霂?kù)、出庫(kù)和庫(kù)存情況。

圖1 配伍系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

2 專家配伍系統(tǒng)

專家配伍系統(tǒng)采用DELPHI 7開(kāi)發(fā)，數(shù)據(jù)庫(kù)基于SQL Server 2000(及以上版本)，運(yùn)行平臺(tái)可選Windows98/ME/2000/XP/Vista。程序模塊包括：基礎(chǔ)資料管理、庫(kù)存管理、配伍管理、報(bào)表與查詢和系統(tǒng)管理。其中所有單據(jù)和報(bào)表均可導(dǎo)出至Excel和html格式文件并支持打印。

危險(xiǎn)廢物入爐前需依其成分及熱值等參數(shù)進(jìn)行搭配，盡可能保障焚燒爐穩(wěn)定運(yùn)行，降低焚燒殘?jiān)臒嶙茰p率。搭配的過(guò)程要特別注意廢物之間的相容性，以避免不相容的廢物混燒后產(chǎn)生的不良后果。由于進(jìn)焚燒爐廢物料量和廢物的性質(zhì)均為不定因素，具體的配比需視實(shí)際入廠廢物量和實(shí)測(cè)熱值，并結(jié)合運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)來(lái)確定?；谏鲜鰡?wèn)題設(shè)計(jì)的專家配伍系統(tǒng)包括主要元素超限預(yù)警信息管理系統(tǒng)和配伍管理系統(tǒng)。

2.1 主要元素超限預(yù)警信息管理

危險(xiǎn)廢物的焚燒特點(diǎn)是廢物元素成分千差萬(wàn)別，各種有害成分波動(dòng)大。根據(jù)所接收廢棄物元素成分進(jìn)行重組，盡量避免含有有害成分的物質(zhì)被集中焚燒，并且要控制酸性污染物含量，保證焚燒系統(tǒng)正常運(yùn)行和煙氣達(dá)標(biāo)排放。運(yùn)行時(shí)應(yīng)該對(duì)物料進(jìn)行詳細(xì)分析，對(duì)鹵素含量高、數(shù)量大的危險(xiǎn)廢物應(yīng)盡量均勻焚燒，且應(yīng)控制整體數(shù)量?？刂浦亟饘俸勘ＷC焚燒系統(tǒng)正常運(yùn)行和煙氣達(dá)標(biāo)排放。對(duì)于劇毒危險(xiǎn)廢物(有機(jī)重金屬類物質(zhì))應(yīng)控制整體數(shù)量均勻入爐焚燒。由于這些廢物的毒性特性，一般采用桶裝廢物入爐的方式處理，可以在每次的含量和次數(shù)兩個(gè)方面進(jìn)行控制。為保證焚燒設(shè)備的正常運(yùn)行，往往需要對(duì)入爐焚燒的垃圾中所含的酸性元素設(shè)置最高和最低限值，如圖2所示，操作員可根據(jù)實(shí)際計(jì)算值進(jìn)行設(shè)定，本系統(tǒng)會(huì)根據(jù)設(shè)定值計(jì)算每次出庫(kù)焚燒的垃圾。

圖2 主要元素成分超限預(yù)警信息管理界面

2.2 配伍管理系統(tǒng)

專家配伍系統(tǒng)程序應(yīng)用DELPHI 7編寫(xiě)，主要根據(jù)廢棄物形態(tài)、物性、相容性及熱值等因素，對(duì)待處理的危險(xiǎn)廢棄物提出配伍方案，如圖3所示。

圖3 配伍管理界面

根據(jù)相容性進(jìn)行配伍時(shí)首先需要考慮廢物的相容性，特別是廢液。廢液種類繁多，入窯前必須先了解廢液的特性和性能。最主要的特性參數(shù)有：粘度、熱值、水分、鹵素、金屬鹽類、硫化物、環(huán)形或多環(huán)有機(jī)化合物和固體懸浮物的含量。配伍時(shí)，首先要考慮廢液的相容性，避免發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致有毒有害氣體的產(chǎn)生，甚至發(fā)生爆炸。

按熱值配伍時(shí)一般先按熱值混合至18.9～25.6GJ/kg。沒(méi)有可配廢液時(shí)，低熱值廢液(低于18.7GJ/kg)霧化后噴入回轉(zhuǎn)窯進(jìn)行焚燒處理；高熱廢液(高于18.7GJ/kg)由二燃室噴入燃燒。具體算法流程如圖4所示。

3 云計(jì)算技術(shù)的應(yīng)用

基于云計(jì)算技術(shù)，不同的危廢物處置中心自身作為一個(gè)節(jié)點(diǎn)，實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)，并上傳至云服務(wù)器，數(shù)據(jù)被備份到遠(yuǎn)端數(shù)據(jù)庫(kù)中，保證了數(shù)據(jù)的安全性，整個(gè)系統(tǒng)的架構(gòu)框圖如圖5所示。作為危廢物處置中心監(jiān)督部門(mén)的環(huán)保局同樣可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)追溯問(wèn)題企業(yè)的出/入庫(kù)和焚燒處理流程，實(shí)時(shí)監(jiān)督，查到問(wèn)題源頭。同時(shí)不同類型、不同地區(qū)的危廢處理經(jīng)驗(yàn)，以成功配伍方案的形式不斷加入到資源池中，這也為軟件公司提高專家系統(tǒng)的能力提供了必要條件。另外一般性客戶也可通過(guò)對(duì)資源池中的公開(kāi)資料進(jìn)行二次挖掘獲取信息。

圖4 專家配伍程序流程

圖5 系統(tǒng)架構(gòu)框圖

4 結(jié)束語(yǔ)

專家配伍系統(tǒng)是基于SQL Server 2000數(shù)據(jù)庫(kù)和DELPHI語(yǔ)言開(kāi)發(fā)的一個(gè)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)。由于采用客戶端和服務(wù)器模式，服務(wù)器也可根據(jù)需要支持遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)訪問(wèn)，可保證大數(shù)據(jù)量存儲(chǔ)和訪問(wèn)。系統(tǒng)運(yùn)用結(jié)合了云技術(shù)的理念，包括對(duì)廢料合同進(jìn)行管理的廢料合同管理系統(tǒng)，對(duì)廢料計(jì)量、入庫(kù)貯存、出庫(kù)管理的廢料倉(cāng)庫(kù)管理系統(tǒng)，以及待焚燒廢料自動(dòng)進(jìn)行合理化配伍入爐的專家廢料配伍系統(tǒng)。目前該軟件已在合肥、徐州、宜昌及衡陽(yáng)等多個(gè)危廢物處理項(xiàng)目中正常運(yùn)行。