一种水泥窑协同处理固体废弃物的配伍控制方法及系统

本申请涉及多源城市固体废弃物处理领域，尤其涉及一种水泥窑协同处理固体废弃物的配伍控制方法及系统。

背景技术：

1、水泥工业属于高能耗、高污染行业，受资源、能源和环境因素制约，水泥工业必须走可持续发展之路。随着工业的不断发展和城镇化建设的持续推进，工业固体废弃物与日俱增，垃圾围城现象越发凸显。利用水泥窑协同处置固体废弃物和垃圾，在进行水泥熟料生产的同时实现对废弃物的无害化处置。经预处理后的各类固体废弃物可作为水泥窑的替代燃料或替代原料使用，可以有效降低化石燃料的用量和水泥原料资源的开发。水泥窑协同处置技术使一般固体废弃物、危废固体废弃物、生活垃圾、城市污泥等废弃物得以资源化再利用，实现了“减量化、无害化、资源化”。这项技术的发展应用符合国家节能减排和循环经济的可持续发展理念

2、水泥窑的预分解窑“粘结堵塞”是生产中经常遇到的一个间题。轻者，须定期处理“结皮”方能维持正常生产。重者，使生产无法正常进行。现在通常认为是挥发性成分在回转窑的烧结区蒸发，并在较低温度下在预热器中冷凝在生料颗粒表面，之后与生料一起重新引入窑中。反复蒸发和冷凝，在窑内形成内部回路，导致预热器生料中这些元素的浓度增加。其中主要挥发性元素为钠、钾、氯和硫。在生产过程中，预分解系统常常会因挥发性组分的挥发和富集而导致结皮。在协同处理固体废弃物时这种情况会更加严重，这就需要在入窑物料上更加严格控制这些挥发性元素的含量，但我国固体废弃物预处理程序大部分在水泥企业内完成，处理程序仅为满足入窑焚烧要求不同种类的废物分别直接投入窑中，增加对窑况的负面影响，降低了水泥窑的协同处置能力和水泥生产能力。因此，在源头端必须根据固体废弃物的理化特性和污染物特征，采取合适的配伍方案以实现协同处置原料与水泥窑工艺系统及热工过程的兼容匹配，并有效控制污染物释放，同时知道何时何处去清理结皮结圈以避免生产过程中频繁的停窑。这就需要开发一种多源固体废弃物配伍控制方法，保证配伍固体废弃物原料获得较好的燃烧特性，又减少结皮结圈现象的产生。

技术实现思路

1、本申请通过在weber法的修正公式基础上加入固体废弃物料带入的挥发性组分来计算协同处理固体废弃物时窑内挥发性组分等浓度通常挥发组分经过多次的循环最终会在窑系统内达到平衡，即由原、固体废弃物、燃料及收尘带入的挥发组分，与由熟料、烟囱废气及粉尘带走的相等，在平衡状态下，气、固二相中的挥发组分在窑及预热器中的分布达到相对的稳定。

2、为实现上述目的，本申请提供了一种水泥窑协同处理固体废弃物的配伍控制方法，步骤包括：

3、收集不同种类的固体废弃物样品并进行分类标号，得到分类结果；

4、根据所述分类结果，将单一固体废弃物种类以不同比例掺混原料进行初步配伍；

5、通过对比初步配伍前后的元素含量变化，获取不同固体废弃物种类的掺杂参数；

6、基于所述掺杂参数，确定最终的固体废弃物配伍方案。

7、优选的，得到所述分类结果的方法包括：

8、获取所述固体废弃物样品实验数据，所述实验数据包括：固体废弃物的元素构成、含水量、热失重特性、组分特性和热值；

9、通过所述实验数据组建固体废弃物基础特性数据库，根据所述固体废弃物的特性进行分类，得到所述分类结果。

10、优选的，获取所述掺杂参数的方法包括：通过对比初步配伍前后的元素含量变化以及煅烧后结块程度，采用改进的weber办法对不同的固体废弃物种类制定所述掺杂参数。

11、优选的，所述改进的weber方法包括：在原有的weber法的修正公式基础上加入固体废弃物料带入的挥发性组分，来计算协同处理固体废弃物时窑内的挥发性组分浓度。

12、优选的，计算所述挥发性组分浓度的方法包括：采用物料平衡的方法计算所述挥发性组分浓度：

13、xi＝cri-ci-ari

14、

15、ci＝criεi+λbri

16、

17、式中，ci表示混有收尘器灰的入预热器生料中的组分i的含量；cri表示在入窑热生料中的组分i的含量；gi表示窑尾烟气中挥发组分i的含量；bri表示燃料带入的组分i的含量；ri表示挥发组分i的熟料中的残留量；ari表示固体废弃物带入的组分i的含量；αi表示挥发性组分i的吸收系数；xi表示组分i的窑内循环量；εi表示组分i的总挥发率；λ表示窑头用煤占总用煤的量的比例。

18、本申请还提供了一种水泥窑协同处理固体废弃物的配伍控制系统，所述系统用于实现水泥窑协同处理固体废弃物的配伍控制方法，包括：采集模块、掺杂模块、对比模块和确定模块；

19、所述采集模块用于收集不同种类的固体废弃物样品并进行分类标号，得到分类结果；

20、所述掺杂模块用于根据所述分类结果，将单一固体废弃物种类以不同比例掺混原料进行初步配伍；

21、所述对比模块用于通过对比初步配伍前后的元素含量变化，获取不同固体废弃物种类的掺杂参数；

22、所述确定模块用于基于所述掺杂参数，确定最终的固体废弃物配伍方案。

23、优选的，所述采集模块的工作流程包括：

24、获取所述固体废弃物样品实验数据，所述实验数据包括：固体废弃物的元素构成、含水量、热失重特性、组分特性和热值；

25、通过所述实验数据组建固体废弃物基础特性数据库，根据所述固体废弃物的特性进行分类，得到所述分类结果。

26、优选的，所述掺杂模块的工作流程包括：通过对比初步配伍前后的元素含量变化以及煅烧后结块程度，采用改进的weber办法对不同的固体废弃物种类制定所述掺杂参数。

27、与现有技术相比，本申请的有益效果如下：

28、本申请提可以有效提高城市固体废弃物的能源回收，在实际固体废弃物处理中实现适应多种策略要求的配伍方案输出。在传统水泥窑协同固体废弃物处理中应用本方法可以有效减少水泥窑预分解系统中结皮结圈现象的发生，能够有效提高城市固体废弃物的资源化利用率。

技术特征：

1.一种水泥窑协同处理固体废弃物的配伍控制方法，其特征在于，步骤包括：

2.根据权利要求1所述的水泥窑协同处理固体废弃物的配伍控制方法，其特征在于，得到所述分类结果的方法包括：

3.根据权利要求1所述的水泥窑协同处理固体废弃物的配伍控制方法，其特征在于，获取所述掺杂参数的方法包括：通过对比初步配伍前后的元素含量变化以及煅烧后结块程度，采用改进的weber办法对不同的固体废弃物种类制定所述掺杂参数。

4.根据权利要求3所述的水泥窑协同处理固体废弃物的配伍控制方法，其特征在于，所述改进的weber方法包括：在原有的weber法的修正公式基础上加入固体废弃物料带入的挥发性组分，来计算协同处理固体废弃物时窑内的挥发性组分浓度。

5.根据权利要求4所述的水泥窑协同处理固体废弃物的配伍控制方法，其特征在于，计算所述挥发性组分浓度的方法包括：采用物料平衡的方法计算所述挥发性组分浓度：

6.一种水泥窑协同处理固体废弃物的配伍控制系统，所述系统用于实现权利要求1-5任一项所述的水泥窑协同处理固体废弃物的配伍控制方法，其特征在于，包括：采集模块、掺杂模块、对比模块和确定模块；

7.根据权利要求6所述的水泥窑协同处理固体废弃物的配伍控制系统，其特征在于，所述采集模块的工作流程包括：

8.根据权利要求6所述的水泥窑协同处理固体废弃物的配伍控制系统，其特征在于，所述掺杂模块的工作流程包括：通过对比初步配伍前后的元素含量变化以及煅烧后结块程度，采用改进的weber办法对不同的固体废弃物种类制定所述掺杂参数。

技术总结
本申请公开了一种水泥窑协同处理固体废弃物的配伍控制方法及系统，其中方法步骤包括：收集不同种类的固体废弃物样品并进行分类，得到分类结果；根据分类结果，将单一固体废弃物种类以不同比例掺混原料进行初步配伍；通过对比初步配伍前后的元素含量变化，获取不同固体废弃物种类的掺杂参数；基于掺杂参数，确定最终的固体废弃物配伍方案。本申请可以有效提高城市固体废弃物的能源回收，在实际固体废弃物处理中实现适应多种策略要求的配伍方案输出。在传统水泥窑协同固体废弃物处理中应用本方法可以有效减少水泥窑预分解系统中结皮结圈现象的发生，能够有效提高城市固体废弃物的资源化利用率。

技术研发人员：王晓华,孙文杰,陈冠益,陶俊宇,孙昱楠,刘源,穆兰,武双,武文竹
受保护的技术使用者：天津商业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15