城市生活垃圾焚烧参数设定值的群决策案例推理优化方法研究

When the incineration temperature meets the process requirements in municipal solid waste incineration process, the rationality of the setpoints of the key parameters (feed rate, grate speed, primary air flow and secondary air flow) directly influences whether the discharge of pollutants reaches the standard. The incineration process has the characteristics of strong nonlinearity, strong coupling and instability of waste heat value, making the optimization setting model of the key parameters difficult to obtain. Aiming to reduce the emission concentration of pollutants, the study starts with the mechanism analysis of incineration process and takes the setting modeling of key parameters as the main line. It is proposed to use the group decision-marking case-based reasoning method to study the setpoints optimization of the key parameters of incineration process around the overall framework of “setting-evaluation-revise”. The study includes the mechanism analysis of pollutant emission in incineration process and feature selection methods, the structure and function design of the setpoints optimization model, the setpoints optimization methods by group decision-making case-based reasoning and it's experimental studies, which can obtain a set of systematic theories and methods of setpoints optimization modeling of the key parameters in incineration process. The implementation of the project will promote the development of operational optimization control theories and methods for complex industrial processes and it will be of great significance for optimizing operation of municipal solid waste incineration and reducing pollutant emission concentrations.

城市生活垃圾焚烧过程中，焚烧温度满足工艺要求时，关键参数(给料速度、炉排速度和一、二次风量)的设定值是否合理直接影响污染物的排放是否达标，由于焚烧过程具有强非线性、强耦合性且垃圾热值不易获得等因素存在，使得这些关键参数的设定值优化模型不易获得。本项目以降低焚烧过程污染物的排放浓度为目标，从焚烧过程的机理分析入手，以关键参数的设定建模为主线，拟采用群决策案例推理方法，围绕“设定-评价-修正”的总体框架对焚烧过程关键参数的设定值优化方法展开研究。主要研究内容包括焚烧过程污染物排放的机理分析和特征选择方法、设定值优化模型的结构与功能设计、设定值群决策案例推理优化算法以及实验研究等，以此获得一套系统化的焚烧过程关键参数设定值优化建模理论与方法。项目实施有助于推动复杂工业过程运行优化控制理论与方法的发展，对城市生活垃圾焚烧过程的运行优化及降低污染物的排放浓度具有重要意义。

城市固体废物主要是指生活垃圾，由于它和人们的生活息息相关，使得世界各国非常重视对这一类型固废的有效处理。一种典型的处理方式是垃圾焚烧发电，不仅可以实现垃圾的减量化、无害化，而且可以利用焚烧产生的热能进行发电，实现垃圾的资源化。为了保证其高效运行，除了工艺方面的合理设计和操作人员的精心操作以外，自动化技术的应用不可忽视，需要从建模方法、优化控制方法等方面进行应用研究并实施。城市生活垃圾焚烧过程中，焚烧温度满足工艺要求时，关键参数(给料速度、炉排速度和一、二次风量)的设定值是否合理直接影响污染物的排放是否达标，由于焚烧过程具有强非线性、强耦合性且垃圾热值不易获得等因素存在，使得这些关键参数的设定值优化模型不易获得。项目以降低焚烧过程污染物的排放浓度为目标。主要研究内容包括：以垃圾焚烧过程的机理分析作为切入点，分析关键参数对污染物排放的影响机理、建立垃圾热值的预测模型、从众多过程变量中选择出特征参数，作为后续建立设定值优化模型的基础。在研究焚烧机理的基础上，设计关键参数设定模型的功能和结构组成，研究设定案例的学习型伪度量检索算法、群决策重用算法以及设定值的评价与群决策修正算法。将上述理论与方法应用于典型回归数据集的拟合及垃圾焚烧过程优化控制实验中进行测试。获得的重要结果有：1)垃圾热值的预测模型有较好的预测准确率和实时性；2)关键参数(给料速度、炉排速度和一、二次风量)设定的特征选择方法能够得到合适的特征变量；3)设计的关键参数设定值优化模型的结构与功能适应焚烧工况的变化；4)设定案例的学习型伪度量检索算法能够准确得到相似案例；5)炉温的准确预测为关键参数设定值的优化提供了调整依据。本项目的研究成果有助于推动复杂工业过程运行优化控制理论与方法的发展，对城市生活垃圾焚烧过程的运行优化及降低污染物的排放浓度具有重要意义，并为以后研究焚烧发电过程的全面优化控制打下了基础。