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垃圾焚烧 AI能帮我们做什么?

北极星固废网  来源:一席  作者:高海鸣  2019/10/10 11:28:12  我要投稿  

北极星固废网讯:圾焚烧,AI能帮我们做什么?

高海鸣

瀚蓝环境固废事业部副总经理大家好,我是高海鸣。我来自瀚蓝环境股份有限公司。瀚蓝环境为城市的市民提供自来水和天然气供应,还为市民提供污水处理和固废处理服务。我的工作领域是固废处理服务。

我们的城市每天会产生大量的生活垃圾,这些生活垃圾的处理方式主要有两种,一种是卫生垃圾填埋,还有一种是垃圾焚烧发电

当大量的城市生活垃圾送到卫生垃圾填埋场以后,其中的有机质完全降解需要20年到30年的时间,而塑料上百年也无法降解。举个例子,上海作为一个千万级以上的超大城市,它每天产生的垃圾量在2万吨左右,一百天就是200万吨,将近三年一千天左右的时间产生的垃圾就是2000万吨。如果我们采用垃圾填埋的话,得需要多大的土地去填埋这些垃圾!而且有机质在垃圾填埋场降解的过程当中会产生沼气和二氧化碳,填埋产生的臭气会对人居环境产生恶劣的影响,产生的渗滤液有可能会污染地下水。所以现在垃圾填埋不再作为主流的垃圾处理方式,现在主流的垃圾处理方式是垃圾焚烧发电。大家想想看,一个人一天大概可以产生多少垃圾?一公斤。典型的一家三口一天会产生三公斤左右的垃圾,一年大概在1100公斤左右,大约就是一吨。这一吨的生活垃圾大概可以发多少电?400度。这就是垃圾转换成资源再生利用的能源的一个过程。

们再来看一下垃圾焚烧发电,它具备三个有益的过程。第一个资源化,第二个减量化,第三个无害化。

首先来看一下资源化的过程。垃圾车把垃圾倾倒在垃圾坑,经过3到5天的发酵之后,工程师通过垃圾掉吊把它抓到料斗和溜槽,再送到推料机,再送到炉排进行燃烧。

这个过程中我们会把垃圾坑当中的臭气和空气的混合物,通过炉排的下端输送进来,和垃圾混合在一起进行燃烧,我们称之为“一次风”。这个燃烧的温度高达850~1100度。

燃烧释放的热量被水冷壁当中的水吸收,产生水蒸汽,水蒸汽进一步加热,变成过热蒸汽,过热蒸汽再送到汽轮发电机旋转切割磁力线,产生电能。这些电能送达千家万户,供我们正常生活使用。这就是一个典型的资源化利用的过程。

垃圾焚烧发电工艺流程

还有一个减量化的过程。生活垃圾在高温焚烧的过程当中,比如一天处理一千吨垃圾,它最终产生的不能再生利用的就是30~50吨的飞灰,我们简称为占比3%-5%。其他的实际上都可以资源再生利用,包括产生的250吨渣,可以作为建筑材料再生利用。

在850~1100度高温燃烧的过程中,垃圾当中的病原体被杀灭了。垃圾焚烧产生的烟气含有酸性物质,在我们处理的过程中,会有碱性溶液和它中和,再经过活性炭把微量的重金属进行吸附,同时送到布袋,布袋把灰尘收集起来,产生的烟气穿过布袋以后,再经过SCR系统,也就是选择性催化还原反应,进一步把氮氧化物含量降低,最后微量的污染物通过烟囱按照国家标准进行排放。

大家看到,这是一座垃圾焚烧发电厂。

在这里我们可以明显看到的最高建筑物,大家猜猜看是什么?这是烟囱。这个看起来像在握手的建筑是我们佛山市南海区固废处理环保产业园的垃圾焚烧发电厂的烟囱。

很多人看到这个烟囱的时候,很难想象它是烟囱。为什么?因为平常你是看不到这根烟囱冒烟的,和我们平常印象当中烟囱所冒的浓浓黑烟比那是无法想象的。可能在冬季温度比较低的时候,因为水蒸气结露的现象,可以看到一点白色的气体,但是那实际上不是烟。但是大家想想,做垃圾焚烧非常复杂。因为垃圾的原料成分非常复杂,热值经常波动,所以说要让烟囱不冒烟实际上是个手艺活儿,非常难!往往要老师傅积累2到3年以上的经验,才能够摸清楚本地区的区域垃圾成分。

我把这个过程再给大家简单介绍一下。实际上要让我们的烟囱不冒烟,最重要的点是就是要让垃圾燃烧充分,而且我们特别强调是稳定地、持续地燃烧充分。

但问题就在垃圾不像煤、天然气的热值非常稳定,可以全自动化,垃圾的热值非常不稳定。大家想想看,你每天丢弃的垃圾它会一模一样吗?包括一年四季受到环境温度的影响,甚至于包括——大家知道南方上半年的时候是雨季,垃圾的含水量特别高,但是下半年的时候它又很干燥。所以说垃圾成分很复杂,但是环境温度又是我们的变量。

再加上推料机的速度、炉排的推行速度,包括“一次风”的风量、风温、风压,“二次风”的扰动,我们还要到现场看火焰的温度、看料层的厚度,这些复杂的过程对我们来说,哪怕对老师傅来说,要保证持续稳定地燃烧都是一个天大的难题。

幸好现在科技有了进步。我们和阿里云有了合作。蓝色的柱状代表代表人工智能调整的蒸发量的波动值,它明显要比橘色的人工调整的柱状值要低。

这个值越低,实际上就代表越稳定。对我们环保行业来说,要求的就是稳定。所以说我们蒸发量的稳定性提高了,我们做了一下测算,大概在23%。

然后我们再看一下,在焚烧垃圾的过程当中产生的污染物。我们取了其中一个指标,叫氮氧化物排放量。氮氧化物排放量我们当然希望它越低越好。当你燃烧稳定的时候,实际上氮氧化物它也会趋于下降和稳定。

大家看到,蓝色的柱状代表人工智能调整后的一个结果,而橘色的是人手动调整的一个结果,很明显蓝色的柱状又比橘色的柱状偏低了一些,这就代表氮氧化物排放总量实际上是有下降的。

这张图是瀚蓝环境股份有限公司在广东省佛山市南海区的固废处理环保产业园。

我们整个产业园包括三座垃圾焚烧发电厂,每一座垃圾焚烧发电厂大概在1500吨/天的处理量。三座垃圾焚烧发电厂合在一起就是4500吨,这个量是非常大的,我们可以解决整个南海区的生活垃圾处理问题。

实际上我们目前和阿里云合作的人工智能燃烧调整仅仅是垃圾焚烧发电厂当中的一个环节而已。

但是我们整个环保产业园还有600吨的餐厨处理厂,450吨的污泥处理厂,1000吨的污水处理厂,这么多环节的复杂协同,对我们来说实际上也是一个难题。

虽然我们的工程师精神已经经过若干年的打磨,我们已经有了丰富的经验,但我们一直在思考,老师傅他有时候也会存在情绪的问题、疲劳的问题。除了老师傅的经验之外,我们是不是能够借助人工智能使整个过程更理性呢?实际上我们和阿里云作为这个行业的第一个用人工智能做垃圾焚烧调整的,已经取得了明显成效。我们也一直在想,是不是也能够用到我们的餐厨厂、污泥厂和污水处理厂的协同。

瀚蓝餐厨垃圾处理厂这么多的协同,对我们来说,要让新的工程师进来之后,能够快速掌握老师傅的经验,其实是不容易的,但是AI给我们提供了这个想象和实践的空间。

除了我们现在看到的整个的南海固废处理环保产业园之外,我们也在想,是不是还可以延展到废弃物管理的前端呢?大家都知道前段时间上海为了垃圾分类都快发狂了。为什么?这种强制分类给我们带来的挑战是我们是到底能不能持续地把它分类好,这是一个问号。但我们是不是能结合AI,从丢弃废弃物开始,到分类、收集、压缩中转,然后再送到固废处理环保产业园,让全产业链更好地一体化地整体协同呢?目前我们看到,如果说要用技术的话,可能也必须要使用人工智能技术,我们未来才能够做到这一点。

大家也许没有注意刚才那张图里的右上角,是我们产业园旁边的一座大学,大学里面有2万多师生,它仅距离我们一墙之隔,10米。我们能做到对社会这么负责任,原因就是我们瀚蓝秉持着“城市好管家”这个理念。但是我们在继续探索的时候发现,要让“城市好管家”做得更好、更棒,光靠现有的工匠精神,要把它稳定下来,还总缺少那么一些东西。琢磨来琢磨去,我们在思考AI在垃圾焚烧当中的应用是不是能延展到整个城市的废弃物管理。当我们有越来越多的发展得很快的互联网公司给我们提供快捷的、方便的物质供应的时候,大家想过没有,地球的资源是在加快消耗的。但问题是,在废弃物的处理端,我们没有去思考怎么加快资源的再生利用,怎么提高对环境优美的贡献,怎么让政府、让老百姓放心地交给我们去处理这些污染物?

所以我们愿意和阿里继续合作,在城市废弃物的这一端要构建一个闭式的循环,用人工智能打造一个更温暖的世界、更自由的世界。谢谢大家。


原标题:要让垃圾焚烧厂的烟囱不冒烟其实是个手艺活儿,非常难 | 高海鸣 一席with阿里云

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