吳靜穎

【摘要】量化分析布袋除塵器運行穩(wěn)定性問題，不僅能深入揭示現(xiàn)行垃圾焚燒煙氣處理技術(shù)缺陷以期促進(jìn)除塵技術(shù)進(jìn)步，同時也能對優(yōu)化焚燒工況控制及運行維護(hù)規(guī)程有所幫助。本文針對布袋壽命及除塵效率建立數(shù)學(xué)模型，分析其對布袋穩(wěn)定性的具體量化影響。

【關(guān)鍵詞】布袋式除塵系統(tǒng)；布袋壽命；布袋除塵效率；布袋穩(wěn)定性分析

一、前言

通過對垃圾焚燒發(fā)電廠布袋式煙氣處理系統(tǒng)的部分實際運行數(shù)據(jù)，可以看出，布袋除塵工藝環(huán)節(jié)對整個袋式煙氣處理系統(tǒng)的運行穩(wěn)定性有決定性影響。故本文針對分析布袋穩(wěn)定性進(jìn)行數(shù)學(xué)模型建立。

二、問題分析

經(jīng)查閱大量資料，我們將分析的重點放在對布袋壽命及其除塵效率的討論上，根據(jù)布袋設(shè)計原理及相關(guān)計算公式，理論上布袋壽命及除塵效率與布袋穩(wěn)定性均成正向關(guān)系。故以下建立模型求出其具體量化關(guān)系。

三、模型建立與求解

總模型：布袋除塵穩(wěn)定性模型

布袋穩(wěn)定性主要從布袋壽命和除塵效率兩個方面確定，并且都和其成正比，因此我們做出簡化的量化模型如下：

N為布袋穩(wěn)定性

W為布袋壽命

η為除塵效率

下面我們將針對布袋壽命和布袋除塵效率分別建立模型。

（一）模型一：布袋壽命模型

1、符號約定

為布袋的年損壞率

為布袋規(guī)格（直徑）對應(yīng)的磨損系數(shù)，數(shù)值大于等于0

為布袋差壓對應(yīng)的磨損系數(shù)，數(shù)值大于0

為未知內(nèi)部因素的磨損系數(shù)，數(shù)值大于0

為布袋的原始年損壞率（根據(jù)可查閱的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，約為2.5%）

為布袋材質(zhì)（濾料、工藝）對應(yīng)的磨損系數(shù)

為環(huán)境溫度對布袋的磨損系數(shù)

為未知外部因素對布袋的磨損系數(shù)

為布袋與工作環(huán)境的契合度（匹配程度）

為布袋除塵器內(nèi)部因素對布袋的磨損系數(shù)

為布袋除塵器外部因素對布袋的磨損系數(shù)

2、模型建立與求解

通過獲得對某地數(shù)據(jù)的解讀，

模型為

μB=（1+aR+aS+aL+aU-aH）*1+bT+bU*μ0

=a*b*μ0

同時布袋壽命W和布袋年損壞率之間有反比關(guān)系如下：

W=i=1round（1μB）n*i*（1-μB）n*round（1μB）+1=i=1round（1μB）i*（1-μB）round（1μB）+1

Round（x）為x的四舍五入整數(shù)值

驗證該關(guān)系，MATLAB程序及結(jié)果如下：

x=0：0.005：0.1

y=0：0.005：0.1

y（1）=1000

for a=2：1：21

y（a）=1

n=round（1/x（a））

for i=1：1：n

y（a）=y（a）+i*（1-x（a））/n

end

end

plot（x，y，'k.'，'markersize'，15）

axis（[0 0.1 0 100]）

grid；pause（0.5）

hold on

t=0：0.005：0.1

u=spline（x，y，t）；

plot（t，u，'r-'）

根據(jù)結(jié)果，布袋壽命和布袋年損壞率的關(guān)系模型符合現(xiàn)實，作為穩(wěn)定性分析的一部分。

（二）模型二：布袋除塵效率模型

1、問題假設(shè)

（1）假設(shè)微元體過濾效率是由沉積在微元體內(nèi)的粉塵和微元體內(nèi)纖維共同作用的結(jié)果，并且二者的相互干擾很小，可以忽略不計；

（2）假設(shè)過濾氣體是以Adh體積為單位，逐段通過過濾微元段。當(dāng)?shù)趇段氣體通過過濾器后，過濾器中每個微元段的過濾效率近似相等。

（3）粉塵一旦與纖維表面接觸，就被捕集。

（4）沉積的微粒對于過濾過程沒有進(jìn)一步的影響。在這種，兩個基參數(shù)——過濾效率和壓力損失都與時間無關(guān)，即過濾過程穩(wěn)態(tài)的。

2、多元回歸因素分析

許多學(xué)者都建立了纖維捕集效率的理論公式。但是，這些公式包含的因素多，計算過程復(fù)雜，大都以隱含數(shù)的形式出現(xiàn)，不利于實際應(yīng)用。這里我們通過多元回歸將傳統(tǒng)的隱含數(shù)效率公式轉(zhuǎn)化為顯函數(shù)公式。

影響過濾效率的因素主要有df，dp，v，α，H五項，因此可假設(shè)回歸公式為：

η=k·dfx1·dpx2·vx3·αx4·Hx5

η=k·dfx1·dpx2·vx3·αx4·Hx5

上式兩邊取自然對數(shù)得：

lnη=lnk+x1lndf+x2lndp+x3lnv+x4lnα+x5lnH

取足夠多的因素值，通過經(jīng)典理論公式算出相應(yīng)的效率值，再通過matlab軟件進(jìn)行多元回歸即可確定系數(shù)，，，，，得到多元回歸公式，回歸公式中各變量單位以國際單位為準(zhǔn)。通過改變各種因素進(jìn)行不同的組合，計算出多組數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)作為樣本數(shù)據(jù)庫，采用matlab軟件對數(shù)據(jù)處理回歸，得出多元回歸方程。

通過具體取值，運行計算回歸方程m程序hg1.m

存在偏差較大的數(shù)據(jù)，剪除修正后再次回歸，重復(fù)，直至沒有偏差較大的數(shù)據(jù)

多元回歸方程系數(shù)如下：

即：0.9528

故在對布袋穩(wěn)定性分析中，我們采用

η=2.59296·dp0.442·df-1.073·α0.66·v-0.065·H0.545

來計算布袋除塵效率。

（三）總模型

穩(wěn)定性：N=W*η

布袋壽命：W=i=1round（1μB）n*i*（1-μB）n*round（1μB）+1=i=1round（1μB）i*（1-μB）round（1μB）+1（μB=（1+aR+aS+aL+aU-aH）*1+bT+bU*μ0）

布袋除塵效率：η=2.59296·dp0.442·df-1.073·α0.66·v-0.065·H0.545

參考文獻(xiàn)

[1]杜柳柳，沈恒根，婁可賓.《袋式除塵器清灰過程的研究進(jìn)展及分析探討》，東華大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，2016年5月1日.