吳靜穎西安交通大學(xué) 四川樂山 710061

垃圾焚燒廠布袋式除塵系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性分析

吳靜穎
西安交通大學(xué) 四川樂山 710061

量化分析布袋除塵器運(yùn)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(shí)也能對(duì)優(yōu)化焚燒工況控制及運(yùn)行維護(hù)規(guī)程有所幫助。本文針對(duì)布袋壽命及除塵效率建立數(shù)學(xué)模型，分析其對(duì)布袋穩(wěn)定性的具體量化影響。

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(duì)垃圾焚燒發(fā)電廠布袋式煙氣處理系統(tǒng)的部分實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)，可以看出，布袋除塵工藝環(huán)節(jié)對(duì)整個(gè)袋式煙氣處理系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性有決定性影響。故本文針對(duì)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(diǎn)放在對(duì)布袋壽命及其除塵效率的討論上，根據(jù)布袋設(shè)計(jì)原理及相關(guān)計(jì)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(gè)方面確定，并且都和其成正比，因此我們做出簡(jiǎn)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(duì)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(hào)約定

為布袋的年損壞率

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

為布袋差壓對(duì)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(duì)應(yīng)的磨損系數(shù)

為環(huán)境溫度對(duì)布袋的磨損系數(shù)

為未知外部因素對(duì)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(duì)布袋的磨損系數(shù)

為布袋除塵器外部因素對(duì)布袋的磨損系數(shù)

2、模型建立與求解

通過獲得對(duì)某地?cái)?shù)據(jù)的解讀，

模型為

同時(shí)布袋壽命W和布袋年損壞率之間有反比關(guān)系如下：

Round（x）為x的四舍五入整數(shù)值

驗(yàn)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(shí)，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(jì)；

(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(gè)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(duì)于過濾過程沒有進(jìn)一步的影響。在這種,兩個(gè)基參數(shù)——過濾效率和壓力損失都與時(shí)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(jì)算過程復(fù)雜,大都以隱含數(shù)的形式出現(xiàn),不利于實(shí)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(xiàng),因此可假設(shè)回歸公式為:

上式兩邊取自然對(duì)數(shù)得:

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(guó)際單位為準(zhǔn)。通過改變各種因素進(jìn)行不同的組合,計(jì)算出多組數(shù)據(jù),這些數(shù)據(jù)作為樣本數(shù)據(jù)庫(kù),采用matlab軟件對(duì)數(shù)據(jù)處理回歸,得出多元回歸方程。

通過具體取值，運(yùn)行計(jì)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(duì)布袋穩(wěn)定性分析中，我們采用

η=2.59296·dp0.442·df-1.073·α 0.66·v-0.065·H0.545來計(jì)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（1μ B）n*i*（1-μ B）n*round （1μ B）+1=i=1round（1μ B）i*（1-μ B）round（1μ B）+1（μ B= （1+aR+aS+aL+aU-aH）*1+bT+bU*μ 0）

布袋除塵效率：η=2.59296·dp0.442·df-1.073·α 0.66·v-0.065·H0.545

[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.