数学建模论文--垃圾焚烧厂布袋式除尘系统运行稳定性分析

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1、同济大学数学建模C题组长：29同济大学数学建模竞赛垃圾焚烧厂布袋式除尘系统运行稳定性分析摘要本文以附件中垃圾焚烧厂部分实际运行数据及收集所得信息等为依据，研究了垃圾焚烧厂布袋式除尘系统运行稳定性问题。分析现行布袋式除尘器影响烟尘排放量的各项因素，并在国家标准单位面积排放总量限额条件下，对焚烧厂扩建规模做了定量计算，并对提升除尘模型稳定性做了相关探讨。第一问，将布袋式除尘系统简化为利用滤袋将含尘气流中粉尘捕集下来的干式过滤系统，结合实际运行数据，考虑过滤风速、滤料、布袋磨损、除尘气流的温压性质、过滤层产生的总阻力等对布袋工作的影响，引入布袋捕集效率、更换效率及过滤效率，建立稳定性模

2、型，利用统计软件对所得数据进行回归分析，得出相关系数。第二问，在已得稳定性模型基础上，查找污染物单位面积排放总量国家标准，根据模型所定义的捕集效率、过滤效率等反向计算得出处理烟尘总量，结合文献得到单位质量垃圾的烟气转换率，得出垃圾焚烧厂扩建环境允许上限为183.5t/d。并基于研究过程，提出环境保护综合监测建议。第三问，综合考虑影响布袋稳定性因素后，从滤料、废气排放标准、导流装置、布袋间距、布袋规格参数等方面合理设计袋式除尘系统，选择新型超净除尘工艺，并根据稳定性模型计算出除尘模型稳定性提升比例。最后对模型的不足提出了改进方向和建议。关键词布袋式除尘系统稳定性模型布袋捕集效率过滤

3、效率更换效率29参赛队号：20160284981问题重述随着社会对垃圾焚烧了解逐步深入，公众对垃圾焚烧排放污染问题担忧日益剧增，其根本原因在于现行垃圾焚烧除尘工艺不能持续稳定运行。结合附件1某垃圾焚烧发电厂布袋式烟气处理系统的部分实际运行数据和资料，综合研究除尘系统影响烟尘排放量的各项因素，请完成以下任务：1：构建数学模型分析袋式除尘系统运行稳定问题，并分析其稳定性对周边环境烟尘排放总量的影响。2：如果给定焚烧厂周边范围单位面积排放总量限额（地区总量/地区面积），基于稳定性模型，分析讨论焚烧厂扩建规模的环境允许上限是多少？并结合讨论结果，向政府提出环境保护综合监测建议方案；3：现

4、采用一种能够完全稳定运行、且除尘效果超过布袋除尘工艺的新型超净除尘替代工艺，基于稳定性模型，计算袋式除尘系统稳定性能提升多少？2问题分析2.1问题一分析29从附件1中某垃圾焚烧发电厂布袋式烟气处理系统的部分实际运行数据可知，布袋除尘工艺环节对整个袋式烟气处理系统的运行稳定性有决定性影响。袋式除尘器是利用多孔纤维滤袋将含尘气流中粉尘捕集下来的一种干式高效除尘装置。其除尘效率受单位面积布袋吸收率、过滤风速、滤料、布袋磨损、除尘气流的温压、过滤层产生的总阻力有关，利用Spss软件对附件更换布袋数量及更换前后浓度变化做相关性分析及曲线拟合处理。结合文献资料，引入布袋捕集效率、更换效率及过

5、滤效率，建立稳定性模型，利用统计软件对所得数据进行回归分析，得出相关系数。2.2问题二分析已知焚烧厂周边范围单位面积排放总量限额，结合焚烧厂周围地区面积，可得到环境允许的烟尘排放总量，结合除尘效率可得满足稳定性模型的能处理的烟气总量，根据焚烧单位垃圾所产生烟气含量计算出焚烧厂扩建规模的环境允许上限，并结合计算结果，提出环境综合监测建议方案。2.3问题三分析采用过滤性能、抗压性能更好的滤料，采用导流装置使气体均匀分布，合理密布布袋间距，控制好喷嘴与布袋口对正关系，选择新型超净除尘工艺，根据稳定性模型计算出除尘模型稳定性提升比例。3模型的基本假设（1）假设袋式除尘器所处理的气体为理想

6、气体，不计重力影响，流动状态为湍流状态，入口气流分布均匀，流场恒温，不考虑传热等的影响。（2）假定垃圾厂每日处理垃圾数量不变，产生烟气体积恒定。（3）假定每个布袋受气流冲击影响相同。（4）假设附件中除尘器同一炉中布袋理化性质一致，即不受厂商影响。4数据处理4.1原始数据选择原始数据见附件1，利用Spss软件进行非参数检验，把更换滤袋前后三天浓度进行两个相关样本检验，基于数据特性，我们使用威尔科克森符合等级检验（WilcoxonSigned-Ranktest）。29Wilcoxon等级检验原理：对于每个样品，在排序前，现计算成对观察值之间的差异和。将所有非零的绝对差排列成升序并赋值

7、。在有结的情况下，对结点使用平均秩。计算对应于正差异的秩和和负差异的秩和。正秩的均值为，负秩的均值为，式中，是有正差异的样品的数量；是有负差异的样品的数量。所要作的原假设为：对称中心=0.在原假设为真时，大样本下，统计量式中，n为非零差异样品的数量;l为结的数量；为第j个结的长度。当时，拒绝原假设。显著性水平取0.05。表1检验统计量a含尘量（mg/m3）更换后1天含尘量-更换前1天含尘量更换后2天含尘量-更换前1天含尘量更换后3天含尘量-更换前1天含尘量更换后1天含尘量-更换前