垃圾焚燒廠布袋式除塵系統運行穩定性分析

吳靜穎

【摘要】量化分析布袋除塵器運行穩定性問題，不僅能深入揭示現行垃圾焚燒煙氣處理技術缺陷以期促進除塵技術進步，同時也能對優化焚燒工況控制及運行維護規程有所幫助。本文針對布袋壽命及除塵效率建立數學模型，分析其對布袋穩定性的具體量化影響。

【關鍵詞】布袋式除塵系統；布袋壽命；布袋除塵效率；布袋穩定性分析

一、前言

通過對垃圾焚燒發電廠布袋式煙氣處理系統的部分實際運行數據，可以看出，布袋除塵工藝環節對整個袋式煙氣處理系統的運行穩定性有決定性影響。故本文針對分析布袋穩定性進行數學模型建立。

二、問題分析

經查閱大量資料，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，根據布袋設計原理及相關計算公式，理論上布袋壽命及除塵效率與布袋穩定性均成正向關系。故以下建立模型求出其具體量化關系。

三、模型建立與求解

總模型：布袋除塵穩定性模型

布袋穩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

為布袋規格（直徑）對應的磨損系數，數值大于等于0

為布袋差壓對應的磨損系數，數值大于0

為未知內部因素的磨損系數，數值大于0

為布袋的原始年損壞率（根據可查閱的相關標準，約為2.5%）

為布袋材質（濾料、工藝）對應的磨損系數

為環境溫度對布袋的磨損系數

為未知外部因素對布袋的磨損系數

為布袋與工作環境的契合度（匹配程度）

為布袋除塵器內部因素對布袋的磨損系數

為布袋除塵器外部因素對布袋的磨損系數

2、模型建立與求解

通過獲得對某地數據的解讀，

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的四舍五入整數值

驗證該關系，MATLAB程序及結果如下：

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-'）

根據結果，布袋壽命和布袋年損壞率的關系模型符合現實，作為穩定性分析的一部分。

（二）模型二：布袋除塵效率模型

1、問題假設

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

（2）假設過濾氣體是以Adh體積為單位，逐段通過過濾微元段。當第i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一步的影響。在這種，兩個基參數——過濾效率和壓力損失都與時間無關，即過濾過程穩態的。

2、多元回歸因素分析

許多學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，計算過程復雜，大都以隱含數的形式出現，不利于實際應用。這里我們通過多元回歸將傳統的隱含數效率公式轉化為顯函數公式。

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得：

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

取足夠多的因素值，通過經典理論公式算出相應的效率值，再通過matlab軟件進行多元回歸即可確定系數，，，，，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。通過改變各種因素進行不同的組合，計算出多組數據，這些數據作為樣本數據庫，采用matlab軟件對數據處理回歸，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

存在偏差較大的數據，剪除修正后再次回歸，重復，直至沒有偏差較大的數據

多元回歸方程系數如下：

即：0.9528

故在對布袋穩定性分析中，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

[1]杜柳柳，沈恒根，婁可賓.《袋式除塵器清灰過程的研究進展及分析探討》，東華大學環境科學與工程學院，2016年5月1日.