张 洋，文 豪，张德文，谢文宁，耿东耀( 太原科技大学机械工程学院，太原 03004； 交通部水运科学研究院，北京 00088)

我国是世界上最大的煤炭、铁矿石等散状物料资源的进口国与消费国，在煤炭、矿石等散状物料的输送过程中，带式输送转接站转运过程中所形成的粉尘污染是形成港区污染的主要原因，对港区工作环境、居民生活环境及其周围生态环境等均构成严重威胁。为了实现港口的绿色化建设，降低港口的粉尘污染，国内外港口积极研发和应用各种各样的转接站除尘设备。在除尘器的选用过程中，往往会存在多种因素的影响，为了兼顾各个方面的影响，本文采用模糊综合评判数学模型对除尘设备进行综合评判，将以判断经验为主的定性分析转为定性与定量分析相结合的评判机制，客观正确地决策出综合指标最优的除尘设备。

1 带式输送机转接站的除尘技术

港口带式输送机转接站的起尘原理是在煤炭、矿石的输送转接过程中，松散的煤炭、矿石等物料不断受到挤压，致使间隔中的空气挤压出来，由于高速气流和粉尘的剪切作用，会带动粉尘一同逸出。散料中含有的粉末状料，在转接站的落料管中从高处下落时，也会被高速的气流带动致使粉尘到处飞扬。针对转接站的粉尘污染，我国港口常用的转接站除尘技术有袋式除尘技术，此外还有微动力除尘技术、静电除尘技术、干雾除尘技术等。

1.1 袋式除尘技术

袋式除尘器是一种干式滤尘装置[1]。煤炭、矿石的物料的扬尘位置增设密闭吸尘罩，以抽吸空气的形式形成负压来防止粉尘扩散，并将抽取的空气通过布袋除尘器进行过滤、分离，从而完成除尘过程。滤袋采用纺织的滤布或非纺织的毡制成，利用纤维织物的过滤作用对含尘气体进行过滤，当含尘气体进入袋式除尘器时，颗粒大、比重大的粉尘，由于重力的作用沉降下来，落入灰斗，含有较细小粉尘的气体在通过滤料时，粉尘被阻留，使气体得到净化。

袋式除尘技术是利用布袋和粉尘层的过滤作用使粉尘和气体分离，除尘效率高，但其初投资较高，占用空间较大，运行费用高，布袋来不及更换致使除尘效果大大降低[2]。而在大宗散货码头的应用中，由于不能保证布袋的及时更换，致使除尘系统失去了应有的作用，而在收集布袋内的粉尘也会存在着二次污染。

1.2 微动力除尘技术

微动力除尘技术属于干法除尘，适用于带式输送机转运站除尘。设备安装在运输机的头部和尾部，设备大小根据物料特性决定。其主要组成部分有密封室、脉冲负压吸尘器、多功能除尘室、尘料分离装置、滤尘室、密封帘等。其脉冲负压除尘器过滤面积根据物料特性决定，直径为800 mm～1 500 mm.对于粉尘量大，负压气流小，可以添加小型布袋除尘器，过滤面积为40 m2～80 m2，其电机功率为1.5 kW～3.0 kW.微动力除尘技术的原理是应用空气动力学原理，采用压力平衡和闭环流通方式，最大限度减低物流导管内粉尘空气的压力，使之与外部空间压力趋于平衡。微动力除尘技术具有无占地、投资少、动力消耗小。维护量小，无需人工操作、无二次污染等优点[3-5]。

1.3 静电除尘技术

静电除尘属于干式除尘。静电除尘技术是利用静电力的作用实现除尘的，其工作原理是含有粉尘颗粒的气体，在接有高压直流电源的阴极线和接地的阳极板之间所形成的高压电场通过时，由于阴极发生电晕放电、气体被电离，此时，带负电子的气体离子，在电场的作用下，向阳极运动，到达阳极后，放出多带的电子，尘粒则沉积于阳极板上，而得到净化的气体排出防尘器外。

静电除尘技术净化效率高，能够捕集0.01 μm以上的细粒微尘；阻力损失小；处理气体的范围最大；可以完全实现操作自动控制。但其识别比较复杂，要求设备调运和安装以及维护管理水平高；一次投资较大，占地面积较大[6-9]。

图1 静电除尘技术原理

图2 微动力除尘技术原理

1.4 干雾除尘技术

干雾除尘技术技术属于湿式除尘。传统的湿式除尘技术是对起尘点喷水，增加湿度使粉尘不再扬起，对无组织排放的粉尘具有抑制作用，但其对处理细小粉尘的能力比较低，导致除尘效率不高。干雾除尘技术应用原理是水雾颗粒与尘埃颗粒大小相近时吸附、过滤、凝结的几率最大。当含尘粒的气流绕过雾滴时，雾滴捕捉住气流中尘粒的几率与雾滴的直径有关，雾滴与尘埃直径越接近，就越容易与粉尘相撞而将其捕捉来实现对细小尘粒的捕捉。

干雾除尘技术简化了除尘管理工作，微米级干雾抑尘只需要将水、压缩空气送至各产尘点，实现就地抑尘；无需进行灰尘清理，避免了二次污染；占地空间少，可有效节省厂房内空间，降低基建投资；大幅度降低除尘运营成本；结构简单，可靠性好，维修量少，维修费用低[10-14]。

图3 干雾抑尘原理

针对煤炭、矿石等大宗散货码头转运站应用的诸多除尘技术，港口在除尘技术的改造过程中要综合考虑各种制约因素的影响，综合决策出方案中最好的一种技术。

2 模糊综合评判的应用

针对煤炭、矿石等大宗散货码头转运站应用的诸多除尘技术，港口在除尘技术的改造过程中要综合考虑各种制约因素的影响，并应兼顾各个影响因素，在此，我们引入模糊综合评价理念。模糊综合评判又称为模糊多目标决策，是对多种因素所影响的事物或现象进行总体评价的一种方法[15]。

2.1 因素集的建立

影响备择对象的各种决策因素所构成的集合称为因素集，其为一个普通集合，用U表示。其表示为：

U={u1,u2,…,um}

通过对港口转接站除尘技术的研究确定因素集为：

U={除尘效果，运行维护费用，初投资，耗电量，占地面积}

2.2 权重集的建立

由于影响因素对选择除尘技术的重要程度是不同的，所以要对重要的因素要特别重视，对影响不太重要的因素随应考虑，但不必十分注重。通常对因素集中的因素ui进行权数ai分配，并满足一下条件：

在权重值的确定中，我们采用层次分析法对其进行求解。层次分析法是一种定性分析和定量分析想结合的决策方法。它对影响因素进行深入分析后，构建一个结构模型，利用较少的定量信息使决策思维数学化，是一种解决多准则，无结构特性的决策问题的简单决策方法。

通过多位港口决策人员的打分，我们得到判断矩阵为：

我们采用近似的计算方法，弥补应用定义计算的复杂性，公式为：

讨论一致性，我们需要计算矩阵的最大特征值，应用公式为：

通过计算，我们得到其权重集，并通过了一致性的检验，结果为：

W=(0.113 0.431 0.263 0.128 0.064)

2.3 备择集的建立

备择集又称评价集，是决策者对评判对象可能做出各种总的评判结果组成的集合。用V表示：

V={v1,v2,…,vn}

根据上面介绍的除尘技术，建立备择集：

V={袋式除尘技术，静电除尘技术，微动力除尘技术，干雾除尘技术}

模糊综合评判的目的就是在综合考虑所有影响因素的基础上，从备择对象中选择出来最优的一个评价结果。

2.4 单因素的模糊评判

单因素模糊评价是从一个因素出发进行评判，以确定评判对象对评价集V的隶属程度。影响因素的的评判结果可用模糊集Ri表示，Ri称为单因素评判集，可简记为：

Ri=(ri1,ri2，…,rin)

通过建立构造隶属度函数，得到因素集U中第i个因素ui对评判集V中的第j个元素vj的隶属程度rij.rij可以理解为ui与vj之间隶属“合理关系”的程度，即按ui评判时，评判对象的合理程度。

通过国内港口应用不同除尘技术的分析，并以带式除尘器的各项影响因素的单位为基数，以比例的形式列于表1.

表1 不同除尘技术对应的数据

通过数据，单独对每个因素进行除尘技术进行模糊评判，得到的评判结果为：

R1=(0.252 0.253 0.249 0.246)

R2=(0.250 0.200 0.225 0.325)

R3=(0.193 0.173 0.306 0.328)

R4=(0.186 0.181 0.335 0.298)

R5=(0.125 0 0.5 0.375)

2.5 模糊综合评判

单因素模糊评判仅仅反映了一个因素对备择对象的影响，未考虑各个因素影响，所以综合考虑多有因素的影响，得出更为合理的评判结果，因此要进行模糊综合评判。

B=W∘R

即：

其中“∘”表示A与R的一种合成方法。bj称为评判指标，它表明综合考虑所有影响因素的影响时，评判对象对其vj的隶属度。在此，我们采用矩阵乘法进行计算，即：

通过计算我们可知：

B=(0.218 0.183 0.280 0.316)

2.6 评判指标的处理

在得到评判指标b1，b2，…，bn，为了得到确切的评价结果，我们引入最大隶属度法。最大隶属度法是取V中与maxbj最为接近的备择元素作为评判结果。通过B中的数值比较不难发现：

maxbj=b4

故其对应的干雾除尘技术为备择方案中最好方案。

3 结论

①干雾除尘技术应用于转接站中，将对无组织的粉尘空气起到良好的抑尘效果，并且没有二次污染，避免了职业病的发生。它在港口中的应用，将提升大宗散货码头的环保水平，达到最优节能、节水、环保要求。

②模糊综合评判模型应用于转接站的除尘技术，兼顾了多种因素的影响，为除尘技术的决策选择提供了一种有效的方法，摆脱了的完全靠经验来决策的状态。模糊综合评判通过应用于人的经验，能更好的作出决策，完成备择对象的最佳选择。

③模糊综合评价模型不仅可以应用在一类的决策当中，亦可以进行类之间方案的决策，这就要求我们进行二级或多级模糊综合评判。

参考文献：

[1] 张红星，李鸣，汤志彪,等.袋式除尘器技术的机理及其应用状况[J].轻工机械，2005(2)：126-127.

[2] 陈隆枢.带式除尘技术的应用及发展[J].中国环保产业，2009(11)：37-39.

[3] 龙顺红.微动力除尘技术在炼铁厂皮带转运站的应用[J].企业科技与发展，2010(22)：96-98.

[4] 翟仁静.无动力(微动力)除尘技术[J].环境科学导刊.2009，28(3)：79-81.

[5] 何志云.无动力除尘技术在皮带输运系统中的应用[J].柳钢科技，2011(2)：38-40.

[6] 刘峰.布袋除尘器和静电除尘器的技术经济比较[J].内蒙古电力技术，2001(6)：13-14.

[7] 韦新军.浅谈静电除尘技术的研究进展[J].广西大学学报，2000(12)：193-195.

[8] 赵琴霞，蒋春跃.静电除尘技术的发展趋势及其对策[J].机电工程，2002(4)：68-69.

[9] 陈鹏.电除尘器和布袋除尘器的综合比较[C]∥第八届中国钢铁年会论文：中国北京，2011.

[10] 刘炳煌.除尘领域的新锐—干雾除尘[J].资源再生，2008(1)：58-59.

[11] 王涛，贾明慧.大型散货港区干雾除尘系统应用研究[J].港口科技，2013(4)：39-42.

[12] 谢新宇，闫妍.干雾抑尘技术及其应用概述[J].机械与电子，2011(5)：48-49.

[13] 左来宝.干雾抑尘技术在港口转接站的应用[J].起重运输机械，2011(5)：19-21.

[14] 司景阳.干雾抑尘装置在散货装卸码头上的应用于推广[J].工程管理，2013，27(3)：421-423.

[15] 宋晓秋.模糊数学原理与方法[M].徐州：中国矿业大学出版社，2004.