吴静颖

【摘要】量化分析布袋除尘器运行稳定性问题，不仅能深入揭示现行垃圾焚烧烟气处理技术缺陷以期促进除尘技术进步，同时也能对优化焚烧工况控制及运行维护规程有所帮助。本文针对布袋寿命及除尘效率建立数学模型，分析其对布袋稳定性的具体量化影响。

【关键词】布袋式除尘系统；布袋寿命；布袋除尘效率；布袋稳定性分析

一、前言

通过对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，可以看出，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。故本文针对分析布袋稳定性进行数学模型建立。

二、问题分析

经查阅大量资料，我们将分析的重点放在对布袋寿命及其除尘效率的讨论上，根据布袋设计原理及相关计算公式，理论上布袋寿命及除尘效率与布袋稳定性均成正向关系。故以下建立模型求出其具体量化关系。

三、模型建立与求解

总模型：布袋除尘稳定性模型

布袋稳定性主要从布袋寿命和除尘效率两个方面确定，并且都和其成正比，因此我们做出简化的量化模型如下：

N为布袋稳定性

W為布袋寿命

η为除尘效率

下面我们将针对布袋寿命和布袋除尘效率分别建立模型。

（一）模型一：布袋寿命模型

1、符号约定

为布袋的年损坏率

为布袋规格（直径）对应的磨损系数，数值大于等于0

为布袋差压对应的磨损系数，数值大于0

为未知内部因素的磨损系数，数值大于0

为布袋的原始年损坏率（根据可查阅的相关标准，约为2.5%）

为布袋材质（滤料、工艺）对应的磨损系数

为环境温度对布袋的磨损系数

为未知外部因素对布袋的磨损系数

为布袋与工作环境的契合度（匹配程度）

为布袋除尘器内部因素对布袋的磨损系数

为布袋除尘器外部因素对布袋的磨损系数

2、模型建立与求解

通过获得对某地数据的解读，

模型为

μB=（1+aR+aS+aL+aU-aH）*1+bT+bU*μ0

=a*b*μ0

同时布袋寿命W和布袋年损坏率之间有反比关系如下：

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

Round（x）为x的四舍五入整数值

验证该关系，MATLAB程序及结果如下：

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-'）

根据结果，布袋寿命和布袋年损坏率的关系模型符合现实，作为稳定性分析的一部分。

（二）模型二：布袋除尘效率模型

1、问题假设

（1）假设微元体过滤效率是由沉积在微元体内的粉尘和微元体内纤维共同作用的结果，并且二者的相互干扰很小，可以忽略不计；

（2）假设过滤气体是以Adh体积为单位，逐段通过过滤微元段。当第i段气体通过过滤器后，过滤器中每个微元段的过滤效率近似相等。

（3）粉尘一旦与纤维表面接触，就被捕集。

（4）沉积的微粒对于过滤过程没有进一步的影响。在这种，两个基参数——过滤效率和压力损失都与时间无关，即过滤过程稳态的。

2、多元回归因素分析

许多学者都建立了纤维捕集效率的理论公式。但是，这些公式包含的因素多，计算过程复杂，大都以隐含数的形式出现，不利于实际应用。这里我们通过多元回归将传统的隐含数效率公式转化为显函数公式。

影响过滤效率的因素主要有df，dp，v，α，H五项，因此可假设回归公式为：

η=k·dfx1·dpx2·vx3·αx4·Hx5

η=k·dfx1·dpx2·vx3·αx4·Hx5

上式两边取自然对数得：

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

取足够多的因素值，通过经典理论公式算出相应的效率值，再通过matlab软件进行多元回归即可确定系数，，，，，得到多元回归公式，回归公式中各变量单位以国际单位为准。通过改变各种因素进行不同的组合，计算出多组数据，这些数据作为样本数据库，采用matlab软件对数据处理回归，得出多元回归方程。

通过具体取值，运行计算回归方程m程序hg1.m

存在偏差较大的数据，剪除修正后再次回归，重复，直至没有偏差较大的数据

多元回归方程系数如下：

即：0.9528

故在对布袋稳定性分析中，我们采用

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

来计算布袋除尘效率。

（三）总模型

稳定性：N=W*η

布袋寿命：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）

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

参考文献

[1]杜柳柳，沈恒根，娄可宾.《袋式除尘器清灰过程的研究进展及分析探讨》，东华大学环境科学与工程学院，2016年5月1日.