山西工程技术学院 数学建模竞赛
垃圾焚烧厂布袋式除尘系统
运行稳定性的模型
参赛队员：
安 宁 14电气工程及其自动化4班 140712101 张宇豪 14电气工程及其自动化4班 140712107 雷添墨 14土木3班 140611069
指导老师：刘桃凤
2016年4月27日
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垃圾焚烧厂布袋式除尘系统运行稳定性分析
摘要
本文对垃圾焚烧厂布袋式式除尘系统的稳定性进行了深入的研究，我们通过对布袋除尘器工作原理的分析，确立袋式除尘器稳定性的表示方法。可以对除尘效率，过滤速度，压力损失，滤袋寿命定性分析建立模型运用数学的计算公式布袋来体现出布袋除尘器的稳定
性。
对于问题一我们运用了数学中的威布尔函数建立了滤袋寿命模型，并对寿命分布进行了验证。再运用数理模型来分析除尘效率，过滤速度和压力损失。用多因素分析法借助SPSS软件画出清灰次数与清灰周期的关系图。通过对附件中所提供数据进行筛选，去除异常数据分析出布袋损坏的原因。做出总结，向政府提出了环境保护监测方案。
对于问题二我们运用了数理模型计算出超净新型除尘工艺除尘效率的增加。
关键词：滤袋寿命 过滤速度 威布尔模型 数理模型 问题的重述与分析
今天，以焚烧方法处理生活垃圾已是我国社会维持可持续发展的必由之路。然而，随着社会对垃圾焚烧技术了解的逐步深入，民众对垃圾焚烧排放污染问题的担忧与日俱增，甚至是最新版的污染排放国标都难以满足民众对二恶英等剧毒物质排放的控制要求（例如国标允许焚烧炉每年有60小时的故障排放时间，而对于焚烧厂附近的居民
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来说这是难以接受的）。事实上，许多垃圾焚烧厂都存在“虽然排放达标，但却仍然扰民”的现象。国标控制排放量与民众环保诉求之间的落差，已成为阻碍新建垃圾焚烧厂选址落地的重要因素。而阻碍国标进一步提升的主要问题还是现行垃圾焚烧除尘工艺存在缺乏持续稳定性等重大缺陷。另外，在各地不得不建设大型焚烧厂集中处理垃圾的情况下，采用现行除尘工艺的大型焚烧厂即便其排放浓度不超标，却仍然存在排放总量限额超标的问题，也会给当地的环境带来重大的恶化影响。
总之，现行垃圾焚烧除尘工艺不能持续稳定运行的缺陷，是致使社会公众对垃圾焚烧产生危害疑虑的主要原因。因此，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。
影响布袋除尘器稳定性因素有很多，我们通过建立数学模型的方法就主要因素进行定性和定量分析。 一，模型一的假设
（1）假设所用滤袋的型号相同。
（2）假设滤袋失效只是疲劳失效，与其它因素无关。 二、模型一符号说明
a.斜率参数?：定义了分布的形状。 b.尺度参数?：定义了分布的大部分方向。 三、模型一的建立与求解
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通过所查找的文献，采用可靠性数学方法确定了袋式除尘器滤袋的寿命分布函数。
1、布袋的寿命可以用一个非负连续型随机变量x来描述，其分布函数为F(t)，那么滤袋工作到时刻t以前，仍然正常（不失效）的概率，也即滤袋的使用可靠度：
R(t)?p[x?t]?1?F(t)
2、从受力情况分析可知，滤袋的失效形式主要是纱线松弛，蠕变引起的，根据文献可认为其寿命服从威布尔分布。由现场观测所得到的滤袋失效数据是一组无替换定时的截尾数据，可以构建威布尔模型来作出未知参数的精略估计，从而确定滤袋的寿命分布函数。
3、由威布尔分布函数：F(t)?1?e?t??
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可得：ln{ln(1)}??lnt??ln? 1?F(t)1)}，c???ln? 1?F(t) 令x?lnt，y?ln{ln( 则有方程：y??x?c
以x作上横坐标，以t为下横坐标，以y为右纵坐标，以F(t)为左纵坐标，就构成了威布尔概率纸。 4、寿命分布验证
（1）将现场观测数据库样本按从小到大次序排序，排列为
x(1)?x(2)?x(3)????x(n)，相应的经验分布Fn(t)定义为中位秩MR：
Fn(t)?MR?(i?0.3)
(n?0.4)x(i)?t?x(i?1),i?0,1,?,n.
（2）在威布尔概率纸的构造决定，[t,F(t)]即为X，Y坐标的
1[lnt,ln{ln()}]，求解?,?。
1?F(t)（3）从图可看出，通过这些点能够拟合出一条直线，说明数据来自威布尔分布。形状参赛?即为威布尔概率纸上任一条直线的斜率，可在图中用比例尺量得：??tga?tg71??2.90
（4）特征寿命函数?为与总体的63.2%失效相应的寿命。从图中纵坐标为63.2%出发，可从横坐标上得出??e7.962?2870h 则滤袋在t时刻的使用可靠度R(t)?e5、换袋时间的确定
通过对滤袋寿命分布的验证分析可知，滤袋使用到任一时刻都有
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?t??e?(t)2870 （1）