数学建模大赛报告.doc

 PAGE \* MERGEFORMAT 24 论文题目：垃圾焚烧厂布袋式除尘系统运行稳定性分析 参赛队员信息 姓 名  学 号 学院/专业班级 联系 电话  性别 宿 舍 特长 相关学科平均成绩 高 等 数 学 线性代数 概率统计  计算机  垃圾焚烧厂布袋式除尘系统运行稳定性分析 摘要 经济的快速发展带来了工业垃圾和城市生活垃圾的成倍增加[1]。在我国垃圾焚烧厂主要采用袋式除尘系统，量化分析布袋除尘器运行稳定性问题[2]，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[3]。本文主要研究内容为综合研究现行垃圾焚烧发电厂袋式除尘系统影响烟尘排放量的各项因素，构建数学模型分析袋式除尘系统稳定性问题[4]，并分析其运行稳定性对周边环境烟尘排放总量的影响。 问题一是如果给定焚烧厂周边范围单位面积排放总量限额，在考虑除尘系统稳定性因素的前提下，分析讨论焚烧厂扩建规模的环境允许上限，其本质是通过分析工业系统的稳定性来确定焚烧厂扩建规模的上限值。针对该问题，本文主要通过分析含尘过滤过程和清洁过滤过程来综合考虑其过滤效率和工作阻力[5]，建立模型并得出稳定性的分析结果，据此推算出焚烧厂扩建规模的可能上限。并构建了允许排放总量限额M与扩建规模S的关系式，进一步提出了4点环境保护综合检测的方案[6]。 针对问题二，建立了固体滤料模型，通过分析新型工艺影响因素对其稳定性的影响，得出了影响系统稳定性的主要参数变化与系统稳定性之间的关系，并且导出了采用新型超净除尘工艺模型的除尘效率[7]，最后与布袋除尘模型的除尘效率相比较，即可算出系统稳定性的提升量。 关键词：除尘效率；含尘过滤模型；清洁过滤模型；固体滤料模型；稳定性  一、问题重述 经济的快速发展带来工业垃圾和城市生活垃圾的成倍增加，垃圾焚烧处理技术在世界各国得到广泛的应用。在我国垃圾焚烧厂主要采用袋式除尘系统，排放标准可以达到国标的要求，但实际上，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[8]。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可持续性等重大缺陷，这也正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[9]。本文主要研究对象为综合研究现行垃圾焚烧发电厂袋式除尘系统影响烟尘排放量的各项因素，构建数学模型分析袋式除尘系统稳定性问题，并分析其运行稳定性对周边环境烟尘排放总量的影响。 综合研究现行垃圾焚烧发电厂袋式除尘系统影响烟尘排放量的各项因素，构建数学模型分析袋式除尘系统运行稳定性问题，并分析其运行稳定性对周边环境烟尘排放总量的影响。基于你的模型请回答下述问题： 1、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），在考虑除尘系统稳定性因素的前提下，试分析讨论焚烧厂扩建规模的环境允许上限是多少？并基于你的分析结果，向政府提出环境保护综合监测建议方案； 2、如果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，你的除尘模型稳定性能提升多少？ 模型假设 （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）、假设过滤气体是以体积单位，逐段通过过滤微元段，当第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。在这种情况下，两个基本参数—过滤效率和压力损失都与时间无关，即过滤过程稳态的[10]。 三、基本符号说明 符号说明单纤维捕集效率纤维层填充率纤维层厚度微元段内，单根纤维的捕集效率混合过滤器中粉尘的填充率纤维直径粉尘半径表观过滤风速实际过滤速度粉尘浓度单个微元段过滤效率纤维—粉尘混合过滤器过滤效率微元体内，纤维作用的过滤效率厚度为dh的微元体内的粉尘层的单层效率过滤层迎风面积粒子在此微元体内的浓度已经捕集下来的粒子数单一纤维的综合捕集效率清洁过滤阶段过滤器捕集效率 四、问题分析 现行垃圾焚烧发电厂袋式除尘系统影响烟尘排放量的因素有很多，如滤袋的选择、温度的控制、风机选用