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1、赛区评阅编号（由赛区组委会填写）：2016 年山西省大学生数学建模竞赛承 诺 书我们仔细阅读了全国大学生数学建模竞赛章程和全国大学生数学建模竞赛参赛规则 （以下简称为“竞赛章程和参赛规则” ，可从全国大学生数学建模竞赛网站下载） 。我们完全明白，在竞赛开始后参赛队员不能以任何方式（包括电话、电子邮件、网上咨询等）与队外的任何人（包括指导教师）研究、讨论与赛题有关的问题。我们知道，抄袭别人的成果是违反竞赛章程和参赛规则的，如果引用别人的成果或其他公开的资料（包括网上查到的资料） ，必须按照规定的参考文献的表述方式在正文引用处和参考文献中明确列出。我们郑重承诺，严格遵守竞赛章程和参赛规则，以保证竞
2、赛的公正、公平性。如有违反竞赛章程和参赛规则的行为，我们将受到严肃处理。我们授权全国大学生数学建模竞赛组委会，可将我们的论文以任何形式进行公开展示（包括进行网上公示，在书籍、期刊和其他媒体进行正式或非正式发表等） 。我们参赛选择的题号（从 A/B/C/D 中选择一项填写）： 我们的报名参赛队号（12 位数字全国统一编号）： 参赛学校（完整的学校全称，不含院系名）： 参赛队员 (打印并签名) ：1. 2. 3. 指导教师或指导教师组负责人 (打印并签名)： 日期： 年 月 日（此承诺书打印签名后作为纸质论文的封面，注意电子版论文中不得出现此页。以上内容请仔细核对，特别是参赛队号，如填写错误，论文
3、可能被取消评奖资格。）赛区评阅编号（由赛区组委会填写）：2016 年山西省大学生数学建模竞赛编 号 专 用 页赛区评阅记录（可供赛区评阅时使用）：评阅人备注送全国评奖统一编号（由赛区组委会填写）：全国评阅统一编号（由全国组委会填写）：此编号专用页仅供赛区和全国评阅使用，参赛队打印后装订到纸质论文的第二页上。注意电子版论文中不得出现此页，即电子版论文的第一页为标题和摘要页。1垃圾焚烧厂布袋式除尘系统运行稳定性分析摘要如今垃圾问题在我国已日趋严重，以垃圾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，依靠垃圾焚烧厂发电已经成为一种常态。在垃圾焚烧厂用布袋式除来降低对周边环境的影响，但对于
4、布袋式除尘系统的稳定性还有待于提高改善。本文针对垃圾焚烧厂布袋式除尘系统运行稳定性问题运用了模糊数学综合评价法，通过收集处理分析数据，构建了三个模糊矩阵，对除尘系统影响烟尘排放量的温度、压强、布袋损坏率等其他因素进行了分析计算，并运用熵权法求出各影响因素的权重。对问题一我们查找了国家标准对垃圾焚烧厂排放污染物的限制，结合深圳市某电力公司公布的烟尘污染物等排放数据分析，再加上先前建立的稳定性模型得到了一个较为准确的环境上限范围。在设置环境保护综合监测方案时，引入高斯模型，利用模拟测算布点法，同时结合布点法进行修正，得到设置检测站的方法，最终我们向政府提出了一个有效具体可操作性强的方案。对问题二我
5、们利用附件二和收集来的数据带入稳定性模型进行了综合评价，再根据对比分析，得到了一个合理的结果。关键字： 稳定性 层次分析 模糊综合评价法 熵权法 高斯模型 。一、 问题重述21.1 问题背景今天，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
6、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。1.2 问题提出（1）如果给定
7、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？二、 问题分析2.1 问题 1 的分析问题 1 要求我们在给定焚烧厂周边范围的单位面积排放总量限额下，考虑除尘系统的稳定性下，给出焚烧厂扩建的环境允许上限。首先要建立关于布袋式除尘系统的稳定性模型，我们采取了模糊综合评价法，找出了几个对除尘稳定性影响较大的因素，再根据题目附件 1 中的数
8、据进行量化分析得到模糊矩阵，然后用熵权法求出了各个因素对稳定性影响的权重，接着对布袋式除尘系统进行了稳定性评估，并根据国标对焚烧厂污染气体排放的上限进行了分析，在处理数据后结合除尘系统稳定性模型得到了一个环境上限的范围。最后利用高斯模型对环境进行了动态监测并向政府提出了环境综合保护监测的建议方案。2.2 问题 2 的分析用一种新型超净除尘替代工艺后除尘模型的稳定性会提升多少，我们准备利用前面建立的布袋式除尘系统的稳定性模型，将附件 2 中的部分数据带入对各项影响因素进行处理分析得到最后稳定性能的提升。三、 模型假设33.1 基本假设（1）假设布袋的滤料是同一材质，因为滤料的不同会影响布袋除尘的
9、效率及系统的稳定性。（2）假设烟尘所含颗粒物半径都为 1 m，且烟尘气体中无腐蚀性和易燃性等其他危险气体，烟尘中颗粒越大就会导致布袋间阻力越大，同样会影响布袋的稳定性。（3）假设除尘系统无漏风现象，系统运行时电压稳定。四、 符号说明kR模糊矩阵， k=1,2,3X对数据标准化处理的指标， k=1,2,3kY指标数据标准化后的值 jE数据信息熵， k=1,2,3iW指标权重， i=1,2,3,kF模糊矩阵下的稳定性分数， k=1,2,31,xyz,xyz处的常规污染物的质量浓度2处的特殊污染物的质量浓度Q污染源源强H污染源的有效高度zz方向的大气扩散参数yy方向的大气扩散参数五、 模型建立与求解
10、45.1 模型的建立5.1.1 运用模糊数学法1建立了关于布袋式除尘系统运行稳定性等级评估模型（1）因素集： 温度集： 1T进口烟温， 2T出口烟温， 3T布袋运行承受温度 压强集： P喷吹压力， 强制吹灰压力， P布袋差压 其他因素集：V过滤风速， D布袋更换数量（每一个月） ， Q布袋更换前后烟尘减少量（2）评价集：I类稳定性较好， I类稳定性一般， I类稳定性较差注：假定 类稳定性为 80%， 类稳定性为 50%， I类稳定性为 30%（3）模糊关系矩阵：隶属度组成的矩阵 1R， 2， 3。由各个因素对稳定性的评价见下表 1，表 2，表 3：稳定性等级温度因素 T1（进口烟温） 单位：
11、C172.5 200 220T2（出口烟温） 单位： 190 195 200T3（布袋运行承受温度） 单位： 270 260 200稳定性等级压力因素 P1（喷吹压力）Mpa 0.2 0.3 0.4P2（强制吹灰压力） 0.2 0.3 0.4P3（布袋压差） 1.0 1.3 1.6稳定性等级其他因素 V（过滤风速） 单位： /ms0.4 0.8 1.0D（布袋更换数量/每月一个） 单位：个 0 3.0 10.0C（布袋更换前后烟尘减少量） 单位：3mg 30.0 20.0 10.0表 1表2表35由上表可得模糊矩阵3 1,23R: 7.5190276.2031.4.6R50.8.10.(4)用
12、熵权法确定权重系数数据标准化将各个指标的数据进行标准化处理。假设给定了 3 个指标，其中 1X, 2, 3。假设对各指标数据标准化后的值为 1Y， 2， 。公式如下： max()inijijX求各指标的信息熵根据信息论中信息熵的定义，一组数据的信息熵 1lnlj ijijEP其中 1ijijnijYP如果 0ijP，则定义 0jE。确定各指标权重根据信息熵的计算公式，计算出各个指标的信息熵为 1E， 2， 3，则通过信息熵计算各指标的权重： 1iniWiKE6由以上公式可得评价权重：评估分数： FRW由公式可得每一个模糊矩阵下的稳定性分数 1， 2， 3F1235.3600，241.7600，
13、245.880020.4400，0.6000，0.76003F0.0213，0.9334，3.0445（5）稳定性范围根据题目中表 1 某厂除尘器基本运行状况和表 2 某某厂 2014 年底至 2016 年初布袋厂家及相关参数可知 1#炉和 2#炉进口烟温都是 220 C，出口烟温都是 195 C，1#炉布袋差压 1350KPa，出口负压 2900Pa，2#炉布袋差压为 1650KPa，出口负压 3000a和其他数据可得温度稳定性为 I级，压力稳定性为 I级，其他因素稳定性也为I级。则可知稳定性为 45%55%的范围。 5.2 模型的求解5.2.1 借用深圳妈湾电力有限公司的烟气排放数据来分析
14、焚烧厂扩建的环境允许上限 （1）深圳妈湾电力有限公司的烟气排放数据见附件 1，下表 4 是生活垃圾焚烧污染控制标准 GB 18485-2014。表 4 生活垃圾焚烧炉排放烟气中污染物限值序号 污染物项目 限值 取值时间30 1 小时均值1 颗粒物（mg/m3）20 24 小时均值300 1 小时均值2 氮氧化物（NOx）（mg/m3）250 24 小时均值100 1 小时均值3 二氧化硫（SO2）（mg/m3）80 24 小时均值60 1 小时均值4 氯化氢（HCl）（mg/m3）50 24 小时均值5 汞及其化合物（以 Hg 计）（mg/m3） 0.05 测定均值6 镉、铊及其化合物（以 C
15、d+Ti 计）（mg/m3） 0.1 测定均值7 锑、砷、铅、铬、钴、铜、锰、镍及其化合物（以 Sb+As+Pb+Cr+Co+Cu+Mn+Ni 计）（mg/m3）1.0 测定均值8 二噁英类（ng TEQ/m3） 0.1 测定均值7100 1 小时测定9 一氧化碳（CO）（mg/m3）80 24 小时测定（2）计算环境上限在此假设深圳妈湾电力有限公司除尘系统是处于第一类稳定的，由数据计算可得：颗粒物上限为 16.919.4（ 3/mg）氮氧化物上限为 260300（ ）二氧化硫上限为 6575（ 3/）注：以上上限均为一小时均值5.3 环境保护综合检测方案5.3.1 采用高斯模型2对环境综合监测（1）监测区域环境数据预处理监测区域环境数据预处理是建立测算布点
