針對(duì)現(xiàn)行垃圾焚燒除塵工藝存在缺乏持續(xù)穩(wěn)定性等重大缺陷的問題，使用層次分析、模糊綜合評(píng)價(jià)等方法，分別構(gòu)建多級(jí)模糊綜合評(píng)價(jià)、參數(shù)模型等模型，得到袋式除塵系統(tǒng)穩(wěn)定性等級(jí)并進(jìn)行了量化分析，再通過曲線擬合得到穩(wěn)定性，進(jìn)而作出排放總量和時(shí)間相關(guān)的函數(shù)曲線，運(yùn)用參數(shù)模型得到垃圾焚燒廠擴(kuò)建規(guī)模及檢測(cè)建議，{zh1}對(duì)新型超凈除塵替代工藝進(jìn)行對(duì)比分析求解出新工藝的穩(wěn)定性提高比例。
隨著中國(guó)城市化的加速，城市垃圾問題日益突出，現(xiàn)行的大型垃圾焚燒廠存在著雖排放濃度達(dá)標(biāo)但排放總量超標(biāo)的問題，給當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境造成了重大的影響。因此，量化分析布袋除塵器運(yùn)行穩(wěn)定性問題，不僅能深入揭示現(xiàn)行垃圾焚燒煙氣處理技術(shù)缺陷以促進(jìn)除塵技術(shù)進(jìn)步，同時(shí)也能優(yōu)化控制焚燒工況，對(duì)運(yùn)行維護(hù)規(guī)程的設(shè)立有所幫助。
一、布袋除塵系統(tǒng)穩(wěn)定性的量化
（一）研究思路。影響布袋式除塵系統(tǒng)穩(wěn)定性包括四個(gè)方面：煙氣超溫超壓、除塵效率、煙道和本體漏風(fēng)以及其他未知因素。為了將其穩(wěn)定性量化，首先通過使用層次分析法得出影響除塵效率和穩(wěn)定性的各個(gè)指標(biāo)的重要性程度；再通過模糊綜合評(píng)價(jià)法算出影響除塵效率和穩(wěn)定性的各因素重要程度模糊集，通過權(quán)系數(shù)矩陣與評(píng)價(jià)矩陣的模糊變換得到模糊評(píng)判級(jí)，這樣就能夠?qū)Ψ€(wěn)定性做出定量化表達(dá)。
（二）實(shí)證分析。
１.建立層次分析模型。本問題要求我們對(duì)穩(wěn)定性進(jìn)行量化分析，因此，我們需要構(gòu)建穩(wěn)定性評(píng)價(jià)結(jié)構(gòu)［３］，而穩(wěn)定性評(píng)價(jià)包含了除塵效率，除塵效率與六個(gè)因素有關(guān)，所以，在建立二級(jí)模糊綜合評(píng)價(jià)之前，首先應(yīng)建立穩(wěn)定性的遞階層次結(jié)構(gòu)。
由于我們無法對(duì)本問題直接給出權(quán)重，所以通過使用兩兩比較法導(dǎo)出它們的權(quán)重，綜合除塵系統(tǒng)制作工藝方面各個(gè)專家意見，我們可以分別得到穩(wěn)定性和除塵效率的比較判斷矩陣Ｐ＝（ｐｉｊ）４×４和Ｑ＝（ｑｉｊ）６×６。
其中，ｐｉｊ與ｑｉｊ也可以取上述各數(shù)的中值２，４，６，８及其倒數(shù)。
其次計(jì)算兩個(gè)判斷矩陣的{zd0}特征根和特征向量，將特征向量歸一化作為排序權(quán)重，由于該模型沒有多層次結(jié)構(gòu)，單層排序權(quán)重即總排序權(quán)重，也即模糊評(píng)價(jià)重要性程度集。求出影響穩(wěn)定性各項(xiàng)因素的權(quán)重向量Ａ＝（ａ１，ａ２，ａ３，ａ４）Ｔ和影響除塵效率各項(xiàng)因素的權(quán)重向量Ｂ＝（ｂ１，ｂ２，ｂ３，ｂ４，ｂ５，ｂ６）Ｔ.{zh1}，分別令一致性指標(biāo)ＣＩ１＝λ１－４４－１和ＣＩ２＝λ２－６６－１，由于ｎ厶３，令ＣＲＫ＝ＣＩＫＲＩ（Ｋ＝１，２）為一致性比例。當(dāng)ＣＲＫ弁０.１時(shí)，認(rèn)為比較判斷矩陣的結(jié)果可以接受，否則需要對(duì)比較判斷矩陣進(jìn)行適當(dāng)修正。其中ＲＩ為平均隨機(jī)一致性指標(biāo)。
２.建立多級(jí)模糊綜合評(píng)價(jià)模型。首先作出穩(wěn)定性的一級(jí)結(jié)構(gòu)及除塵效率的二級(jí)結(jié)構(gòu)（除塵效率）。
首先，確定因素集。穩(wěn)定性評(píng)價(jià)除塵效率評(píng)價(jià)的因素集分別記為：
U1={u1,u2,u3,u4}
Y={y1,y2,y3,y4,y5,y6}
其次，確定評(píng)語(yǔ)集。設(shè)除塵系統(tǒng)穩(wěn)定性和除塵效率的評(píng)價(jià)有極穩(wěn)定、較穩(wěn)定、一般、較不穩(wěn)定、極不穩(wěn)定。由這五種不同決斷構(gòu)成的集合稱為評(píng)價(jià)集，穩(wěn)定性和除塵效率的評(píng)價(jià)級(jí)分別記為：
V={v1,v2,v3,v4,v5}
Z={z1,z2,z3,z4,z5}
然后，確定各因素的權(quán)重。由上述層次分析法可知，穩(wěn)定性和除塵效率各個(gè)因素的權(quán)重分別為：
A={a1,a2,a3,a4}T
B={b1,b2,b3,b4,b5,b6}T
接著，確定模糊綜合判斷矩陣。
（1）確定穩(wěn)定性模糊綜合判斷矩陣。對(duì)指標(biāo)Ui來說，對(duì)各個(gè)評(píng)語(yǔ)的隸屬度為V的模糊子集。這里我們選擇100名除塵系統(tǒng)制作工藝方面的專家給影響穩(wěn)定性的四個(gè)因素評(píng)價(jià)。對(duì)指標(biāo)ui的評(píng)判記為：
Ti=[tj1,tj2,tj3,tj4,tj5]
各指標(biāo)的模糊綜合評(píng)價(jià)矩陣其中T矩陣的第二行除塵效率的評(píng)判由除塵效率的綜合評(píng)判結(jié)果得出。
（2）確定除塵效率模糊綜合判斷矩陣。
對(duì)Vj來說，對(duì)各個(gè)評(píng)語(yǔ)的隸屬度為V的模糊子集。這里我們選擇100名除塵系統(tǒng)制作工藝方面的專家給影響除塵效率的六個(gè)因素評(píng)價(jià)。{zh1}，進(jìn)行綜合評(píng)判。設(shè)除塵系統(tǒng)除塵效率和穩(wěn)定性的綜合評(píng)判結(jié)果分別為：
M=BTR，N=ATT
綜合后的評(píng)判可分別看作是和上的模糊向量，分別記為：
M=[m1，m2，m3，m4，m5]，N=[n1，n2，n3，n4，n5]
根據(jù){zd0}隸屬度原則，可判斷這個(gè)垃圾焚燒發(fā)電廠除塵系統(tǒng)的穩(wěn)定性等級(jí)。
（三）結(jié)果分析。
由于除塵系統(tǒng)的穩(wěn)定性與煙塵排放濃度成反比，煙塵排放時(shí)間與煙塵排放濃度成正比[10]，在此，我們首先建立了一個(gè)煙塵排放濃度隨時(shí)間變化的一元二次函數(shù)：
f(t)=e11-st2+C
（1）其中,f：煙塵排放濃度；s：除塵系統(tǒng)的穩(wěn)定性（0＜s＜1）；t：時(shí)間（單位：天）；C：常數(shù)。其次，我們通過定期對(duì)某焚燒廠周圍煙塵排放濃度的測(cè)定，用MATLAB擬合得出該除塵系統(tǒng)的穩(wěn)定性與常數(shù)C。
為了得到具有普遍適用性的穩(wěn)定性量化公式，我們需要將“穩(wěn)定性極好”與“穩(wěn)定性較好”分別賦予參數(shù)α、1-α，則除塵系統(tǒng)穩(wěn)定性量化后的表達(dá)式為：
s=αn1+（1-α）n2
因此，針對(duì)任意一個(gè)焚燒發(fā)電廠的布袋式除塵系統(tǒng)，只要知道其穩(wěn)定性的綜合評(píng)判結(jié)果，便能得出其穩(wěn)定性量化后的數(shù)字。
二、焚燒廠擴(kuò)建規(guī)模的確定
（一）研究思路。
為了將除塵系統(tǒng)穩(wěn)定性量化后的表達(dá)式與焚燒廠擴(kuò)建規(guī)模的環(huán)境允許上限相聯(lián)系，首先建立一個(gè)煙塵排放濃度隨時(shí)間變化并與穩(wěn)定性相關(guān)的函數(shù)，其次將煙塵排放總量與煙塵{zd0}允許排放量對(duì)比，得出焚燒廠擴(kuò)建規(guī)模的環(huán)境允許上限并基于分析結(jié)果提出環(huán)境保護(hù)綜合監(jiān)測(cè)建議方案。
（二）實(shí)證分析。
由公式（1）可知，除塵系統(tǒng)穩(wěn)定性s越大，煙塵排放濃度f(t)的上升就越慢。而在實(shí)際生活中，煙塵排放濃度隨著時(shí)間的增加而變大，但煙塵排放總量不能超標(biāo)，因此，焚燒廠必須在一定時(shí)間內(nèi)對(duì)進(jìn)行修復(fù)，此時(shí)，煙塵排放濃度會(huì)降到{zd1}，所以，煙塵排放濃度隨時(shí)間變化的實(shí)際函數(shù)應(yīng)為一個(gè)周期性。
由于給定焚燒廠周邊范圍單位面積排放總量限額，因此，假設(shè)規(guī)定該焚燒廠固定面積下在時(shí)間t內(nèi)煙塵{zd0}總排放量為D，實(shí)際煙塵排放總量為D0,焚燒廠原規(guī)模等效為煙氣排放總量為G0，煙塵排放濃度為C=f(t),擴(kuò)建規(guī)模系數(shù)為k。
已知煙塵排放濃度和擴(kuò)建后煙氣排放總量分別為：
C=D0G0G1=kG0
由于焚燒廠在t時(shí)間內(nèi)的煙塵排放總量不能超標(biāo)，所以首先利用微積分方法找出煙塵排放濃度隨時(shí)間變化的實(shí)際函數(shù)F(t)在t時(shí)間內(nèi)積分的{zd0}值，為：
乙F(t)dt（t2-t1=t）
可得：焚燒廠t時(shí)間內(nèi)煙氣{zd0}排放量為：
D0=G021乙F(t)dt
由于煙氣總排放總量不能超過規(guī)定的限額，所以得出焚燒廠的擴(kuò)建規(guī)模為：
k=DD0=DG021乙F(t)dt
（三）結(jié)果分析及政策建議。
為了增加對(duì)焚燒廠煙塵排放監(jiān)測(cè)的公平性，我們向政府建議選取若干名專家、環(huán)監(jiān)局專業(yè)人員，并從各個(gè)焚燒廠抽取一定人數(shù)組成團(tuán)隊(duì)，對(duì)該地區(qū)的各個(gè)焚燒廠煙塵排放進(jìn)行系統(tǒng)性專業(yè)監(jiān)測(cè)，并讓企業(yè)自行監(jiān)測(cè)發(fā)布污染信息以作參考，建立質(zhì)量保證程序和措施。對(duì)于監(jiān)測(cè)指標(biāo)，我們建議從以下兩個(gè)方面來考慮：
首先是從煙氣排放總量來考察，根據(jù)煙氣排放流速的公式：
v=It
(I為t時(shí)間內(nèi)的煙氣排放量)
（2）
由公式（2）可知，煙氣排放的流速?zèng)Q定煙氣排放總量，由于煙氣排放總量很難測(cè)定，因此，為了方便監(jiān)測(cè)人員的測(cè)量，我們建議專家團(tuán)隊(duì)不定期檢測(cè)焚燒廠的煙氣排放流速是否合乎標(biāo)準(zhǔn)，從而可以判斷該焚燒廠的煙氣排放總量是否超標(biāo)。
其次是從煙塵排放濃度來考察，由于焚燒廠煙塵排放濃度隨時(shí)間呈周期性變化，因此，我們需要各焚燒廠提供除系統(tǒng)定期修復(fù)的時(shí)間，建議政府部門在焚燒廠定期修復(fù)之前測(cè)定該廠煙塵排放的濃度，從而判斷該焚燒廠的煙氣排放濃度是否超標(biāo)。
煙塵排放的控制與各焚燒發(fā)電廠自身除塵系統(tǒng)的改進(jìn)與提高穩(wěn)定性息息相關(guān)，同時(shí)也離不開政府強(qiáng)有力的監(jiān)控，因此，政府應(yīng)采取科學(xué)的方法加大對(duì)焚燒發(fā)電廠煙塵排放的監(jiān)測(cè)以實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略。
三、改進(jìn)后的除塵系統(tǒng)穩(wěn)定性提升率的確定
（一）研究思路。
由于新工藝對(duì)除塵系統(tǒng)穩(wěn)定性的改進(jìn)主要是對(duì)其影響因素的完善，所以分析改進(jìn)后的新型超凈除塵替代工藝的穩(wěn)定性與前面的思路基本一致，數(shù)據(jù)的處理方法也是一致的，還是運(yùn)用層次分析法和多級(jí)模糊綜合評(píng)價(jià)法來求出穩(wěn)定性數(shù)值。但是在比較兩種除塵工藝穩(wěn)定性性能是否有顯著性差異時(shí)，我們給出了穩(wěn)定性性能提升率的數(shù)學(xué)方程式，{zh1}我們得出改進(jìn)的除塵系統(tǒng)的穩(wěn)定性提升率的jq值。
（二）實(shí)證分析。
首先確定穩(wěn)定性一級(jí)模糊綜合評(píng)價(jià)結(jié)果，即除塵效率的模糊綜合評(píng)價(jià)結(jié)果，再在一級(jí)模糊綜合評(píng)價(jià)結(jié)果基礎(chǔ)上對(duì)改進(jìn)后的除塵系統(tǒng)進(jìn)行二級(jí)模糊綜合評(píng)價(jià)。我們知道新型超凈除塵系統(tǒng)采用了固體濾料，克服了老式布袋除塵系統(tǒng)布袋容易破損的弊端，所以改進(jìn)后的超凈除塵系統(tǒng)只是改變了除塵系統(tǒng)的除塵效率，進(jìn)而影響除塵系統(tǒng)的穩(wěn)定性。將改進(jìn)后的超凈除塵系統(tǒng)的綜合評(píng)判結(jié)果記為：
F=[f1f2f3f4f5]
同理，我們需要對(duì)改進(jìn)后的除塵系統(tǒng)的穩(wěn)定性進(jìn)行量化，根據(jù)穩(wěn)定性量化模型，我們可以得出改進(jìn)后的除塵系統(tǒng)的穩(wěn)定性為：
s2=αf1+（1-α）f2
（三）結(jié)果分析。
根據(jù)數(shù)學(xué)知識(shí)，我們建立了新除塵工藝穩(wěn)定性提高率的數(shù)學(xué)關(guān)系式，記為
η=s2-s1s1×{bfb}
因此，只要知道不同除塵系統(tǒng)穩(wěn)定性量化后的數(shù)值，便可求出除塵工藝穩(wěn)定性提高率。
四、結(jié)語(yǔ)
本文基于現(xiàn)行垃圾焚燒除塵工藝存在缺乏持續(xù)穩(wěn)定性等重大缺陷的問題，構(gòu)建多級(jí)模糊綜合評(píng)價(jià)等模型得到袋式除塵系統(tǒng)穩(wěn)定性性能的量化，作出排放總量和時(shí)間的相關(guān)函數(shù)曲線，得到垃圾焚燒廠擴(kuò)建規(guī)模并給出環(huán)境保護(hù)綜合監(jiān)測(cè)建議方案，{zh1}對(duì)新型超凈除塵替代工藝進(jìn)行對(duì)比分析求解出新工藝的穩(wěn)定性提高比率。同時(shí)為垃圾焚燒廠規(guī)模的確立提供了新思路，并為煙塵排放濃度的檢測(cè)給出了建議，得到了對(duì)未來環(huán)保發(fā)展的有益啟示。
