（3）案例1——某电厂环境污染改造系统分析。

某火电厂烧煤发电，导致污染严重，急需改造。

1）明确问题。电厂对环境的污染主要是由烟囱排出的烟尘和二氧化硫，烟尘和二氧化硫产生如图3.9所示。从烟囱排出的污染物本身会不断向外扩散，使地面承受污染。显然，地面污染与风向、风速、气压等有关气象参数，以及地理位置、烟囱高度有关。

图3.9 火电厂烟囱排污示意图

2）目标确定。根据地面承受污染物国家标准，允许排出量为烟囱排烟尘量170kg/h，烟囱排二氧化硫量烟量170kg/h。

现状：烟囱排烟尘量823.1kg/h，烟囱排二氧化硫量1843.6kg/h。

可见要解决污染必须把烟尘和二氧化硫的排放量降到国家标准以下，这就是目标。

3）收集资料。需要收集下列资料和数据：①电厂所在地区平面位置图；②选出有代表性的一年的逐月气象数据；③电厂机组、锅炉、除尘器、烟囱有关技术数据；④煤耗、煤发热量及其化学成分分析等有关数据。

4）建立模型，对比分析。为了对现状做定量分析，必须建立数学模型。根据图3.9可以建立反映煤消耗量、燃烧方式、除尘器效率和进入烟囱的烟尘和二氧化硫之间定量关系的数学方程式。污染过程，可以用扩散方程和空气流体力学方程表示，反映了进入烟囱的污染物和地面污染之间的定量关系。对这种关系可以用计算机仿真来分析。

5）方案提出与评价。根据前面对污染物的产生和扩散过程机制分析，可用图3.10表示各种污染因素。有些因素是不能改变的，而有一些是可以改变的，从而能对污染程度产生影响。

图3.10 各种污染因素

据此形成各种方案如下：

方案1：加高烟囱。加高烟囱，相当于扩大污染的扩散空间，地面所承受的污染浓度也就减小，从而能减轻污染。但要加到多高才能达到国家标准呢？通过仿真技术，至少应加到120m。采用这个方案需要投资22万元。但该电厂附近有一个飞机场，不允许有这样高的建筑物，这是不可行方案。

方案2：提高除尘器效率。采用除尘效率最高的电除尘器。可以计算出，这时烟全排放量可减少到132．8g/h，满足要求。对二氧化硫，可以采取预洗、炉中加石灰等办法降低排放量。此方案需要投资70万元，是可行方案。

方案3：改变燃烧方法，减少灰份额。采用此方案需更换锅炉，投资200万元。其缺点是降低燃烧效率2%～3%，以2%计算，每年经济损失约1.76万元；同时对二氧化硫的排放无改进。显然，这是不可行方案。

方案4：改烧优质煤。根据对这种煤进行的有关成分、化学等分析结果可计算出，使用这种煤时烟尘排放量为85.5kg/h，二氧化硫排放量为127.7kg/h，满足标准。采用这种方案的优点是节省燃料，每年可节省191.7万元，缺点是不能解决煤渣。

结论：建议改烧优质煤。

3．课堂练习

生物的食物链是一个系统，请寻找出图3.11所示六种生物之间的食物链关系。

图3.11 六种生物之间的食物链

三、教学建议

（一）教学策略

由经典的历史案例“丁谓修复皇宫”入手，介绍系统分析的原则和步骤。课程一开始就向同学们说明，系统分析是为了正确的决策。我们人的一生中，学习、工作、生活中许多事件都面临着选择决策。凡是需要确定目标和设计行动方案的活动，都可以使用系统分析的方法。由于这部分内容比较抽象，在系统分析的每条原则的表述中，都列举了若干例子。由于篇幅的限制，没有详细展开。教师可以查阅有关资料，挑选经典案例向学生讲解，以便使他们对学习内容有更深刻的理解。

（二）教学过程

1．情景导入

故事：一位农夫带着一匹狼、一只羊和一筐白菜过河，河边有一条小船，农夫划船每次只能载狼、羊、白菜三者中的一个过河。农夫不在旁边时，狼会吃羊，羊会吃白菜。问农夫该如何过河。（请同学回答）

答案：①农夫带羊过河，把羊丢在对岸；②农夫返回带白菜过河，把白菜丢在对岸，带羊返回；③农夫带狼过河，把狼与白菜丢在对岸；④农夫返回带羊过河。

大家思考的过程，就是系统分析的过程。

2．课堂小试验

风动小车

教材p68介绍了“风动小车”的试验过程，下面我们动手做一下。将风动小车安装好后做以下工作：

（1）在指定平面上测试行驶速度。

（2）改变电极正负极接线，对比前后行驶状态。

（3）更换窄扇叶，重新测试行驶速度。

请分析一下风动小车系统各组成要素之间的关系与可能会影响行驶性能的原因。