大气扩散与污染控制

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,大气污染预测-扩散模式,5,月,31,日,无界空间连续点源扩散模式,高架连续点源扩散模式,污染物浓度的估算,q,源强 计算或实测,平均风速 多年的风速资料,H,有效烟囱高度,、 扩散参数,烟云抬升的原因有两个：,是烟囱出口处的烟流具有一初始动量（使它们继续垂直上升）；,是因烟流温度高于环境温度产生的静浮力。,这两种动力引起的烟气浮力运动称,烟云抬升,，烟云抬升有利于降低地面的污染物浓度。,1.,烟气抬升高度的计算,初始动量： 速度、内径,浮力：烟温度,烟气抬升,烟气抬升高度的计算,（,1,）,Holland,公式,：,当大气稳定度为中性，计算烟气抬升高度时，经常使用霍兰徳公式：,Holland公式比较保守，特别在烟囱高、热释放率比较强的情况下。在实际计算中，不稳定条件(A、B稳定度)，,H,需增加1020；稳定条件(D、E、F稳定度)，,H,需减少1020。,kW,抬升高度计算式,（,2,）,Briggs,公式：适用不稳定及中性大气条件,不稳定或中性大气下，布里格斯公式用来确定不同的热释放率和下风向距离条件下的烟气抬升高度：,（,3,）我国“制订地方大气污染物排放标准的技术方法”,(GB/T13201-91),中的公式,在没有特别要求时，应优先使用国家标准规定的方法。,烟气抬升高度计算（例题）,烟气抬升高度计算（例题）,烟气抬升高度计算（例题）,例：某市远郊区电厂烟囱高160m，烟囱排出口内径5m，排烟速度12m/s。烟气温度135，周围大气温度15 。大气稳定度C级，源高处风速6.12m/s。,试分别用霍兰德、布里格斯、国家标准公式计算烟气抬升高度（假设下风向距离x=2km）,大气扩散参数（,y,，,z,）的确定,PG曲线法,帕斯奎尔(Pasquill)在1961年推荐一种仅需要常规气象观测资料就能估算,y,，,z,的方法，吉福德(Gifford)进一步将它制成应用更方便的图表。应用观测到的风速、云量、云状和日照等天气资料，,将大气扩散稀释能力分为6个等级,：,A 极不稳定，B 不稳定，C 弱不稳定，D 中性，,E 弱稳定，F 稳定。若稳定级别为AB，则表示按A 、B级的数据内插,。,该法的要点,：,首先,根据帕斯奎尔划分大气稳定度的方法来确定大气稳定度级别；,然后,从,图4-4,和,图4-5,中查得,（或表4-4用内插法求出）,对应的扩散参数,y,和,z,；,最后,将,y,、,z,代入前面介绍的一系列扩散模式中，就可估计出各种情况下的浓度值。,扩散参数是表征湍流扩散剧烈程度的物理量，是影响污染物浓度的重要参数。,扩散参数的确定PG曲线法,P,G,曲线的应用,根据常规资料确定稳定度级别,扩散参数的确定PG曲线法,P,G,曲线的应用,利用扩散曲线确定 和,扩散参数的确定PG曲线法,P,G,曲线的应用,估算地面最大浓度 和它出现的距离,估算地面最大浓度 和它出现的距离,设H=141.4m，则,=100m,若大气稳定度,级别为B级，,则 查右图知：,=2km,估算地面最大浓度 和它出现的距离,在,对应的,约为110m,例题,例题,扩散参数的确定中国国家标准规定的方法,我国在修订,P-T,法,基础上产生了国家标准法,(GB/T 13201-91),。,太阳高度角,（式,4-29,，地理纬度，倾角）,辐射等级 稳定度,云量,（加地面风速）,该方法的技术路线是：根据时间、地理位置确定日倾角、太阳高度角，利用天气条件确定辐射等级，然后利用辐射等级和风速确定大气稳定度，最后查扩散参数幂函数表，确定扩散参数。,扩散参数的确定中国国家标准规定的方法,扩散参数的选取,扩散参数的表达式为（取样时间,0.5h,，按表,4-8,查算）,平原地区和城市远郊区，,D,、,E,、,F,向不稳定方向提半级,工业区和城市中心区，,C,提至,B,级，,D,、,E,、,F,向不稳定方向提一级,丘陵山区的农村或城市，同工业区,取样时间大于,0.5h,， 不变，,例：某冶炼厂烟囱高,150m,，烟气抬升高度,75m,，,SO,2,排放量,1000g/s,。估算风速,3m/s,，大气稳定度,C,级时地面最大浓度是多少？发生在什么位置？ （分别用,P-G,法和国家标准方法计算）,第二步：确定出现地面最大浓度的下风向距离。,第一步：确定出现地面最大浓度的,Z,向扩散参数。,第三步：确定出现地面最大浓度的,y,向扩散参数。,第四步：计算地面最大浓度。,特殊气象条件下的扩散模式,在整层大气都具有同一稳定度（即温度层结构均一，实际中难以实现）、平坦地形的条件下应用高斯模式计算污染物浓度。,如果整个大气层不均匀，污染物扩散所涉及的温度层结不止一个，或者地表粗糙度高，地势起伏大就需要特殊处理。,下面讨论两种特殊情况：封闭型扩散和熏烟型扩散。,一、封闭型扩散模式,有上部逆温层的扩散模式,所谓封闭型扩散就是指在上部存在逆温层的气象条件下，污染物受到上部逆温层限制，只能在地面和逆温层之间扩散的情况,在封闭型扩散中，假定：,污染物完全不向逆温层扩散；,上部逆温层对污染物起全反射作用，可用像源法处理；,污染源在地面和逆温层之间形成无穷多个像对，污染物浓度是实源和无穷多虚源的贡献之和。,由式,4-9,得：,地面轴线上的污染物浓度为：,D,D-H,D-H,2D-H,封闭型扩散模式,简化计算：,例：位于北纬,40,，东经,117 ,的,某化工厂烟囱高,50m,，,H,2,S,排放量,9kg/h ,排放筒直径,0.5m,，烟气出口温度,50,。出口气速,12m/s,。距地面,10m,处风速为,4m/s,，早春,2,月上午,8,时，天气晴朗，环境气温,15,，,距地面,500m,处出现逆温，试问在下风向,5000m,、,8000m,处,H,2,S,浓度有多大？,第二步：确定H计算Q,V,、Q,H,-计算50m处风速-计算,H。,第一步：确定大气稳定度,查太阳倾角,-,计算太阳高度角,-,确定辐射等级,-,查出大气稳定度,第三步：确定X,D,计算,z,，按远郊区查表4-8，反算X,D,。,第四步：按,4-9,计算,5000m,处,H,2,S,浓度。,第五步：按,4-9,计算,X,D,处,H,2,S,浓度；按,4-36,计算,2X,D,处,H,2,S,浓度。然后内插，确定,5000m,处,H,2,S,浓度。,熏烟型扩散模式,熏烟过程,：,早晨太阳升起后，地面得到来自太阳的辐射逐渐加热，夜间产生的逆温层逐渐抬升，当逆温破坏到烟流下边缘以上时，使烟流发生向下的强烈混合，地面污染物浓度增大，产生熏烟过程。熏烟过程一般多在早晨发生，持续时间不超过2小时,。,熏烟型扩散模式,地面浓度,h,f,逆温层消失高度；,yf,熏烟条件下Y向扩散参数,即,h,f,=H,时,例题 参照【例4-6】,烟囱高度的设计,烟囱高度的计算,（,1,）,达到,大气污染物,稀释扩散的作用；,（,2,）尽量,节省投资,（造价正比于,H,2,）；,（,3,）地面浓度,不超过,环境空气质量标准,。,1,、按地面最大浓度计算,2,、按一定保证率的计算法,由地面最大浓度计算法H,S,较矮，当u时，地面浓度可能超标；,由地面绝对最大浓度计算法H,S,较高，无论u多大，地面浓度不超标，但烟囱造价高。,从环保和经济两方面来看，在选择一个可接受的保证率后，、稳定度取一定值后代入上述公式，可得某一保证率的气象条件下的烟囱高度，较前面较合理。,3,、P值法,根据“指定大气污染物排放标准的技术方法”GB/T13201-91中规定的点源烟尘允许排放率计算式：,式中：,Q,e,烟尘允许排放速率，,t/h,；,P,e,烟尘排放控制系数，,t/(hm,2,),；,H,有效源高，,m,。,烟囱设计中的几个问题,烟囱高度计算公式的校核,上述计算公式按锥形高斯模式导出，在逆温较强的地区，需要用封闭型或熏烟型模式校核,烟气抬升高度的选取,优先采用国家标准中的推荐公式（也有人认为一般选霍氏公式）。,烟流下洗现象的防止,为避免烟流因受周围建筑物的影响而产生的烟流下洗现象，烟囱高度应为周围建筑物的2倍以上。,为避免烟囱本身对烟流产生的下洗现象，烟囱出口气速不得低于该高度处平均风速的1.5倍。一般宜在2030 m/s。,烟温宜在100,以上。,公式中与气象有关的参数取值方法：,的取值：取多年平均值；取某一保证率的值：如已知3m/s的频率为80%，取3m/s可保证有80%不超标，而地面平均最大浓度可能比规定标准更低。,烟囱出口直径的计算：,例：,地处丘陵的某炼油厂进行扩建，拟新建一烟囱排放污染物。烟囱排放条件为：出口内径3m，出口速度15m/s，烟温140,，大气温度17,， H,2,S排放量7.2kg/h。离该厂2500m处有一城镇，大气中H,2,S现状浓度是0.5,g/m,3,，为使该城镇H,2,S的浓度低于10,g/m,3,，问要建多高的烟囱才能满足要求？设计风速取3m/s。,提示：烟气抬升采用霍兰德公式。,高架连续点源扩散模式,烟气抬升高度的计算,1,、,Holland,公式,2,、,Briggs,公式,3,、,(GB/T13201-91),中的公式,大气扩散参数（,y,，,z,）的确定,1,、确定大气稳定度级别,2、由表4-4或4-8确定,y,，,z,烟囱高度的计算,按地面最大浓度计算,按地面绝对最大浓度计算,