大氣擴(kuò)散與污染控制

大氣擴(kuò)散與污染控制第1頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月無(wú)界空間連續(xù)點(diǎn)源擴(kuò)散模式高架連續(xù)點(diǎn)源擴(kuò)散模式第2頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第3頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月污染物濃度的估算q

源強(qiáng)計(jì)算或?qū)崪y(cè)

平均風(fēng)速多年的風(fēng)速資料

H

有效煙囪高度

、擴(kuò)散參數(shù)第4頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月煙云抬升的原因有兩個(gè)：①是煙囪出口處的煙流具有一初始動(dòng)量（使它們繼續(xù)垂直上升）；②是因煙流溫度高于環(huán)境溫度產(chǎn)生的靜浮力。這兩種動(dòng)力引起的煙氣浮力運(yùn)動(dòng)稱煙云抬升，煙云抬升有利于降低地面的污染物濃度。1.煙氣抬升高度的計(jì)算

初始動(dòng)量：速度、內(nèi)徑浮力：煙溫度煙氣抬升第5頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月煙氣抬升高度的計(jì)算（1）

Holland公式：當(dāng)大氣穩(wěn)定度為中性，計(jì)算煙氣抬升高度時(shí)，經(jīng)常使用霍蘭徳公式：

Holland公式比較保守，特別在煙囪高、熱釋放率比較強(qiáng)的情況下。在實(shí)際計(jì)算中，不穩(wěn)定條件(A、B穩(wěn)定度)，ΔH需增加10％～20％；穩(wěn)定條件(D、E、F穩(wěn)定度)，ΔH需減少10％～20％。

kW抬升高度計(jì)算式第6頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

（2）Briggs公式：適用不穩(wěn)定及中性大氣條件不穩(wěn)定或中性大氣下，布里格斯公式用來(lái)確定不同的熱釋放率和下風(fēng)向距離條件下的煙氣抬升高度：第7頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（3）我國(guó)“制訂地方大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)方法”

(GB/T13201-91)中的公式——在沒(méi)有特別要求時(shí)，應(yīng)優(yōu)先使用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的方法。

第8頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月煙氣抬升高度計(jì)算（例題）第9頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月煙氣抬升高度計(jì)算（例題）第10頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月煙氣抬升高度計(jì)算（例題）第11頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月例：某市遠(yuǎn)郊區(qū)電廠煙囪高160m，煙囪排出口內(nèi)徑5m，排煙速度12m/s。煙氣溫度135℃，周圍大氣溫度15℃。大氣穩(wěn)定度C級(jí)，源高處風(fēng)速6.12m/s。試分別用霍蘭德、布里格斯、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)公式計(jì)算煙氣抬升高度（假設(shè)下風(fēng)向距離x=2km）第12頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月大氣擴(kuò)散參數(shù)（σy，σz）的確定P－G曲線法帕斯奎爾(Pasquill)在1961年推薦一種僅需要常規(guī)氣象觀測(cè)資料就能估算σy，σz的方法，吉福德(Gifford)進(jìn)一步將它制成應(yīng)用更方便的圖表。應(yīng)用觀測(cè)到的風(fēng)速、云量、云狀和日照等天氣資料，將大氣擴(kuò)散稀釋能力分為6個(gè)等級(jí)：A—極不穩(wěn)定，B—不穩(wěn)定，C—弱不穩(wěn)定，D—中性，E—弱穩(wěn)定，F(xiàn)—穩(wěn)定。若穩(wěn)定級(jí)別為A～B，則表示按A、B級(jí)的數(shù)據(jù)內(nèi)插。該法的要點(diǎn)：首先根據(jù)帕斯奎爾劃分大氣穩(wěn)定度的方法來(lái)確定大氣穩(wěn)定度級(jí)別；然后從圖4-4和圖4-5中查得（或表4-4用內(nèi)插法求出）對(duì)應(yīng)的擴(kuò)散參數(shù)σy和σz；最后將σy、σz代入前面介紹的一系列擴(kuò)散模式中，就可估計(jì)出各種情況下的濃度值。擴(kuò)散參數(shù)是表征湍流擴(kuò)散劇烈程度的物理量，是影響污染物濃度的重要參數(shù)。第13頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月擴(kuò)散參數(shù)的確定－P－G曲線法P－G曲線的應(yīng)用根據(jù)常規(guī)資料確定穩(wěn)定度級(jí)別第14頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月擴(kuò)散參數(shù)的確定－P－G曲線法P－G曲線的應(yīng)用利用擴(kuò)散曲線確定和第15頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月擴(kuò)散參數(shù)的確定－P－G曲線法P－G曲線的應(yīng)用估算地面最大濃度和它出現(xiàn)的距離第16頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月估算地面最大濃度和它出現(xiàn)的距離設(shè)H=141.4m，則=100m若大氣穩(wěn)定度級(jí)別為B級(jí)，則查右圖知：

=2km第17頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月估算地面最大濃度和它出現(xiàn)的距離在對(duì)應(yīng)的約為110m第18頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月例題第19頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月例題第20頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月擴(kuò)散參數(shù)的確定－中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的方法我國(guó)在修訂P-T法基礎(chǔ)上產(chǎn)生了國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)法(GB/T13201-91)。太陽(yáng)高度角

（式4-29，地理緯度，傾角）

輻射等級(jí)穩(wěn)定度云量（加地面風(fēng)速）

該方法的技術(shù)路線是：根據(jù)時(shí)間、地理位置確定日傾角、太陽(yáng)高度角，利用天氣條件確定輻射等級(jí)，然后利用輻射等級(jí)和風(fēng)速確定大氣穩(wěn)定度，最后查擴(kuò)散參數(shù)冪函數(shù)表，確定擴(kuò)散參數(shù)。第21頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第22頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月擴(kuò)散參數(shù)的確定－中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的方法擴(kuò)散參數(shù)的選取擴(kuò)散參數(shù)的表達(dá)式為（取樣時(shí)間0.5h，按表4-8查算）平原地區(qū)和城市遠(yuǎn)郊區(qū)，D、E、F向不穩(wěn)定方向提半級(jí)工業(yè)區(qū)和城市中心區(qū)，C提至B級(jí)，D、E、F向不穩(wěn)定方向提一級(jí)丘陵山區(qū)的農(nóng)村或城市，同工業(yè)區(qū)取樣時(shí)間大于0.5h，不變，第23頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月例：某冶煉廠煙囪高150m，煙氣抬升高度75m，SO2排放量1000g/s。估算風(fēng)速3m/s，大氣穩(wěn)定度C級(jí)時(shí)地面最大濃度是多少？發(fā)生在什么位置？（分別用P-G法和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)方法計(jì)算）第二步：確定出現(xiàn)地面最大濃度的下風(fēng)向距離。第一步：確定出現(xiàn)地面最大濃度的Z向擴(kuò)散參數(shù)。第三步：確定出現(xiàn)地面最大濃度的y向擴(kuò)散參數(shù)。第四步：計(jì)算地面最大濃度。第24頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月特殊氣象條件下的擴(kuò)散模式在整層大氣都具有同一穩(wěn)定度（即溫度層結(jié)構(gòu)均一，實(shí)際中難以實(shí)現(xiàn)）、平坦地形的條件下應(yīng)用高斯模式計(jì)算污染物濃度。如果整個(gè)大氣層不均勻，污染物擴(kuò)散所涉及的溫度層結(jié)不止一個(gè)，或者地表粗糙度高，地勢(shì)起伏大就需要特殊處理。下面討論兩種特殊情況：封閉型擴(kuò)散和熏煙型擴(kuò)散。一、封閉型擴(kuò)散模式——有上部逆溫層的擴(kuò)散模式所謂封閉型擴(kuò)散就是指在上部存在逆溫層的氣象條件下，污染物受到上部逆溫層限制，只能在地面和逆溫層之間擴(kuò)散的情況第25頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月在封閉型擴(kuò)散中，假定：污染物完全不向逆溫層擴(kuò)散；上部逆溫層對(duì)污染物起全反射作用，可用像源法處理；污染源在地面和逆溫層之間形成無(wú)窮多個(gè)像對(duì)，污染物濃度是實(shí)源和無(wú)窮多虛源的貢獻(xiàn)之和。由式4-9得：地面軸線上的污染物濃度為：第26頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月DD-HD-H2D-H第27頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月封閉型擴(kuò)散模式簡(jiǎn)化計(jì)算：第28頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月例：位于北緯40°，東經(jīng)117°的某化工廠煙囪高50m，H2S排放量9kg/h,排放筒直徑0.5m，煙氣出口溫度50℃。出口氣速12m/s。距地面10m處風(fēng)速為4m/s，早春2月上午8時(shí)，天氣晴朗，環(huán)境氣溫15℃，距地面500m處出現(xiàn)逆溫，試問(wèn)在下風(fēng)向5000m、8000m處H2S濃度有多大？第二步：確定H——計(jì)算QV、QH-計(jì)算50m處風(fēng)速-計(jì)算ΔH。第一步：確定大氣穩(wěn)定度——查太陽(yáng)傾角-計(jì)算太陽(yáng)高度角-確定輻射等級(jí)-查出大氣穩(wěn)定度第三步：確定XD——計(jì)算σz，按遠(yuǎn)郊區(qū)查表4-8，反算XD。第四步：按4-9計(jì)算5000m處H2S濃度。第五步：按4-9計(jì)算XD

處H2S濃度；按4-36計(jì)算2XD

處H2S濃度。然后內(nèi)插，確定5000m處H2S濃度。第29頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月熏煙型擴(kuò)散模式熏煙過(guò)程：早晨太陽(yáng)升起后，地面得到來(lái)自太陽(yáng)的輻射逐漸加熱，夜間產(chǎn)生的逆溫層逐漸抬升，當(dāng)逆溫破壞到煙流下邊緣以上時(shí)，使煙流發(fā)生向下的強(qiáng)烈混合，地面污染物濃度增大，產(chǎn)生熏煙過(guò)程。熏煙過(guò)程一般多在早晨發(fā)生，持續(xù)時(shí)間不超過(guò)2小時(shí)。第30頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月熏煙型擴(kuò)散模式——地面濃度hf——逆溫層消失高度；σyf——熏煙條件下Y向擴(kuò)散參數(shù)即hf=H時(shí)第31頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月例題

參照【例4-6】第32頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月煙囪高度的設(shè)計(jì)煙囪高度的計(jì)算（1）達(dá)到大氣污染物稀釋擴(kuò)散的作用；（2）盡量節(jié)省投資（造價(jià)正比于H2

）；（3）地面濃度不超過(guò)《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》。

1、按地面最大濃度計(jì)算

第33頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2、按一定保證率的計(jì)算法由地面最大濃度計(jì)算法→HS較矮，當(dāng)u＜ū時(shí)，地面濃度可能超標(biāo)；由地面絕對(duì)最大濃度計(jì)算法→HS較高，無(wú)論u多大，地面濃度不超標(biāo)，但煙囪造價(jià)高。從環(huán)保和經(jīng)濟(jì)兩方面來(lái)看，在選擇一個(gè)可接受的保證率后，ū、穩(wěn)定度取一定值后代入上述公式，可得某一保證率的氣象條件下的煙囪高度，較前面較合理。3、P值法根據(jù)“指定大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)方法”GB/T13201-91中規(guī)定的點(diǎn)源煙塵允許排放率計(jì)算式：式中：Qe－煙塵允許排放速率，t/h；Pe－煙塵排放控制系數(shù)，t/(h·m2)；H－有效源高，m。第34頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月煙囪設(shè)計(jì)中的幾個(gè)問(wèn)題煙囪高度計(jì)算公式的校核

上述計(jì)算公式按錐形高斯模式導(dǎo)出，在逆溫較強(qiáng)的地區(qū)，需要用封閉型或熏煙型模式校核煙氣抬升高度的選取優(yōu)先采用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中的推薦公式（也有人認(rèn)為一般選霍氏公式）。煙流下洗現(xiàn)象的防止

為避免煙流因受周圍建筑物的影響而產(chǎn)生的煙流下洗現(xiàn)象，煙囪高度應(yīng)為周圍建筑物的2倍以上。

為避免煙囪本身對(duì)煙流產(chǎn)生的下洗現(xiàn)象，煙囪出口氣速不得低于該高度處平均風(fēng)速的1.5倍。一般宜在20~30m/s。煙溫宜在100℃以上。第35頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第36頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月公式中與氣象有關(guān)的參數(shù)取值方法：ū的取值：①取多年平均值；②取某一保證率的值：如已知ū＞3m/s的頻率為80%，取3m/s可保證有80%不超標(biāo)，而地面平均最大濃度可能比規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)更低。煙囪出口直徑的計(jì)算：第37頁(yè)，課件共40頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月例：地處丘陵的某煉油廠進(jìn)行擴(kuò)建，擬新建一煙囪排放污染物。煙囪排放條件為：出口內(nèi)徑3m，出口速度15m/s，煙溫140℃，大氣溫度17℃，H2S排放量7.2kg/h。離該廠2500m處有一城鎮(zhèn)，大氣中H2S現(xiàn)狀濃度是0.5μg/m3，為使該城鎮(zhèn)H2S的濃度低于10μg/m3，問(wèn)要建多高的煙囪才能滿足要求？