《大气污染控制工程 教学课件 ppt 作者 董志权 15.8》由会员分享，可在线阅读，更多相关《大气污染控制工程 教学课件 ppt 作者 董志权 15.8（24页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、15.8 大气污染物浓度估算方法,15.8.1有效源高的计算 大气扩散模式中的有效源高H是烟囱的几何高度HS与烟流抬升高度H之和 已有的抬升高度计算公式很多，大多是根据实验中总结出来的经验或半经验公式。这里仅介绍常用的几个公式。,对一确定的烟囱，HS是一定的，因此只要计算出烟流抬升高度就可得出有效源高。 烟气的初始动量产生动力抬升，热浮力产生热力抬升。初始动量决定于烟气出口速度Us和烟囱口的内径d，热浮力则决定于烟气与周围空气之间的温度差（Ts-Ta）或密度差（-s）。 实测资料表明，热而强的大烟囱热力抬升是主要的，动力抬升是次要的；小烟囱的动力抬升比例有所增加。 烟气与周围空气的混合速度对烟
2、气的抬升高度影响很大，平均风速愈大，湍流愈强，混合就愈快，温差和动量都迅速减少，故抬升愈小。 稳定的温度层结抑制烟云的抬升，不稳定层结促进抬升；当层结不稳定时湍流交换活跃，过快的交换混合对抬升不利。 城市等粗糙下垫面上空的湍流较强，不利于抬升。离地面愈高，地面粗糙度引起的湍流减弱，对抬升有利。复杂的地形还可能形成局部温场和风场而影响抬升。 烟囱本身的几何形状和周围障碍物也会引起动力效应。当烟气出口速度过低，以致接近烟囱口处平均风速时，烟气不但不会抬升，反而会产生烟气下洗 。,3,1霍兰德（Holland，1953年）公式,式中 Us烟气（实际状态）出口速度（m/s）； d 烟囱口内径（m）;
3、烟囱口高度上的平均风速（m/s），可用风速廓线模式（1517）或（1518）计算； Ts、Ta分别为烟气出温度和环境大气的温度（K）； QH烟气热排放率（kW），由式（1555）计算。 霍兰德式适用于中性条件。对于非中性条件，霍兰德建议在不稳定时增加1020，稳定时减少1020。 霍兰德式对排热率和高度都不大的烟囱可获得比较保守的估算，对较大的热力浮升源不适用，计算结果过于偏低。,2布里吉斯（G.A.Briggs）公式,3卡森摩西（Carson and Moses）公式 此式仅适用于QH8.374103 kW的烟源。 4康凯维（CONCAWE）公式 此式仅适用于排热率QH8.374103 kW
4、的中小规模烟源。 5中国国家标准中规定的公式 我国制定地方大气污染物排放标准的技术方法GB/T1320191中规定的H的计算方法如下：,（1）当QH2100 kW，且TTs-Ta35K 时 （2）当1700 kW QH2100 kW时 （3）当 QH1700 kW 或T35 K时 （4）当10m高处的年平均风速1.5m/s时,大气扩散模式中的扩散参数y和z可以现场测定或环境风洞模拟实验确定，也可以经验估算。现场测定的方法有照相法、等容(平衡)气球法、示踪剂扩散法、激光雷达测烟等。经验估算目前应用最多的是PG扩散曲线法。 为了避免庞杂、特殊的气象观测和烦琐的计算，帕斯奎尔（F.Pasqull）在
5、大量观测和研究的基础上，于1961年总结提出一套根据常规气象观测资料划分大气稳定度级别和估算扩散参数的方法。最初，帕斯奎尔用烟云的宽度和厚度来表示横风向和垂直向的扩散，后来吉福德（F.A.Giford）将它改成表示扩散参数的曲线，称为PasqullGiford扩散曲线，简称P-G扩散曲线。,15.8.2扩散参数的确定,15.8.2.1 P-G扩散曲线法的应用 PG曲线 1根据常规气象资料确定稳定度级别 帕斯奎尔根据太阳辐射情况、云量和距地面上10m高处的风速，将大气的稀释扩散能力划分为AF六个稳定度级别，标准如表156示。,对该标准的几点说明如下： （1）稳定度级别中，A为强不稳定，B为不稳定
6、，C为弱不稳定，D为中性，E为弱稳定，F为稳定。AB表示按A、B级的数据内插。 （2）日落前一小时至日出后一小时为夜间。 （3）强太阳辐射对应于碧空下的太阳高度角大于60的条件；弱太阳辐射相当于碧空下太阳高度角为1535。在中纬度地区，仲夏晴天的中午为强太阳辐射，寒冬晴天中午为弱太阳辐射。云量将减少太阳辐射，在确定太阳辐射时，云量应与太阳高度一起考虑。例如，在碧空下应当是强太阳辐射，但此时若有碎中云(云量610到910)时，则要减到中等太阳辐射，碎低云时则减到弱辐射。 （4）这种方法，对于开阔的乡村地区能给出较可靠的稳定度，但对城市地区是不大可靠的。这是由于城市下垫面有较大的地面粗糙度及城市热
7、岛效应所致。最大的差别出现在静风晴夜。这时，乡村是稳定的，但在城市出现了热岛混合层，即在高度相当于建筑物平均高度几倍之内是稍不稳定或近中性的，而它的上面有一个稳定层。,10,2利用P-G扩散曲线确定y和z P-G扩散曲线示于图1524和图1525。按表156确定出某地某时的稳定度级别后，便可用这两张图查出该稳定度级别下各下风距离x处的和值。另外，伦敦气象局还给出了表157，用内插法可求出20km内的y和z值。,图1524 下风向距离与水平 散参 数的关系（取样时间10min）,图1525 下风向距离与垂直扩散参数的关系（取样时间10min）,3浓度的计算 计算地面轴线最大浓度Cmax和它出现的
8、距离时，虽然从P-G曲线查得的y和z 之比值并不满足不随距离x而变化的条件，但作为粗略的估算，仍可采用式(1542)和式(1543)。方法是：先按式(1542)计算出，再从图1525或表157中查出与之对应的x值即为在该稳定度下的。再从图（1524）或表157中查出与该对应的值，利用式(1543)计算出Cmax值。这种方法的计算结果，在稳定度为D、C 级时误差较小，E、F级误差较大。H越大，误差越小。 计算非最大地面轴线浓度时，由P-G扩散曲线或表157查得y和z 后，根据需要代入式（1540）或式（1541）计算。,例154某火电厂的有效烟囱高度198m，烟囱口处平均风速5m/s，SO2排放
9、速率180g/s，试计算： （1）白天阴天SO2的地面轴线最大浓度及其出现的距离； （2）在x= xc ，y500m处地面浓度。,15.8.2.2 P-G扩散曲线法的不足与修正 (1)z x曲线基本上是根据近地面源的铅直扩散理论和近地面源的扩散实验资料作出的。严格地讲不适用于100m以上的高架源。因为地面源的垂直扩散受地面的限制，z 较小，而高架源的z 较大。在制作z 曲线时，1km以外的实测资料很少，更远的距离是外推的结果，可靠性更差。 (2)PG扩散曲线是根据平坦草原的大气扩散实验数据整理出来的，没有考虑地面粗糙度的影响，因此仅适用于平坦开阔下垫面上、近地面源小尺度扩散参数的求取。该法对城
10、市和其它粗糙地形的扩散速率的估算过低，必须修正后才能应用。 (3)由于帕斯奎尔对稳定度的分级不能区分和反映低层大气湍流场的变化和特征，而污染物的扩散与低层大气湍流的性质密切相关，因此本法的估算精度不高,15.8.2.3中国国家标准规定的方法,1. 稳定度划分 按表156确定大气稳定度时， 辐射强弱欠缺客观标准，主观性强，对同一天气情况不同的人可能定为不同的稳定度。特纳尔（D.B.Turner）提出根据太阳高度角、云高和云量确定稳定度级别的方法，简称P-T法。但该法中用以确定太阳辐射等级的云量、云高比较复杂，不便我国应用。在P-T法基础上修订成的中国国家标准（GB/T1320191）中规定的方法
11、是，先由云量和太阳高度角按见表159查出辐射等级数，再由辐射等级数与地面风速按表15-10查出稳定度级别。,太阳高度角h0用下式计算 （1539） 式中 h0太阳高度角(度)； 当地地理纬度(度)； 当地地理经度(度)； t 进行观测时的北京时间(h)； 太阳倾角（度），可按当时月份和日期由表1511查取。,例155 位于北纬40、东经120的某城市远郊区(丘陵)有一火力发电厂，烟囱高度120m, 烟囱口径3.0m，排放SO2的源强为800kgh，排气温度413K，烟气出口速度18ms。当地大气压为990hPa。8月中旬某日17点（北京时间）云量54，气温303K，地面10m高处风速2.8ms
12、。试计算有效源高。,扩散参数的选取（ 为便于使用计算机计算大气污染物浓度分布，可用幂函数式近似表示P-G扩散曲线，将y和z表示为下风距离x的函数 ） 式中的1、2、1、2一般情况下是随x变化的，但在一个相当长的区间内可看作常数。,2 扩散参数,当扩散参数用式（1560）表示时，地面轴线最大浓度除可采用式（15 43）计算外，也可采用下式计算： 地面最大浓度距离为 式中,可以采用向不稳定方向提级的方法来修正P-G扩散曲线对城市、山区等粗糙下垫面对湍流扩散速率影响考虑欠缺的问题。我国在标准GB/T1320191中规定，当确定稳定度级别后，实际的扩散参数按如下提级方法从表1512中查算（取样时间0.
13、5h）。 （1）平原地区农村及城市远郊区，A、B、C级稳定度按表1512直接查算，D、E、F级稳定度则向不稳定方向提半级后从表1512查取； （2）工业区或城区中的点源，A、B级不提级，C级提到B级，D、E、F级向不稳定方向提一级半，再从表1512查取； （3）丘陵山区的农村或城市，扩散参数的选取方法同工业区； （4）当取样时间大于0.5h时，垂直方向的扩散参数z 不变，横向扩散参数按下式计算：,图1524和图1525给出的扩散参数的取样时间为10min，表158和表1512 扩散参数的取样时间为30min，用这些扩散参数计算出的浓度为相应时段内的平均浓度。 如果要计算与上述取样时间不同时段内（限于100 h以内）的平均浓度，则必须用式（1564）进行修正。这是因为随取样时间增加，风的横向摆动增大，从而使y增大，浓度降低，这种作用称为时间稀释作用。因受地面限制，可忽略取样时间增加对z的影响，故z不用修正。 时间稀释作用还可用下式直接对平均浓度进行换算：,
