烟气的排放资料.pptx

大气污染控制技术3 烟气的排放13 烟气的排放课堂讨论：课堂讨论：你认为影响烟你认为影响烟气扩散的因素有哪些？气扩散的因素有哪些？大气污染控制技术3 烟气的排放23 3 烟气的排放烟气的排放本章主要内容：本章主要内容：了解烟气的扩散规律；了解烟气的扩散规律；了解影响烟气的扩散因素；了解影响烟气的扩散因素；掌握污染物浓度的估算方法；掌握污染物浓度的估算方法；了解烟气抬升现象。了解烟气抬升现象。大气污染控制技术3 烟气的排放3主要的气象要素主要的气象要素气象要素：气象要素：表示大气状态和物理现象的物理量。表示大气状态和物理现象的物理量。气温：气温：摄氏温度和热力学温度；摄氏温度和热力学温度；气压：气压：大气压强；大气压强；湿度：湿度：空气中水汽的含量；空气中水汽的含量；风：风：空气的流动，水平运动。方向和大小。风速。空气的流动，水平运动。方向和大小。风速。湍流：湍流：大气不规则的运动；机械湍流和热力湍流；大气不规则的运动；机械湍流和热力湍流；云：云：云高和云量；云高和云量；太阳高度角：太阳高度角：太阳光线与地平面间的夹角；太阳光线与地平面间的夹角；能见度：能见度：反映大气透明或浑浊的程度。反映大气透明或浑浊的程度。大气污染控制技术3 烟气的排放43.1 3.1 影响烟气扩散的因素影响烟气扩散的因素3.1.13.1.1气象条件对烟气扩散的影响气象条件对烟气扩散的影响主要有：主要有：风向风向、风速风速、大气湍流大气湍流、大气温度的垂大气温度的垂直分布直分布和和大气稳定度大气稳定度等。等。（1 1）风对烟气扩散的影响）风对烟气扩散的影响 风对污染物的作用：风对污染物的作用：整整体体输输送送，污污染染源源安安排排在在城市下风向；城市下风向；冲淡稀释冲淡稀释。污污染染物物在在大大气气中中的的浓浓度度与与污污染染物物的的排排放放总总量量成成正正比比，与平均风速成反比。与平均风速成反比。大气污染控制技术3 烟气的排放5（2 2）大气湍流对烟气扩散的影响）大气湍流对烟气扩散的影响大气湍流：大气湍流：指大气因受动力湍流的影响所形成的不规则指大气因受动力湍流的影响所形成的不规则运动气流。运动气流。湍流运动：湍流运动：大气的运动除了风以外，还存在着不同于主大气的运动除了风以外，还存在着不同于主流方向流方向(平均风向平均风向)的各种尺度的次生运动或旋涡运动。的各种尺度的次生运动或旋涡运动。只有只有“层流层流”，污染物只能靠，污染物只能靠分子扩散分子扩散缓慢地向四周扩缓慢地向四周扩散，大气湍流运动造成强烈混合，散，大气湍流运动造成强烈混合，湍流扩散湍流扩散速率比分子速率比分子扩散速率快扩散速率快l 000001000000l 000001000000倍。倍。风速越大，湍流越强，污染物稀释扩散速率就越快，大风速越大，湍流越强，污染物稀释扩散速率就越快，大气污染物的浓度就越低。气污染物的浓度就越低。风风和和湍流湍流是决定污染物在大气中稀释扩散最直接因子。是决定污染物在大气中稀释扩散最直接因子。大气污染控制技术3 烟气的排放6（3 3）气温的垂直分布）气温的垂直分布地球表面上方大气圈各气层的温度随着高度的不地球表面上方大气圈各气层的温度随着高度的不同而发生变化，常用气温垂直递减率同而发生变化，常用气温垂直递减率()()表示。表示。气温垂直递减率：气温垂直递减率：指在垂直于地球表面方向上每指在垂直于地球表面方向上每升高升高100m100m气温的变化值。气温的变化值。气气温温随随高高度度递递减减，00，一一般般出出现现在在晴晴朗朗的的白白天天风风不大时；不大时；气气温温随随高高度度递递增增，00，一一般般出出现现在在少少云云或或无无风风的的夜间，夜间，逆温逆温现象；现象；气温随高度基本不变，气温随高度基本不变，=0=0，在多云天或阴天。，在多云天或阴天。大气污染控制技术3 烟气的排放7（4 4）大气垂直稳定度对烟气扩散的影响）大气垂直稳定度对烟气扩散的影响大气稳定度：大气稳定度：指近地层大气作垂直运动的强弱程度。指近地层大气作垂直运动的强弱程度。如果大气处于不利于垂直运动发展的状态，即称此如果大气处于不利于垂直运动发展的状态，即称此大气为大气为稳定状态稳定状态；反之，则称为；反之，则称为不稳定状态不稳定状态。气象学把近地层大气划分为稳定、中性和不稳定三气象学把近地层大气划分为稳定、中性和不稳定三种状态。种状态。球代表空气团球代表空气团大气污染控制技术3 烟气的排放8大气稳定度与气温垂直递减率关系大气稳定度与气温垂直递减率关系：愈大愈大，大气，大气愈不稳定，湍流充分，愈不稳定，湍流充分，污染物扩散稀释能力强污染物扩散稀释能力强；愈小，愈小，大气愈稳定，如果大气愈稳定，如果 很小很小=零零(等温等温)或小于或小于零零(逆温逆温)，大气则处于稳定状态，大气则处于稳定状态，湍流受到抑制湍流受到抑制。大气稳定度是影响污染物扩散的极重要因素：大气大气稳定度是影响污染物扩散的极重要因素：大气处于不稳定状况，对流强烈，烟气迅速扩散；大气处于不稳定状况，对流强烈，烟气迅速扩散；大气处于强稳定状态，烟气不易扩散，造成严重污染。处于强稳定状态，烟气不易扩散，造成严重污染。烟形：烟形：翻卷形、锥形、扇形、屋脊形、漫烟形。风翻卷形、锥形、扇形、屋脊形、漫烟形。风和大气稳定度对烟气在大气中运行和扩散的影响。和大气稳定度对烟气在大气中运行和扩散的影响。大气污染控制技术3 烟气的排放9大气污染控制技术3 烟气的排放10大气污染控制技术3 烟气的排放11（5）天气形势）天气形势天气形势是指大范围的气压分布和大气运动状天气形势是指大范围的气压分布和大气运动状况。况。低压控制区，天气多为中性或不稳定状态，有低压控制区，天气多为中性或不稳定状态，有利于污染物稀释扩散利于污染物稀释扩散高压控制区，沉降性逆温，阻挡污染物向上湍高压控制区，沉降性逆温，阻挡污染物向上湍流扩散。流扩散。高压大气系统，静止或微风，逆温，空气停滞，高压大气系统，静止或微风，逆温，空气停滞，造成污染。造成污染。大气污染控制技术3 烟气的排放123.1.23.1.2下垫面对烟气扩散的影响下垫面对烟气扩散的影响 （1 1）城市下垫面对烟气扩散的影响）城市下垫面对烟气扩散的影响城市下垫面的城市下垫面的特点特点：人口密集、工业集中，能耗高；：人口密集、工业集中，能耗高；城市覆盖物热容大，白天吸收辐射热夜间放热缓慢；城市覆盖物热容大，白天吸收辐射热夜间放热缓慢；城市上空笼罩烟雾和城市上空笼罩烟雾和COCO2 2，使地面有效辐射冷却效应，使地面有效辐射冷却效应减弱。减弱。城市热岛效应城市热岛效应热岛环流热岛环流，也叫，也叫“城市风城市风”。产生。产生上升气流，郊区空气进行补充，污染物输送进城市。上升气流，郊区空气进行补充，污染物输送进城市。大气污染控制技术3 烟气的排放13（2 2）地形对大气扩散的影响）地形对大气扩散的影响地形地物对污染物扩散的影响主要是通过地形地物对污染物扩散的影响主要是通过气流运气流运动和气温的影响动和气温的影响以以改变烟气的运动和扩散改变烟气的运动和扩散。烟气运行碰到高的丘陵和山地，引起高浓度污染；烟气运行碰到高的丘陵和山地，引起高浓度污染；烟气越过不太高的丘陵，在背风面下滑，产生涡烟气越过不太高的丘陵，在背风面下滑，产生涡流，出现严重污染。流，出现严重污染。大气污染控制技术3 烟气的排放14晴朗的夜晚，由于地面辐射冷却得快，山沟两侧贴近山坡的、晴朗的夜晚，由于地面辐射冷却得快，山沟两侧贴近山坡的、冷而重的大气顾坡下沿，形成冷而重的大气顾坡下沿，形成下坡风下坡风，又称，又称山风山风。具有日照的白天形成具有日照的白天形成上坡风上坡风和和谷风谷风。日出日落前后是山谷风的转换期，风向不稳定，风速很小，日出日落前后是山谷风的转换期，风向不稳定，风速很小，山沟中污染源排出的污染物由于风向来回摆动，产生循环山沟中污染源排出的污染物由于风向来回摆动，产生循环积累，造成高浓度污染。积累，造成高浓度污染。在易于出现小风并伴随逆温的凹地处，污染源排放的污染物，在易于出现小风并伴随逆温的凹地处，污染源排放的污染物，往往会造成严重的大气污染。往往会造成严重的大气污染。大气污染控制技术3 烟气的排放15大气污染控制技术3 烟气的排放163.1.3 3.1.3 水陆交界区对烟气扩水陆交界区对烟气扩散的影响散的影响水陆交界，水和陆的热导率水陆交界，水和陆的热导率和热容不同，白天上层空气和热容不同，白天上层空气由大陆吹向海洋，下层空气由大陆吹向海洋，下层空气则由海洋流向陆地，形成则由海洋流向陆地，形成海海风风，并构成完整热力环流。，并构成完整热力环流。夜间产生与白天相反的气流，夜间产生与白天相反的气流，形成形成陆风陆风。一般来说，海风。一般来说，海风比陆风强度大。比陆风强度大。盛行风和海风方向相反，形盛行风和海风方向相反，形成逆温顶盖。成逆温顶盖。大气污染控制技术3 烟气的排放17盛行风和海风方向相反，形成逆温顶盖。盛行风和海风方向相反，形成逆温顶盖。大气污染控制技术3 烟气的排放183.2 3.2 污染物浓度的估算污染物浓度的估算 3.2.1 3.2.1 污染物浓度估算公式污染物浓度估算公式高斯公式高斯公式 图示烟羽形状，反映从污染源排放的污染物在风向沿图示烟羽形状，反映从污染源排放的污染物在风向沿x x轴的大气中扩散的情况。轴的大气中扩散的情况。大气污染控制技术3 烟气的排放19用高斯扩散公式计算污染物浓度用高斯扩散公式计算污染物浓度应满足的条件应满足的条件为：为：污染物的平均浓度在污染物的平均浓度在y、z轴上分布符合正态轴上分布符合正态分布；分布；在扩散的整个空间中风速均匀、稳定；在扩散的整个空间中风速均匀、稳定；污染源的源强污染源的源强Q连续、均匀；连续、均匀；扩散过程，污染物质量守恒（不发生化学反扩散过程，污染物质量守恒（不发生化学反应，地面对其不发生吸收和吸附作用）。应，地面对其不发生吸收和吸附作用）。大气污染控制技术3 烟气的排放20高斯引入高斯引入“像源像源”说明地面的反射作用，说明地面的反射作用，“实源实源”与与“像源像源”共同作用；共同作用；同时假定，污染物在扩散过程中不发生化学反应。同时假定，污染物在扩散过程中不发生化学反应。大气污染控制技术3 烟气的排放21P P点的实际污染物浓度：点的实际污染物浓度：高斯公式表明：在烟轴位置，某一点的浓度高斯公式表明：在烟轴位置，某一点的浓度c c与源强与源强QQ成正比，与风速和扩散参数成反比。成正比，与风速和扩散参数成反比。大气污染控制技术3 烟气的排放223.2.2 3.2.2 扩散参数的确定扩散参数的确定高斯公式进行浓度估算，关键是确定扩散参数。高斯公式进行浓度估算，关键是确定扩散参数。实测准确，不经济，估算有误差却简便。实测准确，不经济，估算有误差却简便。扩散参数常用的估算法有：扩散参数常用的估算法有：（1 1）P PT TC法法确定净辐射分级、确定宏观稳定度、确定扩散参数，确定净辐射分级、确定宏观稳定度、确定扩散参数，见表见表3-13-1、3-23-2、3-33-3和图和图3-113-11、3-123-12。（2 2）经验公式（）经验公式（P48P48）平原地区农村及城市远郊区的扩散参数选取方法；平原地区农村及城市远郊区的扩散参数选取方法；工业区或城区的扩散参数的选取方法工业区或城区的扩散参数的选取方法 ；丘陵山区的农村或城市，其扩散参数选取方法同城丘陵山区的农村或城市，其扩散参数选取方法同城市工业区。市工业区。大气污染控制技术3 烟气的排放23大气污染控制技术3 烟气的排放24大气污染控制技术3 烟气的排放253.2.3 3.2.3 地面最大浓度地面最大浓度地面源和高架源在地面源和高架源在下风方向造成的地面浓度分布下风方向造成的地面浓度分布情情况：况：在下风向一定距离处在下风向一定距离处中心线的浓度中心线的浓度高于边缘部分。高于边缘部分。大气污染控制技术3 烟气的排放26地面源和高架源的地面源和高架源的地面轴线浓度分布地面轴线浓度分布情况：情况：(a)(a)地面源轴线污染物浓度随距源距离增加而降低。地面源轴线污染物浓度随距源距离增加而降低。(b)(b)高架源地面轴线浓度先随距离增加而急剧增大，高架源地面轴线浓度先随距离增加而急剧增大，在距源在距源13km13km的不太远距离处地面轴线浓度达到最的不太远距离处地面轴线浓度达到最大值，超过最大值以后，随大值，超过最大值以后，随x x继续增加，地面轴线浓继续增加，地面轴线浓度逐渐减小。度逐渐减小。大气污染控制技术3 烟气的排放27高架连续点源地面轴线浓度公式：高架连续点源地面轴线浓度公式：当大气稳定度一定时，当大气稳定度一定时，z/yz/y值一定，高架连续点值一定，高架连续点源的地面最大浓度与烟囱高度源的地面最大浓度与烟囱高度H H的平方成反比。的平方成反比。地面最大浓度的计算公式：地面最大浓度的计算公式：最大浓度出现于满足下列关系的正下风向处即最大最大浓度出现于满足下列关系的正下风向处即最大浓度点的浓度点的z值：值：根据最大浓度点的根据最大浓度点的zz值、大气稳定度类型反查图值、大气稳定度类型反查图3-3-1212就可得出最大浓度在下风向距污染源的距离就可得出最大浓度在下风向距污染源的距离x x。大气污染控制技术3 烟气的排放283.3 3.3 烟气抬升现象和烟云抬升高度烟气抬升现象和烟云抬升高度 烟囱有效高度烟囱有效高度指从烟囱排放烟云距地面的指从烟囱排放烟云距地面的实际高度实际高度等于等于烟囱本身高度烟囱本身高度h h与与烟气抬升高度烟气抬升高度 H H之之和和。3.3.1 3.3.1 烟气抬升现象烟气抬升现象（1 1）烟气抬升的四个阶段）烟气抬升的四个阶段喷出阶段：喷出阶段：动力抬升，垂直速度和初始动量决定；动力抬升，垂直速度和初始动量决定；浮生阶段：浮生阶段：温差造成浮力抬升；温差造成浮力抬升；瓦解阶段：瓦解阶段：环境湍流造成烟流自身结构瓦解；环境湍流造成烟流自身结构瓦解；变平阶段：变平阶段：水平风速，烟云倾斜、扩散膨胀、变水平风速，烟云倾斜、扩散膨胀、变平。平。大气污染控制技术3 烟气的排放29注意：注意：烟气初始排放参数不同，分烟气初始排放参数不同，分动力抬升烟动力抬升烟气气和和浮力抬升烟气浮力抬升烟气。浮力抬升由烟气温度高产。浮力抬升由烟气温度高产生浮力作用；生浮力作用；低温烟气，抬升主要由烟气初始动量决定；低温烟气，抬升主要由烟气初始动量决定；锅炉的锅炉的高温烟气高温烟气，浮力对烟气抬升远大于动量。，浮力对烟气抬升远大于动量。（2 2）影响烟云抬升现象的因素）影响烟云抬升现象的因素烟囱出口处的烟气流速烟囱出口处的烟气流速UsUs；烟气温度；烟气温度TsTs；环境温度即大气温度环境温度即大气温度TaTa；风速；风速；大气稳定度；近地层下垫面的状况等。大气稳定度；近地层下垫面的状况等。大气污染控制技术3 烟气的排放303.3.2 3.3.2 烟云抬升高度的计算烟云抬升高度的计算（1 1）HollandHolland公式公式 （2 2）LucasLucas公式公式（3 3）ConcaweConcawe公式公式 （4 4）T.V.AT.V.A公式公式（5 5）国家标准中规定的计算公式）国家标准中规定的计算公式大气污染控制技术3 烟气的排放313.3.3 3.3.3 增加烟气抬升高度的措施增加烟气抬升高度的措施决定烟气抬升的主要因素：烟气本身的热力性质、决定烟气抬升的主要因素：烟气本身的热力性质、动力性质、气象条件和近地层下垫面等。动力性质、气象条件和近地层下垫面等。措施：措施：减少烟道及烟囱的热损失减少烟道及烟囱的热损失初始动量和浮力；初始动量和浮力；选择一个适当的出口流速选择一个适当的出口流速烟气与周围空气的烟气与周围空气的混合速率混合速率 平均风速和湍流程度（出口速度增加平均风速和湍流程度（出口速度增加利于动力抬升，但是加快混合）；利于动力抬升，但是加快混合）；增加排气量对动量抬升和浮力抬升均有好处，增加排气量对动量抬升和浮力抬升均有好处，采用集合烟囱排气。采用集合烟囱排气。大气污染控制技术3 烟气的排放32本章重点本章重点烟气扩散的影响因素、污染物浓度的估烟气扩散的影响因素、污染物浓度的估算、烟云抬升高度的计算。算、烟云抬升高度的计算。本章作业本章作业50页-第1题；54页-第3题。大气污染控制技术3 烟气的排放33课堂测验课堂测验(一一)1 1、影响燃料燃烧效率的因素有哪些？、影响燃料燃烧效率的因素有哪些？2 2、简述燃料燃烧过程中、简述燃料燃烧过程中NOxNOx和和SOxSOx的形成机制。的形成机制。3 3、煤的燃烧方式有几种？每种燃烧方式举出相应、煤的燃烧方式有几种？每种燃烧方式举出相应的燃烧设备？的燃烧设备？4 4、影响烟云抬升的因素有哪些？、影响烟云抬升的因素有哪些？可以任选三题！可以任选三题！