烟气的排放资料优秀PPT.ppt

3 烟气的排放课堂探讨：你认为影响烟课堂探讨：你认为影响烟气扩散的因素有哪些？气扩散的因素有哪些？大气污染限制技术13 烟气的排放3 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；驾驭污染物浓度的估算方法；驾驭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。大气污染限制技术23 烟气的排放主要的气象要素主要的气象要素气象要素：表示大气状态和物理现象的物理量。气象要素：表示大气状态和物理现象的物理量。气温：摄氏温度和热力学温度；气温：摄氏温度和热力学温度；气压：大气压强；气压：大气压强；湿度：空气中水汽的含量；湿度：空气中水汽的含量；风：空气的流淌，水平运动。方向和大小。风风：空气的流淌，水平运动。方向和大小。风速。速。湍流：大气不规则的运动；机械湍流和热力湍湍流：大气不规则的运动；机械湍流和热力湍流；流；云：云高和云量；云：云高和云量；太阳高度角：太阳光线与地平面间的夹角；太阳高度角：太阳光线与地平面间的夹角；能见度：反映大气透亮或浑浊的程度。能见度：反映大气透亮或浑浊的程度。大气污染限制技术33 烟气的排放3.1 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：整体输送，污染源支配在整体输送，污染源支配在城市下风向；城市下风向；冲淡稀释。冲淡稀释。污染物在大气中的浓度与污染物在大气中的浓度与污染物的排放总量成正比，污染物的排放总量成正比，与平均风速成反比。与平均风速成反比。大气污染限制技术43 烟气的排放（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：指大气因受动力湍流的影响所形成的不规则运大气湍流：指大气因受动力湍流的影响所形成的不规则运动气流。动气流。湍流运动：大气的运动除了风以外，还存在着不同于主流湍流运动：大气的运动除了风以外，还存在着不同于主流方向方向(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”，污染物只能靠分子扩散缓慢地向四周扩散，污染物只能靠分子扩散缓慢地向四周扩散，大气湍流运动造成猛烈混合，湍流扩散速率比分子扩散大气湍流运动造成猛烈混合，湍流扩散速率比分子扩散速率快速率快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，大气风速越大，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。污染物的浓度就越低。风和湍流是确定污染物在大气中稀释扩散最干脆因子。风和湍流是确定污染物在大气中稀释扩散最干脆因子。大气污染限制技术53 烟气的排放（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同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更，常用气温垂直递减率而发生变更，常用气温垂直递减率()()表示。表示。气温垂直递减率：指在垂直于地球表面方向上每上气温垂直递减率：指在垂直于地球表面方向上每上升升100m100m气温的变更值。气温的变更值。气温随高度递减，气温随高度递减，00，一般出现在晴朗的白天风不，一般出现在晴朗的白天风不大时；大时；气温随高度递增，气温随高度递增，00，一般出现在少云或无风的夜，一般出现在少云或无风的夜间，逆温现象；间，逆温现象；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。大气污染限制技术63 烟气的排放（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：指近地层大气作垂直运动的强弱程度。大气稳定度：指近地层大气作垂直运动的强弱程度。假如大气处于不利于垂直运动发展的状态，即称此大假如大气处于不利于垂直运动发展的状态，即称此大气为稳定状态；反之，则称为不稳定状态。气为稳定状态；反之，则称为不稳定状态。气象学把近地层大气划分为稳定、中性和不稳定三种气象学把近地层大气划分为稳定、中性和不稳定三种状态。状态。球代表空气团球代表空气团大气污染限制技术73 烟气的排放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，大气愈大，大气愈不稳定，湍流充分，污染物扩散稀释实力强；愈不稳定，湍流充分，污染物扩散稀释实力强；愈小，大气愈稳定，假如愈小，大气愈稳定，假如 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，湍流受到抑制。，大气则处于稳定状态，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，对流猛烈，烟气快速扩散；大气处于不稳定状况，对流猛烈，烟气快速扩散；大气处于强稳定状态，烟气不易扩散，造成严峻污染。处于强稳定状态，烟气不易扩散，造成严峻污染。烟形：翻卷形、锥形、扇形、屋脊形、漫烟形。风烟形：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。大气污染限制技术83 烟气的排放大气污染限制技术93 烟气的排放大气污染限制技术103 烟气的排放（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天气形势是指大范围的气压分布和大气运动状况。运动状况。低压限制区，天气多为中性或不稳定状低压限制区，天气多为中性或不稳定状态，有利于污染物稀释扩散态，有利于污染物稀释扩散高压限制区，沉降性逆温，阻挡污染物高压限制区，沉降性逆温，阻挡污染物向上湍流扩散。向上湍流扩散。高压大气系统，静止或微风，逆温，空高压大气系统，静止或微风，逆温，空气停滞，造成污染。气停滞，造成污染。大气污染限制技术113 烟气的排放3.1.23.1.2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特点：人口密集、工业集中，能耗高；城市下垫面的特点：人口密集、工业集中，能耗高；城市覆盖物热容大，白天吸取辐射热夜间放热缓慢；城市覆盖物热容大，白天吸取辐射热夜间放热缓慢；城市上空覆盖烟雾和城市上空覆盖烟雾和CO2CO2，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，也叫热岛环流，也叫“城市风城市风”。产生上。产生上升气流，郊区空气进行补充，污染物输送进城市。升气流，郊区空气进行补充，污染物输送进城市。大气污染限制技术123 烟气的排放（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气流运动地形地物对污染物扩散的影响主要是通过气流运动和气温的影响以变更烟气的运动和扩散。和气温的影响以变更烟气的运动和扩散。烟气运行遇到高的丘陵和山地，引起高浓度污染；烟气运行遇到高的丘陵和山地，引起高浓度污染；烟气越过不太高的丘陵，在背风面下滑，产生涡流，烟气越过不太高的丘陵，在背风面下滑，产生涡流，出现严峻污染。出现严峻污染。大气污染限制技术133 烟气的排放晴朗的夜晚，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，形成下坡风，又称山风。冷而重的大气顾坡下沿，形成下坡风，又称山风。具有日照的白天形成上坡风和谷风。具有日照的白天形成上坡风和谷风。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始终回摇摆，产生循环山沟中污染源排出的污染物由于风始终回摇摆，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，往往会造成严峻的大气污染。往往会造成严峻的大气污染。大气污染限制技术143 烟气的排放大气污染限制技术153 烟气的排放3.1.3 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。大气污染限制技术163 烟气的排放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。大气污染限制技术173 烟气的排放3.2 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 图示烟羽形态，反映从污染源排放的污染物图示烟羽形态，反映从污染源排放的污染物在风向沿在风向沿x x轴的大气中扩散的状况。轴的大气中扩散的状况。大气污染限制技术183 烟气的排放用高斯扩散公式计算污染物浓度应满足的条件用高斯扩散公式计算污染物浓度应满足的条件为：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匀整、稳定；在扩散的整个空间中风速匀整、稳定；污染源的源强污染源的源强Q连续、匀整；连续、匀整；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，地面对其不发生吸取和吸附作用）。应，地面对其不发生吸取和吸附作用）。大气污染限制技术193 烟气的排放高斯引入高斯引入“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。大气污染限制技术203 烟气的排放P 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。大气污染限制技术213 烟气的排放3.2.2 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。实测精确，不经济，估算有误差却简便。实测精确，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）PTCPTC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）阅历公式（）阅历公式（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。城市工业区。大气污染限制技术223 烟气的排放大气污染限制技术233 烟气的排放大气污染限制技术243 烟气的排放3.2.3 3.2.3 地面最大浓度地面最大浓度地面源和高架源在下风方向造成的地面浓度分布状况：地面源和高架源在下风方向造成的地面浓度分布状况：在下风向确定距离处中心线的浓度高于边缘部分。在下风向确定距离处中心线的浓度高于边缘部分。大气污染限制技术253 烟气的排放地面源和高架源的地面轴线浓度分布状况：地面源和高架源的地面轴线浓度分布状况：(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接着增加，地面轴线浓接着增加，地面轴线浓度渐渐减小。度渐渐减小。大气污染限制技术263 烟气的排放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：当大气稳定度确定时，当大气稳定度确定时，z/yz/y值确定，高架连续点值确定，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zz值：值：依据最大浓度点的依据最大浓度点的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。大气污染限制技术273 烟气的排放3.3 3.3 烟气抬升现象和烟云抬上升度烟气抬升现象和烟云抬上升度 烟囱有效高度指从烟囱排放烟云距地面的实烟囱有效高度指从烟囱排放烟云距地面的实际高度等于烟囱本身高度际高度等于烟囱本身高度h h与烟气抬上升度与烟气抬上升度HH之和。之和。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：动力抬升，垂直速度和初始动量喷出阶段：动力抬升，垂直速度和初始动量确定；确定；浮生阶段：温差造成浮力抬升；浮生阶段：温差造成浮力抬升；瓦解阶段：环境湍流造成烟流自身结构瓦解；瓦解阶段：环境湍流造成烟流自身结构瓦解；变平阶段：水平风速，烟云倾斜、扩散膨胀、变平阶段：水平风速，烟云倾斜、扩散膨胀、变平。变平。大气污染限制技术283 烟气的排放留意：烟气初始排放参数不同，分动力抬升烟气和浮力抬升烟气。浮力抬升由烟气温度高产生浮力作用；留意：烟气初始排放参数不同，分动力抬升烟气和浮力抬升烟气。浮力抬升由烟气温度高产生浮力作用；低温烟气，抬升主要由烟气初始动量确定；低温烟气，抬升主要由烟气初始动量确定；锅炉的高温烟气，浮力对烟气抬升远大于动量。锅炉的高温烟气，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。大气污染限制技术293 烟气的排放3.3.2 3.3.2 烟云抬上升度的计算烟云抬上升度的计算（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限制技术303 烟气的排放3.3.3 3.3.3 增加烟气抬上升度的措施增加烟气抬上升度的措施确定烟气抬升的主要因素：烟气本身的热力性质、确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：削减烟道及烟囱的热损失削减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四周空气的混烟气与四周空气的混合速率合速率 平均风速和湍流程度（出口速度增加利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）；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，接增加排气量对动量抬升和浮力抬升均有好处，接受集合烟囱排气。受集合烟囱排气。大气污染限制技术313 烟气的排放本章重点本章重点烟气扩散的影响因素、污染物烟气扩散的影响因素、污染物浓度的估算、烟云抬上升度的浓度的估算、烟云抬上升度的计算。计算。本章作业本章作业5050页页-第第1 1题；题；54 54页页-第第3 3题。题。大气污染限制技术323 烟气的排放课堂测验课堂测验(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！大气污染限制技术333 烟气的排放