4大气污染浓度估算模式PPT课件
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大气污染控制工程课件
当空气过剩系数为 1.2 时，干烟气量为： [491.4-（47.5+0.0）] ×22.4/1000+10.47×0.2=12.04 mN3/kg CO2 的体积为：73.58×22.4/1000=1.648 mN3/kg 所以 CO2 含量为：1.648/12.04=13.69%
例：已知某电厂烟气温度 473K，压力等于 96.93kPa，湿烟气量 Q=10400m3/min ， 含 水 汽 6.25% （ 体 积 ）， 奥 萨 特 分 析 结 果 是 ： CO2=10.7% ， O2=8.2% ， 不 含 CO 。 污 染 物 排 放 的 质 量 流 量 为 22.7kg/min。 求：（1）污染物排放的质量速率（以 t/d 表示）
的污染物浓度所做的限制性 规定。
环境空气质量控制标准
环境空气质量控制标准的种类和作用
大气污染控制技术标准：为保准达到污染物排 放标准而 从某一方面做出的具体技术规 定。
警报标准：为保护环境空气质量不致恶化或根据大气污 染 发展趋势，预防发生污染事故而规定的污 染物含量的极限值。
环境空气质量标准
《环境空气质量标准》GB3095-2019
天然气
气体燃料，甲烷85%、乙烷10%、丙烷3%。
硫的形态： H2S
第2节 燃料燃烧过程
燃烧是指可燃混合物的快速氧化过程，并伴随能量 的释放，同时使燃料的组成元素转化为相应的氧化物。
燃烧产物主要为二氧化碳和水蒸气；不完全燃烧会 生产黑烟和一氧化碳；若燃料含硫和氮，则生成SO2和
NO；如果温度较高，空气中的部分氮会被氧化成NOx。
例：对于上述例题给定的重油，若燃料中硫全部转换为 SO（x 其中 SO2 占 97%），试计算空气过剩系数 α=1.20 时烟气中 SO2 和 SO3 浓度，以 10-6 表示，并计算此时干烟气中 CO2 的含量，以体积百分比表示。
第4章 大气污染浓度估算模式2
对上式积分得到： 对上式积分得到： •
H2 2qL ρ ( x,0,0, H ) = exp − 2 2π uδz 2δz
风向与线源不垂直时， 风向与线源不垂直时，若风向与线源夹角 ϕ > 45° ，线源下风向的
浓度模式为： 浓度模式为：
H2 2qL ρ ( x,0,0, H ) = exp − 2 2π uδz sinϕ 2δz
∞
式中： 式中：
n为烟流在两界面之间的
反射次数 D为逆温层地离地面的 为逆温层地离地面的 高度，即混合层高度， 。 高度，即混合层高度，m。
简化的计算公式，分三种情况处理： 简化的计算公式，分三种情况处理： • 当
为烟流垂直扩散高度刚好达到逆温层底市的水平距离。 注： xD为烟流垂直扩散高度刚好达到逆温层底市的水平距离。 为中心处
2、熏烟型扩散模式
熏烟过程
在夜间发生辐射逆温时，清晨太阳升起后， 在夜间发生辐射逆温时，清晨太阳升起后，逆温从地面开始破坏而 逐渐向上发展。当逆温破坏到烟流下边缘以上时， 逐渐向上发展。当逆温破坏到烟流下边缘以上时，便发生了强烈的向下 混合作用，使地面污染物浓度增大。这一过程称为熏烟过程。 混合作用，使地面污染物浓度增大。这一过程称为熏烟过程。 熏烟过程可一直持续到烟流上边缘的逆温层消失为止。 熏烟过程可一直持续到烟流上边缘的逆温层消失为止。
Qx ρ= uD
(各参数符号见教材P105) 各参数符号见教材P105)
n
污染物在垂直方向的扩散情况不符。因而， 污染物在垂直方向的扩散情况不符。因而，箱模式往往低估了实际 的地面浓度。大城市范围越大，应用效果越好。 的地面浓度。大城市范围越大，应用效果越好。
简化为点源的面源模式
大气污染扩散及浓度估算模式概述(PPT 49张)
第三节 扩散参数的估计
上述高斯扩散中，欲计算出大气污染物浓度及其分
布，则必须知道源强Q、平均风速U，有效源高H和 大气扩散参数σy和σz。其中Q和U往往是通过测量或 由工程设计给出，于是问题归结于如何给出有效源 高和大气扩散参数。下面我们首先讨论扩散参数的 估算方法。 扩散参数（σy、σz）是下风向距离x，大气稳定度、 地面粗糙度等的函数。目前广泛使用的确定扩散参 数的方法是根据大量扩散试验总结出来的经验方法 和经验公式。
的基本模式。需要说明的是模式中的H是指 有效源高，有关有效源高的问题将在下面进 行专门讨论。式中平均风速是指烟云扩散范 围内的平均风速，通常可简单地取排放面高 度处的风速。
三、几个常用的大气扩散模式
1．高架连续点源： （a）地面浓度C（x、y、、o、o、H）：
练习题
1、求以下污染气体的浓度单位换算关系（mg/m3ppm)在
标准状态下：CO、O3、NO2、NO。 2 大气中CO2的通量浓度为340ppm,问1Nm3空气中含CO2多 少克？ 2、成人每次吸入的空气质量平均为500cm3,j假若每分钟呼 吸15次，空气中颗粒物的浓度为200µg/m3，试计算每小时 沉积于肺胞中的颗粒屋质量。已知该颗粒物在肺胞中的 沉降 系数为0.12。 4、据估计某平原城市远郊区燃烧的垃圾以每秒3克的速度向 四周排放氢氧化物为主的的污染物。当时气象状况为：风速 7m/s，夜间、阴天。请问此垃圾堆正下风向3km处的污染物 浓度是多少？此距离上偏离X轴线200m处浓度是多少？
一个烟团在大小不同的湍涡中的扩散情况。
（c）表示尺度与烟团大 小相仿的湍流作用。这时， 烟团被湍涡拉开撕裂而变形。 这是一种比较快的扩散过程。
从应用角度研究大气污染扩散，就是找出不同气象条件下， 污染物在大气中的搬运规律，以求最大限度地减低空气污染 的程度。利用这些规律可以解决下述一些问题：
大气污染PPT课件ppt[自动保存的]讲义
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1、直接还田利用。主要推广油菜、小麦 机收粉碎还田利用技术、秸秆快速腐熟 还田利用技术以及再生稻、稻-虾等模式 ，促进秸秆直接还田利用。 2、燃料化利用。气化、固化炭化燃料、 沼气与农村生活燃烧等方式。一是秸秆 气化及固化炭化燃料。现建有鄂州蓝焰 生物质能源有限公司，设计年处理农林
各种大气污染物对人体的影响
二氧化硫 浓度为1－5ppm时可闻到嗅味，5ppm长吸入可引起心悸、呼吸困 难等心肺疾病。重者可引起反射性声带痉挛，喉头水肿以至窒息 。（1ppm=1mg/kg=1mg/L 即百万分之一）
氧化氮 主要指一氧化氮和二氧化氮，中毒的特征是对深部呼吸道的作用 ，重者可臻肺坏疽；对粘膜、神经系统以及造血系统均有损害， 吸入高浓度氧化氮时可出现窒息现象。 一氧化碳 对血液中的血色素亲和能力比氧大210倍，能引起严重缺氧症 状即煤气中毒。约100ppm时就可使人感到头痛和疲劳。
水体污染和土壤污染
主要指排放到大气中的重金属、苯系物 等化工废弃物。 案例：黄石阳新的砷污染事件。
主要大气污染物
1.有害气体
二氧化硫、氮氧化物、一氧化碳、碳氢化物、 光化学烟雾和卤族元素等
2.颗粒物
粉尘和酸雾、气溶胶等
它们的主要来源是: 工业生产、燃料的燃烧；汽车尾气排放 秸秆焚烧、燃放的烟火爆竹等。
秸秆焚烧的危害
损害大气环境质量。 引发交通事故，影响道路交通和航空安 全。焚烧秸秆形成的烟雾，造成空气能 见度下降，可见范围降低，直接影响民 航、铁路、高速公路的正常运营，容易 引发交通事故，影响人身安全。[1] 引发火灾。秸秆焚烧，极易引燃周围的 易燃物，一旦引发大火，往往很难控制 ，造成经济损失。
4大气扩散浓度估算模式
H2 ( x,0,0, H ) exp 2 2 u y z 大浓度)模式：
2Q z max 2 u H e y
z
x xmax
H 2
四. 地面连续点源扩散模式
y2 z 2 ( x, y, z,0) exp 2 2 u y z 2 z2 y Q
（2）当1700kW<QH<2100kW时：
QH 1700 H H1 H 2 H1 400
2(1.5vs D 0.01QH ) 0.048 (QH 1700 ) H1 u u
H2 0.332Q
3/ 5 H
H
2/ 5 s
u
1
（3）当QH≤1700kW或∆T<35K时：
吉福德（Gifford）
1. 根据常规气象资料确定稳定度级别
表4-4 稳定度级别划分表 地面风速u10 /m.s-1 <2 白天太阳辐射 强 A 中 A-B 弱 B 阴天的白 天或夜间 D 有云的夜晚 薄云遮天或低云≥5/10 云量≤4/10
2-3
3-5 5-6 >6
A-B
B C C
B
B-C C-D D
kw24875273140201402509783510024875303一pg扩散曲线法帕斯奎尔pasquill吉福德gifford根据常规气象资料确定稳定度级别表44稳定度级别划分表地面风速u10ms1白天太阳辐射阴天的白天或夜间有云的夜晚薄云遮天或低云510云量41023ab1稳定度级别中a为强不稳定b为不稳定c为弱不稳定d为中性e为较稳定f为稳定2稳定度级别ab表示按ab级的数据内插3夜间定义为日落前一小时至日出后一小时4不论何种天气状况夜间前后各一小时算作中性5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
第四章大气扩散浓度估算 54页PPT文档
∵ 由查表或将式级数展开可得：
eay2 dy eay2 dy
0
0
2a
y 2eay2 dy 0
3
4a 2
3
代入②式： 2y
4a 2
1 2a
，a 1
22y
……………⑤；
2a
同理得：b
1
2z2
……………⑥
将①、⑤、⑥代入④中，得：
城区及近郊
1.303
1/3
2/3
21000>Qh ≥2100
农村或城市远郊区 0.332
3/5
2/5
且 ΔT≥35K
城区
0.292
3/5
2/5
当
Z2≤200m，u
u1(
Z2 Z1
)m
；
当
Z2>200m，u
u1(
200)m Z1
式中：u1-附近气象台（站）高度5 年平均风速，m/s；m-
。
Z1-附近气象台（站）高度5 年平均风速，m/s；Z2-烟囱出口处高度，m；
1）只考虑动力上升的烟羽抬升公式
a.勒普公式： 1.5Vsd
u
2）以热力抬升为主的公式
a.霍兰德(Holland)公式：
b.史密斯公式： dVus1.4
H
usD(1.52.7Ts Ta
u
Ts
D)
(1.5usD9.79106Qh)/ u
（1）实源作用：由于坐标原点原选在地面上，现移到源高为H处， 相当于原点上移H，即原式⑧中的Z在新坐标系中为（Z-H）,不考 虑地面的影响，则：
大气污染 P P T课件ppt课件
大气污染的防护措施
1． 合理安排工业布局和城镇功能分区。 2. 加强绿化。 3． 加强对居住区内局部污染源的管理。 4． 控制燃煤污染 。 5． 加强工艺措施 6． 区域集中供暖供热 7． 交通运输工具废气的治理。 8． 烟囱除尘。
大气污染引起雾霾
雾霾是雾和霾的组合词。因为空气质量的恶化， 阴霾天气现象出现增多，危害加重。中国不少 地区把阴霾天气现象并入雾一起作为灾害性天 气预警预报，统称为“雾霾天气”。
世界卫生组织(WHO)认为 PM2.5小于10是安全值 我国的PM2.5浓度24小时平均值小于75微克/立方米为
达标 （一级空气为35毫克/立方米；二级为75） 美国癌症协会研究人员调查发现 PM2.5每增加10微克/
立方米，心肺疾病死亡率增加6%，肺癌死亡率增加8%。
雾霾也是氮氧化物转成的自由基，而自由基又 是什么呢？是机体氧化反应中产生的有害化合 物，具有强氧化性，可损害机体的组织和细胞， 进而引起慢性疾病和衰老效应。众多权威表明， 负离子能够消减自由基，减缓人体衰老，增强 人体免疫力。
雾霾在医学方面叫什么？
答案：灰霾
雾是怎么形成的？
答案：雾是由悬浮在近地面 或者水面空气中的小水滴凝 固形成。
各种大气污染物对人体的影响
铅 略超大气污染允许深度以上时，可引起红血球碍害等慢性中毒症 状，高浓度时可引起强烈的急性中毒症状。它对儿童的危害比对 成人影响为大。
二氧化硫 浓度为1－5ppm时可闻到嗅味，5ppm长吸入可引起心悸、呼吸困 难等心肺疾病。重者可引起反射性声带痉挛，喉头水肿以至窒息 。（1ppm=1mg/kg=1mg/L 即百万分之一）
主要大气污染物
1.有害气体
二氧化硫、氮氧化物、一氧化碳、碳氢化物、 光化学烟雾和卤族元素等
大气污染控制工程课件大气扩散浓度估计模式
x＜10Hs △H=0.362 QH1/3x2/3u-1
x＞10Hs △H =1.55 QH1/3 Hs 2/3 u-1 当QH＜21000 kW时,
x＜3x* △H =0.362 QH1/3x1/3 u-1 x＞3x* △H =0.332 QH3/5Hs 2/5
x* = 0.33 QH2/5 Hs 5/3 u -6/5 x*：大气湍流特征距离 x＞x* 时， 大气湍流对烟 气抬升起主要作用。
2
Q
2 u y z
exp[( y2
2
2 y
(z H)2
2
2 z
)]
P点的实际污染物浓度应为实源和像源作用之和，即
ρ =ρ 1+ρ 2
(x, y, z, H)
Q
y2
(z H)2
(z H)2
exp[( ){exp[
] exp[
]}
2 u y z
2
2 y
H2
2
2 z
)
(2)地面轴线浓度模式
地面浓度是以x轴为对称的，轴线x上具有最大值、 向两侧（如y方向）逐渐减小，由式 (4—8)在y＝0 时得到地面轴线浓度。
(x,0,0, H )
Q
u y z
exp(
H2
2
2 z
)
(3)地面最大浓度(地面轴线最大浓度)模式
σy和σz是(x距,0离,0x,的H函) 数，u而Q且y随z exx的p增(大2H而2z2增) 大。
高斯公式要求u≥1m/s, 当u＜1m/s时就不用高斯模 式而用其它模式处理。
变量 实际计算时风速如何取 ? 烟流抬升相对稳定后 整个烟云垂直范围内的平均风速。
六、高斯模式使用条件
x＞10Hs △H =1.55 QH1/3 Hs 2/3 u-1 当QH＜21000 kW时,
x＜3x* △H =0.362 QH1/3x1/3 u-1 x＞3x* △H =0.332 QH3/5Hs 2/5
x* = 0.33 QH2/5 Hs 5/3 u -6/5 x*：大气湍流特征距离 x＞x* 时， 大气湍流对烟 气抬升起主要作用。
2
Q
2 u y z
exp[( y2
2
2 y
(z H)2
2
2 z
)]
P点的实际污染物浓度应为实源和像源作用之和，即
ρ =ρ 1+ρ 2
(x, y, z, H)
Q
y2
(z H)2
(z H)2
exp[( ){exp[
] exp[
]}
2 u y z
2
2 y
H2
2
2 z
)
(2)地面轴线浓度模式
地面浓度是以x轴为对称的，轴线x上具有最大值、 向两侧（如y方向）逐渐减小，由式 (4—8)在y＝0 时得到地面轴线浓度。
(x,0,0, H )
Q
u y z
exp(
H2
2
2 z
)
(3)地面最大浓度(地面轴线最大浓度)模式
σy和σz是(x距,0离,0x,的H函) 数，u而Q且y随z exx的p增(大2H而2z2增) 大。
高斯公式要求u≥1m/s, 当u＜1m/s时就不用高斯模 式而用其它模式处理。
变量 实际计算时风速如何取 ? 烟流抬升相对稳定后 整个烟云垂直范围内的平均风速。
六、高斯模式使用条件
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颗粒物扩散模式：
粒径小于15μm的颗粒物可按气体扩散计算 大于15μm的颗粒物：倾斜烟流模式
c (x ,y ,0 ,H )(1 a )qe x p (y2)e x p [ (H v tx/u )2]
2 π uy z
2y 2
2z 2
vt
d p2 pg 18
第三节 污染物浓度的估算
实 际 浓 度
H
t x u
ut t
x
倾斜烟云模式:
在预测上述颗粒时，假设沉积和无沉积有相同的分
布形式，但在整个烟云离开源以后，便以重力终端
速度下降(ut),此时，只要将高斯模式中有效源高H
用
来置换即可得到倾斜烟云模式。
H ut x u
C x,y,z,H 2u Q yzex p 2y 2y 2 ex p zH 2 z2uu tx 2 ex p zH 2z2uu tx 2
第四章 大气污染物扩散模式
1.湍流扩散的基本理论 2.高斯扩散模式 3.污染物浓度的估算方法 4.特殊气象条件下的扩散模式 5.城市及山区的扩散模式 6.烟囱高度设计 7.厂址的选择
第一节 湍流扩散的基本理论
扩散的要素
风： 平流输送为主，风大则湍流大 湍流：扩散比分子扩散快105～106倍
湍流的基本概念
q ucdydz
c 未 知 数 ： 浓 度 ， 待 定 函 数 A ( x ) ， 待 定 系 数 a ,b （ 2 1 2）
积 分 ， 可 以 解 出 四 个 未 知 数 ： 得 到 高 斯 模 式
无界空间连续点源扩散模式
c(x,y,z)2πu qyzexp[(2y 2y 22z2z2)]
c —— 任一点处的污染物浓度，g/m3 u —— 平均风速, m/s q —— 源强，g/s σy ，σx —— 污染物在 x 、y方向的标准差
高架连续点源扩散模式
镜像全反射---->像源法
实源： c（x，y，z-H） 像源： c（x，y，z+H）
高架连续点源
实实 源源 的的 贡 贡献 献
z y
H
| 2 z xxcmax
地面连续点源扩散模式
地面源高斯模式（令H＝0）：
c(x,y,z,0) q
πuyz
exp[(2y2y2
2z2z2)]
相当于无界源的2倍（镜像垂直于地面，源强加倍）
倾斜烟云模式:
C x,y,z,H 2u Q yzex p 2y 2y 2 ex p zH 2 z2uu tx 2 ex p zH 2z2uu tx 2
高架连续点源扩散模式
（3）地面最大浓度模式：
地 面 由轴 地线 面浓 轴度 线浓模 度式 模： 式再 ：取 y=0代 入 上 式
c(x,0,0,H)πuqyzexp(2H 2z2)
地面最大浓度模式（续）：
设 y z const （实际中成立）
dc(x,0,0,H) 0
dz
由此求得
cmax
2q πuH2e
c(x,y,z,H )2 π u qyzex p ( 2 y2 y 2){ ex p [ (z2 H y 2)2] ex p [ (z2 H z 2)2]}
H? σy? σz?
高斯扩散模式的坐标系
1.烟气抬升高度的计算
有效有 源效 高源 ：高 H H s H
HS--H ---s烟― 囱― 几烟 何囱 高几 度何 ；高 △度 H---- --H 烟气― 抬― 升抬 高升 度高 度
c(x,y,z,H )2πu qyzex p [ (2 y 2y 2(z2 H y 2)2)]
像像 源源 的的 贡贡 献献
c(x,y,z,H ) q
2 π uy
zex p [ (2 y2 y 2(z2 H z 2)2)]
实际浓度
实 际 浓 度
c(x,y,z,H )2 π u qyzex p ( 2 y2 y 2){ ex p [ (z2 H y 2)2] ex p [ (z2 H z 2)2]}
➢泰勒－统计学方法，正态分布 ➢萨顿实用模式 ➢高斯模式
相似理论
由湍流引起的扩散:
粒子浓度分布以x 轴为对称轴，并符合正态分布。
y
平均风
微粒 x
第二节 高斯扩散模式
高斯模式的有关假定
坐标系
右手坐标，x为平均风向，z为垂直方向
四点假设 a．污染物浓度在y、z上分布为正态分布
b．全部空间中风速均匀稳定 c．源强是连续均匀稳定的 d．扩散中污染物是守恒的（不考虑转化和沉降）
高架连续点源扩散模式
地 (1面 )地浓 面度 浓模 度式 模： 式取 ：z＝ 0代 入 上 式 ， 得
c(x,y,0,H)πuqyzexp(2y 2y 2)exp(2H 2z2)
地 (2面 )地轴 面线 轴浓 线度 浓模 度模式 式： ：再 取 y=0代 入 上 式
c(x,0,0,H)πuqyzexp(2H 2z2)
湍流——大气的无规则运动 风速的脉动 风向的摆动
起因与两种形式
热力：温度垂直分布不均（不稳定） 机械：垂直方向风速分布不均匀及地面粗糙度
湍流扩散理论:
主要阐述湍流与烟流传播及物质浓度衰减的关系
梯度输送理论
➢类比于分子扩散，污染物的扩散速率与负浓度 梯度成正比，用分子扩散方程描述。
湍流统计理论
n 0Q H n1 H
n2 s
1
u
Q H = 0 .3 5
PaQ V
T Ts
T Ta Ts
当 1700kW Q H 2100kW 时
当H 17=00kHW1 ＜ Q( H＜H 22100kWH时1 )：Q
烟气抬升 ？
初始动量： 速度、内径 烟温度 －>浮力
计算方法：
第三节
Holland公式 Briggs公式 中国国家标准中规定的公式
中国
当QH≥21000kw或2100 ≤ QH＜21000kW
当 Q H且(Ts2-T1a0)≥03k5kW时和：( T s T a ) 3 5 K 时
H
高斯扩散模式的坐标系
高斯烟流的浓度分布
高斯烟流中心线上的浓度分布
无界空间连续点源扩散模式
由正态分布假定，得下风向任一点的浓度分布
c(x,y,z)A (x)eay2ebz2
方差的表达式
y 2cdy
2 y
0
0 cdy
z2cdz
2 z
0
0 cdz
由假定d 源强积分式
（单位时间物料守恒）