燃煤发电厂烟塔合一环境影响之一——烟气抬升高度的对比计算

介绍了德国导则规范的计算冷却塔排放烟气抬升高度的S/P模式.利用S/P模式做不同大气稳定度条件下不同环境风速的烟气抬升对比计算;确定了同等条件下不同烟气排放速度对烟气抬升高度的影响.作为对比,计算了同样烟气排放量情况下通过烟囱排放烟气的抬升高度.计算结果表明,在弱风状况下从冷却塔排放的烟气由于热力作用其抬升高度比从烟囱排放显著提高.个例计算结果表明,在极不稳定状况下,当风速大于4.5m/s时,冷却塔排放烟气抬升高度低于烟囱排放烟气.      

我国大气模式计算的若干问题

对我国大气环境界普遍采用的模式计算方法进行了分析，指出了模式计算结果的多样性，地面平均风速、最大地面浓度公式、面源模式、多次反射计算、熏烟模式和静风公式的影响，分析了烟气抬升公式的问题，推荐一个新的烟气抬升公式。对采样时间和布点也进行了分析。最后对这些问题的产生和解决办法提出了建议     

我国大气模式计算的若干问题

对我国大气环境界普遍采用的模式计算方法进行了分析,指出了模式计算结果的多样性,地面平均风速、最大地面浓度公式、面源模式、多次反射计算、熏烟模式和静风公式的影响,分析了烟气抬升公式的问题,推荐一个新的烟气抬升公式。对采样时间和布点也进行了分析。最后对这些问题的产生和解决办法提出了建议。      

烟云抬升的模拟实验

利用环境风洞模拟小型烟囱烟云的抬升运动,对于动量占主导的烟云抬升进行了研究,对不同的抬升公式的计算结果与实测值进行了比较.结果表明下洗对烟云的抬升有很大影响,下洗越严重,烟云的抬升越低.修正简单模型后得到的修正模型,能准确地反映烟云抬升过程中的扩展率变化情况.     

燃煤发电厂烟塔合一环境影响之二——华能北京热电厂烟塔合一设计环境影响估算

介绍了德国导则规范的污染物扩散模式.该模式为依照德国2002年空气清洁法研制的拉格朗日模式.利用该模式计算了华能北京热电厂烟塔合一设计通过120m冷却塔排放的烟气对地面造成的附加质量浓度.作为对比计算了与120m冷却塔排放量相同情况下通过240m烟囱排放的烟气对地面造成的附加质量浓度.计算结果表明,通过120m冷却塔排放烟气对地面造成的SO₂和PM₁₀附加年均质量浓度和日最大质量浓度总体小于通过240m烟囱排放对地面造成的结果.      

2×300 MW机组烟塔合一方案大气环境影响分析

受机场附近160 m限高制约,辽宁某电厂需采用烟塔合一技术. 运用德国AUSTAL2000模型分析了环境风速、大气稳定度、烟气出口速度、烟气出口温度等参数与烟气抬升高度间的关系,预测了烟塔排放的大气环境影响,并且与烟囱方案的大气环境影响进行了对比分析. 结果表明,各类参数变化均会导致烟气抬升高度发生改变. 环境风速不变,稳定度从A变到F时,抬升高度明显变小,最多可降低84.2%;相同稳定度条件下,环境风速从0.1 m/s增至4.4 m/s时,抬升高度明显变小,最多可降低84.3%;烟气出口速度从2.5 m/s增至8.0 m/s,抬升高度显著增加,最多为2.4倍;烟气出口温度从20 ℃增至50 ℃时,烟气抬升高度显著增加,最多为3.3倍. 综合经济及环保因素,该项目烟塔高度取130 m较适宜. 相比210 m烟囱方案,烟塔方案不仅满足机场限空要求,并且污染物年均及日均最大地面浓度均较低.      

动力与热力抬升对烟气抬升高度的影响分析

通过模式选择和计算,得出烟气抬升高度的增加与动能和热能的关系,表明当烟囱出口处风速分别为3 m/s、2 m/s和1 m/s时欲增加同样大小的烟气抬升高度,需要的动能比热能要高,结论认为烟气的热力提升比动力提升的贡献大。     

环境影响评价中烟气抬升公式的应用比较研究──以某发电厂项目为例

归纳出国内、外关于烟气抬升高度计算的14种经验公式,并以某发电厂项目为例,用其中9个公式详细计算其烟气抬升高度,比较了各种烟气抬升高度计算公式的不同,总结出其中的规律并分析原因。     

基于CFD方法的燃煤电厂烟气排放数值模拟

为研究燃煤电厂的烟气扩散,采用计算流体力学（computational fluid dynamics,CFD）方法对燃煤电厂烟气排放中污染物（包含气态污染物和固态颗粒物）的扩散形态进行模拟.燃煤电厂的排烟方式主要有烟塔合一和烟囱两种,根据几何参数建立烟塔合一及烟囱的数值模型,采用纳维-斯托克斯方程（Navier-Stokes equations,N-S equations）求解流场及气态污染物浓度场,采用离散相模型（Discrete Phase Model,DPM）计算固态颗粒污染物运动轨迹.结果表明:对于气态污染物,由于冷却塔下游漩涡的卷吸作用,采用烟塔合一排放的烟气最大浓度和超标范围随环境风速的增加逐渐增大,不利于烟气扩散.但随着环境风速的增加,空气的对流作用逐渐增强,从而加速了烟气的扩散.在漩涡和环境风的综合作用下,烟气的最大浓度和超标范围在环境风速为6 m/s时达到最大值,随后随着环境风速增加而减小.采用烟囱排放的烟气由于漩涡作用很小,因此其最大浓度及超标范围随风速的增加呈递减趋势.得益于烟气在冷却塔内的预扩散,采用烟塔合一排放的烟气最大浓度比采用烟囱排放的烟气最大浓度低将近1个数量级,但这种优势会随着环境风速的增加而减小.对于固态污染物,冷却塔后方的漩涡会加速颗粒物的扩散,因此采用烟塔合一排放的颗粒物的扩散状态远优于采用烟囱排放的颗粒物的扩散状态.      

锅炉烟气排放系统环保设计的主要参数及计算

根据高斯扩散模式论述了污染物净化效率、烟囱几何高度和烟气抬升高度是锅炉烟气排放系统环保设计的主要参数，并介绍了这三个参数的计算方法。     

确定大气环境承载力的烟云足迹法

本文讨论了大气承载力的定义,同时也给出了计算大气承载力的烟云足迹法的原理和计算公式,此外还给出了根据区域气象条件计算烟云足迹函数的具体算式和大气环境承载力的计算实例,烟云足迹分析法可为区域间的排污权交易提供技术基础.     

气象要素变化对城市空气质量影响的评估方法与应用——以PM2.5为例

从城市尺度空气质量模型和平流扩散理论出发,通过对气象要素归类,利用空气质量与各类气象条件对应排放源强表征量的关联,建立了气象要素变化对城市空气质量影响的评估方法.该方法考虑了包括风（风速和风向）、云量、太阳辐射强度、大气稳定度、混合层高度等基本气象要素,能定量有效评估长期气象要素变化对空气质量的改善幅度.该方法在河南省鹤壁市的应用表明,相对2020年,2021年PM_2.5浓度下降7.2μg/m³,气象要素变化和人为减排分别下降0.4和6.8μg/m³,占改善浓度的5.6%和94.4%,人努力起到主导作用;从季度来看,大气污染防治工作使夏、秋、冬季PM_2.5浓度均有所降低,其中冬季下降27.8μg/m³,减排措施贡献16.8μg/m³,人努力效果尤为显著.     

基于WRF-Chem模型的沈阳市颗粒物扩散特征和成因分析

日益严峻的城市大气环境质量不仅与当地污染物大量排放有关,还受到区域传输的影响。以沈阳市2017年1月一次大气污染过程为研究对象,利用WRF-HYSPLIT模式计算后向轨迹,结合WRF-Chem空气质量模型模拟地表PM_2.5颗粒物的扩散过程,同时分析了区域内的地面、高空天气系统特征。研究结果表明,2017年1月的气团轨迹传输模式可分为5类:偏西方向的传输模式1移动速度快,发生频率和污染浓度均最低,第2、3类簇团在传输模式上相近;均起源于内蒙古自治区内,向东南方向移动至目标区域,轨迹PM_2.5浓度均值较低依次为45.47,67.97 μg/m3,频率依次为24.19%、15.32%;第4类簇团传输模式为本地输送,轨迹占比为33.06%且污染水平最大（121.66 μg/m3）;西南方向传输模式5的频率占比为14.53%,PM_2.5污染水平为105.5 μg/m3。通过轨迹计算与空气质量模型结果对比发现,西南方向的传输模式与东北方向的传输模式会导致目标区域PM_2.5浓度升高,地形动力因子和热力因子所形成的东北地形槽和长白山小高压,更易导致重污染事件。     

Regional air quality prediction models using the knowledge-based system approach

Ｒｅｇｉｏｎａｌａｉｒｑｕａｌｉｔｙｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎｍｏｄｅｌｓｕｓｉｎｇｔｈｅｋｎｏｗｌｅｄｇｅ－ｂａｓｅｄｓｙｓｔｅｍａｐｐｒｏａｃｈＤｕＭｉｎ；ＢａｉＮａｉｂｉｎ；ＹａｏＧｕｉａｎ（ＲｅｓｅａｒｃｈｃｅｎｔｅｒｆｏｒＥｃｏ－Ｅｎｖｉｒｏｎｍ...     

大气环境质量预测模型研究

为适应青岛和贵阳地区地形和大气流场复杂的特点,吸收高斯烟云模式和烟团模式的优点,建立高斯轨迹烟云模式,模式同时考虑静风条件下的扩散。应用青岛和贵阳的实测数据对模式的性能进行检验,结果证明,该模式可适用于地形和流场复杂的地区。该模式是环境决策支持系统的一部分。      

烟羽在夜间雾天状况下的扩散数值研究

用夜间雾的数值模式研究了高架源在雾形成前后的扩散特征。模拟结果表明，雾的出现影响了大气近地层结，使原来很稳定的大气变成不稳定大气，但雾顶以上仍是逆温状态，这样导致雾顶附近的高浓度污染物向地面输送加剧，造成地面污染。这种情况非常类似于日出后出现的地面熏烟。研究结果从大气扩散方面解释了近年来在雾天临测中发现的地面高浓度污染现象，说明雾天是造成地面严重污染的重要天气之一。     

船舶大气污染排放的研究进展

船舶是大气污染的重要来源,其排放的NOx占化石燃料源的15%左右,SO2占人为源的4%~9%。国内外从3个方向开展对船舶大气污染的研究:(1)对大气气候影响;(2)源清单计算;(3)排放因子测量。船舶排放的多种污染物可改变空气质量;对大气辐射收支产生直接和间接影响;对海洋大气的成云效应产生影响。船舶源清单主要有2种计算方法:基于燃料消耗的方法,适用于长时间大尺度计算;基于船舶活动情况的方法,适用于高空间分辨率计算。排放因子测量有台架试验和空中烟羽测量2种方法:前者测量结果准确,条件设定自由;后者可行性高,并能提供颗粒物增长转化信息。国内研究尚处于起步阶段,需要建立完整的船舶排放清单,开展排放因子的测试和修正工作。     

A computational model for the rise and dispersion of wind-blown,buoyancy-driven plumes—I. Neutrally stratified atmosphere

A multi-dimensional computational model for the rise and dispersion of a wind-blown, buoyancy-driven plume in a calm, neutrally stratified atmosphere is presented. Lagrangian numerical techniques, based on the extension of the vortex method to variable density flows, are used to solve the governing equations. The plume rise trajectory and the dispersion of its material in the crosswind plane are predicted. It is found that the computed trajectory agrees well with the two-thirds power law of a buoyancy-dominated plume, modified to include the effect of the initial plume size. The effect of small-scale atmospheric turbulence, modeled in terms of eddy viscosity, on the plume trajectory is found to be negligible. For all values of buoyancy Reynolds number, the plume cross-section exhibits a kidney-shaped pattern, as observed in laboratory and field experiments. This pattern is due to the formation of two counter-rotating vortices which develop as baroclinically generated vorticity rolls up on both sides of the plume cross-section. Results show that the plume rise can be described in terms of three distinct stages: a short acceleration stage, a long double-vortex stage, and a breakup stage. The induced velocity field and engulfment are dominated by the two large vortices. The effect of a flat terrain on the plume trajectory and dispersion is found to be very small. The equivalent radii of plumes with different initial cross-sectional aspect ratios increase at almost the same rate. A large aspect-ratio plume rises slower initially and then catches up with smaller aspect-ratio plumes in the breakup stage. The Boussinesq approximation is found to be valid if the ratio of the density perturation to the reference density is less than 0.1.     

灵山风景区空气质量分析评价

随着灵山风景区旅游业的蓬勃发展,景区空气质量备受关注。根据灵山风景区景点的水平分布及高度落差,选取了11个具有代表性的采样点,从2010年3月至2011年1月进行空气质量连续监测。结果表明:灵山风景区的空气质量整体较好;焚香点的空气质量明显低于其他景点;客流量是影响景区空气质量的主要因素之一。在环境监测的基础上,采用改进的灰色聚类法对景区内各采样点进行空气质量评价,发现除百子戏弥勒、祥符禅寺、大佛3个采样点的空气质量为国家二级,其余采样点的空气质量均达到国家一级标准。辅以SPSS分析,发现空气质量等级与TSP、PM₁₀、PM_2.5浓度之间显著相关,说明颗粒物对空气质量等级的影响较之SO₂、NO₂更大。