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.      

烟塔合一项目烟气抬升影响因素分析

以德国空气清洁标准(VDI3784标准)所规定的冷却塔排烟抬升高度的计算方法(S/P模式)为基础,分别针对气象参数及源排放参数对烟塔合一项目烟气抬升高度的影响进行比较分析.气象参数中大气稳定度的变化对烟气抬升的平均影响大于环境风速的影响.随着稳定度从强不稳定(A类)到强稳定(F类)变化,烟气抬升高度呈逐渐降低趋势,平均...     

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。     

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.      

有风条件下点源高斯模式的参数敏感性分析

分析有风条件下点源高斯模式的参数敏感性,计算结果表明大气稳定度对污染物最大落地浓度最敏感,但规律性不明显。其余参数的敏感性如下,烟囱几何高度(H)>排放强度(Qs)>距地面10 m高处的10min的平均风速(U10)>烟囱出口烟气温度(Qv)>环境大气温度。因此在环境影响评价收集资料的过程中要注意,烟囱几何高度取值要准确,个位一定要明确;排放强度的确定最好精确到小数点后三位;平均风速的确定尽量精确到小数点后两位;当资料不足时,烟囱出口烟气温度可以根据实际情况估算。     

烟塔合一技术特点和工程数据

剖析了德国烟塔合一技术特点和工程数据.烟塔合一技术可以提高能源效率,简化烟气系统设计,减少烟囱和GGH换热器,可以合并锅炉引风机和脱硫增压风机,降低电厂建设费用,有利于降低发电成本.更为重要的是,烟塔合一技术可提高脱硫后净烟气的抬升高度,有利于降低污染.      

空冷塔对大气环境温度湿度影响的数值模拟

运用FLUENT建立空冷塔模型进行数值模拟,研究不同出口温度、环境温度和侧风速度下空冷塔与大气环境之间的传热.结果表明：不同出口温度及环境温度对空冷塔与大气环境间的换热有显著影响.其中,当出口温度升高到328K时,空冷塔近地面层空气温度上升6.22K,而其相对湿度由47.7%降至31.78%,空气干燥程度增大;随着环境温度与排气温度间温差增大,换热效果更为显著,表现为冬季空气干燥程度变化最大,春秋次之,夏季最小.不同环境风速对空冷塔与大气环境间换热区域影响显著,其中,当侧风风速为7m/s时,热交换影响区域可达11.17km,且空冷塔近处相对湿度由47.7%降至39.47%.     

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.      

烟塔合一排放参数试验及特征

在电厂典型工况条件下,测试烟塔排放口及塔体内部混合烟气的流速、温度、气压和相对湿度等参数的分布. 结果表明:在烟塔排放口和塔体内部,混合烟气各参数的分布均是非均匀的. 烟塔排放口处各参数水平分布均为中心处高、边缘处低;2月17,21和22日烟塔排放口处混合烟气的平均流速分别为2.8,3.1和2.9 m/s,总平均流速为2.9 m/s;3 d平均温度分别为13.1,13.4和13.2 ℃,总平均温度为13.2 ℃;3 d平均相对湿度分别为94.1%,87.8%和90.3%,总平均相对湿度为90.7%. 塔体内部混合烟气各参数垂直分布规律为:温度、气压和相对湿度均为烟塔中心处高、边缘处低,但流速分布不同,在塔体上部流速分布呈中心处高、边缘处低,而下部则相反.      

城市立体交通系统中污染物传播特性数值模拟

构建了一个包含交通转盘、隧道、高架桥和下沉式公交站的立体交通几何模型,建立了该系统中流体流动与污染物传播的耦合数学模型,数值分析了环境风变化时,该系统中流体流动与气态污染物的传播规律.结果表明,环境风向的变化直接改变了公交站区域流体的流向途径,在公交站区域;北风时的平均污染物浓度是西风时的3.5倍,而在转盘中央区域,北风时平均污染物浓度是西风时的5倍.西风时,环境风速从0.5m/s增加到3.5m/s,东侧公交站区域的平均污染物浓度减少95.21%;交通隧道内,环境风速的增加使空气流通速度增加,污染物浓度迅速降低.     

燃煤电厂细颗粒物排放粒径分布特征

目前细颗粒物区域污染已成为普遍现象,控制燃煤电厂细颗粒物的排放是控制大气中细颗粒物的重要途径之一,而了解燃煤电厂细颗粒物的排放粒径分布及其形成的可能原因和影响因素显得尤为重要.针对浙江某电厂660 MW燃煤机组,在120、100、90和85℃四种不同运行工况下,采用Dekati ELPI+对电除尘器入口和出口以及烟囱60 m横断面处烟尘进行多平台同步采样测试,以研究该电厂所排放细颗粒物的粒径分布特征、不同工况下细颗粒物的排放浓度及其变化规律.结果表明:① 不同工况下,电除尘器出口和烟囱60 m横断面处颗粒物数浓度都主要集中在亚微米态（粒径 < 1 μm）,并随粒径增大而数浓度快速减小.② 随着烟冷器出口烟气温度的降低,烟气经过除尘装置后,无论是颗粒数浓度还是质量浓度均有一定程度的下降,但当烟气温度降至90℃时,继续降温对电除尘器除尘效果的影响基本趋于恒定.③ 无论燃用设计煤还是校验煤,当烟冷器出口烟气温度相对较低时,经脱硫后积聚模态颗粒物质量浓度较除尘后有明显增加;而烟气温度较高时,呈现出脱硫后较除尘后粗模态颗粒物质量浓度增长的现象.④ 当原烟气稀释倍数从7倍增至10倍时,6~27 nm粒径段颗粒物数浓度呈指数倍增长,说明稀释过程主要影响纳米级颗粒物的数浓度.⑤ 燃用设计煤,烟冷器出口烟气温度90℃时,电除尘器对PM₁的去除效果最明显为63.9%~99.8%,可见降低电除尘器入口运行烟温,可促进其对亚微米态颗粒物的捕集率.      

烟气抬升公式计算对比

烟囱的有效烟气高度是计算地面浓度的一个重要因素,目前,有许多烟气抬升公式被用在大气质量模型中,本文介绍了一些烟气抬升公式,即Briggs,Holland.moses和Carson,GB,Lucas.Concawe,Csnady,TVA和静风公式等.其烟囱有小的、中的、大的和极大的各种,这些公式计算的结果在它们适用的范围内做了对比,根据计算的数据,得到了一个新的烟气抬升公式如F:△H=(0.92V,D+5.25F_b0.4H_s0.6)/u,该公式可广泛地应用于大气质量模型。并给出满意的结果      

大气扩散浓度估算在锅炉房烟囱高度计算中的应用

锅炉房的烟囱已从单纯的排气装置发展成为控制污染、保护环境的设备。因此烟囱高度的正确估算对于环境影响评价工作、建设单位都至关重要。结合唐山某城区集中供热锅炉房环境影响评价案例,利用大气扩散浓度公式估算锅炉房烟囱高度。在计算过程中,考虑了烟气流速及当地常年风向、风速、稳定度等污染气象特征,由正态分布模式导出的简化公式导出最大着地浓度与烟囱有效高度的平方成反比,从而计算出烟囱高度。另外还总结烟囱设计中应注意的一些问题,为建有锅炉房的建设项目环境影响评价工作提供参考。     

海面动力学粗糙度参数化方案对近海风资源评估结果的影响

采用数值模拟手段可以获取风能资源开发利用高度处资源量的区域分布状况,海面的动力学特性对近海面风速的数值模拟结果影响较大,论文采用WRF模式来研究不同海面动力学粗糙度参数化方案对近海及沿海地区风能资源的数值模拟评估结果影响以及方案的适用性.采用不考虑粗糙度变化(P_0)、WRF模式中参数化公式系数为定值的方案(P_WRF)、Yelland和Taylor 的分风速对参数化系数进行取值的方案(P_YT)对杭州湾近海及沿海地区风场进行模拟研究.通过与观测资料的对比分析可以得出以下结论:通过参数化方法改变海面动力学粗糙度可以改进近海和沿海地区风速的模拟效果,且P_YT 方案的模拟效果要优于P_WRF方案;当观测点为海风时,考虑粗糙度变化方案的风速模拟结果改进更加明显;观测点风速低于约8 m/s 时,所有方案模拟结果的相对误差均随风速增加而降低,P_YT 方案的模拟误差最小,P_0 的误差最大;而当风速大于8 m/s 时,相对误差会随风速的增加而增加,P_YT方案模拟误差最大,P_0 方案误差最小.三种方案模拟风能资源差异主要体现在陆地沿海和近海区域,离海岸线较远的陆上地区模拟结果相差不大,在沿海和近海区域方案P_WRF平均风速模拟结果比方案P_YT的偏高约为0.5 m/s,平均风功率密度偏高约为50 W/m².     

金龙顶子火山喷发柱动力学参数的估算及其灾害评价

用厚度对数-面积平方根法求得金龙顶子火山四海期喷发物体积为0.2155km3。根据最大浮岩碎屑粒度等值线分布特征,估算四海期喷发柱气冲区高度2.5km、对流区高度10.0km、伞状区高度13.86km;风速25-30m/s;初始喷发温度800℃;喷火口半径50m;初始速度250m/s;质量喷发率106.54kg/s;体积喷发率103.26m3/s;喷发高峰时上升速度100m/s;喷发柱中央线温度210k;喷发柱宽度半径为2km;伞状区向外辐射速度20～7m/s;喷发持续时间约为32.91小时;释放能量为1.62×1019J。在火山喷发数值模拟软件模拟验证的基础上,对金龙顶子火山灾害进行了评价预测。     

风速对人为扬尘源PM10排放浓度和强度的影响

人为扬尘源排放模型很少考虑风速对排放的影响,为了解人为扬尘源排放浓度及排放强度与风速的关系.以施工扬尘和道路扬尘为典型人为扬尘源,通过现场实测研究了风速对扬尘源附近大气环境中扬尘排放浓度、排放强度的影响.结果表明,扬尘源附近大气环境中因扬尘造成的PM10(可吸入颗粒物)排放浓度随风速的增加先降后升,本研究中最低浓度值所对应的2.2 m高度处的风速v(cmin)为1.0-2.0 m/s;扬尘排放强度随风速的增加逐渐升高,风速相似文献   

风帽在准好氧填埋的应用及对填埋初期的影响

首次将风帽应用于准好氧填埋,以2 m×1 m×2 m的准好氧模拟箱为对象,考察了风帽对准好氧填埋环境形成过程的影响,比较了不同风速条件下二氧化碳和甲烷的浓度变化,并对风帽应用于准好氧填埋的作用原理进行了分析,以期为设计和优化准好氧填埋结构提供参考.结果表明,风帽可以加快准好氧环境的形成,将传统的准好氧环境的形成期由常规的50 d以上提前到40 d左右.通过比较风帽先拆后装二氧化碳和甲烷的浓度变化,表明风帽可以促进甲烷向二氧化碳的转化,减少甲烷的排放.卸下风帽后二氧化碳的浓度由最初的16.67%降为15.88%,甲烷从6.14%增大到16.12%;装上后二氧化碳的浓度增至19.18%,甲烷降为10.05%.考察了风速为2.0、3.5、5.0、6.5、8.0 m/s 5种条件下导气管出口处的甲烷排放情况,表明风速可以加强风帽的作用,有利于甲烷的减排,当风速增至8 m/s时,甲烷浓度由最初的15%以上降为5%以下.     

广州地区灰霾过程和清洁过程的边界层特征对比分析

利用2014~2016年广州国家基本气象站的微波辐射计、风廓线雷达和地面观测数据,研究广州地区灰霾过程和清洁过程的边界层结构特征.结果表明：（1）灰霾过程中,270m高度以下风速随高度递减,270m高度以上的风速随高度递增,2000m以下的风速增率小于2000m以上的风速增率,盛行风向随高度的增加呈顺时针旋转,510m高度以下风速基本小于3.0m/s,其中08：00至20：00,390m高度以下风速小于2.0m/s;清洁过程中510~1590m和2790~3000m存在风速大于5.0m/s的高值中心,1830m高度以下,清洁过程各层的平均风速明显高于灰霾过程;（2）贴地逆温与能见度总体上呈负相关,与PM_2.5浓度呈正相关,相关系数分别为-0.367和0.455,而当贴地逆温和低空逆温同时存在时,其相关性更高,其相关系数分别为-0.5和0.601,说明多层逆温的存在更容易出现灰霾天气.灰霾过程中,低空逆温与能见度和PM_2.5的相关不明显,而清洁过程中,低空逆温的出现主要与冷空气南下有关,其与能见度呈正相关（0.217）,和PM_2.5浓度呈负相关（-0.64）,低空逆温不利于灰霾天气形成;（3）灰霾过程中,贴地逆温出现频率为60.68%,平均逆温强度为1.38℃/100m,平均逆温厚度为153.20m,明显高于清洁过程;清洁过程中,低空逆温的逆温强度、厚度和出现频率分别为0.27℃/100m、691.07m和64.61%,明显高于灰霾过程.（4）清洁过程的混合层高度明显高于灰霾过程,清洁过程的日均混合层高度（958.92m）是灰霾过程（398.03m）的2.4倍.     

数值风洞与物理风洞对烟塔合一排烟的比较研究

热电厂"烟塔合一"排烟技术因其初期投资和运行维护费用少,排烟效果好、SO2落地浓度低等优势,特别是在机场附近的净空限高和对景观环境有特殊要求的地区具有广阔的发展空间。目前国内外广泛使用的大气污染物预测模型——德国模式在烟塔合一排烟方式的预测上尚存在许多问题,如大风下洗条件下,冷却塔附近空腔区的大小和范围、空腔区污染物最大地面浓度等难以给出准确的预测结果。为准确预测烟塔合一排烟方式的大气污染物扩散情况,一种新的大气污染物扩散预测模式——数值风洞模型以及物理风洞实验被用于模拟烟塔合一的环境影响,分析数值风洞模式和物理风洞实验在大气环境预测领域应用的适用性和优缺点。2个预测方法的结果表明:在烟塔合一排烟方式下,大气污染物最大落地浓度随风速增加而增加同时在冷却塔下风向存在负压区,污染物在该区域高浓度聚集。对2种方法进行比较,物理风洞实验由于受到物质和气象等条件的限制,无法得到精确的预测结果以及无法直观地描述空腔区的产生和变化规律。而数值风洞模拟具有更大的自由度和灵活性,预测出在夏季6 m/s风速下,冷却塔下风向最大落地浓度出现峰值,属于最不利的气象条件。同时该方法可利用图形化手段实现对空腔区产生、变化、破碎至再生成的全过程描述,从而建立了一种大气污染预测的重要手段。     

新型垂直探测资料在污染天气分析中的应用

针对2017年1月上旬广州地区出现的一次持续时间长的重污染天气过程,基于地面观测资料、激光雷达、风廓线雷达和微波辐射计数据,从水平和垂直扩散条件2个方面分析了此次污染过程的形成和维持的原因.结果表明：（1）本次污染过程期间,广州地区地面风速基本为小于2m/s的偏北风,在300m高度以下普遍存在平均水平风速低于2.6m/s的小风层;污染前期640m高度内的各层回流指数廓线小于0.6,100m高度小于0.4,污染缓解后回流指数高于0.7.（2）地面PM_2.5浓度与逆温强度的相关系数为0.42,过程平均逆温厚度167m,平均逆温强度为1.08℃/100m;（3）PM_2.5浓度与边界层高度的相关系数为-0.56,清洁时段的平均边界层高度（876m）约为污染时段（620m）的1.4倍,过程最低边界层高度为267m;PM_2.5浓度与边界层通风量的相关系数为-0.61,清洁时段的平均边界层通风量（2538m²/s）约为污染时段（1136m²/s）的2.2倍,使用边界层通风量能更好表征大气污染的程度.