2. 5 烟囱高度的计算 课件(共13张)-《大气污染控制技术与技能实训》同步教学（大连理工大学出版社）

第2章大气污染控制技术基础

本章主要介绍大气污染物的基本性质、大气污染物的来源和产生机理。通过学习和掌握大气污染物的基本性质了解其来源和分类，熟悉和掌握各种燃料的种类及特性、燃料的燃烧条件对污染物产生的影响，了解清洁燃烧技术的基本知识。熟悉不同行业单位产生的大气污染物情况学习指南：2.5烟囱高度的计算

烟囱不单是一排气装置，也是控制空气污染、保护环境的重要设备。烟囱高度、出口直径、喷出速度等工艺参数应满足减少对地面污染的需要。增加烟囱高度可以减轻污染源对局部地区的污染，大体上C地面∝1/H2，但超过一定高度后再增加高度，对地面浓度的影响甚微，而烟囱的造价却随高度增加而急剧增大（烟囱的造价∝H2），所以并不是烟囱愈高愈好。设计烟囱高度的基本原则是既要保证排放物造成的地面最大浓度或地面绝对最大浓度不超过国家大气质量标准，又应做到投资最省。一、烟囱高度计算烟囱高度的计算分为：①精确计算法；②简化计算法。烟囱高度一般按锥型扩散正态分布模式导出的简化公式计算，据对地面浓度要求不同，有两种计算法方法：（一）保证地面最大浓度不超过允许浓度的计算方法；（二）保证地面绝对最大浓度不超过允许浓度的计算方法。2.5烟囱高度的计算1.按地面最大浓度的计算方法以地面最大浓度不超过规定为依据，保证地面最大浓度不超过《环境空气质量标准》规定的法定限值来确定烟囱的高度。设国家大气环境质量标准中规定的污染物浓度为c0，该区的背景浓度为cb，在设计烟囱高度下，排放污染物所产生的地面最大浓度为则烟囱的最低高度可表示为：

2.5烟囱高度的计算2.按地面绝对最大浓度计算2.5烟囱高度的计算3.根据点源烟尘允许排放率设计（P值法）P值法是为防止空气污染，限制污染物的排放量而提出的一种控制理论。它规定每一个污染源的污染物排放量必须小于允许排放量，否则这个污染源是不合格的。其计算公式如下：

式中：q---允许排放量，t/h；

P---允许排放指标，t/(h·m2)，按所在行政区及功能区查表；按上述模式可求出有效源高H，再计算烟囱抬升高度，便可确定出烟囱的实际高度2.5烟囱高度的计算

二、烟囱设计中的若干问题

1、上述烟囱高度计算公式皆是在烟流扩散范围内温度层结相同的条件下，按锥形烟流的高斯模式导出的。对于设计的高烟囱（大于200m），若所在地区上部逆温出现频率较高时，则应按上部逆温的扩散模式校核地面污染物浓度。对于设计的中小型烟囱，当辐射逆温很强时，则应按漫烟型扩散模式校核地面污染物浓度。2、烟流抬升高度对烟囱高度的计算结果影响很大，所以应选用抬升公式的应用条件与设计条件相近的抬升公式。否则，可能产生较大的误差。3、关于气象参数的取值方法有两种，一种是取多年的平均值，另一种是取保证频率值。4、为防止烟流因受周围建筑物的影响而产生的烟流下洗现象(如图2-10所示)，烟囱高度不得低于它所附属的建筑物高度的1.5~2.5倍，对于排放生产性粉尘的烟囱，其高度自地面算起不得小于15m，排气口高度应比生产主厂房最高点高出3m以上；为防止烟囱本身对烟流产生的下洗现象，烟囱出口烟气流速不得低于该高度处平均风速的1.5倍。5.为了利于烟气抬升，烟囱出口烟气流速不宜过低，一般宜在20~30m/s，当设计的几个烟囱相距较近时，应采用集合(多管)烟囱，以便增大拾升高度；烟气温度不宜过高，排烟温度一般在100℃以上。2.5烟囱高度的计算三、厂址的选择1.厂址选择中对背景浓度的考虑进行厂址选择时，首先要对当地背景浓度进行调查。背景浓度又称本底浓度，是该地区已有的污染物浓度水平。在背景浓度已超过《环境空气质量标准》规定浓度限值的地区，就不宜再建新厂。有时背景浓度虽然没有超过环境空气质量标准，但再加上拟建厂造成的污染物浓度后，若超过环境空气质量标准，短时间内又无法克服的，也不宜建厂。除此而外，在进行厂址的选择时，还要考虑长期平均浓度的分布。2.厂址选择中对气象条件的考虑从防止大气污染的角度考虑，厂址应选在大气扩散稀释能力强，排放的污染物被输送到城市或居民区可能性最小的地方。2.5烟囱高度的计算气候资料是指气象资料的常年统计形式。（1）对风向和风速的考虑为了一目了然，常把风资料画成风玫瑰图。图2-11是风向玫瑰图，即在8个或16个方位上给出风向（风速）的相对频率或绝对值，用线的长短表示，连接各端点即成。风玫瑰图可按多年（5-10年或更长）的年平均值画出；也可按某月或某季的多年平均值画出。山区地形复杂，风向、风速随地形和高度有很大变化，可做出不同测点和不同高度的风玫瑰图。静风（风速<1.0m/s）或微风（风速为1～2m/s）情况大气通风条件差，容易引起高浓度污染，尤其是长时间静风会使污染物大量积累，引起严重污染。因此，在空气污染分析中不仅应统计静风频率，有条件还要统计静风持续时间。污染物危害的程度和受污染的时间及浓度有关，所以居住区、作物生长区都希望能设在受污染时间短、污染浓度低的位置，因而确定工厂和居民区的相对位置时要考虑风向、风速两个因素。污染系数表示风向、风速综合作用对空气污染物扩散影响程度。其表达式为：

污染系数=

2.5烟囱高度的计算（2）对大气稳定度的考虑由于一般污染物扩散是在距地面几米高范围内进行的，所以离地面几百米范围内的大气稳定度对污染物的扩散稀释过程有重要影响，选厂址必须注意收集逆温层的强度、厚度、出现频率和持续时间等资料，要特别注意逆温同时出现静风或微风的情况。大型工厂：若排烟有效烟囱高度能突破经常出现的逆温层高度而在逆温层以上扩散，对防止污染有利，若逆温层出现在烟囱有效高度上部，往往易造成污染。中小工厂：距地面200~300米以下的逆温层对中、小型工厂是不利的条件，高层逆温对几公里范围内的扩散影响不大。其它气象资料：如降雨、云、雾等。（3）混合层厚度的确定混合层高度是影响混合物铅直扩散的重要参数。由于温度层结的昼夜变化，混合层高度也随时间变化。混合层高度可看作气块作干绝热上升运动的上限高度。（即：干绝热递减率上限高度。混合层愈高，则污染物垂直扩散的范围越大。）具体指出污染物在铅直方向的扩散范围。受太阳辐射的影响，午后混合层高度最大，在温度—高度图上，从上午最大地面温度作干绝热线，与早晨温度探空曲线的交点高度为午后混合层高度，即最大混合层高度。见下页图示。

大范围内的平均污染浓度，可以认为与混合层高度和混合层内的平均风速的乘积成反比。通常定义Dū为通风系数。Dū－单位时间内通过与平均风向垂直的单位宽度混合层的空气层。通风系数越大，污染浓度越小。2.5烟囱高度的计算2.5烟囱高度的计算三、厂址的选择3.厂址选择中对地形的考虑山谷较深，走向与盛行风向交角为45°~135°时，谷风风速经常很小，不利于扩散稀释，若烟囱有效高度又不能超过经常出现静风及小风的高度时，则不宜建厂。排烟高度不可能在下坡风厚度及背风坡湍流区高度时，在这种地区不宜建厂。四周山坡上有居民区及农田，排烟有效高度又不能超过其高度时，不宜建厂。四周地形很深的谷地不宜建厂。烟流虽能越过山头，仍会在背风面造成污染，因此居民区不宜设在背风面的污染区。在海陆风较稳定的大型水域或与山地交界的地区不宜建厂。必须建厂时，应该使厂区与生活区的连线与海岸平行，以减少海陆风造成的污染。由于地形对空气污染的影响是非常复杂的，这里给出的几条只是最基本的考虑，对具体情况必须做具体分析。在地形复杂的地方建厂，一般应进行专门的气象观测和现场扩散实验，或者进行风洞模拟实验，以便对当地的扩散稀释条件做出准确的评价，确定必要的对策或防护距离。习题2.52.5烟囱高度的计算1.某市远郊农村平原开阔地上已建成一火力发电厂。该电厂的烟囱高度120m，考虑到当时当地的气象所造成的烟气抬升高度，烟囱的有效高度H=307m。根据我国1991年颁布的制定地方大气污染排放标准的技术方法(GB/T13201-91)所规定的该发电厂地区的SO2容许排放指标P=21t/(m2.h)。试问从该电厂烟囱排放SO2，的最大容许量为多少?2.处于某市东部远郊平原地