炼厂酸性气火炬排空大气环境影响评估_基于单源高斯烟羽模型_甘光伟

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国内外石化行业火炬污染排放控制标准与规范研究

国内外石化行业火炬污染排放控制标准与规范研究王震东; 沈晓波; 修光利; 陈佳慧; 闫磊; 邹文君【期刊名称】《《环境科学研究》》【年(卷),期】2019(032)009【总页数】8页(P1456-1463)【关键词】火炬; 排放; 监测; 标准【作者】王震东; 沈晓波; 修光利; 陈佳慧; 闫磊; 邹文君【作者单位】华东理工大学资源与环境工程学院上海200237; 华东理工大学上海市环境保护化学污染物环境标准与风险管理重点实验室上海 200237; 华东理工大学国家环境保护化工过程环境风险评价与控制重点实验室上海200237; 上海污染控制与生态安全研究院上海200237【正文语种】中文【中图分类】X51石化行业是排放VOCs (挥发性有机物)的重要行业之一，而火炬是石化行业VOCs 排放的一个重要环节. 火炬是炼油厂和石油化工厂生产中不可或缺的设施，目的是为了处理生产和突发事件过程中产生的可燃气体、有毒气体及未能及时应用的废气[1-2]等，从而保证装置的安全性并且降低化工厂废气对环境的污染.由于火炬的高度和燃烧温度限制，火炬燃烧后VOCs排放的测定难度较大. 目前，上海市针对火炬VOCs排放量核算时，较常采用的方法为系数法，即取火炬98%的燃烧效率计算污染物排放量. 但是，美国的部分测定数据表明，火炬排放有机物的燃烧效率不一定能稳定达到98%[3]，火炬燃烧的产物及部分副产物(如CO2、CO、NOx、硫化物等)[4-7]仍会有部分残留，甚至在某些地区，火炬是高反应活性有机物的重要来源. 因此，对火炬燃烧产生VOCs的排放和控制标准的研究在近10年来得到了国外的高度重视.近年来，我国也相继施行了一系列与火炬相关的标准，标准主要针对火炬的设计参数有一定的要求，但对火炬的日常监控、维护、排放监测等没有较为详细的规定，因此，对于火炬系统污染物的燃烧状况及其燃烧后污染物的排放浓度和排放总量的研究是目前急需解决的问题. 该研究从急需解决的问题出发，以期为上海市生态环境管理部门在火炬检测和监控方面建立适合本地区的标准体系提供技术支持，并为上海市火炬污染物排放控制标准的制定提供科学依据.1 火炬的构成和排放火炬分为地面火炬和高架火炬. 地面火炬分为地面开放式火炬和地面封闭式火炬两种，主要由燃烧器、防风消音墙、分级燃烧系统、安全措施等系统所组成，封闭式火炬还有长明灯点火装置. 高架火炬由点火系统、控制系统、火炬头、长明灯、外壁钢结构支撑及内部直立上升管道组成[8]. 火炬头作为废气燃烧的区域，能正常工作是火炬保持高燃烧效率的重要前提. 高架火炬的造价低且尾气处理量大，多数石化行业生产量较大，因此我国高架火炬的数量偏多；但是相对来说，地面火炬环保效果更好，无烟能力更强且便于维修，近10年来，我国才开始逐渐推行地面火炬. 近年来，部分学者针对火炬的燃烧和排放情况的研究发现了火炬燃烧排放造成的影响. Elvidge等[9]在2009年的记录报告中显示，2008年美国的燃气燃烧量为137×108 m3，相当于对大气中排放了超过2.78×108 t的CO2，而火炬排放就是其贡献者之一，为保持火炬使用过程中引燃火焰的长明，火炬需要持续燃烧天然气等助燃气体，从而造成了CO2的持续排放.由表1可见：美国Harris县2006年火炬年排放HRVOC的量占本行业年排放量的比例均超过50%，对于独立存储仓库，火炬排放量占本行业年排放量的比例达96.3%，表明在化工行业中HRVOC排放量最多的区域仍在火炬燃烧的部分；所有行业火炬的污染物排放总量接近 3 000 t，因此火炬的燃烧排放是急需关注的问题. 表1 美国Harris县2006年各行业火炬HRVOC年排放量及占本行业HRVOC年排放量的比例[10]Table 1 Flare emission HRVOC and proportion of various industries in 2006 in Harris County, the United States[10]行业火炬HRVOC 年排放量∕t占本行业HRVOC年排放量的比例∕%化学制造278.364.6聚合物制造376.756.4烯烃制造460.063.5石油炼制308.756.3独立存储仓库45.896.3其他混合工业1469.560.82 火炬排放的表征与监测2.1 火炬效率的表征火炬系统作为废气处理的最终环节，其尾气处理能力对于整个企业的环保效果极为重要，而影响其尾气处理能力的因素主要有两个：燃烧效率(combustion efficiency, CE)和焚毁率(destruction and removal efficiency, DRE, 即摧毁和去除效率)[11-12]. 其中，燃烧效率指燃料燃烧后实际放出热量占其完全燃烧后放出热量的比值; 焚毁率指燃料燃烧后已分解转化的燃烧占总燃料的比值，即转换为CO或者CO2有机物的比率.目前控制火炬燃烧效率和焚毁率的方法主要有两种：①通过控制火炬系统各部件的高性能和安全有效性来保证火炬的正常燃烧，如火炬头及其他设计参数等[13]；②通过对引燃火焰和燃烧火焰[14]的监测监控手段实时反馈并控制火炬的燃烧状态，如废气和辅助气的组分、流量、热值等.2.2 火炬的监测方法目前国内外对火炬的测量方法主要有探测器法、DIAL(different absorption lidar,差分吸收激光雷达系统)、CFD(computational fluid dynamics)、FTIR Spectrometer(fourier transform infrared Spectrometer)及系留气球法或遥控载具系统等，但是由于火炬高温和辐射对测量设备的影响以及出于安全方面的考虑，火炬排放目前仍没有一个标准的测量方法.探测器法是直接利用设备将特定的探测器放置火炬烟羽区域进行直接测量的方法，但其安全性较差. 1983年Mcdaniel[15]将长8.2 m的探测器悬吊至火炬的火焰处，对火炬排放的污染物种类、温度及火炬口处的风速等进行了测量.DIAL是基于Lambert-Beer定律，当雷达系统发射的激光束波长与测量的污染物分子吸收波长相同时，激光的轻度会发生衰减，依据衰减的强弱判定气体的浓度，以此确定污染物的种类和浓度. Vasa[16]对中红外DIAL进行比较研究，并利用系统在1.6和2 m的不同波长下进行温室效应气体CO2遥感测定，由于该方法可在一定范围内测定ρ(CO2)，因此可适用于远程安全测量高架火炬的排放.CFD是利用CFD模型将企业的整个火炬系统建模然后进行计算，是一种火炬的模拟系统. 2014年Singh等[17]将基于CFD建模的空气和蒸汽辅助乙烯火炬的研究用于调查重要的火炬运行参数，计算DRE、CE及HRVOCs/VOCs/NOx排放率以量化火炬性能.系留气球法是指将特定的污染物采样或者测量仪器放置在小型系留气球中，控制气球的高度和位置对火炬排放气体进行测量和研究，该方法是对探测器法的改进，安全性也相对较低. 2012年庄盛智[18]利用小型系留气球搭载相应的分析测试仪器对中国台湾地区某厂两个高架火炬进行测试，利用测得的CO、CO2及非甲烷总烃和黑炭的浓度计算燃烧效率和有机物的摧毁效率.FTIR Spectrorneter原理是利用数字信号处理器系统控制扫描镜，收集干涉图并进行傅里叶变换，光谱传输到个人电脑并通过识别算法进行分析. 2005年Harig等[19]研究采用被动傅里叶变换红外光谱法对甲烷进行远程检测，以便在检查航班期间能够直接测定直升机排放的甲烷浓度. 由于傅里叶变换红外遥测具有远距离遥测的技术，因此目前在远距离测量大气污染物种类及浓度方面应用颇多.以上的火炬测试结果均表明，在火炬的实际燃烧过程中，仍伴有大量的有机物、CO2及颗粒物的产生，因此火炬的排放仍需要有效的控制.3 国内火炬排放控制标准3.1 火炬设计和使用标准规范1990年我国颁布实施了HGJ 38—1990《化工厂火炬及排气筒塔架设计规定》标准[20]，对火炬塔架材料、型式的选择以及荷载、构造结构、施工等提出了要求，但很快被废止. 原化学工业部于1995年颁布了HG/T 20570—1995《工艺系统工程设计技术规定》[21]、HG/T 20570.12—1995《火炬系统设置》[22]等，其中，关于火炬的规定包括火炬系统的设计原则、火炬烟囱的高度和直径的计算、火炬的主要附属设备(如管道、火炬气分离罐、火炬气的密封系统等)，但未对火炬的大气污染物排放提出控制要求. 2001年中国石油化工集团有限公司负责修订了SH 3009—2001《石油化工企业燃料气系统和可燃性气体排放系统设计规范》[23]，该规范主要介绍了火炬工艺装置的排放条件、可燃气体排放系统管网的设计、火炬的分液和水封、高架火炬的设计计算、地面火炬的设计原则及火炬点火设施的确定. 2014年住房和城乡建设部及国家质量监督检验检疫总局联合发布了GB 51029—2014《火炬工程施工及验收规范》[24]，但仅对火炬的安装质量进行了规定，没有涉及与污染物排放相关的规定. 《中国石油化工股份有限公司炼油火炬系统安全运行指导意见(试行)》[25]强调了要符合SH 3009—2001的要求，同时要求火炬头应保证装置正常操作和开停工时能够保持无烟燃烧.3.2 污染物排放控制标准2015年颁布的GB 31570—2015《石油炼制工业污染物排放标准》[26]和GB 31571—2015《石油化学工业污染物排放标准》[27]对火炬均提出了规定：①采取措施回收排入火炬系统的气体和液体；②在任何时候，挥发性有机物和恶臭物质进入火炬都应能点燃并充分燃烧；③应该连续监测、记录引燃设施和火炬的工作状态(如火炬气流量、火炬头温度、火种气流量、火种温度等)，并保存记录1 a以上. 综上，目前我国火炬标准主要以火炬的设计要求为准，而对于火炬的监测及火炬排放物的种类和浓度还没有明确的规定和标准.4 国内外火炬排放控制标准及规范的比较4.1 火炬系统组成的认证火炬系统质量高低是确保火炬气体充分燃烧的基础. 因为火炬本身是由多个部件构成的，所以火炬本身的质量主要由火炬头、防回火设施、鼓风机和驱动器本身的质量来保证. 从国内外的标准对比来看：火炬系统的高燃烧效率需重点考虑火炬头的安全性、有效性和速度；火炬系统的安全性需重点考虑气液分离罐和液封等防回火设施. 火炬头的速度及有效性等具体要求见表2.表2 火炬系统质量认证要求Table 2 Requirements for flare system quality certification部件作用国际要求国内规定火炬头火炬燃烧时可控制火炬头内燃烧物和辅助蒸汽的浓度和比例,降低甚至消除燃烧时产生的黑烟,使燃料能够被完全燃烧USEPA标准[11]规定火炬头的Vmax(最大允许速度):火炬气的LHV(低热值)小于11.2MJ∕m3时,Vmax为18.3m∕s;火炬气的LHV大于37.3MJ∕m3时,Vmax小于121.92m∕s中国石油化工可燃性气体排放系统设计规范[23]中规定:火炬头的上部设计温度不低于1200℃;火炬头上部3m处应使用ANSI310SS或同等材料,3m处以下应使用304或同等材料防回火设施主要包含分离罐和液封.气液分离罐是在废气燃烧前分离气液两相,提高废气热值,防止发生回火现象;液封主要是为了防止发生火焰回火API标准[28]中规定液封和分离罐是高架火炬的可选部件HG∕T20570.12—1995[22]要求对分离罐和液封进行设计鼓风机和驱动器为了通入辅助蒸汽或者空气,通过鼓风机和驱动器对进入火炬的泄放气种类和浓度进行调节,以保证火炬燃烧气的净热值API标准[28]中规定鼓风机属于火炬性能的主要组成部分,应做好鼓风机的维护和故障排除暂无明确要求4.2 火炬的检测和监控4.2.1 压力和流量监测系统压力和流量监测是保证装置安全的有效措施. 对于高温高压的装置，压力和温度或流量传感器是必备的设施，可以对装置实时检测和监控，在发生紧急情况时可以及时发现并采取对策措施. 国内外不同标准中对于火炬压力、流量及其他监测设施的规定如表3所示.表3 国内外火炬压力、流量等控制标准对比Table 3 Comparison of control standards for flare pressure and flow at home and abroad标准流量计压力传感器其他监测设施数据来源美国南加州标准必须使用无明确规定对于存在维修状态的火炬,安装排气流量计、热值分析仪,总硫分析仪文献[29]API标准流量计作为流量测定的设备,属于可选设备对于需要使用气体压力作为能量保证无烟效果的火炬,必须使用压力传感器无明确规定文献[28]USEPA标准必须使用无明确规定无明确规定文献[11]中国石油化工可燃性气体排放系统设计规范无明确规定无明确规定无明确规定文献[23]其中，API标准[28]中对流量计的使用没有确切规定的原因是火炬蒸汽的成分难以预测，会对流量计对流量信息的说明产生一定的影响. 另外，火炬管线中掺杂的固体或者黏稠度高的液体也会影响流量计的准确度，所以火炬管线的流量计等监测设施的结果不一定准确，因此还需要对监测设备可靠性进行评估. 从所有的涉及标准来看，流量计和压力传感器的设备是火炬燃烧系统的必备设施，该设施可保证火炬系统的正常燃烧，并且可以降低火炬事故的可能性，因此对其进行规定是非常重要的.此外，欧盟关于火炬的《Reference Document on Best Available Techniquesfor Mineral oil Refineries》[30]中提到几个要求，即火炬系统要使用先进的工艺控制燃烧并保证火炬的无烟燃烧、平衡炼油厂燃料气系统并安装气体回收装置及泄压阀等.4.2.2 火炬气热值监测火炬内燃烧气体的热值会影响火炬的燃烧效率，多数火炬会采取添加辅助蒸气或辅助空气的方法提高火炬内燃气的热值，同时保证辅助蒸汽助燃气体的净热值不小于10.06 MJ/m3[11]，通过对气体热值的实时监测使火炬的CE和DRE均能够在98%以上.火炬气体的热值[11]计算公式：(1)式中：NHVvg为火炬气气体的净热值，kJ/m3；i为火炬气气体的单个组分；n为火炬气气体中的组分数量；xi为组分i在火炬气气体浓度的体积分数，%；NHVi为组件i的净热值，kJ/m3.4.2.3 火炬废气排放的监测要求对于火炬的监测主要是为了减少燃烧后气体中有害物质的排放量，提高泄放气的燃烧效率，使燃烧物质尽可能完全燃烧. 由于不同物质的燃烧极限和燃烧所需要的助燃物的种类和浓度及物质的着火点都是不同的，因此燃烧的物质种类和浓度就是一个比较关键的因素.美国南加州标准[29]对含硫化合物的控制比较重视，规定需要在每个火炬上安装一个自动采样系统，能够在火炬采样过程开始之后通报样品是否被采集，并用分析仪监测总硫含量.US EPA标准[11]规定：①需要一个样品罐以进行组成分析的取样系统，当有监测气体进入火炬时，至少每8 h对进样样品进行一次采样. ②H2作为一种极易发生燃烧爆炸的物质，如果企业本身的装置不涉及H2，可以不予考虑；但是如果企业涉及到使用H2作为原料的过程，则必须注意对废气中ρ(H2)的监测. ③CE≥98%，DRE≥98%.欧盟标准[31]规定：①再生或还原火炬的还原效率可能低于95%，但ρ(VOCs)≤21.83 mg/m3；②对于火炬气体，高空火炬的DRE>99%，地面火炬的DRE>99.5%.中国台湾地区关于污染物监控的规范《公私场所应设置连续自动监测设施及与主管机关连线之固定污染源修正草案总说明》[32]草案编制中，提到关于火炬样品物质(如NMHC、SO2、NOx、CO、S、HCl及VOCs等)的监测，并且要求连续加测.4.2.4 火炬火焰的监测火炬火焰的监测对象主要包括引燃火焰和燃烧火焰：对引燃火焰监测的目的是为了确认引燃器已被正常点燃，是火炬能够把废气废渣燃烧掉的基础，也是火炬正常燃烧与否的关键因素;而对燃烧火焰的监测是为了保证废物能够在火炬中完全燃烧，提高火炬的无烟效果.通过对比表3、4发现，国外火炬标准监测内容主要针对压力、流量、热值、引燃火焰、燃烧火焰及排放进行控制，建议火炬标准的建立以这几项监测内容为基础，由于排放监测较难实现，因此主要针对压力、流量、热值和火焰控制实现对火炬的监测.4.3 火炬系统的排放表4 国内外火炬的监测方法对比Table 4 Comparison of monitoring methods for flare at home and abroad项目引燃火焰燃烧火焰排放气体监测数据来源美国南加州标准必须保证引燃火焰始终存在;使用热电偶或者其他等效设备来监测用包含日期和时刻的彩色视频监视器监视;通过燃烧时火焰的形状、高低等现象来判断物质是否被完全燃烧无明确规定文献[29]API标准利用引燃火焰成功点燃气体时所产生的光、热、气体或者声音来验证;通过热电偶、火焰电离、光传感器(分为紫外和红外两种)及声学系统4种方法监测无明确规定无明确规定文献[28]USEPA标准可用紫外线束传感器或红外传感器监控,不限于只通过热电偶来监控基于CMMI&A-SPICE模型研发的在线实时监测CPMS仪器视觉确定2h内可见排放不超过5min 文献[11]中国石油化工可燃性气体排放系统设计规范无明确规定无明确规定无明确规定文献[23]4.3.1 噪声噪声是火炬燃烧过程中不可避免的. 为了消除火炬的黑烟，需要在火炬头内改善物料的燃烧状况，因此需要调节物料和辅助蒸汽的配比，所以不可避免地就会增加火炬头的地面噪声. API标准[28]中规定：火炬头在正常操作条件下不高于90 dB；全场紧急事故最大排放情况下不高于115 dB. 为保证火炬噪声达到该要求，建议部分火炬通过采取一定的办法来降低噪声，如目前国外采用的地面式封闭火炬，火炬燃料在底部与辅助空气开始混合并燃烧，火炬内壁采用一些降噪的材料，并改变火炬内部平整光滑的曲面，改为凹凸不平的曲面，以此来降低声音的漫反射，最终实现降低噪音的效果；采用比较先进的辅助蒸汽的进样设备，既能满足改善物料的燃烧状况的要求，又能不产生大量噪音的要求，不过这可能还需要一定的时间去研究.4.3.2 火炬污染物排放4.1节中所涉及的火炬质量认证的各部分，其最终目的是为了保证火炬内排放气的完全燃烧.US EPA标准[11]规定：当泄放气体进入火炬中时，火炬的经营管理者要对火炬的可见排放进行实时监测，利用人眼视觉监测方法确定挥发性排放物的气体来源和火炬的可见排放，若发现可见排放，则需连续进行5 min的持续排放监测. 注：企业2、4、7火炬未使用流量计.图1 上海市石化和钢铁企业的火炬现状Fig.1 Flare status of Shanghai petrochemical and steel enterprises美国南加州标准[29]对企业火炬单次排放做了规定，即VOCs不能超过45.36 kg，SO2不能超过226.8 kg，燃烧排气不能超过1.42×104 m3.火炬排放的气体只要符合大气污染物的排放标准即可，并没有根据火炬本身泄放物的种类对火炬有一个明确的规定，可暂时参照GB 16297—1996《大气污染物综合排放标准》[33],污染物落地浓度需要符合GB 3095—2012《环境空气质量标准》[34]. 火炬燃烧气的排放是评价火炬燃烧效果的重要指标，而排放气的种类和浓度也是评价的重要指标. 对于火炬来说，对排放气的检测是测定火炬燃烧效率的有效方法，所以必须对火炬排放物进行定性定量的研究.4.4 国内外标准总结与启示根据国内外标准的汇总比较，建议上海市火炬排放控制技术规范体系从以下方面开展：①对上海市不同企业的火炬分类，针对不同火炬类型及燃烧气体的种类采取不同控制措施. ②对火炬燃烧气体的热值做定性要求，对所有火炬的压力、流量控制系统进行确认，保证火炬泄放气的热值达到一个合适的范围. ③对火炬的引燃火焰和燃烧火焰进行监测，保证长明灯的常燃及火炬的正常燃烧. ④加强火炬排放的监督，若发现可见排放，则要求企业进行连续观测. ⑤企业管理者需定期对火炬系统进行维修检查，保证火炬系统的正常燃烧.通过上述火炬排放监测、控制方法、标准、规范的汇总可以发现：火炬气体排放控制对于控制反应活性比较强的有机物排放非常重要；火炬排放气体的检测比较困难，不同方法均具备较大的不确定性；控制火炬效率最好的表征方法是对气体的热值控制，上海市制定火炬排放控制标准宜从制定火炬排放控制技术规范入手，包括火炬系统的设计及认证要求；对火炬引燃火焰和燃烧火焰的监测，应基于废气的热值、废气与辅助气成分进行的焚毁率和燃烧效率的计算.5 上海市火炬与排放5.1 火炬数量及使用现状火炬的类型、数量及流量控制是研究火炬燃烧排放的基础. 对上海市石油、化工、钢铁企业的火炬设置现状进行了调研. 根据不完全统计，上海市有各类火炬16座，包括地面火炬10座、高架火炬6座，其中10座火炬设置有流量计，占总数的62.5%；流量计完好且数据可记录的有4座，占总数的25%.由图1可见，上海市石油、化工、钢铁企业火炬及流量计使用存在以下特点：①地面火炬的使用量增加.统计结果显示，地面火炬数量高于高架火炬，高架火炬虽更容易实现大排量的废气处理，但是效率偏低. 地面火炬燃烧效率更高，噪声及污染较小. ②超过50%的火炬使用流量计. 流量计可以为废气进入火炬提供有效的流量数据，可以通过进气流量来控制地面火炬燃烧的火炬头数量，也可以控制添加辅助蒸汽或空气的量. ③流量计的有效性值得关注. 小部分企业的火炬没有流量计，部分火炬的流量计被损坏或者无法提供有效的数据，因此要定期对流量计维修和更换. ④污染物的排放监测的设备不完善. 由于火炬本身高度和燃烧热度的限制，目前对于火炬污染物的排放监测还没有形成有效的机制，国内关于火炬排放的标准仍需进一步完善.5.2 火炬排放测试该试验采用傅里叶红外在线监测仪，对上海市某企业地面火炬燃烧后尾气中的VOCs种类和数量进行了对应的研究. 通过傅里叶红外在线监测仪采集了5组火炬排放气体的数据，通过光谱反演得到火炬排放气成分检测结果(见表5).表5 火炬排放气成分检测结果Table 5 Test results of flare emission gas composition测量次数ρ∕(mg∕m3)N2OC2H6C2H4C3H8C3H6C4H10C2H2CH4NH3COCO210.794.22 19.292.407.283.550.083.910.291.18902.7120.877.1126.022.0012.105.080.08 4.510.350.99926.3930.808.6029.473.3513.595.070.094.820.371.07913.1240. 803.5912.831.065.552.570.113.300.161.05926.4150.7612.6945.223.4017.537.040.005.440.431.901042.97由表5可见，5组连续测量数据的变化趋势基本一致，现场火炬的燃烧状况比较稳定. 除ρ(CO2)外，ρ(C2H4)最高，平均值接近30 mg/m3，按企业的年生产时间280 d、日工作时间8 h、火炬头排放速率200 m/s计，企业VOCs年产生量为65.69 t，每年会产生较多的残留VOCs排入大气中；在不考虑黑炭浓度条件下，火炬的燃烧效率在90%～95%之间，没有达到预期的98%的燃烧效率. 因此，对于火炬燃烧的污染物排放仍然是环保减排计划急需解决的问题之一.6 结论与建议a) 我国现行火炬标准主要针对火炬设计和排放，但是由于监测和监控技术不成熟，与国外发达国家的火炬标准仍存在差距.b) 建议上海市火炬排放与控制标准从热值、引燃火焰和燃烧火焰监测、可见排放监测和监管四方面出发，全面修订火炬标准.c) 建议根据上海市现有火炬使用现状进行火炬排放的核算，全面统计污染物排放总量.d) 建议规范火炬监测和检查方法，并加大火炬的监管力度，对火炬使用情况进行记录和汇总，使火炬污染物排放得到有效控制，降低火炬造成的环境污染.【相关文献】[1] MAHDI E,NASSER K,GHARBIA M.Optimization of flare header platform design in a liquefied natural gas plant[C]//BENYAHIA F,ELJACK F T.Proceedings of the 2nd Annual Gas Processing Symposium.Doha,Qatar:Advances in Gas Processing,2010:359-367.[2] 陈朝晖.炼油厂火炬系统工艺设计分析[J].化工管理,2016(29):277.[3] LEAHEY D,KATHERINE P.Theoretical and observational assessments of flare efficiencies[J].Air & Waste Management Association,2001,51:1610-1616.[4] KHALIPOURR R,KARIMI I A.Evaluation of utilization alternatives for stranded natural。

垃圾焚烧发电厂恶臭气体大气扩散规律研究

———————————————————————作者简介:梅志恒（1992-），男，湖北武汉人，工程师，硕士，主要从事电力建设安全管理研究；肖振航（通讯作者）（1997-），男，湖北黄石人，博士研究生，主要从事安全风险管理研究。

0引言我国垃圾焚烧发电建设规模将加快增长，垃圾焚烧发电具有占地面积小、处理快速、社会效益好等优势，但其恶臭污染问题也越发受到公众关注。

垃圾焚烧发电会产生大量恶臭物质，不同工艺流程产生的恶臭污染物浓度和组成都有很大的差异。

这些恶臭气体不但会污染空气也会产生二次污染物，威胁垃圾焚烧发电厂从业人员及周边居民生命健康[1-2]。

为合理评估垃圾焚烧发电厂臭气扩散对周边环境影响范围及程度，需掌握臭气扩散时空特征。

衡量恶臭污染危害程度的指标是臭气强度，恶臭气体的臭气强度与其浓度成正比。

恶臭污染物中氨和硫化氢占比大[3]，而在日常监测中，氨的排放浓度远高于硫化氢。

因此，本文以氨作为特征恶臭污染物，研究其大气扩散规律，为我国垃圾焚烧发电厂恶臭污染控制、推进垃圾焚烧发电建设绿色健康发展提供一定的科学指导。

大气扩散模型用于研究排放进入大气的空气污染物的扩散、转化、迁移和清除的规律[4]。

目前描述大气扩散规律的模型主要有三类[5]：高斯烟羽模型、欧拉模型和拉格朗日模型。

选择空气污染物扩散模型应考虑合适的时空尺度[6]，在探究中小尺度研究区域的空气污染物扩散规律时，高斯模型简单高效[7]，而高斯模型中的AERMOD （AMS/EPA Regulatory Model ，AERMOD ），预测值与监测值具有很好的一致性[8-9]，AERMOD 预测效果受多因素影响[10-11]，适用于模拟平坦地形污染物的迁移扩散[12]，已有学者应用AERMOD 研究垃圾焚烧发电厂、钢铁厂、燃气轮机发电厂等烟气特征污染物的扩散特性[13-16]，获得小尺度下污染物浓度的精准模拟值，然而目前鲜有垃圾焚烧发电厂恶臭气体时空特性方面的研究。

高斯烟羽模型课件

温度和湿度
温度和湿度影响大气稳定度和湍流强度，进而影响污染物的扩散。这些数据可以通过气象观测站获取。
排放参数的估算方法
源强
源强表示污染物的排放速率。根据工厂或设施的工艺流程、设备运行状况等因素进行估算。
排放高度
排放高度决定了烟羽在垂直方向上的扩散范围。根据工厂或设施的建筑高度、排放设备的位置等因素进行估算。
案例一：城市空气质量预测
总结词：动态模拟
详细描述：高斯烟羽模型能够模拟城市空气质量的动态变化过程，揭示不同气象条件和地形地貌对空气质量的影响。
案例一：城市空气质量预测
总结词
可视化展示
详细描述
通过可视化技术，高斯烟羽模型能够将预测结果以直观的方式呈现出来，便于分析和理解。
案例二：工业区污染物扩散模拟
特点
高斯烟羽模型适用于污染物在大气中扩散的情况，特别是对于低空污染物的扩散，如工厂排放、汽车尾气等。该模型能够考虑气象条件、地形等因素对污染物扩散的影响，提供较为准确的预测结果。
模型的应用领域
环境评估
高斯烟羽模型广泛应用于环境评估领域，用于评估工厂、交通工具等污染源对周围环境的影响，为环境管理和污染控制提供依据。
z
垂直距离，表示烟羽扩散的垂直方向上的距离。
公式的应用场景
高斯烟羽模型适用于描述烟羽在大气中的扩散情况，特别是
在稳定气象条件下。
该模型广泛应用于环境科学、大气污染控制等领域，用于预测烟羽的扩散范围、浓度分布等。
通过高斯烟羽模型，可以评估烟羽对周围环境和居民的影响，
为制定相应的污染控制措施提供科学依据。
03
高斯烟羽模型的参数估算
扩散参数的估算方法
扩散系数

基于高斯的大气污染评价模型

ｐｒｈｎｉｅｈｎｐｃａｕｔｏｒｔｍｐｃｆｏｌｕｉｎｓｕｒｅｏｔｒａＦｅａｔｅｅｓｕｐｏｅｏｅａｉｎｌｉ — ｅｅｓｖａｔＥｖｌａｉｎｆｈｅｉａｔｏｎｅｐｏｌｔｏｏｃｎｉｓａｅ．ｈｕｈｒｓｔｎｐｒｔｏａｎｏｔｒａｅｗｉｈＶｉｕａｓｃＬｎｇｇｏｈｙｔｍ，ｉｈｉｌｒｏｎｅｉｔｔｐｒｔｈａｆｅｅｆｅｔｓｌＢａｉａｕａｅｆｒｔｅｓｓｅｗｈｃｓｎｏｅｃｖｎｅｎｏｏｅａｅｔｎｏｎ．ｔ
摘要：研究城市防治问题，采用大气污染的经ｌ高斯扩散模型，典结合气象因素对污染物浓度的影响，分别估算由污染源排放
所造成的大气污染物Ｓ：Ｎ和颗粒物的浓度值，据国家标准，析符污染物之间的数最关系，Ｏ、Ｏ根分模糊评价矩阵，终最
划分该地区的大气污染等级。结果表明，两种方法的有效结合能够准确地得出某一污染源对该地区大气污染情况影响的综
合评价。测试结果表明，合实际情况，大气监测有实际意义。符对
关键词：大气污染；高斯扩散模型；模糊评价
中图分类号：Ｐ１；５１Ｔ３１Ｘ１文献标识码：Ａ
ＡＢＳＴＲＡＣＴ：ＴｈｓｐａｅｄｐｕｓｆｕｉｎＭｏｌｗｈｃｓｒｇｒｅｓｃａｓＣＡｉｌｕｉｎＭｏｅｔｖａｕｔｉｐｒａｏｔＧａｓＤｉｆｓｏｄｅｉｈｉｅａｄｄａｌｓｉｒＰｏｌｔｏｄｌｏｅｌａｅｔｏｅｔａｉｎｏ０２ａｄＮＯｘｄｓｈｒｅｌｕｉｎｏｒｅｅａａｅＹ，ｏｉｅｉｈｎｕｎｃｈａｔｏｏｈｅｃｎｃｎｒｔｏｆＳｎｉｃａｇｄｂｙＰｏｌｔｏｓｕｃｓｓｐｒｔ］ｃｎｓｄｒｎｇｔｅｉｆｅｅｔｔＭｅｅｒ — ｌｌｇｃｌｆｃｏｓ＇ｆｃｎｐｏｌｔｎｔｃｎｃｎｒｔｏｏｉａａｔｒａｅｔｏｌｕａｏｅｔａｉｎ．Ｔｈａｉａｉｅｒｌｔｏｓｉｅｗｅｎｄｉｆｒｎｏ］ａｔｓａｌｓｄｆｅｑｕｎｔｔｖｅａｉｎｈｐｂｔｅｆｅｅｔｐ１ｕｔｎｓｉｎａｙｅｔａｃｒｎｏｎａｉｎａｔｎｒａｈｕｚｙＥｖｌａｉｎＭａｒｘｆｒｉｓｅｔｂｌｓｄＦｉｌｙ，ＡｉｌｕｉｎＬｅｅｆｃｏｄｉｇｔｔｏｌｓａｄａｄ，ｎｄｔｅＦｚａｕｔｏｔｉｏｔｉｓａｉｈｅ．ｎａｌｒＰｏｌｔｏｖｌｏｔｉｒａｉｆｎｅｈｓａｅｓｄｅｉｄ．ＴｈｅｕｌｄｍｏｔａｅｈｔｔｆｅｃｉｅｃｍｂｉｔｎｏｈｓｗｏｍｅｈｄｓｃｎｒａｃｈｅＣｏｅｒｓｔｅｎｓｒｔｓｔａｈｅｅｆｔｖｏｎａｉｆｔｅｅｔｔｏａｅｈｔｍ— ｏ

GIS环境下基于高斯烟羽模型的大气点源污染扩散模拟研究

GIS环境下基于高斯烟羽模型的大气点源污染扩散模拟研究易俊华;许泉立
【期刊名称】《测绘与空间地理信息》
【年(卷),期】2022(45)8
【摘要】高斯烟羽模型是模拟大气点源污染扩散的重要方法。

然而,该模型主要解释了污染物在大气中扩散的机理,难以揭示空气污染扩散的直观过程与结果。

为了能够更直观地观察大气污染扩散过程与结果,有必要将GIS技术与环境模型相结合应用于大气污染扩散模拟中。

这样不仅发挥了GIS的强大空间可视化管理和分析功能,也能为环境模型的模拟、预测和分析提供高效的决策支持平台。

为此,本研究基于空间插值分析方法和高斯烟羽模型,利用ArcEngine组件开发大气污染扩散模拟系统。

试验表明,结合GIS能够较好地完成基于高斯烟羽模型的大气污染扩散模拟,并且完成模拟结果的可视化分析,为相关环境管理部门提供了一套界面友好且操作简单的大气污染扩散的空间决策支持模拟平台。

【总页数】5页(P73-76)
【作者】易俊华;许泉立
【作者单位】昆明冶金高等专科学校测绘学院;云南师范大学地理学部
【正文语种】中文
【中图分类】P208
【相关文献】
1.基于GIS和Surfer的工业点源大气污染扩散模拟
2.大气污染扩散的高斯烟羽模型及其GIS集成研究
3.基于高斯烟羽扩散模型的空气污染研究
4.基于PC机群的多点源高斯大气污染扩散模型的并行计算研究
5.基于高斯烟羽扩散模型的空气污染研究
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脱硫尾气“有色烟羽”常见原因分析

硫　酸　工　业Sulphuric Acid Industry第4期2020年4月No.4Apr.2020脱硫尾气“有色烟羽”常见原因分析王官华，李文勇，陈　鑫，柯建林，吴有鹏(中铜东南铜业有限公司，福建宁德 352000)摘　要：介绍了铜冶炼制酸尾气和环集烟气脱硫脱硝后的尾气出现“有色烟羽”的现象和类型，分析出现冒烟现象的原因和影响因素，并采取有效措施解决“有色烟羽”问题，实现尾气无烟达标排放。

关键词：铜冶炼烟气　硫酸生产　环集烟气　脱硫　有色烟羽　影响因素中图分类号：TQ111.16；X701 文献标志码：Ｂ文章编号：1002-1507(2020)04-0038-03Analysis of common causes of colored plume of desulfurized tail gasWANG Guanhua, LI Wenyong, CHEN Xin, KE Jianlin, WU Youpeng(China Copper Southeast Copper Co., Ltd., Ningde, Fujian, 352000, China)Abstract: The phenomenon and type of coloured plume in the tail gas of copper smelting and sulphuric acid production and fluegas desulfurization and denitrification are introduced. The causes and influencing factors of the smoke phenomenon are analyzed, and effective measures to solve the problem of coloured plume are taken, so as to realize the smoke -free discharge.Key words: copper smelting flue gas; sulphuric acid production; ring collector flue gas; desulphurization; colored plume; influencefactor收稿日期：2020-02-20。

高斯烟羽扩散模型再评估

高斯烟羽扩散模型再评估
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目录
• 引言 • 高斯烟羽扩散模型理论基础 • 高斯烟羽扩散模型的应用 • 高斯烟羽扩散模型的局限性和
改进方法 • 案例分析 • 结论与展望 • 参考文献
01
引言
研究背景和意义
环境保护的重要性
环境保护是当今社会面临的重要问题之一，而空气污染是环境保护领域的关键问题之一。高斯烟羽扩散模型是预测空气污染的重要工具，因此对其进行再评估具有重要的实际意义。
详细描述
高斯烟羽扩散模型在风险评估中应用前景广阔，能够较为准确地评估大气污染物排放对周边环境和人类健康造成的风险和危害。该模型在制定风险防范措施和应急预案方面具有重要的应用价值，为保障公共安全和生态环境提供了有力支持。
04
高斯烟羽扩散模型的局限性和改进方法
高斯烟羽扩散模型的局限性
无法准确预测复杂地形下的烟羽扩散情况
总结词
客观评价、科学性强、符合实际
详细描述
高斯烟羽扩散模型在环境影响评价中具有较高的应用价值。通过对建设项目实施前后大气污染物排放量的预测和分析，能够较为客观地评价建设项目对周边环境的影响程度和范围，为环境管理决策提供科学依据。
高斯烟羽扩散模型在风险评估中的应用
总结词
评估准确、应用前景广阔
VS
总结词
广泛使用、可靠性高、应用范围广
详细描述
高斯烟羽扩散模型在空气质量预测中应用广泛，通过对大气扩散参数和气象条件的测量和计算，能够较为准确地预测空气污染物的浓度分布和变化趋势。该模型在国内外得到广泛应用，为环境保护部门制定相应的污染控制措施提供了科学依据。
高斯烟羽扩散模型在环境影响评价中的应用
高斯烟羽扩散模型适用于风力较大、气象条件稳定的情况，但在静风或逆温等条件下，模型的预

浅析AERMOD模型在石化园区大气规划环评中的应用.doc

浅析AERMOD模型在石化园区大气规划环评中的应用-1 模型适用性分析AERMOD 是美国环保局推出的第二代法规模式暨我国《环境影响评价技术导则大气环境(HJ/T2.2-2008)》推荐模型之一，AERMOD 模式是稳态烟羽模型，假设污染物的浓度在一定程度上服从高斯分布，以扩散理论为出发点，模拟点源、面源、体源等排放的污染物在短期、长期的浓度分布。

AERMOD 模型系统的结构包括 3 个独立的部分：AERMOD (扩散模型)、AERMET (气象数据预处理器)和AERMAP (地形数据预处理器)。

1.1 污染源数据1.1.1 规划范围园区规划成大型化、基地化态势，研究表明，AERMOD 模型在排放源间距不超过50 km 范围内可以准确进行离散建模预测在复杂地形和气象条件下污染物扩散浓度。

1.1.2 排放源高度园区规划由于生产装置特性、生产工艺等影响，排放源高度不尽相同，排放源高度是影响污染物扩散的因素之一，排放源高度增加可以有效降低污染物落地浓度，污染物稀释距离也会减小。

AERMOD 模式中可以准确输入有效排放高度，避免因为有效排放高度导致的预测误差，特别是对无组织排放源来说，应用AERMOD 可更好地对其扩散浓度进行预测。

1.1.3 污染源类型园区中污染物往往是点源、面源、体源交错排放，污染来源不同，其扩散方式和影响因素各不相同，将污染物通过点、面、体进行分类预测可以更好地了解污染源类型对污染物扩散的影响，如果单一考虑一种排放方式将影响预测结果的准确性、可信度。

AERMOD模型在进行预测时可以输入污染源类型，针对不同污染源类型进行预测。

1.2 气象条件研究表明，风速、风向、温度、相对湿度、大气稳定度等是影响污染物扩散的主要因素，AERMOD 模型中的AERMET 气象处理模块计算所需边界参数估算风速、湍流强度和温度的廓线，将测量数据传递给AERMOD 进行预测。

1.3 地形条件园区所在地的地形条件不同对大气污染物扩散的影响程度具有差异性，AERMOD 模型中的AERMAP 地形处理模块运用临界分流的物理基础考虑了地形对污染物扩散的影响，将扩散流场分为2 层结构。

大气污染物排放源解析与贡献度评估研究

大气污染物排放源解析与贡献度评估研究大气污染是当今世界所面临的一个严峻问题，它不仅对人类的健康产生了负面影响，还对环境和生态系统造成了严重破坏。

大气污染物的排放源是引起空气污染的主要原因之一，因此，解析和评估大气污染物的排放源及其贡献度是进行环境保护和改善空气质量的一个关键方面。

在大气污染物的排放源的解析中，我们可以将其分为点源排放和面源排放两大类。

点源排放是指来自工厂、发电厂、机动车辆等特定的源头排放的污染物。

面源排放则是指分布广泛、来源复杂的排放源，如农业活动、建筑施工等。

通过分析和研究这些排放源，可以更好地掌握大气污染物的来源和传输规律。

在对大气污染物排放源的贡献度评估方面，我们可以采用一系列的评估方法来进行定量分析。

首先，我们可以利用排放清单来估算不同排放源的贡献度。

排放清单是一个列出不同污染物排放量的数据库，包括不同工业部门、交通运输等领域的数据。

通过对排放清单数据的分析，可以定量评估不同排放源对空气污染物的贡献。

此外，我们还可以利用空气质量监测数据来评估排放源的贡献度。

通过监测站点的数据，我们可以分析不同污染物的浓度分布和排放源的贡献程度。

通过这些数据，可以进行定量评估不同排放源对空气质量的影响程度，进而制定相应的控制措施。

除了以上两种方法，我们还可以利用数学模型来进行大气污染物排放源解析和贡献度评估研究。

数学模型可以模拟大气污染物的传输过程和影响因素，通过对模型的建立和参数调整，可以定量分析不同排放源对大气污染物的贡献度。

这种方法可以帮助我们更好地理解大气污染物的来源和传输规律，为制定有效的控制策略提供科学依据。

在进行大气污染物排放源解析和贡献度评估研究时，还需要考虑到不同污染物之间的相互作用和复杂性。

大气污染物的排放源与气象条件、地理环境等因素紧密相关，这些因素的相互作用会对排放源的解析和贡献度评估产生影响。

因此，在进行研究时，需要充分考虑这些因素，以提高研究结果的准确性和可靠性。

基于高斯烟羽模型的船舶尾气扩散研究

基于高斯烟羽模型的船舶尾气扩散研究付金宇;李颖【摘要】In order to effectively control the air pollution and analyze the ship's tail gas in the port area,this article introduced in detail a MATLAB simulation model of ship's exhaust-gas diffusion based ont Gaussian plume model.It includes experimental simulation process,technical principle and theoretical model.The model is based on the traditional Gaussian plume model,and input-data of real source and reflection source are selected by weighting.The direction of gas diffusion is determined by vector synthesis,and the simulation is carried out by using the "wind speed",which effectively simulates the gas diffusion model of the ship exhaust in the port area or the marine environment.It is concluded that the model is simple and can effectively simulate the ship exhaust gas diffusion.And it further analyzed the precise optimization of the follow-up model.%为有效对港区大气污染进行治理、分析船舶尾气,本文详细介绍了一种基于高斯烟羽模型,通过MATLAB模拟仿真模型,其包括实验仿真过程、技术原理及理论模型对船舶尾气扩散进行的研究.该模型是在传统的高斯烟羽模型的基础上,通过对实源像源进行加权选择输入参数;通过矢量合成确定了气体扩散的方向,利用合成后的“风速”进行计算仿真,有效模拟了船舶尾气在港区或者海洋环境中的气体扩散模型.其模型简单且可以有效模拟船舶尾气扩散.并且进一步对后续模型的精确优化进行分析.【期刊名称】《海洋通报》【年(卷),期】2018(037)002【总页数】6页(P235-240)【关键词】船舶尾气;MATLAB;高斯烟羽;扩散模型;加权;矢量合成【作者】付金宇;李颖【作者单位】大连海事大学航海学院,辽宁大连 116026;大连海事大学环境信息研究所,辽宁大连 116026;大连海事大学航海学院,辽宁大连 116026;大连海事大学环境信息研究所,辽宁大连 116026【正文语种】中文【中图分类】X51关于船舶尾气排放控制已经受到国际社会普遍关注。

基于点源高斯模型的垃圾焚烧厂外围环境监控

第38卷第3期黄冈师范学院学报V o l.38N o.3 2018年6月J o u r n a l o fH u a n g g a n g N o r m a lU n i v e r s i t y J u n e2018基于点源高斯模型的垃圾焚烧厂外围环境监控廖婷,库在强(黄冈师范学院数理学院,湖北黄冈438000)摘要城市生活垃圾的焚烧处理给焚烧厂周围环境带来了很大的影响,同时给周边居民的生活产生了负面影响㊂本文考虑到地面反射㊁烟气抬升高度㊁风速风向㊁降雨等因素对烟气扩散浓度的影响,对传统的高斯模型进行改进,建立改进后的点源高斯模型,从而实现对垃圾焚烧厂烟气扩散的模拟㊂同时,设计垃圾焚烧厂外围动态监控系统,进而实现垃圾焚烧厂外围环境的动态监控㊂关键词城市生活垃圾;高斯模型;动态监控中图分类号 O29文献标志码 A 文章编号1003-8078(2018)03-0017-04收稿日期2017-10-10d o i10.3969/j.i s s n.1003-8078.2018.03.05作者简介廖婷,女,湖北安陆人,黄冈师范学院2016级教育硕士(学科教学㊃数学)专业学位研究生㊂通讯作者库在强,男,湖北武穴人,教授,硕士,主要研究方向为数学教育与系统最优化㊂基金项目2017年黄冈师范学院教育硕士研究生基础教育改革与实践项目(J X S M2017006)㊂E x t e r n a l e n v i r o n m e n tm o n i t o r i n g o f w a s t e i n c i n e r a t i o n p l a n t b a s e d o n p o i n t s o u r c eG a u s s i a nm o d e lL I A OT i n g,K UZ a i-q i a n g(M a t h e m a t i c s a n dP h y s i c sC o l l e g e,H u a n g g a n g N o r m a lU n i v e r s i t y,H u a n g g a n g438000,H u b e i,C h i n a)A b s t r a c t I n c i n e r a t i o no fm u n i c i p a l s o l i dw a s t e i n c i n e r a t i o n p l a n t h a d a b i g i m p a c t t o t h e e n v i r o n m e n t,a n dh a d a n e g a t i v e i m p a c t t o t h e l i f e o f t h e s u r r o u n d i n g r e s i d e n t s.I n t h i s p a p e r,c o n s i d e r i n g t h e i n f l u e n c e o f g r o u n d r e f l e c t i o n,f l u e g a s l i f t i n g h e i g h t,w i n d s p e e da n dd i r e c t i o n,r a i n f a l l a n do t h e r f a c t o r so nt h e p r o l i f e r a t i o no f s m o k ec o n c e n t r a t i o n,t h e t r a d i t i o n a l G a u s s i a nm o d e l i s i m p r o v e d,b u i l d i n g i m p r o v e d p o i n t s o u r c eG a u s s i a nd i f f u s i o nm o d e l,a n d s i m u l a t i n g t h e f l u e g a s d i f f u-s i o n i nw a s t e i n c i n e r a t i o n p l a n t.A t t h e s a m e t i m e,d e s i g n i n g t h e d y n a m i cm o n i t o r i n g s y s t e mo f f l u e g a s d i f f u s i o n i n i n c i n-e r a t i o n p l a n t,a n d g i v i n g ad y n a m i cm o n i t o r i n g t o t h e o u t e n v i r o n m e n t o f t h ew a s t e i n c i n e r a t i o n p l a n t.K e y w o r d s m u n i c i p a l s o l i dw a s t e;G a u s s i a nm o d e l;d y n a m i cm o n i t o r i n g对于大气或烟气扩散模型的研究,综合各方面因素考虑,采用和研究最多的是高斯模型㊂如:邬毅敏[1]在‘基于G I S的大气点源污染高斯烟羽扩散模拟研究“中考虑气候特征㊁环境条件等要素,最终选择高斯烟羽扩散模型模拟宝山区大场镇的工业排放废气的扩散;李云云[2]在‘高斯烟羽模型的改进及在危化品泄漏事故模拟中的应用“中考虑到源强㊁有效高度㊁风速㊁反射作用等影响因素,对高斯烟羽模型进行了改进㊂赵伟等[3]在‘A E R MO D和C A L P U F F对沿海电厂烟气扩散模拟对比研究“中使用‘环境影响评价技术导则大气环境“(H J2.2-2008)[4]推荐的环境空气质量模式(A E R MO D和C A L P U F F)对海陆风日沿海电厂的烟气扩散进行了对比模拟研究㊂然而,大部分研究只考虑部分影响因素,并且主要是在垃圾焚烧厂内进行监测,几乎没有提出从周边环境视角出发的外围动态监控㊂因此,本文将基于深圳杯数学建模竞赛C题[5]中深圳市某地的一垃圾焚烧厂的烟气排放情况,综合考虑源强㊁地面反射㊁烟气抬升㊁降雨㊁风速风向等因素,对传统模型进行改进后得到连续点源高斯扩散模型,实现对垃圾焚烧厂烟气扩散的模拟㊂并从外围环境动态监控的角度出发,建立有效的垃圾焚烧厂外围环境影响动态监控体系,实现对垃圾焚烧厂烟气排放的动态监控㊂黄冈师范学院学报第38卷1 传统高斯模型1.1 三维坐标系的建立点源高斯扩散模型的坐标系如图1所示,坐标原点为排放点在地面的投影,x 轴正向为风速方向;y 轴在水平面上垂直于x 轴;z 轴垂直于水平面x o y 面㊂此时,烟流中心线在x o y 面的投影与x 轴重合㊂图1 点源高斯模型坐标系1.2 模型的公式参考张雷斌[6]研究,模型假设烟气的浓度在Y ㊁Z 轴方向服从正态分布,可以建立传统的点源高斯扩散模型如下:X (x ,y ,z )=Q 2πu σy σz e x p -(y 22σ2y +z 22σ2z )éëêêùûúú(1)式(1)中:σy ㊁σz 为烟囱排放气体在y ㊁z 方向分布的标准差,单位为m ;X (x ,y ,z )为任意点处气体的浓度,单位为k g ㊃m -3;u 为平均风速,单位为m ㊃s -1;Q 为源强,即烟气排放速度,单位为k g ㊃s -1㊂2 传统高斯模型的改进由于点源高斯扩散模型只考虑了平均风速和源强对扩散气体浓度的影响,但实际上有许多因素影响着扩散气体的浓度㊂为了更准确地研究各种气象因素对垃圾焚烧厂周边烟气质浓度的影响情况,本文综合参考邬毅敏㊁李云云㊁李亭慧[7]等人的研究,综合考虑源强㊁风速风向㊁地面的反射作用㊁抬升高度(烟气排出后由于动力的抬升和热力浮升作用继续上升的高度)和降雨对扩散气体浓度的影响,从而对传统高斯模型进行改进㊂改进后的点源高斯扩散模型如下:X (x ,y ,z ,H )=q (x )2πu z σy σz e x p (-y 22σ2y )e x p (-(z -H )22σ2z +e x p (-(z +H )22σ2z )éëêêùûúúq (x )=Q 'e x p (-βu z x )u z =u g (z h g )p β=1.2ˑ10-5I 0.5H =h +Δh Q '=1.28Q ìîíïïïïïïïïïïïï(2)式(2)中:X (x ,y ,z ,H )表示下风向x ㊁横向y ㊁地面上方z (单位为m )处的烟气浓度,单位为k g ㊃m -3;Q '表示改进后的烟囱源强,Q 为烟囱源强(即烟气排放速率),单位均为k g㊃s -1;u z 为高度为z 处的风速,u g 为改进后的瞬时风速,单位为m ㊃s -1;H 为强源(烟囱)的有效高度,h 为烟囱的几何高度,单位为m ;Δh 为抬升高度,h g 为气象站测风仪㊃81㊃第3期廖婷,等:基于点源高斯模型的垃圾焚烧厂外围环境监控的高度,单位为m ;σy ㊁σz 分别为水平扩散参数和垂直扩散参数,单位均为m ;I 为降雨强度,单位为mm ㊃h -1;β为吸附系数;单位为m ㊃s -1x 为监测点离源强(烟囱)的在x o y 面上的投影的水平距离,单位为m ;3 改进后模型的求解(1)风速:综合参考李亭慧㊁IT W a n g [8]㊁R e g i sB r i a n t [9]㊁JC a r l o sG a r c i a -D i a z [10]等的研究,最终计算出排烟出口处环境平均风速为:u z =(z 10)0.15u g m ㊃s -1㊂(2)扩散系数:大气扩散系数σv ㊁σz 是表征湍流扩散剧烈程度的物理量,对烟气浓度有着显著影响,参考李亭慧的计算方法算得扩散系数为:σy =0.110726x 0.924418m ,σz =0.104634x 0.826212m ㊂(3)烟气抬升高度:在大气扩散模型中,烟囱的有效高度有几何高度Δh 组成㊂参考国世友等[11]的计算方法算得抬升高度为:Δh =526.470u -1g m (4)降雨强度:通过深圳市气象局官网查得,2012年3月24日深圳市龙岗区平湖镇(本文的研究对象平湖垃圾焚烧厂所在地)的日累计降雨量为4.3mm ㊃h -1㊂(5)各烟气源强:根据新的‘生活垃圾焚烧污染控制标准“[5],深圳垃圾焚烧厂主要考虑的排放烟气为:颗粒物㊁H C l ㊁S O X ㊁N O X ㊁H g ㊁P b ㊁二噁英这7种烟气㊂由于各烟气源强Q =烟气流量ˑ各烟气排放浓度,而已知各烟气排放浓度[5]符合国家排放标准,于是可求得各烟气源强如表1所示㊂表1 各烟气源强烟气排放浓度标准/m g ㊃m -3烟气源强/k g ㊃s -1颗粒物3016.096H C l 6032.192S O X 10053.654N O X 350187.789H g 0.10.054P b 10.537二噁英1ˑ10175.365ˑ10-8通过上述求解,最终得到点源高斯扩散模型公式为X (x ,y ,z ,H )=q (x )2πu z σy σz e x p (-y 22σ2y )e x p (-(z -H )22σ2z +e x p (-(z +H )22σ2z )éëêêùûúúq (x )=Q 'e x p (-βu z x )u z =u g (z h g )p β=1.2ˑ10-5ˑ(4.3ˑ10-3)0.5H =h +Δh Q '=1.28Q ìîíïïïïïïïïïïïï(3) 由式(3)可知,模型公式中的参数均已确定,可以根据邻近气象站测出的平均风速u g ㊁降雨强度I 和已知监测点的坐标P (x ,y ,z ),用M a t l a b 软件算得任意一外围监测点各种烟气的浓度,给外围动态监控系统提供较为精确的数据㊂4 外围动态监控系统以式(3)算得数据为基础,并在垃圾焚烧厂外围设置多个监测点,参考王栋成[12]的研究结果并且考㊃91㊃黄冈师范学院学报第38卷虑到本文中垃圾焚烧厂的周边环境,本文认为选取1个对照点和10个监测点较为合理㊂外围动态监控系统的工作原理流程图如图2所示㊂图2 外围动态监控系统工作原理流程图本文建立了较为合理的连续点源高斯扩散模型和外围动态监控系统,极为明显地体现出烟气扩散的浓度变化,为对周边居民进行合理补偿提供有效依据㊂参考文献:[1] 邬毅敏.基于G I S 的大气点源污染高斯烟羽扩散模拟研究[D ].上海:华东师范大学,2010.[2] 李云云.高斯烟羽模型的改进及在危化品泄漏事故模拟中的应用[D ].广州:广州大学,2013.[3] 赵伟,范绍佳,谢文彰.A E R MO D 和C A L P U F F 对沿海电厂烟气扩散模拟对比研究[J ].环境科学与技术,2015,38(3):189-190.[4] 刘亚军.环境影响评价技术导则与标准[M ].北京:中国电力出版社,2010:44-46.[5] 中国工业与应用数学学会.2014年深圳杯数学建模竞赛C 题[E B /O L ].(2014-06-29).[2016-01-12].h t t p://w w w.m c m.e d u .c n /h t m l _c n /n o d e /772b f 67a c f 72596527e f e 4a 302a a 7038.h t m l .[6] 张雷斌.常州高新区重气泄漏㊁扩散反演[D ].北京:中国地质大学,2007.[7] 李亭慧.城市交通空气污染监测及流量限值方法研究[D ].哈尔滨:哈尔滨工业大学,2012.[8] W a n g IT.D e t e r m i n a t i o no f t r a n s p o r tw i n ds p e e di nt h eG a u s s i a n p l u m ed i f f u s i o ne q u a t i o nf o r l o w -l y i n gpo i n t s o u r c e s [J ].A t m o s p h e r i c e n v i r o n m e n t ,1996(30):661-665.[9] B r i a n tR ,K o r s a k i s s o k I ,S e i g n e u r C .A n i m p r o v e d l i n e s o u r c em o d e l f o r a i r p o l l u t a n t d i s p e r s i o n f r o mr o a d w a yt r a f -f i c [J ].A t m o s p h e r i cE n v i r o n m e n t ,2011,45(24):4099-4107.[10] G a r c i a -D i a z JC ,G o z a l v e z -Z a f r i l l a JM.U n c e r t a i n t y a n d s e n s i t i v e a n a l ys i s o f e n v i r o n m e n t a lm o d e l f o r r i s ka s s e s s -m e n t s :A n i n d u s t r i a l c a s e s t u d y [J ].R e l i a b i l i t y E n g i n e e r i n g &S y s t e mS a f e t y ,2012,107(4):16-22.[11] 国世友,周振伟,刘春生.用风廓线指数律模拟风速随高度变化[J ].黑龙江气象,2008,25(s 1):20-22.[12] 王栋成.大气环境影响评价实用技术[M ].北京:中国标准出版社,2010:17-40.责任编辑王菊平㊃02㊃。

酸性气田产水气井产能计算方法

酸性气田产水气井产能计算方法韩玉坤;蒋光迹;黄元和;汤思斯;谢亚利【摘要】普光气田主体为带边底水的酸性气藏,在开发过程中,凝析水的析出和边底水的侵入将影响气井产能,另一方面,天然气中的酸性气体对气井产能计算有一定影响,因此,准确确定产水气井产能显得尤其重要.鉴于没有实用的方法计算酸性气田产水气井产能,在修正高含硫气体基本物性参数的基础上,从无水气井产能方程出发,利用气水相对渗透率曲线、气井产水率、生产水气比的关系,修正表皮系数,从而计算出酸性气田产水气井的产能.该方法不仅能够快速地对气井产水后的产能进行计算分析,还能够预测未来不同生产水气比时气井产能的变化.实例证明,方法能够准确评价酸性气田产水气井产能.【期刊名称】《科学技术与工程》【年(卷),期】2013(013)034【总页数】5页(P10295-10299)【关键词】产能;产水气井;酸性气田;水气比;方法【作者】韩玉坤;蒋光迹;黄元和;汤思斯;谢亚利【作者单位】中原油田普光分公司采气厂,达州636150;中原油田普光分公司采气厂,达州636150;中原油田普光分公司采气厂,达州636150;中原油田普光分公司采气厂,达州636150;中原油田普光分公司采气厂,达州636150【正文语种】中文【中图分类】TE372普光气田主体气藏类型为带边底水的、碳酸盐岩高含硫气藏［1，2］，由于边底水的影响，在生产过程中，随着地层压力的降低，地层中存在的可动水会不断在井底聚集，造成气井生产水气比上升，地层水的侵入和凝析水的析出将会影响气井的产能［3，4］。

同时，由于天然气中含有酸性气体 H2S和CO2，将进一步影响气井的产能计算。

学者们做了大量的工作研究气井产能。

李琰，等［5］进行了含硫气井产能分析方法研究，建立了含硫气井在非达西平面径向稳定渗流条件下的二项式产能方程，分析了硫沉积对气井产能的影响，结果表明常规试井方法同样适用于含硫气井。

黄小亮等［6］考虑井周渗透性变差对气井产能的影响，推导出在不同液相伤害程度、伤害范围内，不同地层压力条件下的气井产能方程。

基于高斯烟羽扩散模型的空气污染研究

基于高斯烟羽扩散模型的空气污染研究作者：王娇娇于诗琪许诗辰来源：《科技与创新》2017年第10期文章编号：2095-6835（2017）10-0021-04摘要：空气质量评价是环境评价的一个重要环节，以京津冀地区为例，结合空气质量标准建立空气污染的综合评价体系，建立主成分分析模型，运用SPSS求解，确定主要污染源。

分析污染源扩散模式，以高斯烟羽模型为基础，重新组合具有相关性的污染指标，建立高架连续点源扩散模型。

以河北某工厂废气排放为例进行污染扩散研究，其主要排放物为氮氧化物，运用Matlab绘制出空气中氮氧化物浓度分布图，进一步划分距离工厂51 km内空气质量等级，所得结论对京津冀地区的污染处理有重要意义。

关键词：模糊综合评价；综合评价体系；主成分分析模型；高架连续点源扩散模型中图分类号：X51 文献标识码：A DOI：10.15913/ki.kjycx.2017.10.021尽管我国的GDP已经在过去的10年中迅速增长，但空气问题也由于相对落后的经济增长模式越来越严重。

查阅文献可知，陈其针提出了室内空气污染和防治措施；黄泽阔也对当下的空气污染现状做了思考，并提出了相应的对策；江曙光对水污染提出了防治对策。

这些研究都是建立在定性的基础上进行，很难从较大范围得出结论，难以形成大规模的社会研究行动。

因此，如何在定量的基础上研究我国空气污染问题，对我国污染严重地区空气的防治有重要意义。

1 空气质量评价模型1.1 评价体系的建立根据我国和美国环境空气污染基本项目浓度限值，选取相应的指标，建立衡量空气质量的数学模型，将被评价地区各项因子的检测数据与各级标准进行比较，从而判定空气质量等级。

2 结束语本文研究了京津冀地区的空气污染问题，分析了这3个地区的空气质量等级，选用模糊综合评价法建立空气质量评价体系，划分出城市中某项污染因素对应的等级。

建立主成分分析模型，运用SPSS求解，确定京津冀地区的主要污染物为NO2和CO，将这2个污染指标重新组合成新的综合指标。

基于高斯烟羽模型工业区空气质量的评估

（１）假设烟囱直径０．５ｍ；（２）风速连续稳定，且不是影响扩散浓度的主要因素；（３）废气浓度在，Ｙ方向上服从正态分布；（４）排放期内源强连续均匀；（５）废气中各气体间不相互反应。
收稿日期：２０１６—０ｌ一０４基金项目：国家自然科学项目“随机动力系统的非一致指数二分性及其数值模拟”（１１３０１００１）；安徽财经大学教研项目“数学建模竞赛引领大学生科研创新的研究”（ａｃｊｙｚｄ２０１４２９）作者简介：邢晶晶（１９９５一），女，安徽合肥人。安徽财经大学统计与应用数学本科生，研究方向：应用统计。通讯作者：朱家明（１９７３一），男，安徽泗县人，安徽财经大学数学建模实验室主任，副教授，硕士，研究方向：应用数学与数学建模。
以开始排放废气的时刻为，＝０，烟囱底部与地平面交点为坐标原点，以风向为轴正方向，以水平面内经过原点并与Ｘ轴垂直的为轴，通过原点垂直于水平面的为ｚ轴，建立三维空间坐标系，如图ｌ所示。
Ｚ
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风向．
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图１点源烟羽模型三维空间示意图
９３
２确定废气扩散基本规律
工业废气的排放大多数通过工厂烟囱排放，可看作是单污染源排放。由于这种排放是分时段，并在排放时段内持续排放，根据基于一种改进的高斯模型研究危险气体短时泄漏后扩散规律【１］，目前适用的模型有很多，其中高斯烟羽扩散模型正适用于连续排放的情况。
首先假定是风速可以忽略的理想状态，将周边环境视为一个没有边界的空间，建立高斯模型，在得到的基本公式的基础上，考虑地面对气体的反射作用和气体扩散的抬升高度，利用求解出的废气扩散浓度方程来评估指定点的空气质量。２．１坐标系的建立

利用高斯烟羽模型设计尾气放空烟囱的探讨

利用高斯烟羽模型设计尾气放空烟囱的探讨孙涛;汪根宝【摘要】简介高斯烟羽模型及模型假设、计算公式等.借助MATLAB软件编制计算程序,利用MATLAB软件对某化工厂尾气放空烟囱进行设计计算.根据计算结果,在给定的尾气放空烟囱排放源条件下,烟囱高度可满足相关规范规定的浓度限值,并用不同大气稳定度对计算结果进行校核.另外,为便于决策,还计算出不同烟囱高度下最大的CO2落地浓度,以及给定高度下放空烟囱下游CO 2扩散浓度分布图.【期刊名称】《化工设计》【年(卷),期】2018(028)001【总页数】4页(P12-15)【关键词】高斯烟羽模型;MATLAB;大气稳定度;落地浓度【作者】孙涛;汪根宝【作者单位】中石化南京工程有限公司南京 211100;中石化南京工程有限公司南京 211100【正文语种】中文尾气放空烟囱高度设计的合理性直接影响到周边的环境空气质量，同时又受到工厂排放限值的制约。

烟囱排放的有害气体的落地浓度与烟囱高度的平方成反比[1]，即烟囱的高度越高，有害气体的落地浓度越低，但放空烟囱高度设计得过高，虽然在技术指标上满足要求，但造成了不必要的投资浪费，因此需要在合理性和经济性之间找一个平衡点。

目前，处理气体扩散用的比较多是高斯烟羽模型，该模型的计算结果与试验值吻合好，在不同领域中得到应用[5，6]。

1 气体扩散的数学模型1.1 模型简介大多数的扩散模型都是基于高斯烟羽模型。

高斯模型考虑一个点源如工厂的烟囱在下风向造成的污染物的浓度，示意图和术语见图1，坐标轴的零点在烟囱的底部，x轴的方向与下风向重合。

污染气流(通常称为烟羽)从烟囱中释放出来，沿x轴运动，逐渐达到稳定，同时在y方向和z方向扩散。

图1 高斯烟羽模式的坐标系和术语通常烟羽在烟囱口要抬升一段相当大的距离，因为释放出的烟羽温度高于周围的空气且拥有一个垂直初速度。

高斯烟羽模式中，假设烟羽从一个坐标为(0,0,H)的点排出来，H被称为烟囱的有效高度，等于烟囱的物理高度加上烟羽的抬升高度。

WGS烟气脱硫装置项目优化与实践

WGS烟气脱硫装置项目优化与实践
刘胜昔;杨永磊;唐海光;刘卫星;崔学敏
【期刊名称】《石油石化节能》
【年(卷),期】2022(12)11
【摘要】催化裂化装置配套WGS湿法脱硫装置及PTU污水处理装置处理的废气、废水等,其排放标准执行GB 31570—2015石油炼制工业污染物排放标准。

实际运行过程中,不仅碱耗高、外排净化污水COD浓度不达标,且深受“烟囱雨”困扰,特
别在冬季生产时雨滴结冰,不仅带来安全环保隐患,雨中溶解CO_(2)等会加快管材、仪表、设备表面腐蚀,增加维护成本;经分析讨论决定采用国产雾化喷嘴、烟囱脱水帽、氧化射流器等专利设备改造,在保证深度脱硫目标下,实现了节碱20%,解决了
烟囱雨问题,实现了外排污水COD浓度达标的排放。

【总页数】5页(P78-82)
【作者】刘胜昔;杨永磊;唐海光;刘卫星;崔学敏
【作者单位】青海油田分公司格尔木炼油厂生产运行一车间;青海油田分公司格尔
木炼油厂
【正文语种】中文
【中图分类】X70
【相关文献】
1.WGS技术在催化裂化装置烟气脱硫中的首次应用
2.WGS湿法烟气脱硫技术在
3.5 Mt/a催化裂化装置的工业应用3.WGS湿法烟气脱硫技术在催化裂化装置上的
应用4.WGS法烟气脱硫技术在RFCC装置上的应用5.试论催化裂化装置上WGS 湿法烟气脱硫技术的应用
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