第03章大氣擴(kuò)散與污染控制

第十章大氣擴(kuò)散與污染控制1、主要的氣象要素2、大氣的熱力學(xué)過程3、大氣的運(yùn)動(dòng)和風(fēng)4、大氣擴(kuò)散模式5、大氣污染濃度估算6、煙囪計(jì)算及廠址選擇為有效地控制大氣污染，應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)氐匦蔚孛病庀髼l件，采取有利的排放方式，減少其環(huán)境影響第一節(jié)主要的氣象要素一、氣溫

表示大氣溫度高低的物理量。反映一定條件下空氣分子平均動(dòng)能大小。通常指距地面1.5m高處百葉箱中的空氣溫度。二、氣壓——大氣的壓強(qiáng)單位：1Pa=1N/m21mb=100Pa=1hPa，mb—毫巴

1atm＝101325Pa＝1013.25mb=760mmHg三、氣濕氣濕是大氣中水汽含量的物理量。表示氣濕的物理量主要有：絕對濕度、相對濕度、水蒸氣分壓、水氣體積分?jǐn)?shù)和露點(diǎn)。

水平方向的空氣運(yùn)動(dòng)叫做風(fēng)（垂直方向－升降氣流）風(fēng)的來向叫風(fēng)向（常以8或16個(gè)方位圓周等分表示）

風(fēng)速：單位時(shí)間內(nèi)空氣在水平方向上運(yùn)動(dòng)距離（一定時(shí)間如2或10min的平均值）

四、風(fēng)五、云

云是飄浮在空中的水汽凝結(jié)物，由大量小水滴或小冰晶或兩者混合物組成。云高和云量對污染物擴(kuò)散具有重要意義。云量:天空被云遮蔽的成數(shù)（我國10分，國外8分）云高:云底距地面底高度低云（2500m以下）中云（2500～5000m）高云（5000m以上）

云

高云（5000m以上）中云（2500-5000m）低云（2500米以下）六、能見度

正常視力的人，在天空背景下能看清的水平距離級別：0~9級，相應(yīng)距離為50～50000米第二節(jié)大氣的熱力學(xué)過程一、太陽、大氣和地面的熱交換【太陽】太陽幅射是地球的主要熱源。太陽對地面的輻射以短波輻射為主。【地球】地球表面的陸地、海洋、植物等直接吸收太陽輻射的能力很強(qiáng)。同時(shí)，地球表面可以按自身溫度向外輻射。地球輻射以低溫長波輻射為主?！敬髿狻?/p>

大氣本身吸收短波的能力很弱。但吸收長波輻射的能力很強(qiáng)。因此近地層大氣溫度變化主要受地表溫度的影響，隨地表溫度的升高或降低，近地面空氣自下而上被加熱或冷卻。

二、氣溫的垂直變化1、氣塊的垂直運(yùn)動(dòng)絕熱：系統(tǒng)與周圍環(huán)境無熱交換，氣塊的垂直運(yùn)動(dòng)視為絕熱過程；

空氣塊膨脹（做功）耗內(nèi)能T定性空氣塊壓縮（外界對其做功）T內(nèi)能（由壓力變化引起）2、干絕熱直減率γd干氣團(tuán)絕熱上升或下降單位高度(通常100m)的溫度變化量稱為干絕熱直減率，用γd表示，單位K/100m。定義：

表示干空氣在作干絕熱上升（或下降）運(yùn)動(dòng)時(shí)，每升高（或下降）100m，溫度降低（或升高）約1℃。經(jīng)推算得：3、氣溫直減率

真實(shí)大氣的氣溫隨高度的變化稱為氣溫直減率γd（遞減層結(jié)）Tzg?=-?ggggdg>正常分布層結(jié)≈，中性層結(jié)（絕熱直減率）＝0，等溫層結(jié)<0，逆溫層結(jié)Tzg?=-?

gggdg正常分布層結(jié)，中性層結(jié)（絕熱直減率）＝0，等溫層結(jié)<0，逆溫層結(jié)三、大氣穩(wěn)定度定義：大氣在垂直方向上穩(wěn)定的程度；反映其是否容易發(fā)生對流

定性描述：

外力使氣塊上升或下降氣塊去掉外力氣塊減速，有返回趨勢，穩(wěn)定氣塊加速上升或下降，不穩(wěn)定氣塊勻速運(yùn)動(dòng)，中性不穩(wěn)定條件下有利于擴(kuò)散大氣穩(wěn)定度及其判據(jù)定量判斷

準(zhǔn)靜力條件：P=Pi假設(shè)則有用層結(jié)曲線（大氣溫度隨高度變化曲線）和狀態(tài)曲線（即上升空氣塊的溫度隨高度的變化曲線）的分布來判斷大氣穩(wěn)定度。四、逆溫定義：逆溫是大氣溫度隨高度增加而升高的現(xiàn)象，逆溫層結(jié)是強(qiáng)穩(wěn)定的大氣層結(jié)，不利于污染物的擴(kuò)散。輻射逆溫：在晴朗無云或少云、風(fēng)力不大的夜晚，地面輻射冷卻很快，貼近地面的大氣溫度下降最多，而高層大氣冷卻慢，造成溫度自下而上的增加，稱為輻射逆溫。輻射逆溫層的產(chǎn)生是有規(guī)律的，一般只在夜間形成，早晨隨著太陽不斷加熱地表，地面溫度上升，逆溫自下而上逐漸消失，一般在上午完全消失。逆溫輻射逆溫的生消過程下午日落前1h夜間日出上午10h逆溫2.下沉逆溫——由于空氣下沉受到壓縮而增溫所形成的逆溫（多在高空大氣中，高壓控制區(qū)內(nèi)）很厚的氣層下沉

壓縮變扁

頂部增溫比底部多逆溫3.平流逆溫暖空氣平流到冷地面上而下部降溫而形成（溫差越大，逆溫越強(qiáng)）4.湍流逆溫——由低層空氣的湍流混合所形成的逆溫。下層湍流混合達(dá)上層出現(xiàn)過渡層逆溫

逆溫5.鋒面逆溫冷、暖氣團(tuán)相遇冷暖間逆溫

暖氣上爬，形成鋒面小結(jié)：大氣穩(wěn)定度的判定（定性）：①當(dāng)γ﹤γd

時(shí)，大氣是穩(wěn)定的：②當(dāng)γ﹥γd時(shí)，大氣是不穩(wěn)定的；③當(dāng)γ=γd時(shí)，大氣是中性平衡狀態(tài)。大氣穩(wěn)定度還可細(xì)分為A、B、C、D、E、F六個(gè)級別，分別代表極不穩(wěn)定、不穩(wěn)定、弱不穩(wěn)定、中性、弱穩(wěn)定和穩(wěn)定。五、煙流形狀與大氣穩(wěn)定度的關(guān)系

波浪型（不穩(wěn)）錐型（中性or弱穩(wěn)）扇型（逆溫）爬升型（下穩(wěn)，上不穩(wěn)）漫煙型（上逆、下不穩(wěn)）

（1）翻卷型（波浪形）：出現(xiàn)于大氣不穩(wěn)定狀態(tài)下，r﹥r(jià)d的情況下，溫度隨高度的增加而降低，煙云在上下方向上擺動(dòng)很大，擴(kuò)散速度較快，煙云呈劇烈翻卷。由于擴(kuò)散速度較快，靠近污染源地區(qū)污染物落地濃度較高，在較遠(yuǎn)的下風(fēng)處污染較輕，該種煙云多發(fā)生在晴朗的中午。（2）錐形煙流：外形類似一個(gè)橢圓錐，當(dāng)煙流離開排放口一定距離后，云軸基本保持水平。煙流比翻卷形規(guī)則，大氣處于中性或弱穩(wěn)定r﹥0，r=rd。擴(kuò)散速度及落地濃度均比翻卷形低，污染物運(yùn)輸較遠(yuǎn)。該種煙流多出現(xiàn)在陰天或多云天以及冬季夜晚。（3）扇形煙流：其擴(kuò)散在垂直方向受到抑制，在水平方向擴(kuò)散成扇形。大氣處于穩(wěn)定狀態(tài)r﹤rd，出現(xiàn)逆溫層。污染物可以傳送到很遠(yuǎn)的下風(fēng)向。（5）熏煙型煙流：煙囪出口上方大氣穩(wěn)定r﹤rd；下方大氣不穩(wěn)定r>rd。這種情況下煙云就好象被蓋子蓋住一樣，只能向下部，象煙熏一樣直撲地面。在污染源附近的污染物濃度較高，地面污染嚴(yán)重。（4）屋脊型煙流：煙囪出口上方大氣處于不穩(wěn)定狀態(tài)r﹥r(jià)d；下方大氣則處于穩(wěn)定狀態(tài)r﹤rd。煙氣中污染物不向下方擴(kuò)散而只向上方擴(kuò)散，對地面污染較小。該種煙型多出現(xiàn)在日落前后。第三節(jié)大氣的運(yùn)動(dòng)和風(fēng)一、引起大氣運(yùn)動(dòng)的作用力

直接作用力

重力水平氣壓梯度力（垂直上與重力基本平衡）間接作用力地轉(zhuǎn)偏向力（相對運(yùn)動(dòng)：方向改變）慣性離心力（大氣曲線運(yùn)動(dòng)：很?。┠Σ亮Γń?～2km內(nèi)明顯）

二、大氣邊界層中風(fēng)隨高度的變化大氣層邊界層中，由于摩擦力隨高度增加而減少，風(fēng)速隨高度增加而增大對數(shù)律模式指數(shù)律模式三、地方性風(fēng)場

1．海陸風(fēng)

地方性風(fēng)場

2．山谷風(fēng)

地方性風(fēng)場

3．城市熱島環(huán)流

熱島效應(yīng)造成危害的案例：東京在2000年夏天超過30攝氏度的日數(shù)為67天，有41個(gè)熱得夜不能寐的夜晚，而10年前只有23天難以入眠。急救車出動(dòng)次數(shù)也從1985年的100次增加到628次，2000年死于熱浪的人數(shù)達(dá)207人。

主要闡述湍流與煙流傳播及湍流與物質(zhì)濃度衰減的關(guān)系1.梯度輸送理論類比于分子擴(kuò)散，污染物的擴(kuò)散速率與負(fù)濃度梯度成正比2.相似理論3.湍流統(tǒng)計(jì)理論泰勒模式薩頓實(shí)用模式高斯模式（應(yīng)用最為廣泛）第四節(jié)大氣擴(kuò)散模式一、高斯擴(kuò)散模式坐標(biāo)系右手坐標(biāo)系（食指—x軸；中指—y軸；拇指—z軸），原點(diǎn)：為無界點(diǎn)源或地面源的排放點(diǎn)，或者高架源排放點(diǎn)在地面上的投影點(diǎn)；x為主風(fēng)向；y為橫風(fēng)向；z為垂直向高斯模式的四點(diǎn)假設(shè)

a．污染物濃度在y、z風(fēng)向上分布為正態(tài)分布b．全部高度風(fēng)速均勻穩(wěn)定c．源強(qiáng)是連續(xù)均勻穩(wěn)定的d．?dāng)U散中污染物是守恒的（不考慮轉(zhuǎn)化）

高斯模式的有關(guān)假定高斯擴(kuò)散模式高斯擴(kuò)散模式的坐標(biāo)系1、無界空間連續(xù)點(diǎn)源擴(kuò)散模式ū—平均風(fēng)速，m/s；q—源強(qiáng)，g/s；σy—側(cè)向擴(kuò)散參數(shù)，污染物在y方向分布的標(biāo)準(zhǔn)偏差，m；σz—豎向擴(kuò)散參數(shù)，污染物在z方向分布的標(biāo)準(zhǔn)偏差，m；2、高架連續(xù)點(diǎn)源擴(kuò)散模式

高架源須考慮到地面對擴(kuò)散的影響。根據(jù)假設(shè)④可認(rèn)為地面就象鏡子一樣對污染物起全反射作用，按全反射原理，可用“像源法”處理——把P點(diǎn)污染物濃度看成為兩部分（實(shí)源和像源）作用之和。

建立三個(gè)坐標(biāo)系：1、以實(shí)源在地面的投影點(diǎn)為原點(diǎn)；P點(diǎn)坐標(biāo)為（x，y，z）；2、以實(shí)源為原點(diǎn)；3、以像源為原點(diǎn)。實(shí)源貢獻(xiàn)：P點(diǎn)在以實(shí)源為原點(diǎn)的坐標(biāo)系中的垂直坐標(biāo)為（z-H）。不考慮地面的影響，實(shí)源在P點(diǎn)形成的污染物濃度為：ρ1像源貢獻(xiàn)：P點(diǎn)在以像源為原點(diǎn)的坐標(biāo)系中的垂直坐標(biāo)為（z+H），像源在P點(diǎn)形成的污染物濃度為：ρ2ρ（x,y,z,H）高架連續(xù)點(diǎn)源擴(kuò)散模式（1）（2）（3）高架連續(xù)點(diǎn)源擴(kuò)散模式

上式變?yōu)椋毫瞀选?0例題：

一工廠在源高H=30m處以20g/s的速度排放SO2，風(fēng)速為3m/s，在下風(fēng)向距離1000m處，擴(kuò)散系數(shù)分別取σy=30m

，σz=20m。計(jì)算煙流中心線上SO2的濃度；中心線以左60m、以下20m處SO2的濃度。提示：所謂中心線，就是與煙囪等高處做與x軸平行的直線，在高斯坐標(biāo)系中，y=0，z=H二、特殊氣象條件下的擴(kuò)散模式前面導(dǎo)出的高斯模式只適用于整層大氣都具有同一穩(wěn)定度、平坦地形的條件下計(jì)算污染物濃度。如果整個(gè)大氣層不均勻，污染物擴(kuò)散所涉及的溫度層結(jié)不止一個(gè)，或者地表粗糙度高，地勢起伏大就需要特殊處理。1、封閉型擴(kuò)散模式——有上部逆溫層的擴(kuò)散模式所謂封閉型擴(kuò)散就是指在上部存在逆溫層的氣象條件下，上部逆溫層就象蓋子使污染物的鉛直擴(kuò)散受到限制，擴(kuò)散只能在地面和逆溫層之間進(jìn)行。所以又稱為封閉型擴(kuò)散。下面僅討論該模式中地面軸線濃度的計(jì)算在封閉型擴(kuò)散中，假定：污染物完全不向逆溫層擴(kuò)散；上部逆溫層對污染物起全反射作用，可用像源法處理；污染源在地面和逆溫層之間形成無窮多個(gè)像對，污染物濃度是實(shí)源和無窮多虛源的貢獻(xiàn)之和。

由式10-9得：地面軸線上的污染物濃度為：DD-HD-H2D-H封閉型擴(kuò)散模式的簡化計(jì)算xD確定方法如下：D-H=2.15σz查表得相應(yīng)的x即為xD由10-9式

例題：某電廠煙囪有效源高為150m，SO2的排放量為151g/s，在夏季睛朗的下午，地面風(fēng)速為4m/s。由于上部鋒面逆溫將使垂直混合限制在1.5km以內(nèi)。試估算正下風(fēng)3km和11km處的SO2濃度。

解：夏季晴朗的下午，太陽輻射為強(qiáng)輻射。在地面風(fēng)速為4m/s時(shí)，由表查得大氣穩(wěn)定度為B級，因此：

σz=（D-H）/2.15=（1500-150）/2.15=628m由表查得XD=4.95km．（1）當(dāng)X=3km<XD時(shí)，查表，σy=395m,σz=363m,則地面軸線濃度為

（2）當(dāng)X=11km>2XD時(shí)，地面軸線濃度

=7.70×10-5g/m3（1）當(dāng)X=3km<XD時(shí)，查表，σy=395m,σz=363m,則地面軸線濃度為=7.72×10-6g/m3

2、熏煙型擴(kuò)散模式熏煙過程：早晨太陽升起后，地面得到來自太陽的輻射逐漸加熱，夜間產(chǎn)生的逆溫層逐漸抬升，當(dāng)逆溫破壞到煙流下邊緣以上時(shí)，使煙流發(fā)生向下的強(qiáng)烈混合，地面污染物濃度增大，產(chǎn)生熏煙過程。熏煙過程一般多在早晨發(fā)生，持續(xù)時(shí)間不超過2小時(shí)。熏煙型擴(kuò)散模式——地面濃度hf——逆溫層消失高度；σyf——熏煙條件下Y向擴(kuò)散參數(shù)即hf=H時(shí)三、顆粒物擴(kuò)散模式粒徑小于15μm的顆粒物可按氣體擴(kuò)散計(jì)算大于15μm的顆粒物：傾斜煙流模式地面反射系數(shù)四、城市及山區(qū)擴(kuò)散模式（自學(xué)）線源擴(kuò)散模式面源擴(kuò)散模式封閉山谷擴(kuò)散示意圖山谷擴(kuò)散模式第五節(jié)大氣污染濃度的估算q

源強(qiáng)計(jì)算或?qū)崪y

平均風(fēng)速多年的風(fēng)速資料

H

有效煙囪高度

、擴(kuò)散參數(shù)煙云抬升的原因有兩個(gè)：①是煙囪出口處的煙流具有一初始動(dòng)量（使它們繼續(xù)垂直上升）；②是因煙流溫度高于環(huán)境溫度產(chǎn)生的靜浮力。這兩種動(dòng)力引起的煙氣浮力運(yùn)動(dòng)稱煙云抬升，煙云抬升有利于降低地面的污染物濃度。一、煙氣抬升高度的計(jì)算

初始動(dòng)量：速度、內(nèi)徑浮力：煙溫度煙氣抬升1、

Holland公式：當(dāng)大氣穩(wěn)定度為中性，計(jì)算煙氣抬升高度時(shí)，經(jīng)常使用霍蘭徳公式：

Holland公式比較保守，特別在煙囪高、熱釋放率比較強(qiáng)的情況下。在實(shí)際計(jì)算中，不穩(wěn)定條件(A、B穩(wěn)定度)，ΔH需增加10％～20％；穩(wěn)定條件(D、E、F穩(wěn)定度)，ΔH需減少10％～20％。kW抬升高度計(jì)算式

2、Briggs公式：適用不穩(wěn)定及中性大氣條件不穩(wěn)定或中性大氣下，布里格斯公式用來確定不同的熱釋放率和下風(fēng)向距離條件下的煙氣抬升高度：（3）我國“制訂地方大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)方法”(GB/T13201-91)中的公式——在沒有特別要求時(shí)，應(yīng)優(yōu)先使用國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的方法。

例題：位于平原農(nóng)村的某工廠，有一座高80m，出口直徑高1.5m的煙囪，其排放情況如下：υs=20m/s,Ts=165℃,Ta=15

℃,

u10=3m/s,P=1×105Pa，試用不同的抬升公式計(jì)算中性情況下的有效煙囪高度。

解：△T=Ts－Ta=(165+273)－(15+273)=150KU80=u10(Hs/10)m=3(80/10)0.15=4.1m/sQυ=υsπd2/4=20π×1.52/4=35.34m3/sQH=0.35PQυ

△T/Ts=0.35×1000×35.34×

150/(165+273)

=4235.96kJ/s采用不同抬升公式計(jì)算結(jié)果如下表所示：表煙囪有效高度的計(jì)算結(jié)果抬升公式霍蘭德布里吉斯國標(biāo)△H(m)21.179.970.1H(m)101.1159.7150.1二、大氣擴(kuò)散參數(shù)（σy，σz）的確定1、P－G曲線法帕斯奎爾在1961年推薦一種僅需要常規(guī)氣象觀測資料就能估算σy，σz的方法，吉福德進(jìn)一步將它制成應(yīng)用更方便的圖表。應(yīng)用觀測到的風(fēng)速、云量、云狀和日照等天氣資料，將大氣擴(kuò)散稀釋能力分為6個(gè)等級：A—極不穩(wěn)定，B—不穩(wěn)定，C—弱不穩(wěn)定，D—中性，E—弱穩(wěn)定，F(xiàn)—穩(wěn)定。若穩(wěn)定級別為A～B，則表示按A、B級的數(shù)據(jù)內(nèi)插。該法的要點(diǎn)：首先根據(jù)帕斯奎爾劃分大氣穩(wěn)定度的方法來確定大氣穩(wěn)定度級別；然后從圖中查得對應(yīng)的擴(kuò)散參數(shù)σy和σz；最后將σy、σz代入前面介紹的一系列擴(kuò)散模式中，就可估計(jì)出各種情況下的濃度值。擴(kuò)散參數(shù)是表征湍流擴(kuò)散劇烈程度的物理量，是影響污染物濃度的重要參數(shù)。擴(kuò)散參數(shù)的確定－P－G曲線法P－G曲線的應(yīng)用根據(jù)常規(guī)資料確定穩(wěn)定度級別擴(kuò)散參數(shù)的確定：P－G曲線法P－G曲線的應(yīng)用利用擴(kuò)散曲線確定和擴(kuò)散參數(shù)的確定－P－G曲線法P－G曲線的應(yīng)用地面最大濃度估算

例題：若石油精煉廠自平均有效源高60m處排放出的SO2濃度為80g/s，有效源高處的平均風(fēng)速為6m/s，試計(jì)算冬季陰天正下風(fēng)向距煙囪500m處地面軸線的SO2濃度。解：在陰天大氣條件下，穩(wěn)定度為D級，由表查得X=500m處，σy=35.5m，σz=18.1m，將數(shù)據(jù)代入公式，得2、中國國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的方法我國在修訂P-T法基礎(chǔ)上產(chǎn)生了國家標(biāo)準(zhǔn)法(GB/T13201-91)。太陽高度角

（式10-46，地理緯度，傾角）

輻射等級穩(wěn)定度云量（加地面風(fēng)速）

該方法的技術(shù)路線是：根據(jù)時(shí)間、地理位置確定日傾角、太陽高度角，利用天氣條件確定輻射等級，然后利用輻射等級和風(fēng)速確定大氣穩(wěn)定度，最后查擴(kuò)散參數(shù)冪函數(shù)表，確定擴(kuò)散參數(shù)。擴(kuò)散參數(shù)的確定－中國國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的方法擴(kuò)散參數(shù)的選取擴(kuò)散參數(shù)的表達(dá)式為（取樣時(shí)間0.5h，按表4-8查算）平原地區(qū)和城市遠(yuǎn)郊區(qū)，D、E、F向不穩(wěn)定方向提半級工業(yè)區(qū)和城市中心區(qū)，C提至B級，D、E、F向不穩(wěn)定方向提一級丘陵山區(qū)的農(nóng)村或城市，同工業(yè)區(qū)取樣時(shí)間大于0.5h，不變，例：某冶煉廠煙囪高150m，煙氣抬升高度75m，SO2排放量1000g/s。估算風(fēng)速3m/s，大氣穩(wěn)定度C級時(shí)地面最大濃度是多少？發(fā)生在什么位置？（分別用P-G法和國家標(biāo)準(zhǔn)方法計(jì)算）第二步：確定出現(xiàn)地面最大濃度的下風(fēng)向距離。第一步：確定出現(xiàn)地面最大濃度的Z向擴(kuò)散參數(shù)。第三步：確定出現(xiàn)地面最大濃度的y向擴(kuò)散參數(shù)。第四步：計(jì)算地面最大濃度。煙囪的作用：充分利用大氣的自凈作用，降低地面污染物濃度。煙囪設(shè)計(jì)需滿足以下條件：（1）達(dá)到大氣污染物稀釋擴(kuò)散的作用；（2）盡量節(jié)省投資（造價(jià)正比于H2）；（3）地面濃度不超過《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》。煙囪設(shè)計(jì)的內(nèi)容：煙囪高度和出口內(nèi)徑。一、煙囪高度的設(shè)計(jì)計(jì)算的思路：在已知污染物地面允許濃度的情況下，運(yùn)用高斯擴(kuò)散模式反解煙囪的高度。煙囪的高度：又稱為煙囪的幾何高度，用HS表示：HS=H－△H第六節(jié)煙囪的設(shè)計(jì)1、按地面最大濃度計(jì)算該法以地面最大濃度不超過規(guī)定要求為依據(jù)，直接由最大濃度公式求出煙囪高度，簡單快速，應(yīng)用廣泛。設(shè)允許地面濃度為C允，則HS=H－△H2、按地面絕對最大濃度計(jì)算代入到4—10：將煙氣抬升公式簡化為①代入到①式3、按一定保證率的計(jì)算法由地面最大濃度計(jì)算法→HS較矮，當(dāng)u＜ū時(shí)，地面濃度可能超標(biāo)；由地面絕對最大濃度計(jì)算法→HS較高，無論u多大，地面濃度不超標(biāo)，但煙囪造價(jià)高。從環(huán)保和經(jīng)濟(jì)兩方面來看，在選擇一個(gè)可接受的保證率后，ū、穩(wěn)定度取一定值后代入上述公式，可得某一保證率的氣象條件下的煙囪高度，較前面較合理。此外還有P值法等根據(jù)“指定大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)方法”GB/T13201-91中規(guī)定的點(diǎn)源煙塵允許排放率計(jì)算式：式中：Qe－煙塵允許排放速率，t/h；Pe－煙塵排放控制系數(shù)，t/(h·m2)；H－有效源高，m。4、煙囪設(shè)計(jì)中的注意事項(xiàng)（1）煙流下洗或下沉現(xiàn)象的防止

為避免煙流因受周圍建筑物的影響而產(chǎn)生的煙流下沉現(xiàn)象（圖10-21），煙囪高度應(yīng)為周圍建筑物的2.5倍以上。

為避免煙囪本身對煙流產(chǎn)生的下洗現(xiàn)象（圖10-20），煙囪出口氣速不得低于該高度處平均風(fēng)速的1.5倍。一般宜在20~30m/s。

煙溫宜在100℃以上。（2）避開煙囪有效高度與出現(xiàn)頻率最高或較多的混合層高度相等二、煙囪出口直徑的計(jì)算煙囪出口直徑可按右式計(jì)算：式中：d——出口直徑，m；Qυ——煙氣排放量，m3/s；

υ——煙氣出口速度,m/s。對于煙氣出口速度υs的選擇：1、選擇的原則：避免下洗現(xiàn)象或下沉現(xiàn)象的產(chǎn)生；2、選取的方法：按氣流下沉的經(jīng)驗(yàn)法則來選取，一般將υs/u＞2.5作為設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。不出現(xiàn)氣流下沉υs/u＞2.0從理論上說，煙道氣的向上動(dòng)量應(yīng)能克服由煙囪周圍吹過的風(fēng)速所引起的向下壓力梯度，不應(yīng)出現(xiàn)氣流下沉1.8＜υs/u＜2.0氣流下沉極輕微，一般不出現(xiàn)1.5＜υs/u＜1.8處于氣流下沉的邊緣υs/u=1.0非常可能出現(xiàn)氣流下沉0.8＜υs/u＜1.0煙被吸入整個(gè)煙囪背風(fēng)面的較低壓力區(qū)，出現(xiàn)氣流下沉υs/u＜0.8物理解釋條件υs——煙道氣出口速度，m/s；u——平均風(fēng)速，m/s例：建于平原近郊的工廠，煙囪高110m、出口內(nèi)徑2m。煙氣量為4×105m3/h，煙氣出口溫度150℃，SO2排放量400kg/h，已知某天，當(dāng)?shù)靥栞椛涞燃墳?3，氣溫35℃，地面風(fēng)速3m/s，試求此時(shí)距煙囪3000m的軸線濃度和該廠造成的SO2最大地面濃度及產(chǎn)生距離。解：1、確定大氣穩(wěn)定度2、計(jì)算煙囪出口處風(fēng)速：根據(jù)輻射等級及地面風(fēng)速查10－6得穩(wěn)定度為B。由表10-1得B類穩(wěn)定度下，m=0.15，再由指數(shù)公式得3、計(jì)算煙囪有效高度煙氣抬升高度采用國標(biāo)推薦式Qh=0.35×P×Qv×=0.35×1.013×103×(4×105/3600)×=11176kJ.s-1應(yīng)采用式10-38，由表10-3取no=0.332,n1=3/5，n2=2/5

H=Hs+△H=110+136=246m由圖查得2km處：σy=395mσz=363m例：某污染源SO2排放量為60g/s，煙氣流量為260m3/s，煙氣溫度為423K，大氣溫度為293K。這一地區(qū)的SO2本底濃度為0.04mg/m3，設(shè)

，

m/s，m=0.25，試按《大氣環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》的二級標(biāo)準(zhǔn)來設(shè)計(jì)煙囪的高度和出口直徑。按P286（10－39）按農(nóng)村或城市遠(yuǎn)郊區(qū)條件，參考表10－3，取n=1.427，n1=1/3，n2=2/3，代入P286（10－38）得《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》的二級標(biāo)準(zhǔn)限值為0.06mg/m3（年均），代入P109（4－62）

為保證煙氣順利抬升，出口煙速應(yīng)在20~30m/s。取uv=20m/s，則有第七節(jié)廠址選擇一、所需氣候資料

1、風(fēng)向和風(fēng)速氣候資料：如圖是風(fēng)速和風(fēng)向頻率復(fù)合圖，矢線長度代表風(fēng)向頻率大小，矢線末端的風(fēng)速羽代表平均風(fēng)速靜風(fēng)（風(fēng)速<1.0m/s）或微風(fēng)（風(fēng)速為1～2