奥里油电厂烟羽传输与扩散的数值模拟研究

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1、第24卷第9期电力科学与工程VO1.24.NO.9N0v_.2008512008年11月ElectricPOwerScienceandEngineering奥里油电厂烟羽传输与扩散的数值模拟研究刘亮亮,梁平,龙新峰(华南理工大学,1.电力学院动力系;2.化工与能源学院,广东广州510640)摘要:奥里油燃烧后的排放物温度以及sOz浓度比较大。为了对电厂周围环境质量进行分析,采用cFD软件进行模拟。模拟了奥里油电厂高架连续点源的烟羽传输与扩散。根据湛江市的历史平均气象数据,采用phoenics3.6.1软件分析了不同大气风速和湍流度下

2、奥里油电厂烟羽传输与扩散的特殊规律,给出了描述大气污染的两个重要参数,最大落地浓度和烟羽中心线抬升高度的下风向沿程变化情况数值计算结果与烟气扩散理论和经验数据是相符合。关键词:数值模拟;最大落地浓度;烟羽中心线抬升高度中图分类号:TK282文献标识码:A律、能量守恒定律和组分输运守恒定律控制。这些定律的数学描述构成了流体力学的基本方程组,加O引言上有浮力修正的一∞湍流双方程流动模型,即可构成控制烟气运动的封闭方程组,其通用形式p为当今世界能源紧张,各个国家都相继引进各种新能源,奥里油就是其中一种。奥里油是产于委内瑞df+,一击d,I

3、甏I⋯、拉的一种乳化原油,这种全新的油品被称为“第四种”式(1)各方程的变量、交换系数和源项化石燃料。奥里油作为一种新型燃料大量进入我国参见表1。燃料油市场。湛江港内6座10×10m奥里油储罐已建成,湛江奥里油发电厂一期(2×600MW)已于2物理模型2006年6月建成投产,二期(2×600Mw)拟筹建。与其它化石燃料一样,奥里油的燃烧产物也不本次模拟计算的对象是湛江奥里油电厂。湛江可避免地会对大气环境产生一定的影响。由于奥里奥里油电厂的烟囱高2l0m,出口直径5.7m,设油燃烧后的排放物温度高以及浓度比较大,对电厂计排烟温度为l8

4、0。,烟气出口速度取为30m/s。数周围环境影响比常规电厂大。因此,研究奥里油电值模拟中采用1:1的比例来模拟,即完全按照真实厂排放物传输与扩散的规律就显得很有必要。研究尺寸来模拟烟羽的传输与扩散,这样可以更真实地局地环境质量用CFD方法比常规大气扩散方法要好,反应烟羽扩散状态。数值模拟中,取烟囱周围一箱而且研究已经验证了用CFD方法是很有效的。本体模型:5000m×600m×1000m(长×宽×高),烟文正是在CFD方法被验证有效后,针对奥里油电源设置在:l00m处,如图l。厂一期采用cFD模拟的方法来研究高架烟羽的传输与扩散规律

5、。l数学模型烟气运动受质量守恒定律、牛顿第二运动定图1物理模型图收稿日期:2o07—12—14.基金项目:广东省自然科学基金项目(05Oo6518).作者简介:刘亮亮(1985一),男,华南理工大学电力学院动力系硕士研究生52电力科学与工程2o08年3数值计算条件4模拟结果与分析由大气污染学可知,影响大气污染的主要因素4.1湍流模型选取是污染源的排放量、气象条件和地形等。由于湛江经过数值模拟计算的比较发现,对于象高架烟电厂附近是平地,因此地形设置比较简单。污染源羽这类尾流(Plume)流动,运用七一∞湍流模型比设置也比较简单,根据电

6、厂数据设置即可。主要是用七一8湍流模型更适合。运用七一∞湍流模型收敛速气象条件比较难设置,因为气象条件是千变万化的,度多,计算精度提高。通常的做法是选取比较有代表性的当地气象条件来4.2烟羽中心线抬升高度及离源距离设置。因此本文根据湛江气象条件选取两种气由大气污染学可知,在电厂高架烟羽扩散中,象条件来模拟,即两种不同风速(采用幂指数形式)最关键的问题是烟羽中心线抬升高度和最大落地浓和湍流度(采用百分比形式)情况:为2m/s、度;因此本文只是给出了烟羽中心线抬升高度和最湍流度为10%和为4m/s、湍流度为5%。大落地浓度的模拟值,而没

7、给出压力、速度等值。3.1初始条件奥里油燃烧产物的一个特点是烟囱出口烟气温度较烟气从烟囱口喷出后,烟气流动为非定常过高,比一般的燃煤电厂或燃常规油种电厂的排烟温程,若要进行求解必须给定某一既定时刻(初始时度都要高。首先讨论烟羽抬升高度。图2、图3给刻)流场中每一点的流动参数。假定在初始时刻大出了为2m/s、湍流度为10%和-为4m/s、湍气中:P=尸0,=o,v=0,w=0,f=30℃,C=0。流度为5%下的烟羽中心线抬升高度。在烟源处,e=1。(采用无量纲形式)对比图2、图3可看出当风速较小,湍流度较3.2边界条件大时,烟羽高度先

8、是急剧地增大,在达到最大值后大气风速进口:采用幂指数形式风速廓线,再缓缓下降,也就是说上升梯度比下降梯度大。风=l(z/z1),zl=l0m,甜l取为2m/s和4m/s,速较大,湍流度较小时规律跟前者差不多,不过下取为0.15,温度f

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