大气污染的数值模拟

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1、2005年9月重庆大学学报(自然科学版)Sep．2005第28卷第9期JournalofChongqingUniversity(NaturalScienceEdition)Vo1．28No．9文章编号：1000—582X(2005)09—0088—04大气污染的数值模拟卢军，冯源，龚琪(重庆大学1．三峡库区生态环境教育部重点实验室；2．城市建设与环境工程学院，重庆400030)摘要：为比较集中供热与分散供热对重庆涪陵地区的大气污染影响的差异，采用计算流体力学软件PHOENICS，通过计算机模拟的

2、方法得出该地区大气污染物(SO，PM1。)的基本分布情况，结果表明，集中供热的污染源面积较大，污染的扩散方向受城市的主导风向影响较大，污染物浓度向扩散方向的两旁下降得较快，该区中心主要小区的污染物浓度从源强的5％降低到l％；而且集中供热产生的污染面积大约只有分散供热的20％，受污染的区域减小，特别是对居民区等人口密集区的污染大大降低了．并从对城市大气污染的角度论证在该地区采用集中供热的优势．同时证明使用一些较为成熟的流体力学软件进行计算机模拟能够为城市的大气污染分析提供一个较为准确而便利的手段．

3、关键词：模拟；污染；集中供热；PHOENICS中图分类号：X5l文献标识码：A20世纪以来，现代工业和交通事业的迅速发展，准确的方法并且能够直观的了解污染物的排放对周围工业区和城市的大气污染日益严重．实践证明，由于大区域的影响及集中污染源与分散污染源对整个城市影气污染不仅受污染源性质的影响，还受到多种自然、社响的区别，笔者借助计算流体力学(CFD)软件PHOE—会和经济因素的影响和制约．所以，应该把大气污染控NICS对大气污染情况下进行模拟及预测．制问题看作一个多变量、多目标、多层次的复杂系统，

4、用全面的、相互联系的、发展的观点对这一系统进行定1大气污染模拟实例量化的研究，找出行之有效的治理方案．重庆市龙桥发电厂地处重庆市涪陵区龙桥镇，距据统计，中国每年约有l0亿t煤炭直接用于燃涪陵市区14km，目前总装机容量50MW，是涪陵地方烧，主要用户为燃煤电厂、工业锅炉、窑炉与生活用煤．电网的支柱电站之一．随着涪陵工业的发展，工业企业考虑到清洁能源往往带来较高的技术成本，热电联产、对热蒸汽的需求量增大，决定在该区建设以热电联产集中供热是改善环境质量、提高能源利用率的重要措为基础的集中供热来取代大

5、量、分散的小锅炉供热方施．分散供热的小锅炉单台容量小，(据1995年统计，式，并逐步在涪陵全区推广才用热电联产．全国工业锅炉平均单台容量仅2．4t／h)、烟囱低(一般笔者应用PHOENICS软件首先对龙桥发电厂的在40ITI以下)，热效率低(一般为50％～70％，采暖小现有的污染源(燃煤锅炉烟囱)的最大落地点浓度及锅炉则在30％以下)，除尘效果差(有的小锅炉尚无正落地点离源距离进行模拟，并与预测计算数据进行比式的除尘设备，更无脱硫设备)，而热电厂的锅炉容量较．然后用最大落地点范围内的区域作为污染

6、源，模拟大(3000kw背压机需装35t／h锅炉，25000kw背压对整个涪陵区的大气影响，并与分散污染源的情况进机需装220t／h锅炉)、热效率高(一般链条炉在80％行比较．左右，煤粉炉则达85％～90％)、烟囱高(可在80m以1．1污染源的模拟上，大型热电厂可超过200ITI)、除尘效率高(一般可在选用的代表性污染物为SO和PM。，SO是大气污90％以上)，如选用循环流化床锅炉还可炉内脱硫，实现热电联产还有利于灰渣综合利用和节省宝贵的城市染物中数量较大、影响面较广的气态污染物．PM。是空建设

7、占地卜．气动力学当量直径小于10m的颗粒物，通常称为浮但是集中供热势必造成热电厂的污染物排放量增游粉尘或可吸入颗粒物，较长期的在大气中漂浮J．加，对局部地区的污染定会加重．为了采用相对简便、排放源强及参数参见表1：·收稿日期：2005—03—19基金项目：国家自然科学基金项目资助(5O278O99)作者简介：卢军(1966一)，男，四川渠县人，重庆大学副教授，博士，主要从事建筑技术通风空调方面的研究第28卷第9期卢军，等：大气污染的数值模拟89表1正常排放拟建工程废气源强及参数表1．4理论预测结

8、果污染物源强／kg·hH×qb／m出口烟温／℃蜩气量：：-1理论预测计算采用点源扩散的高斯模式：s024o4-2‘12032x3．277336800设轴为扩散方向，由于理论中地面浓度是以PMl0168．4轴为对称的，则轴线上的浓度为：1．2模型概况主要数学模型：连续方程，动量方程，浓度方程：Co．。㈣qexp(一2参)·(2)(。，H)一叮T^PI：／。-(p“)+(p)+(p)=由于：是距离轴线的函数，而且随的增大而增大．所以必然在某一距离处具有最大值即最大落(譬)+(筹)+啬(磐)+．地浓度