[发明专利]基于塔式扩散模型的火电厂污染物排放监测显示方法

说明书

技术领域

本发明涉及监控领域，特别涉及污染物在大气中的排放监测，用于在电子地图上显示火电厂排放的烟气污染物在各区域的浓度。

背景技术

环境污染问题日益严重，雾霾天气不断威胁人类的健康。近年来，国家电网公司积极落实相关政策要求，大力开展了污染物排放系统功能平台的建设工作，实现对固定污染源排放的污染物进行连续地、实时地跟踪测定，连续测定颗粒物、气态污染物浓度和排放率。

现在的技术，只是通过表格或曲线、棒图显示当前污染物排放量，不能直观地反映污染物排放对周边环境的影响。

大气污染物扩散模式是模拟大气污染物的扩散、迁移过程，预测在不同污染源条件、气象条件及下垫面条件下某污染物浓度时空分布的数学模型，是低层大气中污染物迁移和扩散规律的、简单化的数学描述。根据不同的建模理论体系、污染物迁移、扩散过程以及不同的描述对象，模式的形式也各不相同。

受地形、气象、大气污染物的物理化学特征、污染源特征等多种因素的制约，不同的扩散模式都有各自不同的考虑因素和适用范围，选择恰当的扩散模式能较为准确地模拟污染物的扩散及分布。目前，已经有许多发展成熟的污染物扩散模式应用，国内的相关研究中尤其以高斯类模式的应用最为广泛。

高斯扩散模型一种经验模型，大量实验数据表明高斯分布是污染物在分布的较好的近似形式，高斯模型数学形式简单，通过大规模的实验获得模型计算的主要参数，可以在各种气象条件下选用，高斯扩散模型有两个特点：浓度计算在垂直方向和水平方向都采用高斯分布假设，湍流分类和扩散参数采用离散化的分类方法，它的优点是仅用常规气象观测资料就可以评估扩散参数。

高斯扩散模型基于以下条件：

坐标系：原点为地面源的排放点或高架源排放点在地面上的投影，右手坐标系，x轴为主风向，y轴为横风向，z轴为垂直向。

几点假设：1、污染物浓度在y、z方向为正态分布，2、全部高度风速均匀稳定，3、源强连续均匀，4、扩散中不考虑转化，污染物是守恒的，5、x向上，平流作用远大于扩散作用，6、地面足够平坦。

无界空间连续点源扩散模式为：

c(x,y,z)=q/(2πμσ_yσ_z)exp[-(y²/2σ_y²+ z²/2σ_z²)]

高架连续点源扩散模式为：

c(x,y,z,H)=q/(2πμσ_yσ_z) exp（-y²/2σ_y²)*{exp[-(z-H)²/2σ_y²]+ exp [-(z+H)²/2σ_z²)]}

其中，μ为平均风速，q为源强，σ_y、σ_z为侧向和竖向扩散参数，H为有效烟囱高度。

具体到火电厂烟气污染物排放，由于火电厂的特殊性，如污染物在出口的温度较高、污染物的组成比较复杂以及气压等因素，上述扩散模式预测此类污染物的扩散会产生较大的偏差。

发明内容

为了更加准确地预测火电厂烟气污染物的排放，实时在电子地图上显示污染物浓度，提出了本发明。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：基于塔式扩散模型的火电厂污染物排放监测显示方法，基于火电厂污染物排放检测系统实现，系统中包括主机，GIS服务器和数据采集系统，数据采集系统连接CEMS系统，关键在于：主机中存储当地全年的气象资料、每个烟囱的位置和高度信息；在每个烟囱内部出口位置设置温度传感器，在室外设置温度传感器，在每个烟囱顶端外侧设置风向风速传感器，所有传感器编号并连接到数据采集系统，主机采用塔式扩散模型计算污染物的扩散，塔式扩散模型的数学表达式为：

其中：x、y、z为空间坐标，H是烟囱口距地面的高度，φ为扩散因数，μ为风速，t为扩散时间，λ为源强，α为颗粒属性系数，θ为高度系数，空间坐标系是右手坐标系，原点是烟囱在地面上的投影，x轴为主风向，y轴为横风向，z轴为垂直向；

主机计算各时间点不同位置的污染物浓度，并根据污染物浓度等级，以不同颜色显示在电子地图上。

颗粒属性系数α如下表：