CN113849899A - 一种高空水冷塔污氮排放缺氧区域界定方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高空水冷塔污氮排放缺氧区域界定方法,包括以下步骤:S1:获取水冷塔流程设计工况参数以及空分装置所在地区的气象条件参数;S2:设定缺氧浓度,其中缺氧浓度定义为氧气含量占大气总量的17%;S3:根据获取的水冷塔流程设计工况参数以及气象条件参数构建目标污氮排放口排放的氮气的高斯扩散模型。本发明中根据水冷塔流程参数、气象条件参数、缺氧浓度来计算获取污氮排放造成的缺氧区域半径和高度,以实现准确确定水冷塔污氮排放缺氧区域,并根据缺氧区域来评估水冷塔周边区域设备平台的危险程度,指导采取相应的控制措施,提高污氮排放的安全性。

Description

一种高空水冷塔污氮排放缺氧区域界定方法
技术领域
本发明涉及水冷塔污氮排放缺氧区域界定技术领域,尤其涉及一种高空水冷塔污氮排放缺氧区域界定方法。
背景技术
水冷塔在整个空分流程中的作用是产生用于预冷空气的冷水,冷水再进入空冷塔用来冷却空气,即从主换热器出来的污氮从水冷塔的下部进入,循环水从水冷塔顶部通过带孔管或带喷嘴的分布器进入,干燥的污氮气体在上升过程中水分子逐渐向气相扩散,气体的湿度逐渐增大,在这一过程中,由于水不断吸收热量蒸发,从而使循环水的温度逐渐降低,塔内污氮与循环水进行能量物质的传递。完成能量交换的污氮通过水冷塔顶部放空口进入环境大气。氮气,通常状况下是一种无色无味的气体,占大气总量的78.08%,是空气的主要成份,而且一般氮气比空气密度小,当排放的污氮大量进入环境大气时,会造成环境氧浓度降低,从而发生缺氧危害。
目前,空分装置的布局设计没有对水冷塔污氮排放危险区域进行定量计算,故而无法评估水冷塔周边区域设备及平台的危险程度。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高空水冷塔污氮排放缺氧区域界定方法,以解决现有技术中的上述不足之处。
为了实现上述目的,本发明采用了如下技术方案:一种高空水冷塔污氮排放缺氧区域界定方法,包括以下步骤:
S1:获取水冷塔流程设计工况参数以及空分装置所在地区的气象条件参数;
S2:设定缺氧浓度,其中,缺氧浓度定义为氧气含量占大气总量的17%;
S3:根据获取的水冷塔流程设计工况参数以及气象条件参数构建目标污氮排放口排放的氮气的高斯扩散模型;
S4:通过高斯扩散模型基于设定的缺氧浓度计算获取污氮排放造成的缺氧区域水平扩散距离DHmin和垂直扩散高度DVmin,并基于水平扩散距离DHmin和垂直扩散高度DVmin计算出污氮排放造成的缺氧区域。
作为上述技术方案的进一步描述:
所述步骤S1中水冷塔流程设计工况参数包括水冷塔排放口直径、污氮排放气量、污氮出口温度以及污氮出口速度。
作为上述技术方案的进一步描述:
所述步骤S1中气象条件参数包括风速参数以及排放环境温度参数。
作为上述技术方案的进一步描述:
所述骤S4中基于水平扩散距离DHmin和垂直扩散高度DVmin计算出污氮排放造成的缺氧区域具体包括以下步骤:
S4.1:根据水平扩散距离计算获取污氮排放造成的缺氧水平扩散面积,所述水平扩散区域为水冷塔排放口中心点为基点,水平扩散距离DHmin为半径的圆形区域,其中,水平扩散区域面积为S=πDHmin2
S4.2:污氮排放造成的缺氧区域为以水平扩散区域为底面以垂直扩散高度DVmin为高度的圆柱体区域。
作为上述技术方案的进一步描述:
所述步骤S4之后还包括:S5:构建三维地图模型并基于污氮排放造成的缺氧区域分析计算周边区域设备平台安全情况并进行预警。
作为上述技术方案的进一步描述:
所述步骤S5具体包括以下步骤:
S5.1:以水冷塔为中心构建其周边三维地图模型;
S5.2:将计算获取的污氮排放造成的缺氧区域渲染导入三维地图模型;
S5.3:通过三维地图模型分析计算获取水冷塔周边区域设备平台安全情况,当出现水冷塔周边区域设备平台位于所述污氮排放造成的缺氧区域内时发出预警。
作为上述技术方案的进一步描述:
所述步骤S3还包括对高斯扩散模型进行安全验证预警。
作为上述技术方案的进一步描述:
对高斯扩散模型进行验证具体包括以下步骤:
S3.1:在水冷塔排放口周边区域分布式设置氧气浓度传感器,并通过氧气浓度传感器采集周边区域的氧气浓度信息;
S3.2:通过分布式设置的氧气浓度传感器采集的数据信息与高斯扩散模型的对应点位的计算的浓度参数进行对比分析计算误差;
S3.3:设置误差预设值,将计算的误差与设置的预设值进行比较,当计算误差大于预设值时发出预警。
本发明提供了一种高空水冷塔污氮排放缺氧区域界定方法。具备以下有益效果:
该高空水冷塔污氮排放缺氧区域界定方法根据水冷塔流程参数、气象条件参数、缺氧浓度来计算获取污氮排放造成的缺氧区域半径和高度,以实现准确确定水冷塔污氮排放缺氧区域,并根据缺氧区域来评估水冷塔周边区域设备平台的危险程度,指导采取相应的控制措施,提高污氮排放的安全性。
附图说明
图1为本发明提出的一种高空水冷塔污氮排放缺氧区域界定方法的流程示意图;
图2为本发明中基于水平扩散距离DHmin和垂直扩散高度DVmin计算出污氮排放造成的缺氧区域方法的流程示意图;
图3为本发明中构建三维地图模型并基于污氮排放造成的缺氧区域分析计算周边区域设备平台安全情况并进行预警的流程示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。
参照图1-3,一种高空水冷塔污氮排放缺氧区域界定方法,包括以下步骤:
S1:获取水冷塔流程设计工况参数以及空分装置所在地区的气象条件参数;
S2:设定缺氧浓度,其中缺氧浓度定义为氧气含量占大气总量的17%;
S3:根据获取的水冷塔流程设计工况参数以及气象条件参数构建目标污氮排放口排放的氮气的高斯扩散模型;
S4:通过高斯扩散模型基于设定的缺氧浓度计算获取污氮排放造成的缺氧区域水平扩散距离DHmin和垂直扩散高度DVmin,并基于水平扩散距离DHmin和垂直扩散高度DVmin计算出污氮排放造成的缺氧区域。
水冷塔流程设计工况参数包括水冷塔排放口直径、污氮排放气量、污氮出口温度以及污氮出口速度,气象条件参数包括风速参数以及排放环境温度参数。
所述骤S4中基于水平扩散距离DHmin和垂直扩散高度DVmin计算出污氮排放造成的缺氧区域具体包括以下步骤:
S4.1:根据水平扩散距离计算获取污氮排放造成的缺氧水平扩散面积,所述水平扩散区域为水冷塔排放口中心点为基点,水平扩散距离DHmin为半径的圆形区域,其中,水平扩散区域面积为S=πDHmin2
S4.2:污氮排放造成的缺氧区域为以水平扩散区域为底面以垂直扩散高度DVmin为高度的圆柱体区域。
其中,高空水冷塔污氮排放扩散方式为持续稳定的垂直方向泄漏方式,即高空水冷塔污氮排放扩散处于动态稳定状态,无论泄漏时间为10分钟、30分钟、还是60分钟,污氮扩散造成的缺氧范围都是相同的,如对4万空分水冷塔污氮排放缺氧区域界定,其中水冷塔流程设计工况参数对应的水冷塔排放口直径2600mm,污氮排放气量82500m3/h,污氮出口温度28℃、污氮出口速度4.3m/s;空分装置所在地区的气象条件中,风速通用值取1.5m/s,5m/s,9m/s,温度通用值取35℃;缺氧浓度定义为氧气含量占大气总量的17%(体积比),水冷塔排放口高度17m,计算获得污氮扩散垂直距离从排放口17m处至24m处(7m),水平距离6m,即水平距离6m以外的范围,垂直距离24m以外的范围,是相对安全的区域,根据水平扩散距离6m和垂直扩散高度7m,计算出4万空分水冷塔污氮排放缺氧区域,即以排放口中心点(高度17m)为基点,排放口中心点以上半径6m,高度7m的圆柱体区域。
本实施例提供一种该高空水冷塔污氮排放缺氧区域界定方法,根据水冷塔流程参数、气象条件参数、缺氧浓度来计算获取污氮排放造成的缺氧区域半径和高度,以实现准确确定水冷塔污氮排放缺氧区域,并根据缺氧区域来评估水冷塔周边区域设备平台的危险程度,指导采取相应的控制措施。
步骤S4之后还包括:S5:构建三维地图模型并基于污氮排放造成的缺氧区域分析计算周边区域设备平台安全情况并进行预警。步骤S5具体包括以下步骤:S5.1:以水冷塔为中心构建其周边三维地图模型;S5.2:将计算获取的污氮排放造成的缺氧区域渲染导入三维地图模型;S5.3:通过三维地图模型分析计算获取水冷塔周边区域设备平台安全情况,当出现水冷塔周边区域设备平台位于所述污氮排放造成的缺氧区域内时发出预警。具体的,通过计算获取的污氮排放造成的缺氧区域构建三维地图模型,实现直观可视的展现出污氮排放造成的缺氧区域对水冷塔周边区域设备平台造成的影响,并进行安全预警,提高污氮排放的安全性。
步骤S3还包括对高斯扩散模型进行安全验证预警,其中对高斯扩散模型进行验证具体包括以下步骤:S3.1:在水冷塔排放口周边区域分布式设置氧气浓度传感器,并通过氧气浓度传感器采集周边区域的氧气浓度信息;S3.2:通过分布式设置的氧气浓度传感器采集的数据信息与高斯扩散模型的对应点位的计算的浓度参数进行对比分析计算误差;S3.3:设置误差预设值,将计算误差与设置的预设值进行比较,当计算误差无法大于预设值时发出预警。
具体的,通过设置分布式的氧气浓度传感器对周边区域氧气浓度信息进行实时采集,并基于高斯扩散模型计算对应点位的浓度参数,通过将实时采集的数据与计算的浓度参数进行比较分析确定计算误差,通过将计算误差与预设值对比分析,计算误差无法大于预设值时发出预警,进一步提高污氮排放的安全性。
在本说明书的描述中,参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上所述,仅为本发明较佳的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变,都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种高空水冷塔污氮排放缺氧区域界定方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1:获取水冷塔流程设计工况参数以及空分装置所在地区的气象条件参数;
S2:设定缺氧浓度,其中缺氧浓度定义为氧气含量占大气总量的17%;
S3:根据获取的水冷塔流程设计工况参数以及气象条件参数构建目标污氮排放口排放的氮气的高斯扩散模型;
S4:通过高斯扩散模型基于设定的缺氧浓度计算获取污氮排放造成的缺氧区域水平扩散距离DHmin和垂直扩散高度DVmin,并基于水平扩散距离DHmin和垂直扩散高度DVmin计算出污氮排放造成的缺氧区域。
2.根据权利要求1所述的一种高空水冷塔污氮排放缺氧区域界定方法,其特征在于,所述步骤S1中水冷塔流程设计工况参数包括水冷塔排放口直径、污氮排放气量、污氮出口温度以及污氮出口速度。
3.根据权利要求1所述的一种高空水冷塔污氮排放缺氧区域界定方法,其特征在于,所述步骤S1中气象条件参数包括风速参数以及排放环境温度参数。
4.根据权利要求1所述的一种高空水冷塔污氮排放缺氧区域界定方法,其特征在于,所述骤S4中基于水平扩散距离DHmin和垂直扩散高度DVmin计算出污氮排放造成的缺氧区域具体包括以下步骤:
S4.1:根据水平扩散距离计算获取污氮排放造成的缺氧水平扩散面积,所述水平扩散区域为水冷塔排放口中心点为基点,水平扩散距离DHmin为半径的圆形区域,其中,水平扩散区域面积为S=πDHmin2
S4.2:污氮排放造成的缺氧区域为以水平扩散区域为底面以垂直扩散高度DVmin为高度的圆柱体区域。
5.根据权利要求1所述的一种高空水冷塔污氮排放缺氧区域界定方法,其特征在于,所述步骤S4之后还包括:S5:构建三维地图模型并基于污氮排放造成的缺氧区域分析计算周边区域设备平台安全情况并进行预警。
6.根据权利要求5所述的一种高空水冷塔污氮排放缺氧区域界定方法,其特征在于,所述步骤S5具体包括以下步骤:
S5.1:以水冷塔为中心构建其周边三维地图模型;
S5.2:将计算获取的污氮排放造成的缺氧区域渲染导入三维地图模型;
S5.3:通过三维地图模型分析计算获取水冷塔周边区域设备平台安全情况,当出现水冷塔周边区域设备平台位于所述污氮排放造成的缺氧区域内时发出预警。
7.根据权利要求1所述的一种高空水冷塔污氮排放缺氧区域界定方法,其特征在于,所述步骤S3还包括对高斯扩散模型进行安全验证预警。
8.根据权利要求7所述的一种高空水冷塔污氮排放缺氧区域界定方法,其特征在于,对高斯扩散模型进行验证具体包括以下步骤:
S3.1:在水冷塔排放口周边区域分布式设置氧气浓度传感器,并通过氧气浓度传感器采集周边区域的氧气浓度信息;
S3.2:通过分布式设置的氧气浓度传感器采集的数据信息与高斯扩散模型的对应点位的计算的浓度参数进行对比分析计算误差;
S3.3:设置误差预设值,将计算误差与设置的预设值进行比较,当计算误差大于预设值时发出预警。
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