CN114295778A - 一种基于火电厂烟气排放质量评价方法及评价系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于火电厂烟气排放质量评价方法，包括如下步骤：采集环境信息和多个监测点位的排放气体污染物类型；根据环境信息，结合各个监测点位的排放气体的污染物类型，判断各个排气筒排放气体的扩散模式；根据扩散模式，建立对应的污染物评价模型，计算各个排气筒排放气体的污染物浓度；根据各个排气筒排放气体的污染物浓度，计算不同扩散模式下排放气体污染物的日均浓度和年均浓度，判断各个排气筒排放气体的污染物是否符合标准。本发明根据火电厂的排放筒的位置，结合实施的环境信息，计算各个检测点位的监测信息，计算排气筒的排放污染物是否符合排放标准，本评价方法结合实际的环境信息，计算的排放数据更加准确，误差小。
Description
技术领域
本发明涉及大气环境质量评价技术领域，具体涉及一种基于火电厂烟气排放质量评价方法及评价系统。
背景技术
对于火电厂的排放要求需要重点监控燃料的含硫量、烟气脱硫率、除尘率达到各个排放要求的指标，由于火电厂的燃用煤种变化频繁，且各个排放烟道的大小口径、分布位置不均匀，且烟气排放监测点的监测数据受环境影响比较大，现有的排放监测过程中各个测点监测误差比较大，无法准确对各个排放烟道的监测数据进行统计，计算火电厂整体烟气排放是否符合要求。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种基于火电厂烟气排放质量评价方法及评价系统，旨在解决现有技术中排放监测过程中各个测点监测误差比较大，无法准确对各个排放烟道的监测数据进行统计的问题。
本发明采取以下技术方案实现：
一种基于火电厂烟气排放质量评价方法，包括如下步骤：
步骤S1：采集一段时间内的环境信息，根据环境信息和排气筒的位置设置多个监测点位，采集多个监测点位的排放气体污染物类型；
步骤S2：根据环境信息，结合各个监测点位的排放气体的污染物类型，判断各个排气筒排放气体的扩散模式；
步骤S3：根据扩散模式，建立对应的污染物评价模型，计算各个排气筒排放气体的污染物浓度；
步骤S4：根据各个排气筒排放气体的污染物浓度，计算不同扩散模式下排放气体污染物的日均浓度和年均浓度，判断各个排气筒排放气体的污染物是否符合标准。
为优化上述技术方案，采取的具体措施还包括：
进一步地，所述步骤S1中环境参数包括地面风向、地面风速、大气稳定度和边界层污染气象特征；所述排放气体污染物包括CO2、NO2和烟尘。
进一步地，所述步骤S2中根据环境参数，结合各个监测点位的排放气体的污染物类型，判断各个排气筒排放气体的扩散模式具体包括：
S21：根据风速阈值将环境划分为有风、小风和静风三种工况模式；
S22：根据风向、三种工况模式推算该监测点位监测的排放气体对应的排气筒位置，以及该排放气体从排气筒排出后的扩散路径；
S23：根据扩散路径和环境参数建立各个排气筒的扩散模式，所述扩散模式包括第一点源扩散模式和第二点源扩散模式。
进一步地，所述步骤S3中根据扩散模式，建立对应的污染物评价模型的具体过程为：
S31：根据第一点源扩散模式，计算有风工况下的地面监测点污染物浓度，
He＝H+ΔH
其中：C表示地面任一监测点(X，Y)的污染物浓度，Q表示单位时间排放量，Y表示监测点与通过排气筒的平均风向轴线在水平面上的垂直距离，σY表示垂直于年平均风向的水平横向扩散参数，σZ表示铅直扩散参数，V表示排气筒出口处的平均风速；h表示混合层厚度，He表示排气筒有效高度，H表示排气筒距地面的几何高度，ΔH表示延期抬升或下沉高度；
S32：根据第二点源扩散模式，计算小风和静风工况下的地面监测点污染物浓度，
其中：φ(s)表示概率函数，γ01表示横向扩散参数的回归系数、γ02表示铅直向扩散参数的回归系数：
σX＝σY＝γ01T
σZ＝γ02＝T
其中：T表示扩散时间；
S33：根据不同位置排气筒对应的地面污染物浓度，计算地面平均污染物浓度。
进一步地，所述步骤S3中根据扩散模式，建立对应的污染物评价模型的具体过程还包括，
根据边界层污染气象特征，判断是否存在逆温层特征导致烟熏扩散模式，并根据逆温层特征，计算烟熏扩散模式下的污染物的浓度，
其中：Cf表示烟熏时地面污染物浓度、p表示风速高度指数、U表示排气筒出口处的平均风速，hf表示烟熏时混合层高度，σyf表示烟熏时垂直于平均风向的水平横向的扩散参数。
进一步地，所述步骤S4中根据各个检测点的污染物浓度，计算不同扩散模式下排放气体污染物的日均浓度和年均浓度，判断当前排放气体的污染物是否符合标准具体包括：
S41：选取典型日，计算日平均浓度
其中：C表示
S42：计算长期年平均浓度
其中：
表示年平均浓度。
S43：将日平均浓度和长期年平均浓度与参考阈值进行对比，判断当前排放气体的污染物是否符合标准。
进一步地，所述典型日的选取方法具体如下：
S411：筛选气象因子，所述气象因子包括风速、混合层高度、降水量、湿度、温度、或气压；
S412：选取典型气象日
其中：tj表示第i时n个气象因子的加权值之和，ki表示第n个气象因子第i时的加权值， dk表示第k天加权值和，其中dk最大的一天作为典型气象日。
一种基于火电厂烟气排放质量评价系统，包括，
采集模块，用于采集排放气体；
环境监测模块，用于采集实时的环境信息；
判断模块，用于判断排放气体的污染物类型；
分析模块，用于判断排放气体的扩散模式；
建模模块，用于建立排放气体不同的扩散模式下的扩散模型；
处理模块，用于结合环境信息和扩散模型，计算各个监测点位的排放气体的污染物浓度；
报警模块，用于当污染物浓度超标时，进行报警。
本发明的有益效果：
本发明一种基于火电厂烟气排放质量评价方法，根据火电厂的排放筒的位置，结合实施的环境信息，进行监测点位的布局设置，以及计算各个检测点位的监测信息，根据监测信息结合环境信息判断各个排气筒的排放气体扩散模式，根据排放气体扩散模式计算排气筒的排放污染物是否符合排放标准，本评价方法结合实际的环境信息，计算的排放数据更加准确，误差小。
附图说明
图1为本发明提供的评价方法流程示意图。
图2是本发明提供的评价系统模块连接示意图。
图3是本发明提供的网络侧服务端的结构结构示意图。
具体实施方式
为了阐明本发明的技术方案和工作原理，下面结合附图于具体实施例对本发明作进一步详细描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。
第一实施方式：
如图1所示，一种基于火电厂烟气排放质量评价方法，所述的方法包括如下步骤：
步骤S1：采集一段时间内的环境信息，根据环境信息和排气筒的位置设置多个监测点位，采集多个监测点位的排放气体污染物类型。
具体而言，对于监测点位的设置，需要结合环境信息进行合理的布局设置，比如：风向，根据风向，在风向的下风口设置监测点位，监测点位距离排气筒的位置满足点测点能够准确监测到烟气的最大距离为最远距离，同时除了风向还有各种可能影响监测点位设置的影响因素，综合各个影响因素，进行监测点位的设置。
其中，环境信息包括地面风向、地面风速、大气稳定度和边界层污染气象特征；排放气体污染物包括CO2、NO2和烟尘。
步骤S2：根据环境信息，结合各个监测点位的排放气体的污染物类型，判断各个排气筒排放气体的扩散模式。
具体而言，由于烟气的扩散方式，受环境影响比较大，因此，需要根据环境信息来判断烟气可能出现的扩散模式，同时天气的变换也是无常的，一天内不同时段的方向、以及上下不同高度内也会出现风向、风速等环境信息发生较大差异，因此，判断排放气体不同的扩散模式，对于计算不同排气筒排放气体的污染物至关重要。
S21：根据风速阈值将环境划分为有风、小风和静风三种工况模式；
S22：根据风向、三种工况模式推算该监测点位监测的排放气体对应的排气筒位置，以及该排放气体从排气筒排出后的扩散路径；
S23：根据扩散路径和环境参数建立各个排气筒的扩散模式，所述扩散模式包括第一点源扩散模式和第二点源扩散模式。
步骤S3：根据扩散模式，建立对应的污染物评价模型，计算各个排气筒排放气体的污染物浓度；
S31：根据第一点源扩散模式，计算有风工况下的地面监测点污染物浓度，
He＝H+ΔH
其中：C表示地面任一监测点(X，Y)的污染物浓度，Q表示单位时间排放量，Y表示监测点与通过排气筒的平均风向轴线在水平面上的垂直距离，σY表示垂直于年平均风向的水平横向扩散参数，σZ表示铅直扩散参数，U表示排气筒出口处的平均风速；h表示混合层厚度， He表示排气筒有效高度，H表示排气筒距地面的几何高度，ΔH表示延期抬升或下沉高度；
S32：根据第二点源扩散模式，计算小风和静风工况下的地面监测点污染物浓度，
其中：φ(s)表示概率函数，S表示面源面积，γ01表示横向扩散参数的回归系数、γ02表示铅直向扩散参数的回归系数：
σX＝σY＝γ01T
σZ＝γ02＝T
其中：T表示扩散时间；
S33：根据不同位置排气筒对应的地面污染物浓度，计算地面平均污染物浓度。
作为本方案的另一实施方式，对于环境信息的判断一般情况下为常规的环境信息，然而对于异常的环境信息，由于温差的原因，在日出后，会贴地逆温从下而上消失，逐渐增高的混合层高度达到设定高度时，原来累积在这一层的污染物迅速扩散到地面造成的高浓度污染，对于该温差导致的烟熏扩散模式，需要进行单独的计算。
根据边界层污染气象特征，判断是否存在逆温层特征导致烟熏扩散模式，并根据逆温层特征，计算烟熏扩散模式下的污染物的浓度，
其中：Cf表示烟熏时地面污染物浓度、p表示风速高度指数，hf表示烟熏时混合层高度，σyf表示烟熏时垂直于平均风向的水平横向的扩散参数。
步骤S4：根据各个排气筒排放气体的污染物浓度，计算不同扩散模式下排放气体污染物的日均浓度和年均浓度，判断各个排气筒排放气体的污染物是否符合标准。
具体而言，由于大气对污染物的扩散稀释能力随着气象条件不同而发生很大变化,在不同气象条件下同一污染源排放所造成的地面污染物质量浓度相差几十倍乃至几百倍，在相似的气象条件下，污染趋势也相似，采用典型日计算日均质量浓度，应注意选择有代表性的污染气象条件。
S41：选取典型日，计算日平均浓度
其中：C表示日平均浓度。
S411：筛选气象因子，所述气象因子包括风速、混合层高度、降水量、湿度、温度、或气压；
S412：选取典型气象日
其中：tj表示第i时n个气象因子的加权值之和，ki表示第n个气象因子第i时的加权值， dk表示第k天加权值和，其中dk最大的一天作为典型气象日。
S42：计算长期年平均浓度
其中：
表示年平均浓度。
S43：将日平均浓度和长期年平均浓度与参考阈值进行对比，判断当前排放气体的污染物是否符合标准。
第二实施方式：
本发明的第二实施方式提供了一种基于火电厂烟气排放质量评价系统，包括，
采集模块，用于采集排放气体；
环境监测模块，用于采集实时的环境信息；
判断模块，用于判断排放气体的污染物类型；
分析模块，用于判断排放气体的扩散模式；
建模模块，用于建立排放气体不同的扩散模式下的扩散模型；
处理模块，用于结合环境信息和扩散模型，计算各个监测点位的排放气体的污染物浓度；
报警模块，用于当污染物浓度超标时，进行报警。
不难发现，本实施方式为与第一实施方式相对应的系统实施例，本实施方式可与第一实施方式互相配合实施。第一实施方式中提到的相关技术细节在本实施方式中依然有效，为了减少重复，这里不再赘述。相应地，本实施方式中提到的相关技术细节也可应用在第一实施方式中。
值得一提的是，本实施方式中所涉及到的各模块均为逻辑模块，在实际应用中，一个逻辑单元可以是一个物理单元，也可以是一个物理单元的一部分，还可以以多个物理单元的组合实现。此外，为了突出本发明的创新部分，本实施方式中并没有将与解决本发明所提出的技术问题关系不太密切的单元引入，但这并不表明本实施方式中不存在其它的单元。
第三实施方式：
本发明的第三实施方式提供一种网络侧服务端，包括：至少一个处理器；以及，与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行上述一种基于火电厂烟气排放质量评价方法。
其中，存储器和处理器采用总线方式连接，总线可以包括任意数量的互联的总线和桥，总线将一个或多个处理器和存储器的各种电路连接在一起。总线还可以将诸如外围设备、稳压器和功率管理电路等之类的各种其他电路连接在一起，这些都是本领域所公知的，因此，本文不再对其进行进一步描述。总线接口在总线和收发机之间提供接口。收发机可以是一个元件，也可以是多个元件，比如多个接收器和发送器，提供用于在传输介质上与各种其他装置通信的单元。经处理器处理的数据通过天线在无线介质上进行传输，进一步，天线还接收数据并将数据传送给处理器。
处理器负责管理总线和通常的处理，还可以提供各种功能，包括定时，外围接口，电压调节、电源管理以及其他控制功能。而存储器可以被用于存储处理器在执行操作时所使用的数据。
以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述，所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前发明所属技术领域所有的普通技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力，所属领域普通技术人员可以在本申请给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本申请的障碍。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。
Claims (8)
1.一种基于火电厂烟气排放质量评价方法，其特征在于：包括如下步骤；
步骤S1：采集一段时间内的环境信息，根据环境信息和排气筒的位置设置多个监测点位，采集多个监测点位的排放气体污染物类型；
步骤S2：根据环境信息，结合各个监测点位的排放气体的污染物类型，判断各个排气筒排放气体的扩散模式；
步骤S3：根据扩散模式，建立对应的污染物评价模型，计算各个排气筒排放气体的污染物浓度；
步骤S4：根据各个排气筒排放气体的染物浓度，计算不同扩散模式下排放气体污染物的日均浓度和年均浓度，判断各个排气筒排放气体的污染物是否符合标准。
2.根据权利要求1所述的一种基于火电厂烟气排放质量评价方法，其特征在于：所述步骤S1中环境信息包括地面风向、地面风速、大气稳定度和边界层污染气象特征；所述排放气体污染物包括CO2、NO2和烟尘。
3.根据权利要求2所述的一种基于火电厂烟气排放质量评价方法，其特征在于，所述步骤S2中根据环境信息，结合各个监测点位的排放气体的污染物类型，判断各个排气筒排放气体的扩散模式具体包括：
S21：根据风速阈值将环境划分为有风、小风和静风三种工况模式；
S22：根据风向、三种工况模式推算该监测点位监测的排放气体对应的排气筒位置，以及该排放气体从排气筒排出后的扩散路径；
S23：根据扩散路径和环境参数建立各个排气筒的扩散模式，所述扩散模式包括第一点源扩散模式和第二点源扩散模式。
4.根据权利要求3所述的一种基于火电厂烟气排放质量评价方法，其特征在于，所述步骤S3中根据扩散模式，建立对应的污染物评价模型的具体过程为：
S31：根据第一点源扩散模式，计算有风工况下的地面监测点污染物浓度，
He＝H+ΔH
其中：C表示地面任一监测点(X，Y)的污染物浓度，Q表示单位时间排放量，Y表示监测点与通过排气筒的平均风向轴线在水平面上的垂直距离，σY表示垂直于年平均风向的水平横向扩散参数，σZ表示铅直扩散参数，V表示排气筒出口处的平均风速；h表示混合层厚度，He表示排气筒有效高度，H表示排气筒距地面的几何高度，ΔH表示延期抬升或下沉高度；
S32：根据第二点源扩散模式，计算小风和静风工况下的地面监测点污染物浓度，
其中：φ(s)表示概率函数，γ01表示横向扩散参数的回归系数、γ02表示铅直向扩散参数的回归系数：
σX＝σY＝γ01T
σZ＝γ02＝T
其中：T表示扩散时间；
S33：根据不同位置排气筒对应的地面污染物浓度，计算地面平均污染物浓度。
5.根据权利要求4所述的一种基于火电厂烟气排放质量评价方法，其特征在于：步骤S3中根据扩散模式，建立对应的污染物评价模型的具体过程还包括，
根据边界层污染气象特征，判断是否存在逆温层特征导致烟熏扩散模式，并根据逆温层特征，计算烟熏扩散模式下的污染物的浓度，
其中：Cf表示烟熏时地面污染物浓度、p表示风速高度指数、U表示排气筒出口处的平均风速，hf表示烟熏时混合层高度，σyf表示烟熏时垂直于平均风向的水平横向的扩散参数。
6.根据权利要求5所述的一种基于火电厂烟气排放质量评价方法，其特征在于，所述步骤S4中根据各个检测点的污染物浓度，计算不同扩散模式下排放气体污染物的日均浓度和年均浓度，判断当前排放气体的污染物是否符合标准具体包括：
S41：选取典型日，计算日平均浓度
其中：C表示
S42：计算长期年平均浓度
其中：
表示年平均浓度。
S43：将日平均浓度和长期年平均浓度与参考阈值进行对比，判断当前排放气体的污染物是否符合标准。
7.根据权利要求6所述的一种基于火电厂烟气排放质量评价方法，其特征在于，所述典型日的选取方法具体如下：
S411：筛选气象因子，所述气象因子包括风速、混合层高度、降水量、湿度、温度、或气压；
S412：选取典型气象日
其中：tj表示第i时n个气象因子的加权值之和，ki表示第n个气象因子第i时的加权值，dk表示第k天加权值和，其中dk最大的一天作为典型气象日。
8.一种基于火电厂烟气排放质量评价系统，其特征在于：包括，
采集模块，用于采集排放气体；
环境监测模块，用于采集实时的环境信息；
判断模块，用于判断排放气体的污染物类型；
分析模块，用于判断排放气体的扩散模式；
建模模块，用于建立排放气体不同的扩散模式下的扩散模型；
处理模块，用于结合环境信息和扩散模型，计算各个监测点位的排放气体的污染物浓度；
报警模块，用于当污染物浓度超标时，进行报警。
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