火电厂烟羽的传输与扩散 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:中国电力出版社发行部

作者:姚增权

出品人:

页数:290

译者:

出版时间:2003-1

价格:43.00元

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isbn号码:9787508312583

丛书系列:

图书标签:

• 火电厂
• 烟羽
• 传输
• 扩散
• 大气污染
• 环境工程
• 流体力学
• 数值模拟
• 烟气排放
• 大气环境

《火电厂烟羽的传输与扩散》 概述 本书旨在深入探讨火电厂烟羽在大气中的传输与扩散过程，揭示其环境影响机制，并提供科学的预测、评估与控制方法。作为现代社会能源供应的重要组成部分，火电厂在提供稳定电力的同时，其排放的烟羽也对大气环境和人类健康构成潜在威胁。理解烟羽的物理化学行为，是制定有效环境保护政策、优化电厂运行、减少环境污染的关键。本书从大气动力学、化学过程、扩散模型以及环境监测等多个维度，构建了一个全面而系统的知识体系，旨在为环境科学家、工程师、政策制定者以及相关领域的研究人员提供一份权威性的参考。 第一章：火电厂排放物及其特性 本章首先系统梳理火电厂主要排放物的来源和构成，包括颗粒物（PM）、硫氧化物（SOx）、氮氧化物（NOx）、一氧化碳（CO）、二氧化碳（CO2）以及其他痕量污染物。我们将详细介绍不同类型燃煤（如无烟煤、烟煤、褐煤）及其燃烧方式（如层燃、沸腾炉、循环流化床）对排放物组分和特性的影响。重点将放在颗粒物的粒径分布、形貌、表面化学性质，以及SOx、NOx等气态污染物的浓度、反应活性等方面。此外，本章还会探讨烟气温度、湿度、流速等物理参数，这些参数直接影响烟羽的初始形态和扩散行为。为了更直观地理解，将引入典型的火电厂烟气成分分析方法和仪器介绍。 第二章：大气环境与烟羽传输的基本原理 本章将深入浅出地讲解大气环境的动力学特性，为理解烟羽传输奠定理论基础。我们将从大气边界层的高度、结构、日变化和季节变化入手，阐述湍流混合、平均风场、逆温等关键气象要素对污染物扩散的影响。重点将介绍稳定度等级（如Pasquill-Gifford稳定度等级）的划分及其物理意义，以及不同稳定度条件下大气湍流强度的差异。同时，本章将详细介绍烟羽在水平和垂直方向上的传输过程，包括平流输送、涡旋扩散、重力沉降、干湿沉降等基本概念。通过引入简化的传输模型，解释风速、风向、地形对烟羽轨迹的影响。 第三章：烟羽扩散的数学模型 本章是本书的核心章节之一，将系统介绍用于模拟火电厂烟羽扩散的各种数学模型。我们将从经典的高斯烟羽扩散模型开始，详细推导其数学表达式，解释模型中的关键参数（如扩散系数、稳定度等级、有效排放源高度）的含义，并讨论其适用的条件和局限性。在此基础上，我们将介绍更复杂的模型，包括： 拉格朗日粒子模型（Lagrangian Particle Dispersion Models）：这类模型通过追踪大量虚拟粒子在大气中的运动来模拟污染物的扩散，能够更精细地刻画湍流效应和非均质大气条件。 欧拉网格模型（Eulerian Grid Models）：这类模型将大气划分为三维网格，在每个网格单元中求解污染物的浓度方程，可以模拟化学转化过程和多源汇的相互作用。 污染物输送模型（Pollutant Transport Models）：这些模型通常是区域尺度或全球尺度的模型，考虑了长距离输送、大气化学反应以及多种污染源的排放。 我们将详细阐述不同模型的理论基础、算法实现、输入输出要求以及在实际应用中的优缺点，并会介绍一些常用的模型软件及其应用案例。 第四章：烟羽中的化学转化过程 烟羽在传输过程中并非静止不变，其内部会发生复杂的化学反应。本章将聚焦于烟羽中主要的化学转化过程。对于SOx，我们将详细阐述其在大气中的氧化过程，生成硫酸（H2SO4）及其在颗粒物上的吸附和转化，形成酸雨的前体物。对于NOx，我们将讨论其在光化学反应中的作用，生成臭氧（O3）和二次颗粒物。此外，本章还会涉及其他痕量污染物的化学转化，例如挥发性有机化合物（VOCs）的光化学氧化以及重金属元素的形态变化。我们将介绍主要的化学反应路径、反应速率常数、以及温度、湿度、紫外辐射等环境因素对反应速率的影响。同时，会探讨催化剂（如颗粒物表面）在加速化学反应中的作用。 第五章：烟羽沉降与沉积 除了随风传输，烟羽中的污染物还会通过沉降过程回到地表，对环境造成直接影响。本章将详细介绍烟羽沉降的两种主要形式： 干沉降（Dry Deposition）：主要针对颗粒物和部分气态污染物（如SO2、NO2）。我们将分析颗粒物的重力沉降、惯性碰撞、扩散沉降以及气态污染物在植被、土壤、水体等表面的吸收过程。重点将介绍表面粗糙度、植被类型、湿度等因素对干沉降速率的影响。 湿沉降（Wet Deposition）：即污染物随着降水（雨、雪、雾）从大气中清除的过程。我们将讨论颗粒物在云滴中的捕集、气态污染物在雨滴中的溶解以及溶解后进一步的化学反应。湿沉降的效率受降水量、降水类型、污染物浓度和化学性质等多种因素影响。 本章将提供量化沉降速率的方法，并分析不同沉降途径对土壤、水体、植被以及建筑材料的影响。 第六章：烟羽对环境的影响评估 本章将从宏观角度审视烟羽对环境产生的综合影响，并介绍相关的评估方法。我们将重点关注以下几个方面： 空气质量影响：分析烟羽对区域及近场空气质量的影响，如PM2.5、SO2、NO2等污染物浓度的升高，以及对城市和郊区空气质量指数（AQI）的贡献。 酸雨形成与影响：探讨火电厂排放的SOx和NOx如何通过传输和转化形成酸雨，以及酸雨对土壤酸化、水体富营养化、森林损害、建筑腐蚀等环境问题的影响。 二次颗粒物生成：分析SOx、NOx、NH3等前体物在大气中转化形成的硫酸铵、硝酸铵等二次无机颗粒物，及其对PM2.5浓度升高的贡献，并评估其对能见度、人体健康的影响。 气候变化效应：虽然本书主要关注瞬时和短期传输扩散，但也会简要提及火电厂排放的CO2等温室气体对全球气候的长期影响。 本章将介绍环境影响评估（EIA）的基本流程和常用工具，以及对火电厂环境影响进行定量预测的常用指标。 第七章：烟羽监测与测量技术 准确可靠的监测数据是理解烟羽传输扩散过程、验证模型预测、评估环境影响的基础。本章将详细介绍烟羽监测与测量技术。 地面监测站：介绍固定式地面监测站的仪器设备，如SO2分析仪、NOx分析仪、PM2.5/PM10监测仪、气象要素监测设备等，以及其数据采集、处理和质量控制流程。 遥感技术：重点介绍卫星遥感和航空遥感在监测大范围污染物扩散方面的应用，例如利用多光谱、高光谱传感器监测SO2、NO2、O3、气溶胶等。 探空气球和无人机：介绍利用探空气球和无人机搭载传感器进行垂直廓线测量，获取大气不同高度的污染物浓度和气象数据，以了解烟羽的垂直分布和扩散情况。 烟气排放监测：详细介绍火电厂烟囱出口的连续排放监测系统（CEMS），包括在线监测仪器的原理、安装、校准和维护要求。 示踪剂技术：介绍在特定实验中利用惰性示踪剂（如SF6）来追踪烟羽的传输路径和扩散范围，验证扩散模型。 本章将强调数据质量控制的重要性，并简要介绍数据分析和可视化技术。 第八章：火电厂烟羽减排与控制策略 本章将聚焦于降低火电厂烟羽对环境的影响，提出有效的减排与控制策略。 源头减排技术： 清洁煤技术：如煤炭洗选、低硫煤/无硫煤的使用。 高效燃烧技术：如低NOx燃烧器、分级燃烧、循环流化床燃烧等，以减少NOx和CO的生成。 末端治理技术： 烟气脱硫（FGD）：详细介绍湿法脱硫（石灰石-石膏法、海水脱硫）、半干法脱硫、干法脱硫等技术原理、工艺流程、效率及副产物处理。 烟气脱硝（DeNOx）：重点介绍选择性非催化还原（SNCR）和选择性催化还原（SCR）技术，包括催化剂的选择、反应条件、效率及副产物。 除尘技术：介绍静电除尘器（ESP）、布袋除尘器（Baghouse）、湿式除尘器等技术，及其对颗粒物的去除效率。 活性炭吸附技术：用于去除二噁英、重金属等痕量污染物。 烟囱高度优化与扩散控制：介绍根据扩散模型和环境评估结果，优化烟囱设计高度，以降低近地面的污染物浓度。 区域联防联控：探讨区域大气污染联防联控的必要性，以及火电厂作为单一污染源在区域大气治理中的角色。 政策法规与标准：简要介绍国家和地方针对火电厂排放的各项政策法规和排放标准，以及这些标准如何驱动减排技术的应用。 第九章：案例研究与未来展望 本章将通过分析具体的火电厂烟羽传输扩散案例，将理论与实践相结合。我们将选取不同地理区域、不同规模的火电厂，分析其烟羽传输扩散的实际情况，并结合监测数据和模型预测，评估其对周边环境的影响。案例研究将涵盖： 某大型煤电基地的长距离SO2、NOx传输影响。 靠近居民区的火电厂的近地面PM2.5和能见度影响。 复杂地形条件下（如山谷、海岸）火电厂烟羽的特殊传输扩散现象。 最后，本章将对火电厂烟羽传输与扩散研究的未来发展方向进行展望，包括： 高分辨率、精细化的大气模拟模型：考虑更复杂的微观气象过程、化学反应网络和排放源异质性。 多尺度、多平台的综合监测网络：融合地面、遥感、无人机、移动监测等多种手段，实现全方位、实时监测。 人工智能与大数据在烟羽预测和控制中的应用：利用机器学习、深度学习等技术，提高预测精度，优化控制策略。 考虑不同排放情景下的长期环境影响评估：如能源结构调整、减排技术进步等对大气环境的长期影响。 烟羽与区域大气复合污染的研究：深入理解火电厂排放物与其他污染源排放物之间的相互作用。 通过本书的学习，读者将能够全面理解火电厂烟羽在大气中的复杂行为，掌握评估和预测其环境影响的方法，并了解先进的减排控制技术，从而为构建更清洁、更健康的大气环境贡献力量。

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作为一名在电力行业摸爬滚打多年的工程师，我发现这本书在理论深度和实际应用之间的平衡点把握得极其精准。它并没有沉溺于过分抽象的数学证明，而是将大量的篇幅投入到了实际案例的分析和工程参数的选取上。比如，书中详细探讨了不同气象条件下，风切变对烟羽抬升高度的具体影响，并提供了多套不同地形地貌下的模拟结果对比。这种“知其然，更知其所以然”的叙事方式，极大地提升了这本书的实用价值。很多教科书往往只停留在理论框架，但这本书却真正教会了我如何将这些理论知识转化为解决实际排放问题的工具。我尤其欣赏作者在讨论不确定性分析时所展现的严谨态度，坦诚地指出了当前模型在预测极端天气下的局限性，这种求真务实的精神，才是真正优秀的工程科学著作所应有的品质。

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我是在一个偶然的机会下接触到这本书的，当时我正在为一个关于城市空气质量的长篇报告收集背景资料。坦率地说，这本书的叙述风格是相当“硬核”的，它不像那些面向大众读者的科普读物那样试图用生动的比喻来解释复杂的物理现象。相反，作者采用了教科书式的、逻辑严密的推进方式，每一个论断都有坚实的数据和理论支撑。这要求读者必须具备一定的基础知识储备，才能跟上其思维的脉络。但一旦你沉下心去消化其中的内容，你会发现它为你构建了一个极为坚固的知识体系。书中的参考文献引用也极为广泛和前沿，很多都是近五年内的国际顶尖期刊论文，这说明作者的研究视野非常开阔，确保了内容的鲜活性和权威性。对于希望在相关领域进行深入研究的学生或研究人员来说，这无疑是一本不可多得的“内功心法”。

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这本书的装帧设计和排版简直是一场视觉盛宴。那种沉稳的深蓝色调，配上烫金的书名，立刻给人一种专业、严谨的感觉。内页的纸张选择非常考究，触感温润，即便是长时间阅读，眼睛也不会感到疲劳。更值得称赞的是，作者在图表和插图的绘制上倾注了大量心血。那些复杂的流体力学模型、大气边界层的剖面图，都被清晰、精确地呈现出来，即便是初涉此领域的人，也能通过这些可视化内容迅速把握核心概念。特别是对某些关键公式的推导过程，作者没有采用生硬的罗列，而是通过精妙的流程图和注释进行串讲，使得原本枯燥的数学推导过程变得生动起来，体现了编辑团队在用户体验上的极致追求。这种对细节的执着，让这本书不仅仅是一本技术专著，更像是一件精心打磨的艺术品，让人爱不释手，只想把它摆在最显眼的位置。

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读完这本书，我产生了一种对所处环境的全新认知。它不仅仅是关于技术和数字的堆砌，更像是一扇通往我们看不见的空气世界的窗户。过去，我可能只是模糊地感知到工厂烟囱排出的气体会随风飘散，但这本书让我明白了，每一次排放都不是简单地消失在空气中，而是在特定的物理和化学作用下，经历着复杂的路径和转化。作者通过对湍流混合、热浮力效应、以及大气化学反应的细致描述，揭示了这些“无形之物”对我们日常生活环境质量的深远影响。这种知识带来的“觉醒感”是非常震撼的，它促使我重新审视工程设计中对环境影响评估的严肃性。这本书的价值已经超越了专业范畴，它在某种程度上也是一本关于我们如何与自然环境共存的哲学思考载体。

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这本书的结构安排非常巧妙，它采取了一种由宏观到微观，再由理论回归实践的递进式布局。开篇部分对全球能源结构和大气污染的宏观背景做了简练而有力的综述，迅速将读者的注意力聚焦到问题的核心。随后，它深入剖析了排放源的特性，比如不同类型锅炉在不同负荷下的排放羽流的初始条件差异。这种层层递进的组织方式，使得读者能够清晰地看到，一个复杂的烟羽传输过程是如何由一系列相互关联的子系统共同决定的。我特别欣赏作者在每一章末尾设置的“关键概念回顾”环节，这对于那些需要快速复习和巩固知识点的读者来说，简直是福音。它有效地避免了信息过载，让学习的路径始终保持清晰、有条理，体现了作者对学习过程的深刻理解。

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