烟气抬升高度

从烟气的抬升过程可以看出，影响抬升的主要因素有烟流本身的热力和动力性质、当地的气象条件和下垫面的条件，前面两种因素与工厂有关，后面两种因素与环境条件有关。

烟气抬升首先取决于它本身的初始动量和浮力。初始动量取决于排气速度的大小，而排气速度又与排烟装置和烟囱的出口直径有关，速度越大，动力抬升越高。烟气的浮力与烟气和周围空气密度差成正比。而密度差的大小主要决定于它们之间的温度差。温差愈大，密度差也愈大，产生的浮力也愈大，烟云上升愈高。许多实测资料表明，烟气抬升主要受热力因素的影响。

烟气排入大气后，究竟能抬多高，还取决于气象因子，其中影响最大的是烟囱口的平均风速和湍流强度。近地面大气的湍流状况是引起烟气和环境空气相互混合的主要因素，平均风速越大，湍流越强，则混合越快，抬升越小。下垫面对烟气抬升也有影响，主要表现在起伏的下垫面所引起的动力效应。高大的建筑物和丘陵、山地可以引起烟云下泻、下沉等，直接阻碍烟气上升。

烟气抬升高度霍兰德式

式中T_s，T_a—烟气和空气的温度，K；

ΔH—烟气抬升高度，m；

Q_H—排出烟气的热量，kJ/s；

V_s—烟气出口速度，m/s；

d—烟囱出口直径，m；

烟气抬升高度布里吉斯(Briggs)式

当大气稳定时

当大气为中性或不稳定时

当F<55时，x*=14F^5/3；F≥55时，x*=34F^2/5

式中　Δθ/Δz—位温梯度，K/m；

x_F—在大气稳定层结下，烟气抬升达最高值所对应的烟囱下风向轴线距离，m；

F—浮力通量，m⁴/s³；

S—大气稳定度参数；

x—以烟囱喷出为原点，下风向轴线距离，m；

x*—大气湍流开始起主导作用时下风向轴线距离，m。

布里吉斯式适合于中小型热源的烟云抬升计算，火力发电厂的烟源多采用此式。

烟气抬升高度国家标准推荐式

国标GB/T 13201—1991推荐的烟气抬升公式如下：

1、当Q_H≥2100KJ/s，△T≥35K时

式中，n₀，n₁，n₂——系数，按下表选取；

P——大气压力，P_a；

Q_v——大气排放量（实际状态）m³/s。

系数n₀，n₁，n_2的值

2、当1700kJ/s H<2100kJ/s时

3、Q _H≤1700kJ/s时或ΔT<35K时

4、凡地面以上10m高度平均风速

式中

烟气的抬升过程如图1所示，分为四个阶段：

①喷出阶段：这个阶段主要依靠烟流本身的初始动量向上喷射。

②浮升阶段：由于烟流的热力作用，烟气密度比空气小，产生浮力上升。

③瓦解阶段：当烟气上升到一定高度后，烟流与空气混合，失去动量和浮力随风飘动，发生较大的波动。

④变平阶段：这时烟流完全变平，在大气湍流的作用下，上下左右扩散，使烟流愈扩愈大。

高架连续源在实际中多以工厂烟囱为研究对象，烟囱排出的烟气既有一定的出口速度，烟气的温度也高于出口处的环境大气。这样烟流在动力和热力的作用下，在一定条件下可抬至相当的高度，后在空气阻力和重力的作用下沿风的方向上变平。烟流抬升高度的不同，使污染物对地面造成的污染程度和最大污染浓度距离都不同。一般情况下，烟流抬升后的烟源高度能比烟囱高度提高2～10倍，是地面最大污染浓度降低3～100倍。

高斯烟流扩散公式中涉及的排放高度：

高斯烟流扩散

H：有效源高

抬升过程分为四个阶段：喷出阶段、浮升阶段、瓦解阶段和变平阶段。

喷出阶段：烟流喷出排放口在动力的作用下向上喷射，这一阶段时间短，此时烟流外部轮廓清晰，内部基本保持初始状态。随着抬升，烟流内部开始有湍流发生，动力抬升逐渐转变为浮力抬升。

浮生阶段：由于烟气与环境温差造成的浮力加速度的作用，使烟气上升速度超过动力上升速度并使烟流继续上升，进入浮力抬升阶段。这时烟流体积增大，浮力抬升起主导作用，由速度切变造成的卷挟是导致烟气与周围空气混合的主要因素（自生湍流），环境湍流的作用还较弱，是热烟流抬升的主要阶段。

瓦解阶段：浮生阶段后期，烟流升速减慢，由速度切变造成的自生湍流减弱，这是环境湍流的作用增强并逐渐开始占主导作用。环境湍涡大量卷入烟体，是烟流的主体结构短时间内瓦解，使烟流抬升的动力和热力作用逐渐消失，烟流开始停止抬升。这个阶段通常比较短。

变平阶段：这个阶段环境湍流起主导作用，烟流继续扩散膨胀，抬升完全停止，烟流随风飘动，变平，此时烟流也达到抬升的终极高度。

（1）排放源及排放烟流的性质：排放源决定烟流的初始动量，烟流性质决定了烟流在环境大气中受到的浮力（即与环境大气的密度差），这两点是决定抬升高度的基本因素。

（2）环境大气的性质：环境大气的平均风速和湍流强度对烟流抬升有很大影响。平均风速大，烟流与周围大气混合快，烟流抬升速度很快减慢，抬升高度就低；反之，烟流抬升高度就高。

（3）大气稳定度：大气不稳定促进烟流浮力抬升，大气稳定抑制烟流抬升。

（4）下垫面性质：粗糙的下垫面不利于烟流抬升，这种影响离地面越高影响越弱。