低度泄漏特征污染物在居民区扩散过程的模拟研究

论文摘要

化工企业在生产过程中总会发生低度污染物的泄漏,由于泄漏量小,生产企业很难及时发现并修复,因此泄漏对周边居民和环境产生较大危害。污染物在泄漏和扩散过程中会受到多种因素的影响,如环境条件、泄漏量、建筑物布局的影响等。本文将泵、阀门、法兰等连接处的跑冒滴漏、维修装卸引起的污染物挥发、有组织和无组织排放界定为特征污染物的低度泄漏;运用安全系统分析方法对某化工厂进行了危险源识别;结合危害后果建立了低度泄漏特征污染物的源模型、计算了特征污染物泄漏量;通过应用计算流体动力学软件(Fluent软件)建立了物理模型及数学模型,模拟了不同环境条件、不同泄漏量、不同建筑物布局下特征污染物在居民区的扩散规律和恶劣环境条件下特征污染物对下游居民区的影响。研究结果表明:风速大小对污染物浓度的影响与其泄漏量大小有关。存在一临界泄漏量Qc,当实际泄漏量大于Qc时,苯污染物浓度随风速增大而减小;当实际泄漏量小于Qc时,污染物浓度随风速增大而增大。泄漏量较大时,居民区污染物浓度随泄漏量的变化趋势明显,泄漏量较小时,降低污染物的泄漏量,对于降低居民区污染物浓度效果不明显。风速较小时,随着敏感点到泄漏源距离的增大,敏感点的污染物浓度有减小趋势;风速较大时,不同敏感处点苯污染物浓度大小不仅与敏感点到泄漏源的距离有关,还与污染物的泄漏量有关。污染物泄漏扩散方向与风向一致。随着大气稳定度的提高,污染物浓度逐渐增大。随着空气相对湿度的增加,苯污染物浓度呈现出先增加后减少的趋势。随着地表粗糙度数值的增大,苯污染物浓度逐渐变小。不同高宽比的居民区污染物浓度不同。建筑高宽比越大,街道内浓度越大。建筑物高宽比较小时(0.1、0.5),高浓度区域集中在街道内迎风一侧,建筑物高宽比较大时(1、2),高浓度区域集中在街道内背风一侧。建筑物递减情形下街道内污染物浓度高于建筑物递增情形下街道内污染物浓度。所研究化工厂在10米高风速为7m/s,风向为西北风,大气稳定度为F,相对湿度为75%,地表粗糙度为0.001cm恶劣环境条件下,周边居民区内特征污染物苯、二甲苯浓度超标。?

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 前言
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景与意义
• 1.2 国内外研究现状分析
• 1.2.1 有关污染物扩散实验的研究进展
• 1.2.2 有关扩散模拟的研究进展
• 1.2.3 有关居民区内污染物扩散的研究进展
• 1.3 本课题研究内容及创新点
• 第二章 危险源辨识及源强计算
• 2.1 化工厂概况
• 2.1.1 化工厂简介
• 2.1.2 化工厂所在地区气象条件
• 2.2 危险源识别
• 2.2.1 物料危险性分析
• 2.2.2 工艺过程危险性分析
• 2.2.3 危险源的确定
• 2.3 泄漏源强计算
• 2.3.1 泄漏类型划分
• 2.3.2 泄漏源模型
• 2.3.3 泄漏量计算
• 第三章 模拟计算与结果分析
• 3.1 模型建立
• 3.1.1 物理模型的建立
• 3.1.2 数学模型的建立
• 3.1.3 初始条件和边界条件
• 3.2 模拟结果及分析
• 3.2.1 环境条件对扩散的影响
• 3.2.2 泄漏量对污染物扩散的影响
• 3.2.3 建筑物对污染物扩散的影响
• 第四章 实例模拟
• 4.1 模型建立
• 4.1.1 物理模型的建立
• 4.1.2 数学模型的建立
• 4.1.3 初始条件和边界条件设定
• 4.2 模拟结果
• 结论
• 参考文献
• 致谢
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