大气污染控制工程课后题剖析.doc

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1、Four short words sum up what has lifted most successful individuals above the crowd: a little bit more.-author-date大气污染控制工程课后题剖析大气污染控制工程课后题剖析第二章：燃烧与大气污染2.1 已知重油元素分析结果如下：C：85.5% H：11.3% O：2.0% N：0.2% S：1.0%，试计算：1）燃油1kg所需理论空气量和产生的理论烟气量； 2）干烟气中SO2的浓度和CO2的最大浓度； 3）当空气的过剩量为10%时，所需的空气量及产生的烟气量。【解】：1kg燃油含：重量

2、（g） 摩尔数（g） 需氧数（g）C 855 71.25 71.25H 1132.5 55.25 27.625（转化为氧，即原料中含有氧，20g，相当于0.625molO2，转化为H为2.5g）S 10 0.3125 0.3125H2O 22.5 1.25 0N元素忽略。1）理论需氧量 71.25+27.625+0.3125=99.1875mol/kg设干空气O2：N2体积比为1：3.78，则理论空气量99.18754.78=474.12mol/kg重油。即474.1222.4/1000=10.62m3N/kg重油。烟气组成为CO271.25mol，H2O 55.25+11.25=56.50m

3、ol，SO20.1325mol，N23.7899.1875=374.93mol。理论烟气量 71.25+56.50+0.3125+374.93=502.99mol/kg重油。即502.9922.4/1000=11.27 m3N/kg重油。2）干烟气量为502.9956.50=446.49mol/kg重油。SO2百分比浓度为，空气燃烧时CO2存在最大浓度。3）过剩空气为10%时，所需空气量为1.110.62=11.68m3N/kg重油，产生烟气量为11.267+0.110.62=12.33 m3N/kg重油。2.2 普通煤的元素分析如下：C65.7%；灰分18.1%；S1.7%；H3.2%；水分

4、9.0%；O2.3%。（含N量不计）1）计算燃煤1kg所需要的理论空气量和SO2在烟气中的浓度（以体积分数计）；2）假定烟尘的排放因子为80%，计算烟气中灰分的浓度（以mg/m3表示）；3）假定用硫化床燃烧技术加石灰石脱硫。石灰石中含Ca35%。当Ca/S为1.7（摩尔比）时，计算燃煤1t需加石灰石的量。【解】：相对于碳元素作如下计算：%（质量） mol/100g煤 mol/mol碳C 65.7 5.475 1H 3.2 3.2 0.584S 1.7 0.053 0.010O 2.3 0.072 0.013灰分 18.1 3.306g/mol碳水分 9.0 1.644g/mol碳故煤的组成为C

5、H0.584S0.010O0.013，燃料的摩尔质量（包括灰分和水分）为。燃烧方程式为n=1+0.584/4+0.0100.013/2=1.14951）理论空气量；SO2在湿烟气中的浓度为2）产生灰分的量为 烟气量（1+0.292+0.010+3.781.1495+1.644/18）1000/18.2622.4103=6.826m3/kg灰分浓度为mg/m3=2.12104mg/m33）需石灰石/t煤第三章：大气污染气象学3.2 在铁塔上观测的气温资料如下表所示，试计算各层大气的气温直减率：，并判断各层大气稳定度。高度 Z/m1.5103050气温 T/K298297.8297.5297.3【

6、解】：，不稳定，不稳定，不稳定，不稳定，不稳定。3.7 用测得的地面气温和一定高度的气温数据，按平均温度梯度对大气稳定度进行分类。测定编号123456地面温度/。C21.121.115.625.030.025.0高度/m4587635802000500700相应温度/。C26.715.68.95.020.028.0【解】：，故，逆温；，故，稳定；，故，不稳定；，故，不稳定；，故，不稳定；，故逆温。第四章：大气扩散浓度估算模式4.1 污染源的东侧为峭壁，其高度比污染源高得多。设有效源高为H，污染源到峭壁的距离为L，峭壁对烟流扩散起全反射作用。试推导吹南风时高架连续点源的扩散模式。当吹北风时，这一

7、模式又变成何种形式？【解】：吹南风时以风向为x轴，y轴指向峭壁，原点为点源在地面上的投影。若不存在峭壁，则有现存在峭壁，可考虑为实源与虚源在所关心点贡献之和。实源虚源因此+=刮北风时，坐标系建立不变，则结果仍为上式。4.2 某发电厂烟囱高度120m，内径5m，排放速度13.5m/s，烟气温度为418K。大气温度288K，大气为中性层结，源高处的平均风速为4m/s。试用霍兰德、布里格斯（x=10Hs）、国家标准GB/T1320191中的公式计算烟气抬升高度。【解】：霍兰德公式。布里格斯公式 且x=2100kW，TsTa=130K35K。（发电厂位于城市近郊，取n=1.303，n1=1/3，n2=

8、2/3）4.3 某污染源排出SO2量为80g/s，有效源高为60m，烟囱出口处平均风速为6m/s。在当时的气象条件下，正下风方向500m处的，试求正下风方向500m处SO2的地面浓度。【解】：由大气污染控制工程P88（49）得4.5 某一工业锅炉烟囱高30m，直径0.6m，烟气出口速度为20m/s，烟气温度为405K，大气温度为293K，烟囱出口处风速4m/s，SO2排放量为10mg/s。试计算中性大气条件下SO2的地面最大浓度和出现的位置。【解】：由霍兰德公式求得，烟囱有效高度为。由大气污染控制工程P89 （410）、（411）时，。取稳定度为D级，由表44查得与之相应的x=745.6m。此

9、时。代入上式。第五章：颗粒污染物控制技术基础5.1 根据以往的分析知道，由破碎过程产生的粉尘的粒径分布符合对数正态分布，为此在对该粉尘进行粒径分布测定时只取了四组数据（见下表），试确定：1）几何平均直径和几何标准差；2）绘制频率密度分布曲线。粉尘粒径dp/0101020204040质量频率g/%36.919.118.026.0【解】：在对数概率坐标纸上作出对数正态分布的质量累积频率分布曲线， 读出d84.1=61.0、d50=16.0、d15。9=4.2。作图略。5.5 根据对某旋风除尘器的现场测试得到：除尘器进口的气体流量为10000m3N/h，含尘浓度为4.2g/ m3N。除尘器出口的气体

10、流量为12000 m3N/h，含尘浓度为340mg/ m3N。试计算该除尘器的处理气体流量、漏风率和除尘效率（分别按考虑漏风和不考虑漏风两种情况计算）。【解】：气体流量按P141（543）；漏风率P141（544）；除尘效率：考虑漏风，按P142（547）不考虑漏风，按P143（548）5.7 有一两级除尘系统，已知系统的流量为2.22m3/s，工艺设备产生粉尘量为22.2g/s，各级除尘效率分别为80%和95%。试计算该处尘系统的总除尘效率、粉尘排放浓度和排放量。【解】：按大气污染控制工程P145（558）粉尘浓度为，排放浓度10（199%）=0.1g/m3；排放量2.220.1=0.222

11、g/s。5.8 某燃煤电厂除尘器的进口和出口的烟尘粒径分布数据如下，若除尘器总除尘效率为98%，试绘出分级效率曲线。粉尘间隔/0.60.60.70.70.80.81.0122334质量频率 /%进口g12.00.40.40.73.56.024.0出口g27.01.02.03.014.016.029.0粉尘间隔/45566881010122030质量频率 /%进口g113.02.02.03.011.08.0出口g26.02.02.02.58.57.0【解】：按大气污染控制工程P144（552）（P=0.02）计算，如下表所示：粉尘间隔/0.60.60.70.70.80.81.0122334质量频

12、率 /%进口g12.00.40.40.73.56.024.0出口g27.01.02.03.014.016.029.093959091.49294.797.6粉尘间隔/45566881010122030其他质量频率 /%进口g113.02.02.03.011.08.024.0出口g26.02.02.02.58.57.0099.1989898.398.598.2100据此可作出分级效率曲线。5.11 欲通过在空气中的自由沉降来分离石英（真密度为2.6g/cm3）和角闪石（真密度为3.5g/cm3）的混合物，混合物在空气中的自由沉降运动处于牛顿区。试确定完全分离时所允许的最大石英粒径与最小角闪石粒径

13、的最大比值。【解】：设最大石英粒径dp1，最小角闪石粒径dp2。由题意，故。5.12 直径为200、真密度为1850kg/m3的球形颗粒置于水平的筛子上，用温度293K和压力101325Pa的空气由筛子下部垂直向上吹筛上的颗粒，试确定：1）恰好能吹起颗粒时的气速；2）在此条件下的颗粒雷诺数；3）作用在颗粒上的阻力和阻力系数。【解】：在所给的空气压强和温度下，。dp=200时，考虑采用过渡区公式，按大气污染控制工程P150（582）：，符合过渡区公式。阻力系数按P147（562）。阻力按P146（559）。第六章：除尘装置6.1 在298K的空气中NaOH飞沫用重力沉降室收集。沉降至大小为宽91

14、4cm，高457cm，长1219cm。空气的体积流速为1.2m3/s。计算能被100%捕集的最小雾滴直径。假设雾滴的比重为1.21。【解】：计算气流水平速度。设粒子处于Stokes区域，取。按大气污染控制工程P162（64）即为能被100%捕集的最小雾滴直径。6.10 在气体压力下为1atm，温度为293K下运行的管式电除尘器。圆筒形集尘管直径为0.3m，L=2.0m，气体流量0.075m3/s。若集尘板附近的平均场强E=100kV/m，粒径为1.0的粉尘荷电量q=0.31015C，计算该粉尘的驱进速度w和电除尘效率。【解】：驱进速度按大气污染控制工程P187（633）。，Q=0.075m3/

15、s，代入P188（634）6.26 除尘器系统的处理烟气量为10000m3/h，初始含尘浓度为6g/m3，拟采用逆气流反吹清灰袋式除尘器，选用涤纶绒布滤料，要求进入除尘器的气体温度不超过393K，除尘器压力损失不超过1200Pa，烟气性质近似于空气。试确定：1）过滤速度；2）粉尘负荷；3）除尘器压力损失；4）最大清灰周期；5）滤袋面积；6）滤袋的尺寸（直径和长度）和滤袋条数。【解】：1）过滤气速估计为vF=1.0m/min。2）除尘效率为99%，则粉尘负荷。3）除尘器压力损失可考虑为为清洁滤料损失，考虑为120Pa；故。4）因除尘器压降小于1200Pa，故即最大清灰周期。5）。6）取滤袋d=0

16、.8m，l=2m。，取48条布袋。第九章：固定源氮氧化物污染控制9.9 典型的大型燃煤工业锅炉氮氧化物排放系数为8kg/t。假定煤的组成与习题94相同，烟气中氧浓度为6%，试计算烟气中NOx的浓度。【解】：取1kg煤计算，排放NOx约8g，在常规燃烧温度下，近似认为NO2浓度很小，NOx均以NO存在。1kg煤中，含C759g，H37g，N9g，S9g，O47g。充分燃烧后，生成CO263.25mol，H2O18.5mol，SO20.28mol，NO0.267mol。需O2233347=2286g，约71.4mol。引入N2。燃烧本身过程中产生N2。即在O2恰好耗尽时烟气含CO263.25mol

17、，H2O18.5mol，SO20.28mol，NO0.267mol，N2269.0mol。由题意，空气过剩，设过剩空气量为xmol，则，由此解得x=140.5mol。故NOx浓度为（体积分数）。9.11 欲从燃烧烟气中用氨去除NOx，假定实际的反应为反应（917）和（918），烟气中NO占NOx总量的90%，其余的为NO2。按习题91的三种情况，若去除90%以上的NOx，每天各需要多少吨氨？假定氨的残留量为5106（体积分数）。【解】：1）以热值为6110kcal/kg的煤为燃料，每日排放NOx量约107t，其中NO210.7t，NO96.3t。反应方程式为： 解得x=2889kmol，y=2

18、79kmol生成N2，H2O因此残留氨量为（3133+4752）5106=0.04kmol，可忽略。故每天消耗氨的量为（2889+279）17/103=53.9t。2）以热值为10000kcal/kg的重油为燃料，每日排放NOx量约85t，其中NO28.5t，NO76.5t。反应方程式为： 解得x=2295kmol，y=222kmol生成N2，H2O因此残留氨量为（2489+3776）5106=0.03kmol，可忽略。故每天消耗氨的量为（2295+222）17/103=42.8t。3）以热值为8900kcal/m3的天然气为燃料，每日排放NOx量约38.2t，其中NO23.8t，NO34.4t。反应方程式为： 解得x=1032kmol，y=99kmol生成N2，H2O因此残留氨量为（1119+1696）5106=0.01kmol，可忽略。故每天消耗氨的量为（1032+99）17/103=19.2t。第八章：硫氧化物的污染控制-