大氣污染控制工程課后題剖析

第二章：燃燒與大氣污染2.1已知重油元素分析結(jié)果如下H：11.3% O：2.0% N：0.2% 試計(jì)算燃油1kg所需理論空氣量和產(chǎn)生的理論煙氣量；干煙氣中SO的濃度和CO的最大濃度；2 210%時(shí)，所需的空氣量及產(chǎn)生的煙氣量?！窘狻浚?kg燃油含：重量（g） 摩爾數(shù)需氧數(shù)C 855 71.25 71.25H 113－2.5 55.25 27.625（轉(zhuǎn)化為氧，即原料中含有氧，20g，0.625molO2，轉(zhuǎn)化為H2.5g）S100.31250.3125HO222.51.250N元素忽略。1）理論需氧量71.25+27.625+0.3125=99.1875mol/kg設(shè)干空氣O：N體積比為1：3.78，則理論空氣量99.1875×4.78=474.12mol/kg重油。2 2即474.12×22.4/1000=10.62m3/kg重油。N煙氣組成為CO71.25mol，HO 55.25+11.25=56.50mol，SO0.1325mol，N3.78×2 2 2 299.1875=374.93mol。理論煙氣量71.25+56.50+0.3125+374.93=502.99mol/kg重油。即502.99×22.4/1000=11.27m3/kg重油。N2）干煙氣量為502.99－56.50=446.49mol/kg重油。SO百分比濃度為0.3125100%0.07%，2 446.49空氣燃燒時(shí)CO2

存在最大濃度

71.25100%15.96%。446.493）10%1.1×10.62=11.68m3/kg重油，N產(chǎn)生煙氣量為11.267+0.1×10.62=12.33m3N

/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9.0%；O2.3%。（含N量不計(jì)）計(jì)算燃煤1kg所需要的理論空氣量和SO在煙氣中的濃度（以體積分?jǐn)?shù)計(jì)；2假定煙塵的排放因子為80，計(jì)算煙氣中灰分的濃度（以mg/3表示；Ca35%。當(dāng)Ca/S為摩爾比）1t需加石灰石的量。【解】：相對(duì)于碳元素作如下計(jì)算：%（質(zhì)量）mol/100g煤mol/mol碳C65.75.4751H3.23.20.584S1.70.0530.010O2.30.0720.013灰分18.13.306g/mol碳水分9.01.644g/mol碳故煤的組成為CH0.584S0.010O0.013，燃料的摩爾質(zhì)量（包括灰分和水分）為100 18.26g/molC。燃燒方程式為5.475CH S O n(O 3.78N)CO 0.292HO0.010SO 3.78nN0.584 0.010 0.013 2 2 2 2 2 2n=1+0.584/4+0.010－0.013/2=1.14951.1495(13.78)1）理論空氣量

18.26

100022.4103m3/kg6.74m3/kg；0.010SO2在濕煙氣中的濃度為 1.64410.2920.0103.781.149518

100%0.174%2）產(chǎn)生灰分的量為18.1100080%144.8g/kg100煙氣量（1+0.292+0.010+3.78×1.1495+1.644/18）×1000/18.26×22.4×10－3=6.826m3/kg144.8灰分濃度為 1036.82610001.7%1.7403）需石灰石

32.0035%

103.21kg/t煤第三章：大氣污染氣象學(xué)3.2在鐵塔上觀測(cè)的氣溫資料如下表所示，試計(jì)算各層大氣的氣溫直減率， ，1.510 1030 ，并判斷各層大氣穩(wěn)定度。高度Z/m氣溫T/K1.529810297.830高度Z/m氣溫T/K1.529810297.830297.550297.3【解】：1.510

z

297.82982.35K/100m101.5

，不穩(wěn)定10303050

Tzz

297.5297.83010297.3297.55030

1.5K/100md1.0K/100md

，不穩(wěn)定，不穩(wěn)定1.5301.550

zz

297.5298301.5297.3298501.5

1.75K/100md1.44K/100md

，不穩(wěn)定，不穩(wěn)定。3.7用測(cè)得的地面氣溫和一定高度的氣溫?cái)?shù)據(jù)，按平均溫度梯度對(duì)大氣穩(wěn)定度進(jìn)行分類。測(cè)定編號(hào)123456地面溫度/。C21.121.115.625.030.025.0高度/m4587635802000500700相應(yīng)溫度/。C【解】：26.715.68.95.020.028.0 1 G 1

26.721.11.22K/100m0，故

0，逆溫；1 z1T 2 2

458 1G15.621.10.72K/100m，故 G

10.72K/100m

，穩(wěn)定；2 z2

763

2 2 dTG 33 z3

8.915.6580

1.16K/100m，故 G 1.16K/100m ，不穩(wěn)定；3 3 dTG 44 z4

5.025.02000

1K/100m，故4

G4

1K/100md

，不穩(wěn)定；TG 55 z5TG 66 z6

20.030.050028.0700

2K/100m，故 G 2K/100m ，不穩(wěn)定；5 5 d0.43K/100m0，故 G 0逆溫。6 6第四章：大氣擴(kuò)散濃度估算模式H，污染源到峭壁的距離為時(shí)，這一模式又變成何種形式？【解】：吹南風(fēng)時(shí)以風(fēng)向?yàn)閤軸，y軸指向峭壁，原點(diǎn)為點(diǎn)源在地面上的投影。若不存在峭壁，則有Q y2 (zH)2 (zH)2'(x,y,z,H) exp( ){exp[ ]exp[ ]}2uy z

y

22z

22z現(xiàn)存在峭壁，可考慮為實(shí)源與虛源在所關(guān)心點(diǎn)貢獻(xiàn)之和。實(shí)源

Q

y2){exp[(zH)2]exp[(zH)2]}1 y z

2y

2z

22z虛源

Q exp[(2Ly)2]{exp[(zH)2]exp[(zH)2]}2 y z

22y

22z

22z因此

Q exp(y2){exp[(zH)2]exp[(zH)2]}+2uy z

y

22z

22zQ exp[(2Ly)2]{exp[(zH)2]exp[(zH)2]} 2uy z

22y

22z

22z= Q

y2)exp[(2Ly)2]}{exp[(zH)2]exp[(zH)2]}2uy z

2y

2y

2z

22z刮北風(fēng)時(shí)，坐標(biāo)系建立不變，則結(jié)果仍為上式。某發(fā)電廠煙囪高度120513.5m/418288，大氣為中性層結(jié)，源高處的平均風(fēng)速為4m/s。試用霍蘭德、布里格斯、國(guó)家標(biāo)s準(zhǔn)GB/T13201－91中的公式計(jì)算煙氣抬升高度。TaHvsD2.7sTa

13.55 418288D) 2.7 96.16m。u布里格斯公式2.7

TsT T

4 4182.7 418288Q s

vD2

13.552

21000kWH 9.6103 T ss

9.6103

418x<=10Hs。此時(shí)0.362Q1/3x2/3uH按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T13201－91中公式計(jì)算，因Q>=2100kW，Ts－Ta>=130K>35K。H

0.362295211/341x2/32.80x2/3。Hn0

n nu11.303295211/31202/341244.93mQH21H sQH21（發(fā)電廠位于城市近郊，取n=1.303，n

=2/3）1 2SO2

量為80g/s，有效源高為60m，煙囪出口處平均風(fēng)速為6m/s。在當(dāng)時(shí)的氣象條件下正下風(fēng)方向500m處的 35.3m, 試求正下風(fēng)方向500m處y zSO的地面濃度。2【解】：由《大氣污染控制工程》P88（4－9）得 Q

H2 80 602 ) exp( ) uy z

z

635.318.1

218.124.50.6m20m/s405K，大氣溫度為293K，煙囪出口處風(fēng)速4m/s，SO2的地面最大濃度和出現(xiàn)的位置?！窘狻浚河苫籼m德公式求得

排放量為10mg/s。試計(jì)算中性大氣條件下SO2H

vsD(1.52.7sT

200.6 405293D) 2.7 0.6)5.84m，煙囪Tau T 4 405Tas有效高度為HH H305.8435.84m。sP89（－141）max

zuH2ezy

時(shí)， z

35.84

225.34m。22取穩(wěn)定度為D級(jí)，由表4－4查得與之相應(yīng)的x=745.6m。2此時(shí)

50.1m。代入上式y(tǒng)

max

210 25.34 0.231g/m3。435.842e 50.1第五章：顆粒污染物控制技術(shù)基礎(chǔ)粉塵粒徑d/mp質(zhì)量頻率g/%0～1036.9粉塵粒徑d/mp質(zhì)量頻率g/%0～1036.910～2019.120～4018.0>4026.0【解】：在對(duì)數(shù)概率坐標(biāo)紙上作出對(duì)數(shù)正態(tài)分布的質(zhì)量累積頻率分布曲線，d

=61.0、

=16.0、d

=4.2m。

84.13.81。84.1 50作圖略。

159 g d505.510000m3N4.2g/。除塵器出口的氣體流量為12000/h340mg/。試計(jì)算該除N N N塵器的處理氣體流量、漏風(fēng)率和除塵效率（分別按考慮漏風(fēng)和不考慮漏風(fēng)兩種情況計(jì)算。【解】：氣體流量按P141（5－43）Q

1(Q

Q )11000m3

/s；N 2 1N

2N N2000Q Q1N 2N漏風(fēng)率P141（Q Q1N 2NQ1N除塵效率：

100% 100%20%10000 Q 0.34012000考慮漏風(fēng)，按P142（5－47）1

2N 2Q

1

4.210000

90.3%1N

0.340不考慮漏風(fēng)，按P143（5－48）1

2N11N

4.2

91.9%有一兩級(jí)除塵系統(tǒng)，已知系統(tǒng)的流量為2.22m3/s，工藝設(shè)備產(chǎn)生粉塵量為22.2g/s80%和95%。試計(jì)算該處塵系統(tǒng)的總除塵效率、粉塵排放濃度和排放量?！窘狻浚喊础洞髿馕廴究刂乒こ獭稰145（5－58） 1T 1

2

)180%)99%粉塵濃度為

22.22.22

g/m310g/m3，排放濃度10（1－99%）=0.1g/m3；排放量2.22×0.1=0.222g/s。某燃煤電廠除塵器的進(jìn)口和出口的煙塵粒徑分布數(shù)據(jù)如下，若除塵器總除塵效率為98%，試?yán)L出分級(jí)效率曲線。粉塵間隔/m<0.60.6~0.70.7~0.80.8~1.01~22~33~4質(zhì)量頻進(jìn)口g12.00.40.40.73.56.024.0率率/%g27.01.02.03.014.016.029.0//%i93959091.49294.797.6粉塵間隔/m4~55~66~88~1010~1220~30質(zhì)量頻進(jìn)口g113.02.02.03.011.08.0率/%出口g26.02.02.02.58.57.0【解】：P144（5－52g） 1P 2i（P=0.02）i g粉塵間隔/m<0.60.6~0.70.7~0.80.8~1.01~22~33~4質(zhì)量頻進(jìn)口g12.00.40.40.73.56.024.0率/%出口g27.01.02.03.014.016.029.0粉塵間隔/m4~55~66~88~1010~1220~30其他質(zhì)量頻進(jìn)口g113.02.02.03.011.08.024.0率/%出口g26.02.02.02.58.57.00/%i99.1989898.398.598.2100欲通過(guò)在空氣中的自由沉降來(lái)分離石英（真密度為2.6g/cm3）和角閃石（真密度為3.5g/cm3）許的最大石英粒徑與最小角閃石粒徑的最大比值?！窘狻浚涸O(shè)最大石英粒徑d ，最小角閃石粒徑d 。由題意，p1 p2dp2 pdp2 p2gdp1 p1gd故dp2

pp1

1.35。200m1850kg/m3293K和壓力101325Pa氣速；2）作用在顆粒上的阻力和阻力系數(shù)。【解】：在所給的空氣壓強(qiáng)和溫度下，1.205kg/m3,1.81105Pas。d=200m時(shí)，pP15（58：1.14( )0.714g

0.153(200106)1.1418500.7149.810.714u p p /ssRe p

0.4280.2862001061.031.2051.81105

(1.81105)0.4281.2050.28613.85，符合過(guò)渡區(qū)公式。阻力系數(shù)按P147（5－62）CP

3.82。阻力按P146（5－59）p1 1 F Cp 2

A23.82 (20010621.2051.0327.83108N。p 2 4第六章：除塵裝置6.1在298K的空氣中NaOH飛沫用重力沉降室收集。沉降至大小為寬914cm，高457cm，長(zhǎng)1219cm?？諝獾捏w積流速為1.2m3/s。計(jì)算能被100%捕集的最小霧滴直徑。假設(shè)霧滴的比重為1.21。【解】：計(jì)算氣流水平速度v0

Q 1.2 2.87 102m/s A 9.144.571.82105PasP162（6－4）dmin

17.2106m17.2m18v18vgLp0181.821052.871024.571.211039.8112.196.10在氣體壓力下為1at293K下運(yùn)行的管式電除塵器0.075m3/s1.0m的粉塵荷電量q=0.×101C，計(jì)算該粉塵的驅(qū)進(jìn)速度w和電除塵效率?！窘狻浚候?qū)進(jìn)速度按《大氣污染控制工程》P187（6－33）qEw

0.31015100103 0.176m/s。3dp

31.811051106AdL0.321.885m2，Q=0.075m3/s，代入P188（6－34） 1exp(Aw)1exp(1.8850.176)98.8%i Q i

0.0756.2610000m3/h6g/m3灰袋式除塵器，選用滌綸絨布濾料，要求進(jìn)入除塵器的氣體溫度不超過(guò)393K損失不超過(guò)1200Pa，煙氣性質(zhì)近似于空氣。試確定：1）濾袋面積；6）濾袋的尺寸（直徑和長(zhǎng)度）和濾袋條數(shù)。【解】：1）過(guò)濾氣速估計(jì)為v=1.0m/min。F2）99%，則粉塵負(fù)荷WvCt0.99/m2。F3）除塵器壓力損失可考慮為tEpP為清潔濾料損失，考慮為120Pa；P S

350Pa；t E E FRp

v212R

取9.50Nmin/(gm)；p故PtEPp

35012056.43t(Pa)47056.43t(Pa。4）因除塵器壓降小于1200Pa，故47056.43t(Pa)1200,t12.9min即最大清灰周期。Q 100003935）A 240m2。60v 601273F6）取濾袋d=0.8m，l=2madl5.03m2n第九章：固定源氮氧化物污染控制

A47.7，取48條布袋。a9.9典型的大型燃煤工業(yè)鍋爐氮氧化物排放系數(shù)為8kg/t9－46%，試計(jì)算煙氣中NO的濃度。x【解】：1kgNOx8g，在常規(guī)燃燒溫度下，近似認(rèn)為NO均以2NO存在。1kgCOO18.5mol，2 2SO0.28mol，NO0.267mol。需2

2333－47=2286g，約71.4mol。2引入

0.7971.4268.8mol。燃燒本身過(guò)程中產(chǎn)生N20.21

(9148)/280.19mol。30即在O2

恰好耗盡時(shí)煙氣含CO

63.25moH2

O18.5moSO2

0.28moNO0.267moN2

269.0mol。2由題意，空氣過(guò)剩，設(shè)過(guò)剩空氣量為xmol，則0.267

0.21x 0.06，由此解得x=140.5mol。351.3x故NOx濃度為 5.43104（體積分?jǐn)?shù)。351.3140.59.11欲從燃燒煙氣中用氨去除NO，假定實(shí)際的反應(yīng)為反應(yīng)91）和－18，煙氣中xNO占NOxNO90%以上的NO，2 x每天各需要多少噸氨？假定氨的殘留量為5×10－6（體積分?jǐn)?shù)?！窘狻浚?110kcal/kg的煤為燃料，每日排放NO107t，其中NO10.7t，NO96.3t。x 2反應(yīng)方程式為：4NH 4NOO 4N 6HO 8NH 6NO 7N 12HO3 2 2