大氣污染控制工程課后題剖析

1、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：C: 85.5% H: 11.3% O: 2.0% N: 0.2% S: 1.0%,試計(jì)算：1）燃油1kg所需理論空氣量和產(chǎn)生的理論煙氣量;2）干煙氣中SO2的濃度和CO2的最大濃度；3）當(dāng)空氣的過剩量為 10%時(shí)，所需的空氣量及產(chǎn)生的煙氣量。重量（g）摩爾數(shù)（：g)需氧數(shù)(g)C85571.2571.25H113-2.555.2527.625（轉(zhuǎn)化為氧，即原料中含有氧,相當(dāng)于 0.625molO2,轉(zhuǎn)化為H為2.5g)S100.31250.3125H2O22.51.250【解】：1kg燃油含:20g,N元素忽略。1)理論需氧量 71.2

2、5+27.625+0.3125=99.1875mol/kg設(shè)干空氣。2： N2體積比為1: 3.78,則理論空氣量 99.1875X4.78=474.12mol/kg重油。即 474.12 X22.4/1000=10.62m3N/kg 重油。煙氣組成為 CO271.25mol , H2O 55.25+11.25=56.50mol , SO20.1325mol , N23.78 X 99.1875=374.93mol。理論煙氣量 71.25+56.50+0.3125+374.93=502.99mol/kg 重油。即 502.99X 22.4/1000=11.27 m3N/kg 重油。2）干煙氣量

3、為 502.9956.50=446.49mol/kg 重油。一、一，0.3125SO2百分比濃度為 100% 0.07%,446.497125空氣燃燒時(shí)CO2存在最大濃度 100% 15.96%。446.493）過?？諝鉃?0%時(shí)，所需空氣量為 1.1 X 10.62=11.68m3N/kg重油，產(chǎn)生煙氣量為 11.267+0.1 X 10.62=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 9.0%; O2.3%。（含N量不計(jì)）1）計(jì)算燃煤1kg所需要的理論空氣量和 SO2在煙氣中的濃度（以體積分?jǐn)?shù)計(jì)）；2）假定

4、煙塵的排放因子為80%,計(jì)算煙氣中灰分的濃度（以 mg/m3表示）；3）假定用硫化床燃燒技術(shù)加石灰石脫硫。石灰石中含Ca35%。當(dāng)Ca/S為1.7 （摩爾比）時(shí)，計(jì)算燃煤1t需加石灰石的量?！窘狻浚合鄬?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水分9.01.644g/mol故煤的組成為 CH0.584S0.010O0.013 ,100燃料的摩爾質(zhì)量（包括灰分和水分）為 18.26g / molC 。燃燒方程式為 5.475CH 0.5

5、84S0.010O0.013n(O23.78N2)CO2 0.292H2O 0.010SO2 3.78nN2n=1+0.584/4+0.010 0.013/2=1.14951）理論空氣量1.1495 (1 3.78)18.261000 22.4 10 3m3/kg 6.74m3/kg;SO2在濕煙氣中的濃度為0.0101.6441 0.292 0.010 3.78 1.149518100% 0.174%2）產(chǎn)生灰分的量為18.11000 80% 144.8g/kg煙氣量(1+0.292+0.010+3.78 X 1.1495+1.644/18) X 1000/18.26 X 22.4 X 10

6、 3=6.826m3/kg144 8灰分濃度為 10 mg/m3=2.12 x 104mg/m36.8261000 1.7% ( C3）需石灰石S'.'%第三章：大氣污染氣象學(xué)103.21kg/t 煤1.7 401.5 10 ,10 30，3.2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:30 50 ,1.5 30 ,1.5 50 ,并判斷各層大氣穩(wěn)定度。tWj 度 Z/m1.5103050氣溫T/K298297.8297.5297.3【解】：T297.82982.35K /100md ,不穩(wěn)定1 .510z101.5T297.5297.81.5K /100m

7、d ,不穩(wěn)定1030z3010T297.3297.51.0K /100md ,不穩(wěn)定3050z5030T297.52981.75K /100md ,不穩(wěn)定1 .530z301.51 .550Tz297.3502981.51.44K /100md ,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/C26.715.68.95.020.028.0【解】：T 26.7 21.1G1 - 1.22K /100m 0,故 1G1 0

8、 ,逆溫;乙 458G2T215.6 21.1z27630.72K/100m,故 2G2 0.72K/100md，穩(wěn)定;八T38.9 15.6G3z35801.16K/100m,故 3G3 1.16K /100m d，不穩(wěn)定;G4T45.0 25.0z420001K/100m ,故 4G4 1K /100m d，不穩(wěn)定;G5T520.0 30.0z55002K/100m ,故 5G52K/100m d，不穩(wěn)定;G6工 28.0 25.00.43K/100m 0,故 6G6 0逆溫。Z6700第四章：大氣擴(kuò)散濃度估算模式4.1污染源的東側(cè)為峭壁，其高度比污染源高得多。設(shè)有效源高為H,污染源到峭壁

9、的距離為L(zhǎng),峭壁對(duì)煙流擴(kuò)散起全反射作用。試推導(dǎo)吹南風(fēng)時(shí)高架連續(xù)點(diǎn)源的擴(kuò)散模式。當(dāng)吹北風(fēng)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)?x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(x, y, z, H)一2一exp(上)exp (z H2) y z2 y2 z2(z H)2nexp 2 2 z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-exp(z2y , *)exp2 y(z H)2-exp(z H)2-虛源-expz”exp2 y(z H)2-exp(z H)2-因此-exp(z2Jr)exp2 y(z H)2-exp-expz一exp2J y(z H)

10、22 2exp(z H)22 ；-exp(z2六)J y2exp . 2y exp2 y(z2exp刮北風(fēng)時(shí)，坐標(biāo)系建立不變，則結(jié)果仍為上式。4.2 某發(fā)電廠煙囪高度 120m,內(nèi)徑5m,排放速度13.5m/s,煙氣溫度為418K。大氣溫度288K, 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（x<=10Hs）、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T13201 91中的公式計(jì)算煙氣抬升高度?！窘狻浚夯籼m德公式VsDTs Ta -(1.5 2.7D)uTs"1.5 2.7 4418 2884185)96.16m。布里格斯公式QhH2.7Ts Ta39.6 10vsD22.739.

11、6 10418 28841813.55229521kW 21000kW且x<=10Hs。此時(shí)1H0.362QH/3x u 0.362 295214 1x2.80x2/30按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) GB/T13201 91中公式計(jì)算, 因 QH>=2100kW , TsTa>=130K>35K 。11 /Q9/Q1Hn0QH1 H n2 u1.303 295211204 1 244.93m（發(fā)電廠位于城市近郊，取 n=1.303, n1=1/3, n2=2/3）4.3 某污染源排出 SO2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

12、500m處的 y 35.3m, z 18.1m ,試求正下風(fēng)方向 500m處SO2的地面濃度?！窘狻浚河纱髿馕廴究刂乒こ?P88 （49）得-exp(3)z2 z806 35.3 18.1exp(26022 18.132) 0.0273mg/m34.5 某一工業(yè)鍋爐煙囪高 30m,直徑0.6m,煙氣出口速度為 20m/s,煙氣溫度為405K,大 氣溫度為293K,煙囪出口處風(fēng)速 4m/s, SO2排放量為10mg/s。試計(jì)算中性大氣條件下 SO2 的地面最大濃度和出現(xiàn)的位置。【解】：由霍蘭德公式求得vsDTs TaJ1.5 2.7 s一a D) uTs20 0.6(1.52.7405 2934

13、050.6)5.84m ,煙囪有效高度為HHsH 30 5.84 35.84m o由大氣污染控制工程P89 (410)、(411)max2QuH 2ez r一時(shí),35.84、225.34m 。取穩(wěn)定度為D級(jí)，由表4- 4查得與之相應(yīng)的x=745.6m。此時(shí) y 50.1m。代入上式max2 1025.344 35.842e 50.10.231 g/m3。第五章：顆粒污染物控制技術(shù)基礎(chǔ)讀出 d84.1=61.0 m、d50=16.0 m、d15。9=4.2 m。d84.1d503.81 。5.1根據(jù)以往的分析知道，由破碎過程產(chǎn)生的粉塵的粒徑分布符合對(duì)數(shù)正態(tài)分布，為此在對(duì)該粉塵進(jìn)行粒徑分布測(cè)定時(shí)只

14、取了四組數(shù)據(jù)(見下表)，試確定：1)幾何平均直徑和幾何標(biāo)準(zhǔn)差；2)繪制頻率密度分布曲線。粉塵粒徑dp/ m010102020 40>40質(zhì)里頻率g/%36.919.118.026.0【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,作圖略。5.5根據(jù)對(duì)某旋風(fēng)除塵器的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試得到：除塵器進(jìn)口的氣體流量為 10000m3N/h,含塵濃度為4.2g/ m3No除塵器出口的氣體流量為 12000 m3N/h,含塵濃度為340mg/ m3No試計(jì)算該除 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)?！窘狻浚?氣體流重按 P141 (5 43) QN

15、(Q1N Q2N) 11000mN/S;2漏風(fēng)率 P141 (544)QNQNi 100%2000 100% 20%；Q1n10000除塵效率：考慮漏風(fēng)，按 P142 (5 47)1 2NQ2N 1 0.340 12000 90.3%1nQ1n4.2 10000不考慮漏風(fēng)，按 P143 (5 48)1 1 0340 91.9%1 n4.25.7 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/s,各級(jí)除塵效率分別為80%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。【解】：按大氣污染控制工程P145 (558)T 1 (11)(12) 1 (

16、1 95%)(1 80%)99%22.233.粉塵儂度為 g/m 10g/m ,排放濃度 10 (1 99%) =0.1g/m3;2.22排放量 2.22X 0.1=0.222g/s。5.8 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<0.60.60.70.70.80.81.0122334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/ m45566881010122030質(zhì)量頻進(jìn)口g113.02.02.03.011.08.0率/%

17、出口g26.02.02.02.58.57.0【解】：按大氣污染控制工程P144 （552）i 1 P% （P=0.02）計(jì)算，如下表所示:gii1.74I d p1 p1 g1.74d p2 p2g粉塵間隔/ m<0.60.60.70.70.80.81.0122334質(zhì)量頻進(jìn)口g12.00.40.40.73.56.024.0率/%出口g27.01.02.03.014.016.029.0i /%93959091.49294.797.6粉塵間隔/m45566881010122030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.

18、57.00i /%99.1989898.398.598.2100據(jù)此可作出分級(jí)效率曲線。5.11欲通過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）的混合物，混合物在空氣中的自由沉降運(yùn)動(dòng)處于牛頓區(qū)。試確定完全分離時(shí)所允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dpi ,最小角閃石粒徑dp2。由題意，故土上35 1.35。 dp2 p1 2.65.12直徑為200 m、真密度為1850kg/m3的球形顆粒置于水平的篩子上，用溫度 293K和 壓力101325Pa的空氣由篩子下部垂直向上吹篩上的顆粒，試確定：1）恰好能吹起顆粒

19、時(shí)的氣速；2）在此條件下的顆粒雷諾數(shù)；3）作用在顆粒上的阻力和阻力系數(shù)?！窘狻浚涸谒o的空氣壓強(qiáng)和溫度下,1.205kg /m3,1.81 10 5Pa so dp=200 m時(shí),考慮采用過渡區(qū)公式，按大氣污染控制工程P150 （5 82）:Us1.140.7140.7140.153d p ( p ) g0.4280.2860.153(200 10 6)1.1418500.7149.810.714(1.81 10 5)0.4281.2050.2861.03m/sRep200 10 6 1.03 1.20513.85,符合過渡區(qū)公式。1.81 10阻力系數(shù)按P147 (5 62) CP18.50

20、.606 Rep3.82。阻力按 P146 (5 59)Fp 1CDAp u2 1 3.82 -（200 10 6）2 1.205 1.0327.83 10 8N。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?！窘狻浚?10 m/s。設(shè)粒子處于 Stokes區(qū)域，取P162 （6 4）一一Q 1 2計(jì)算氣流水平速度v0 Q 匕2.87A 9.14 4.571.82 10 5 Pa s。按大氣污染控制工程dmin18 v0H

21、pgL5218 1.82 10 5 2.87 10 2 4.576317.2 10 6m 17.2 m1.21 109.81 12.19即為能被100%捕集的最小霧滴直徑。6.10在氣體壓力下為1atm,溫度為293K下運(yùn)行的管式電除塵器。圓筒形集塵管直徑為 0.3m, L=2.0m ,氣體流量0.075m3/s。若集塵板附近的平均場(chǎng)強(qiáng) E=100kV/m ,粒徑為1.0 m的粉塵 荷電量q=0.3X10-15C,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 （633）qEp3 dp0.3 10 15 100 103561.81 10 5 1 10 60.1

22、76m/s。A dL 0.3 2 1.885m2, Q=0.075m3/s,代入 P188 (6 34)1 exp(1.885i) 1 exp( 0.176) 98.8%0.0756.26除塵器系統(tǒng)的處理煙氣量為10000m3/h,初始含塵濃度為 6g/m3,擬采用逆氣流反吹清灰袋式除塵器，選用滌綸絨布濾料，要求進(jìn)入除塵器的氣體溫度不超過393K,除塵器壓力損失不超過1200Pa,煙氣性質(zhì)近似于空氣。試確定：1）過濾速度；2）粉塵負(fù)荷；3）除塵器壓力損失；4）最大清灰周期；5）濾袋面積；6）濾袋的尺寸（直徑和長(zhǎng)度）和濾袋條數(shù)?！窘狻浚?）過濾氣速估計(jì)為 vF=1.0m/min。22）除塵效率為

23、99%,則粉塵負(fù)荷W Vf Ct 0.99 6t 5.94tg / m 。3）除塵器壓力損失可考慮為P PPePpPt為清潔濾料損失，考慮為120Pa； PE SE vF 350Pa；Pp RpV2 Ct 9.5 12 5.94t 56.43tPa,Rp取9.50N min/(g m)；故 P RPEPp 350 120 56.43t(Pa) 470 56.43t(Pa) o4）因除塵器壓降小于 1200Pa,故470 56.43t（Pa） 1200,t 12.9min即最大清灰周期。2240m 。5)A 9 10000 39360Vf 60 1 2736）取濾袋 d=0.8m, l=2m。

24、a第九章：固定源氮氧化物污染控制2dl 5.03m2,An 47.7 ,取48條布袋。 a8kg/t。假定煤的組成與習(xí)題9-4相同,由題意，空氣過剩，設(shè)過剩空氣量為xmol,則0.21x351.3 x0.06,由此解得 x=140.5mol。故NOx濃度為0.267351.3 140.55.43 10 4 (體積分?jǐn)?shù))9.9典型的大型燃煤工業(yè)鍋爐氮氧化物排放系數(shù)為煙氣中氧濃度為6%,試計(jì)算煙氣中NOx的濃度?！窘狻浚喝?kg煤計(jì)算，排放 NOx約8g,在常規(guī)燃燒溫度下，近似認(rèn)為NO2濃度很小，NOx均以NO存在。1kg 煤中,含 C759g, H37g, N9g, S9g, O47g。充分燃燒

25、后，生成 CO263.25mol, H2O18.5mol, SO20.28mol, NO0.267mol。需 O2233347=2286g ,約 71.4mol。弓|入 N2079 71.4 268.8mol。燃燒本身過程中產(chǎn)生N2(9 14 8)/28 0.19mol。0.2130即在。2恰好耗盡時(shí)煙氣含 CO263.25mol ,H2O18.5mol, SO20.28mol, NO0.267mol , N2269.0mol。9.11欲從燃燒煙氣中用氨去除 NOx,假定實(shí)際的反應(yīng)為反應(yīng)（917）和（918）,煙氣中 NO占NOx總量的90%,其余的為NO2。按習(xí)題91的三種情況，若去除90%以上的NOx, 每天各需要多少噸氨？假定氨的殘留量為 5X106 （體積分?jǐn)?shù)）?！窘狻浚?）以熱值為 6110kcal/kg的煤為燃料，每日排放 NOx量約107t,其中NO210.7t, NO96.3t。反應(yīng)方程式為：4NH 3 4NO O