内蒙科大大气污染控制工程习题解析

1《大气污染控制工程》作业习题解析能源与环境学院环境工程系2前言《大气污染控制工程》是环境工程专业的主干专业课之一。这本教材共分十三章，可分成六大部分。第一部分介绍大气组成、大气环境质量标准及当代主要大气环境问题；第二部分介绍燃料、燃烧及计算；第三部分介绍大气污染气象学的基本知识，着重阐述了污染物在大气中扩散的基本理论，还阐述了厂址选择及烟囱高度设计；第四部分介绍了除尘技术基础知识及各种除尘器除尘机理、性能特点及设计选型等知识；第五部分介绍了吸收法、吸附法和催化转化法治理气态污染物的原理和典型工艺流程；第六部分介绍集气罩与净化系统的选择和设计。为了配合《大气污染控制工程》的教学，为学习使用此教材的师生提供一个参考。我们特意编写了这本《大气污染控制工程作业习题解析》，对各章的习题作了解答。由于水平有限，时间仓促，书中难免有错误，敬请各位老师和同学批评指正。2009.2.83目录第一章概论.......................................................1第二章燃烧与大气污染...............................................3第三章大气污染气象学...............................................8第四章大气扩散浓度估算模式........................................14第五章颗粒污染物控制技术基础......................................19第六章除尘装置....................................................24第七章气态污染物控制技术基础......................................33第八章硫氧化物的污染控制..........................................37第九章固定源氮氧化物污染控制......................................40第十章挥发性有机物污染控制........................................46第十一章城市机动车污染控制........................................48第十二章大气污染和全球气候........................................501第一章概论1.1解：按1mol干空气计算，空气中各组分摩尔比即体积比，故nN2=0.781mol，nO2=0.209mol，nAr=0.00934mol，nCO2=0.00033mol。质量百分数为%51.75%100197.2801.28781.0%2N，%08.23%100197.2800.32209.0%2O；%29.1%100197.2894.3900934.0%Ar，%05.0%100197.2801.4400033.0%2CO。1.2解：由我国《环境空气质量标准》二级标准查得三种污染物日平均浓度限值如下：SO2：0.15mg/m3，NO2：0.12mg/m3，CO：4.00mg/m3。按标准状态下1m3干空气计算，其摩尔数为mol643.444.221013。故三种污染物体积百分数分别为：SO2：ppm052.0643.44641015.03，NO2：ppm058.0643.44461012.03CO：ppm20.3643.44281000.43。1.3解：1）（g/m3N）334/031.1104.221541050.1Nmgc（mol/m3N）3334/1070.6104.221050.1Nmmol。2）每天流经管道的CCl4质量为1.031×10×3600×24×10－3kg=891kg1.4解：每小时沉积量200×（500×15×60×10－6）×0.12g=10.8g1.5解：由《大气污染控制工程》P14（1－1），取M=21022369.0105.19102.22102422OppMHbOCOHb，COHb饱和度%15.192369.012369.0/1/222HbOCOHbHbOCOHbHbOCOHbCOHbCO1.6解：含氧总量为mL960100204800。不同CO百分含量对应CO的量为：2%：mL59.19%2%98960，7%：mL26.72%7%939601）最初CO水平为0%时min0.17210102.426.7234t；2）最初CO水平为2%时min4.12510102.459.1926.7234t。1.7解：由《大气污染控制工程》P18（1－2），最大能见度为mKdLppv8.115812.02.24.114006.26.2。3第二章燃烧与大气污染2.1解：1kg燃油含：重量（g）摩尔数（g）需氧数（g）C85571.2571.25H113－2.555.2527.625S100.31250.3125H2O22.51.250N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99.1875×4.78=474.12mol/kg重油。即474.12×22.4/1000=10.62m3N/kg重油。烟气组成为CO271.25mol，H2O55.25+11.25=56.50mol，SO20.1325mol，N23.78×99.1875=374.93mol。理论烟气量71.25+56.50+0.3125+374.93=502.99mol/kg重油。即502.99×22.4/1000=11.27m3N/kg重油。2）干烟气量为502.99－56.50=446.49mol/kg重油。SO2百分比浓度为%07.0%10049.4463125.0，空气燃烧时CO2存在最大浓度%96.15%10049.44625.71。3）过剩空气为10%时，所需空气量为1.1×10.62=11.68m3N/kg重油，产生烟气量为11.267+0.1×10.62=12.33m3N/kg重油。2.2解：相对于碳元素作如下计算：%（质量）mol/100g煤mol/mol碳C65.75.4751H3.23.20.584S1.70.0530.0104O2.30.0720.013灰分18.13.306g/mol碳水分9.01.644g/mol碳故煤的组成为CH0.584S0.010O0.013，燃料的摩尔质量（包括灰分和水分）为molCg/26.18475.5100。燃烧方程式为222222013.0010.0584.078.3010.0292.0)78.3(nNSOOHCONOnOSCHn=1+0.584/4+0.010－0.013/2=1.14951）理论空气量kgmkgm/74.6/104.22100026.18)78.31(1495.1333；SO2在湿烟气中的浓度为%174.0%10018644.11495.178.3010.0292.01010.02）产生灰分的量为kgg/8.144%8010010001.18烟气量（1+0.292+0.010+3.78×1.1495+1.644/18）×1000/18.26×22.4×10－3=6.826m3/kg灰分浓度为310826.68.144mg/m3=2.12×104mg/m33）需石灰石kg21.103%35407.100.32%7.11000/t煤2.3解：按燃烧1kg煤计算重量（g）摩尔数（mol）需氧数（mol）C79566.2566.25H31.12515.56257.78S60.18750.1875H2O52.8752.940设干空气中N2：O2体积比为3.78：1，所需理论空气量为4.78×（66.25+7.78+0.1875）=354.76mol/kg煤。5理论烟气量CO266.25mol，SO20.1875mol，H2O15.5625+2.94=18.50molN2mol54.28078.476.35478.3总计66.25+`8.50+0.1875+280.54=365.48mol/kg煤实际烟气量365.48+0.2×354.76=436.43mol/kg煤，SO2浓度为%043.0%10043.4361875.0。2.4解：取1mol煤气计算H2S0.002mol耗氧量0.003molCO20.05mol0CO0.285mol0.143molH2（0.13-0.004）mol0.063molCH40.007mol0.014mol共需O20.003+0.143+0.063+0.014=0.223mol。设干空气中N2：O2体积比为3.78：1，则理论干空气量为0.223×（3.78+1）=1.066mol。取2.1，则实际干空气1.2×1.066mol=1.279mol。空气含湿量为12g/m3N，即含H2O0.67mol/m3N，14.94L/m3N。故H2O体积分数为1.493%。故实际空气量为mol298.1%493.11279.1。烟气量SO2：0.002mol，CO2：0.285+0.007+0.05=0.342mol，N2：0.223×3.78+0.524=1.367mol，H2O0.002+0.126+0.014+1.298×1.493%+0.004=0.201mol故实际烟气量0.002+0.342+1.367+0.201+0.2×1.066=2.125mol2.5解：1）N2%=1－11%－8%－2%－0.012%=78.99%由《大气污染控制工程》P46（2－11）空气过剩%5.50%100)25.08(99.78264.025.082）在测定状态下，气体的摩尔体积为6molLPTTVPV/46.39322.1337002734434.22101325221112；取1m3烟气进行计算，则SO2120×10－6m3，排放浓度为63312010(18%)640.179/39.4610gm。3）322.45663.37(18%)2957/min39.46Nm。4）3/85.5222.439.460.03Nmg。2.6解：按1kg煤进行计算重量（g）摩尔数（mol）需氧数（mol）C75863.1763.17H40.7520.37510.19S160.50.5H2O83.254.6250需氧63.17+10.19+0.5=73.86mol设干空气中N2：O2体积比为3.78：1，则干空气量为73.86×4.78×1.2=423.66mol，含水423.66×0.0116=4.91mol。烟气中：CO263.17mol；SO20.5mol；H2O4.91+4.625+20.375=29.91mol；N2：73.86×3.78=279.19mol；过剩干空气0.2×73.86×4.78=70.61mol。实际烟气量为63.17+0.5+29.91+279.19+70.61=443.38mol其中CO2%25.14%10038.44317.63；SO2%11.0%10038.4435.0；H2O%74.6%10038.44391.29；N2%55.75%10038.44361.7079.019.279。O2%33.3%10038.443209.061.70。2.7解：SO2含量为0.11%，估计约1/60的SO2转化为SO3，则SO3含量751083.1601%11.0，即PH2S