大气污染控制工程复习资料计算题及答案

作业习题及答案1.1根据我国的《环境空气质量标准》的二级标准，求出SO2、NO2、CO三种污染物日平均浓度限值的体积分数。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：SO2：6310052.0643.44641015.0，NO2：6310058.0643.44461012.0CO：631020.3643.44281000.4。1.2某市2004年3月10日测得空气质量如下：PM10156g/m3N，NO2105g/m3N，SO285g/m3N，CO6g/m3N（最大小时平均），试计算当天该市的空气污染指数API。解：由空气污染指数的计算公式得：PM10：103100100200150.0350.0150.0156.0NO2：25.815050100080.0120.0080.0105.0SO2：5.675050100050.0150.0050.0085.0CO浓度很小，可忽略。故当天该市的空气污染指数API应为103，主要污染物是PM10。2.1已知重油元素分析结果如下：C：82.3%H：10.3%O：2.2%N：0.4%S：4.8%，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（以体积分数计）；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（g）摩尔数（mol）需氧数（mol）C82368.5868.58H10310325.75S481.51.5N元素忽略。1）理论需氧量68.58+25.75+1.5=95.83mol/kg设干空气O2：N2体积比为1：3.78，则理论空气量95.83×4.78=458.0674mol/kg重油。即458.0674×22.4/1000=10.26m3N/kg重油。烟气组成为CO268.58mol，H2O25.75×2=51.50mol，SO21.5mol，N23.78×95.83=362.2374mol。理论烟气量68.58+51.50+1.5+362.2374=483.8174mol/kg重油。即483.8174×22.4/1000=10.8375m3N/kg重油。2）干烟气量为483.8174-51.50=432.3174mol/kg重油。SO2百分比浓度为%35.0%1003174.4325.1，空气燃烧时CO2存在最大浓度%86.15%1003174.43258.68。3）过剩空气为10%时，所需空气量为1.1×10.26=11.286m3N/kg重油，产生烟气量为10.8375+0.1×10.26=11.8635m3N/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量不计），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）。解：相对于碳元素作如下计算：%（质量）mol/100g煤mol/mol碳C65.75.4751H3.23.20.584S1.70.0530.010O2.30.0720.013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n=1+0.584/4+0.010－0.013/2=1.1495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3.1将两台除尘装置串联在一起净化烟气中的粉尘，其第一级除尘效率为%9.911，第二级除尘效率为%822，问该两级串联除尘系统的总除尘效率为多少？解：按串联除尘效率计算得3.2已知某粉尘的粒径分布和分级除尘效率如下表所示，试确定总除尘效率。平均粒径/m0.52.04.08.010.014.020.022.5质量频率/%0.47.625.028.016.214.37.41.1分级效率/%10.048.069.079.087.098.099.0100.0解：按总除尘效率公式可得：4.1有一沉降室长5.0m，高3.0m，气速0.3m/s，空气温度300K，尘粒密度2500kg/m3，空气粘度1.82×10-5Pa·s，求该沉降室能100%捕集的最小粒径。解：mmmgLHvdp10049109.458.9105.233.01082.118185350min，符合层流区假设。4.2已知烟气处理量Q=5000m3/h，烟气密度ρ=1.2kg/m3，允许压力损失为900Pa，ζ＝5.8。若选用斯台尔曼型旋风除尘器，试求其主要尺寸。解：由式得则由得根据斯台尔曼型旋风除尘器的尺寸要求，有4.3若用板式电除尘器处理含尘气体，集尘板极的间距为300mm，若处理气体量为12pvsmv/1.162.18.5900216000m3/h时的除尘效率为95.4%，入口含尘浓度为9.0m3/d，试计算：①出口含尘浓度；②若处理的气体量增加到8600m3/h的除尘效率。解：①由得，出口含尘浓度②由于除尘器型号没变，因此有效驱进速度相同。可将Aω看做一个整体，则有4.4除尘系统的处理烟气量为10000m3/h（标况下），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，除尘效率99%，烟气性质近似于空气。已知粉尘比阻力系数Rp为9.50N·min/(g·m)，滤袋的尺寸（直径0.8m和长度2m）。试确定：（1）过滤速度；（2）粉尘负荷；（3）除尘器的压力损失（此处不考虑结构压损，若无此说明，请重新计算，结构压损可取300Pa）；（4）最大清灰周期；（5）滤袋面积；（6）滤袋条数。解：（1）过滤气速因采用逆气流反吹清灰，则可取VF=1.0m/min。（2）粉尘负荷因除尘效率为99%，则W=VF△Ct=1.0×0.99×6t=5.94tg/m2（3）除尘器压力损失可考虑为△P=△Pf+△PP△Pf为清洁滤料损失，考虑为120Pa；△PP=RpV2△Ct=9.5×12×5.94t=56.43tPa，Rp取9.50N·min/(g·m);故△P=△Pf+△PP=120+56.43t（Pa）=120+56.43t（Pa）（4）最大清灰周期因除尘器压降小于1200Pa，故350+56.43t（Pa）1200，t15.1min，即最大清灰周期为121dm/414.0954.010.91312）（）（15min。（5）滤袋面积：A=Q/60VF=10000×393/（60×1.0×273）=240m2（6）滤袋条数：取滤液袋d=0.8m，l=2m，则a=πdl=5.03m2n=A/a=47.7取48条布袋。5.1某电厂采用石灰石湿法进行烟气脱硫，脱硫效率为90%。电厂燃煤含硫为3.6%，含灰为7.7%。试计算：1）如果按化学剂量比反应，脱除每kgSO2需要多少kg的CaCO3；2）脱硫污泥中含有60%的水分和40%CaSO4.2H2O，如果灰渣与脱硫污泥一起排放，每吨燃煤会排放多少污泥？解：1）写出石灰石湿法烟气脱硫的化学反应方程式，并按照计量比进行计算。设反应所需CaCO3为x，641001721kgxy则有xkg100164，解得kgkgx563.1641100，故脱除每kgSO2需要1.563kg的CaCO3。2）1吨燃煤含有灰分tt077.0%7.71。1吨燃煤含Stt360.0%3.61，转化成SO2有tt0648.06432%90036.0。进而计算生成的CaSO4·2H2O量。设生成的CaSO4·2H2O量为y，则有yt1720.064864，解得tty174.0640648.0172，含S污泥量为tt435.0%40174.0。最后计算得到每吨燃煤排放的总污泥量为ttt512.0435.0077.0。8.1平原地区某污染源SO2排放量为60g/s，烟气流量为260m3/s，烟气温度为423K，大气温度为293K。这一地区的SO2背景浓度为0.04mg/m3，设5.0/yz，smu/310，m=0.25，试按“大气环境质量标准”的二级标准来设计烟囱高度和出口直径。（计算结果皆取整数）解：设烟囱实际高度为Hs，由风速计算公式得25.025.01010687.1)10(3)(ssmHHZZuu，按国标法计算烟气抬升高度，按城市及近郊区条件，取n0=1.303，n1=1/3，n2=2/3，得12/54/13/23/11048.23687.128250303.121sssnsnHHHHuHQnH。“大气环境质量标准”的二级标准限值为0.06mg/m3（年均），代入＝HHHs625.0310)04.006.0()(687.1718.2142.35.010602解得mHHHHsss4.35748.2312/5于是Hs=162m。实际烟囱高度可取为170m。烟囱出口烟气流速不应低于该高度处平均风速的1.5倍，即uv=1.5×1.687×1700.25=9.14m/s。muQDvv1.414.926044，实际直径可取为4.0m。另在上题中若已知条件增加设计风速u=6m/s，则题目的解法不同：首先判断烟气流速大小，svsmsmuu/18/6335.2。则烟囱出口直径smsmsmd/288.4/18/26043，取整数，则可取md4。根据霍兰德公式计算烟气抬升高度H，有msmKKKsmmsmdTTTudvHsass8.57/44232934237.25.1/64/187.25.1则烟囱实际高度Hs可如下计算，mmmgmmgsmsmgHyzueQHsB2.1848.57/04.0/06.0/6718.21416.35.0/1060223330取整数得，Hs在185～190m即可。另有几道例题可参见课件。