大气污染控制工程习题1

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， H2O 55.25+1.25=56.50mol，SO2 0.1325mol，N2 3.78×99.1875=374.93mol。
1.5 设人体肺中的气体含CO为2.2×10-4，平 均含氧量为19.5%。如果这种浓度保持不变， 求COHb浓度最终将达到饱和水平的百分率。
由《大气污染控制工程》P14 （1－1），取M=210
COHb饱和度
CO
p COHb 2.2 104 M 210 0.2369 2 O2 Hb pO2 19.5 10
大气污染控制工程
－习题课1
1.1 干洁空气Biblioteka N、O、Ar2和CO2气体所占的质量百分 数是多少？ 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 ， 0.781 28.01 N2 % 100 % 75.51% ； 28.97 1
4800 20 960 mL 含氧总量为 100
不同CO百分含量对应CO的量为： 2%： 960 2% 19.59 mL
7%：
98% 960 7% 72.26 mL 93%
1）最初CO水平为0%时
t 72.26 172 .0 min 4 3 4.2 10 10
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
0.1875 100 % 0.043 % 436 .43
2.4某锅炉燃用煤气的成分如下： H2S:0.2%；CO2 :5％；O2:0.2％；
共需O2 0.003+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 a＝1.2 则实际干空气 1.2×1.066mol=1.279mol。
空气含湿量为12g/m3N,即含H2O 0.67mol/ m3N , 14.94L/ m3N , 故H2O体积分数为1.493%。 1.279 故实际空气量为 1.298mol 1 1.493%
NO2：
CO：
1.3 CCl4气体与空气混合成体积分数为1.50×10－4的混合 气体，在管道中流动的流量为10m3N、/s，试确定：1） CCl4在混合气体中的质量浓度 （g/m3N）和摩尔浓度c （mol/m3N）；2）每天流经管道的CCl4质量是多少千克？
1） （g/m3N） 1.50 104 154 3 1.031g / m N 22.4 103
CO：28.5％；H2：13.0％；CH4：0.7％；N2： 52.4％；空气含湿量为12g/mN3，a＝1.2，试求实 际需要空气量和燃烧时产生的实际烟气量。
解： 取1mol煤气计算 H2S 0.002mol 耗氧量 0.003mol CO2 0.05mol 0mol CO 0.285mol 0.143mol H2 （0.13-0.004）mol 0.063mol CH4 0.007mol 0.014mol
3）需石灰石
1000 1.7% 1.7 40 32.00 103.21kg /t煤 35%
2.3 煤的元素分析结果如下： S 0.6%、H3.7%、C 79.5%、N 0.9%、 O 4.7%、灰分10.6% 在空气过剩20%条件下 完全燃烧。计算烟气中SO2的浓度
2.3解： 按燃烧1kg煤计算 重量（g） C 795 H 31.125 S 6 H2O 52.875 摩尔数（mol） 66.25 15.5625 0.1875 2.94 需氧数（mol） 66.25 7.78 0.1875 0
1.50 104 3 c（mol/m3N） 6.70 103 m ol/ m N 22.4 103
2）每天流经管道的CCl4质量为 1.031×10×3600×24×10－3kg=891kg
1.4 成人每次吸入的空气量平均为500cm3，假 若每分钟呼吸15次，空气中颗粒物的浓度为 200 ug/m3，试计算每小时沉积于肺泡内的颗 粒物质量。已知该颗粒物在肺泡中的沉降系数为 0.12。 解： 每小时沉积量 200×（500×15×60×10－6） ×0.12=10.8 g
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。
理论烟气量CO2 66.25mol，SO2 0.1875mol， H2O15.5625+2.94=18.50mol N2
3.78 354 .76 280 .54 mol 4.78
解： 相对于碳元素作如下计算： %（质量） C 65.7 H 3.2 S 1.7 O 2.3 灰分 18.1 水分 9.0 mol/100g煤 5.475 3.2 0.053 0.072 mol/mol碳 1 0.584 0.010 0.013 3.306g/mol碳 1.644g/mol碳
故煤的组成为CH0.584S0.010O0.013
，
0.209 32.00 O2 % 100 % 23.08% 28.97 1
。
Ar %
0.00934 39.94 100 % 1.29% 28.97 1 0.00033 44.01 CO2 % 100 % 0.05% 28.97 1
1.2 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
C:85.5% 、H :11.3%、O:2.0%、 N：0.2%、 S：1.0%
试计算：1. 燃油1kg所需的理论空气量和产生 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。
2.1 解： 1kg燃油含：
重量（g） 摩尔数（mol） 需氧数（mol） C 855 71.25 71.25 H 113－2.5 55.25 27.625 S 10 0.3125 0.3125 H 2O 22.5 1.25 0 N元素忽略。
烟气量SO2: 0.002mol，CO2 0.285+0.007+0.05=0.342mol， N2：0.223×3.78+0.524=1.367mol， H2O :0.002+0.126+0.014+1.298×1.493%=0.144mol 故实际烟气量 0.002+0.342+1.367+0.144+0.2×1.066=2.068mol
2）最初CO水平为2%时
72.26 19.59 t 125 .4 min 4 3 4.2 10 10
1.7 粉尘密度1400kg/m3,平均粒径1.4um，在 大气中的浓度为0.2mg/m3,对光的散射率为2.2， 计算大气的最大能见度。 解： 由《大气污染控制工程》P18 （1－2），最 大能见度为
燃料的摩尔质量（包括灰分和水分）为
100 18.26 g / molC 5.475
燃烧方程式为
CH 0.584 S0.010O0.013 n(O2 3.78N 2 ) CO2 0.292H 2O 0.010SO2 3.78nN 2
n=1+0.584/4+0.010－0.013/2=1.1495
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
1）理论空气量
1.1495 (1 3.78) 3 3 1000 22.4 10 m / kg 18.26 3 6.74m / kg
SO2在湿烟气中的浓度为
0.010 1.644 1 0.292 0.010 3.78 1.1495 18
100% 0.174%
空气燃烧时CO2存在最大浓度 71.25 100 % 15.96% 446 .49
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=12.33 m3N/kg重油。
2.2 普通煤的元素分析如下： C 65.7%;灰分 18.1％；S 1.7％； H 3.2％；水分 9.0％；O 2.3％（含氮量不计） 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时，计算燃煤1t需加石灰石 的量。
理论烟气量 71.25+56.50+0.3125+374.93=502.99mol/kg重油。 即502.99×22.4/1000=11.27 m3N/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