大气复习资料全Word文档下载推荐.docx
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S60.18750.1875
H2O52.8752.940（3分）
设干空气中N2：
O2体积比为3.78：
1， （2分）
所需理论空气量为4.78×
（66.25+7.78+0.1875）=354.76mol/kg煤。
（2分）
理论烟气量CO266.25mol，SO20.1875mol，H2O15.5625+2.94=18.50mol
N2
（3分）
总计66.25+18.50+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
2、根据对某旋风除尘器的现场测试得到：
除尘器进口的气体流量为10000m3N/h，含尘浓度为4.2g/m3N。
除尘器出口的气体流量为12000m3N/h，含尘浓度为340mg/m3N。
试计算该除尘器的处理气体流量、漏风率和除尘效率（分别按考虑漏风和不考虑漏风两种情况计算）。
（9分）
气体流量按
；
漏风率
除尘效率：
考虑漏风
不考虑漏风
3、有一沉降室长7.0m，高12m，气速30cm/s，空气温度300K，尘粒密度2.5g/cm3，空气粘度0.067kg/（kg.h），求该沉降室能100%捕集的最小粒径。
（7分）
符合层流区假设。
4、一冶炼厂尾气采用二级催化转化制酸工艺回收SO2。
尾气中含SO2为7.8%、O2为10.8%、N2为81.4%（体积）。
如果第一级的SO2回收效率为98%，总的回收效率为99.7%。
计算：
1）第二级工艺的回收效率为多少？
2）如果第二级催化床操作温度为420。
C，催化转化反应的平衡常数K=300，反应平衡时SO2的转化率为多少？
其中，
。
（10分）
1）由
，
，解得
2
2）设总体积为100，则SO27.8体积，O210.8体积，N281.4体积。
经第一级催化转化后余SO20.156体积，O26.978体积，N281.4体积。
设有x体积SO2转化，则总体积为
因此，
，由此解得x=1.6×
10－3；
故转化率为
2.
1、测定单个颗粒粒径有哪些方法？
简述每种方法的特点。
答：
（1）用显微镜法观测颗粒时，有以下几种方法：
定向直径，为各颗粒在投影图中同一方向上的最大投影长度。
（1分）
定向面积等分直径，为各颗粒在投影图中按同一方向将颗粒投影面积二等分的线段长度。
（1分）
投影面积直径，为与颗粒投影面积相等的圆的直径。
（1分）
（2）用筛分法测定时可得到筛分直径，为颗粒能够通过的最小方筛孔的宽度。
（2分）
（3）用光散射法测定时可得到等体积直径，为与颗粒体积相等的圆球的直径。
（2分）
（4）用沉降法测定时，一般采用以下两种定义：
斯托克斯直径，为在同一流体中与颗粒的密度相同和沉降速度相等的圆球的直径。
空气动力学当量直径，为在空气中与颗粒的沉降速度相等的单位密度的圆球的直径。
2、从一次污染物和二次污染物的角度，分析NOx排放对环境可能造成的影响。
一次污染物是指从各类污染源排出的物质。
对于NOx来说，有N2O、NO、NO2、N2O3、N2O4和N2O5等，其中污染大气的主要是NO、NO2。
在高温燃烧条件下NOx主要以NO形式存在，但是在NO大气中很不稳定，极易与空气中的氧发生反应生成NO2，故大气中普遍以NO2的形式存在。
NO2的毒性约为NO的5倍。
在湿度较大时，NO2进一步与水反应生成硝酸；
当有催化剂存在时，NO2转化成硝酸的速度加快。
另外，飞行器在平流层中排放的NOx能与平流层内的臭氧发生反应，从而破坏臭氧层。
二次污染物是一次污染物在大气中反应生成的一系列新的污染物。
在阳光照射下，大气 中的氮氧化物、碳氢化合物和氧化剂之间发生一系列光化学反应而生成蓝色烟雾，我们称为光化学烟雾。
光化学烟雾的刺激性和危害要比一次污染物强烈得多。
3、简述燃料燃烧前脱硫的优缺点。
燃烧前脱硫是在燃烧前对燃料脱硫，煤的燃烧前脱硫可以分为物理方法、化学方法和生物方法等。
（1）物理脱硫方法只能从煤炭中分离出物理性质不同的物体，而不能分离以化学状态存在于煤中的硫。
常规的物理选煤是十分成熟的工艺，也是减少SO2排放的经济衫的途径。
其中重介质选煤分选效率高、分选密度调节范围宽、适应性强、分选粒度范围宽、生产过程易于实现自动化。
缺点是增加了重介质的净化回收工序及设备磨损比较严重。
跳汰选煤可以省掉许多工序和大量设备，因此建设投资少、成本低、工作可靠、经济效益高。
风力选煤不用进行产品脱水、煤泥回收等工序，可以节省设备和系统投资。
但其入料粒度范围非常窄，对入选原料的水分和颗粒形状非常敏感。
风选系统中要求设置降尘、集尘设施，分选效率低、成本高。
（2）化学脱硫方法一般采用强酸、强碱和强氧化剂，在一定温度和压力下通过化学氧化、还原提取、热解等步骤来脱除煤中的黄铁矿。
化学法特别适用于在物理分选排除了大部分矿物质后的最后一道工序。
大多数化学分选工艺在成本方面缺乏足够的吸引力，限制了其使用。
它包括碱法脱硫、气体脱硫和氧化脱硫等。
（3）生物脱硫是利用某些嗜酸耐热菌在生长过程中消化吸收Fe3+、S等的作用，从而促进黄铁矿硫的氧化分解与脱除。
它具有反应条件温和、对煤质损害小、能脱除煤中的在部分硫，而且处理量大、不受场地限制等优点。
其成本与某些分选技术相当，应用前景十分广阔。
但生物法脱硫周期长、工艺复杂，不适应工业脱硫的需要。
4、列举燃料完全燃烧需要的条件并解释“三T”的含义。
（1）空气条件：
燃料燃烧时必须保证供应与燃料燃烧相适应的空气量。
如果空气供应不足，燃烧就不完全；
相反空气量过大，也会降低炉温，增加锅炉的排烟损失。
因此按燃烧不同阶段供给相适应的空气量是十分必要的。
（2分）
（2）温度条件：
燃料只有达到着火温度才能与氧化合而燃烧。
着火温度系在氧存在下可燃质开始燃烧所必须达到的最低温度。
各种燃料都具有自己特征的着火温度。
当温度高于着火温度时，若燃烧过程的放热速率高于向周围的散热速率，因而能够维持在较高的温度下，才能使燃烧过程继续进行。
（3）时间条件：
燃料在燃烧室中的停留时间是影响燃烧完全程度的另一基本因素。
燃料在高温区的停留时间应超过燃料燃烧所需要的时间。
因此，在所要求的燃烧反应速度下，停留时间将决定于燃烧室的大小和形状。
反应速度随温度的升高而加快，所以在较高温度下燃烧所需要的时间较短。
（4）燃料与空气的混合条件：
燃料和空气中氧的充分混合也是有效燃烧的基本条件。
混合程度取决于空气的湍流度。
若混合不充分，将导致不完全燃烧产物的产生。
对于蒸气相的燃烧，湍流可以加速液体燃料的蒸发。
对于固体燃料的燃烧，湍流有助于破坏燃烧产物在燃料颗粒表面形成的边界层，从而提高表面反应的氧利用率，并使燃烧过程加速。
适当的控制这四个因素－空气与燃料之比、温度、时间和湍流度，是在大气污染物排放量最低条件下实现有效燃烧所必须的，评价燃烧过程和燃烧设备时必须认真考虑这些因素。
通常把温度（temperature）、时间（time）和湍流（turbulence）称为燃烧过程的“三T”。
三、计算题
1、某锅炉燃用煤气的成分如下：
H2S：
0.2%；
CO2：
5%；
O2：
CO：
28.5%；
H2：
13.0%；
CH4：
0.7%；
N2：
52.4%
已知空气的含湿量为12g/m3，α=1.2，试求燃烧实际需要的空气量和燃烧时产生的烟气量。
（10分）
空气中水蒸气的体积百分数为：
12/18/1000/22.4＝1.493%（1分）
以燃烧1000mol煤气为基准，各组分的摩尔数、需氧量和燃烧后产生的烟气量如下：
组分
摩尔数/mol
需氧量/mol
燃烧后产生的烟气量/mol
H2S
3
4（H2O+SO2）
CO2
50
O2
-2
CO
285
142.5
285（CO2）
H2
130
65
130（H2O）
CH4
7
14
21（H2O+CO2）
N2
524
524（N2）
理论需氧量为：
（3-2+142.5+65+14）mol/kmol（煤气）＝222.5mol/kmol（煤气） （1分）
实际需要的干空气量：
222.5*（1+3.78）*1.2mol/kmol（煤气）＝1276.3mol/kmol（煤气）（1分）
转化为湿空气：
1.276*1/（1-0.01493）m3/m3（煤气）＝1.296m3/m3（煤气） （1分）
燃烧后产生的烟气量为：
（4+50+285+130+21+524）*10-3+1.296-0.2225＝2.087m3/m3（煤气）（1分）
2、某新建电厂煤炭消耗量为5.5×
103t/d，SO2排放量为4.8kg/s，若为该电厂设计石灰石湿法脱硫装置，要求脱硫效率为90%。
问 （10分）
（1）钙硫比为1.2时，每天消耗多少石灰石？
假设石灰石纯度为96%。
（2）脱硫剂的利用率是多少？
（3）如果脱硫污泥为含水40%的浆液，每天产生多少吨脱硫污泥？
电厂燃煤含灰8%。
（1）SO2+CaCO3+2H2OCaSO3•2H2O+CO2 （1分）
消耗的石灰石量为：
4.8*（100/64）*（1.2/96%）kg/s＝9.375kg/s＝810t/d （2分）
（2）实际参加反应的石灰石量为：
（4.8*90%*100/64）kg/s （1分）
则脱硫剂的利用率为：
（4.8*90%*100/64）/9.375＝72% （1分）
（3）脱硫污泥中60%为水分，其余40%包括飞灰、CaSO3•2H2O和未反应的脱硫剂。
灰分为：
62.8*8%*（64/32）kg/s＝10.05kg/s＝868t/d （1分）
CaSO3•2H2O：
4.8*90%*（156/64）kg/s＝10.53kg/s＝910t/d（1分）
未反应的脱硫剂：
810*28%＝226.8t/d （1分）
脱硫污泥的产生量为：
（868+910+226.8）/40%t/d＝5012t/d （1分）
3、锅炉每分钟燃煤1000kg，煤炭热值为26000kJ/kg，煤中氮的含量为2%（质量分数），其中20%在燃烧中转化为NOx。
如果燃料型NOx占总排放的80%，计算：
（10分）
（1）此锅炉的NOx排放量（以NO2计）。
（2）此锅炉的NOx排放系数。
（3）要求脱氮率为90%，安装SCR需要NH3的量（烟气NOx中NO2占5%，NO占95%）。
（1）1000*2%*20%*（46/14）kg/min＝13.14kg/min（2分）
燃料型NOx占总排放的80%，则NOx排放总量为：
13.14/80%kg/min＝16.43kg/min （1分）
（2）排放系数为：
16.43/1000kg/t＝16.43kg/t （2分）
（3） 4NH3+4NO+O2 4N2+6H2O （1分）
8NH3+6NO2 7N2+12H2O （1分）
需要NH3的量为：
16.43*95%*90%*（17/30）kg/min+16.43*5%*90%*（4*17/3*46）kg/min＝8.32kg/min＝11.99t/d（3分）
4、已知某一装置排放烟气量为55000Nm3/h，含尘浓度为3.0g/Nm3。
地区的环境管理部门限定该装置每日排尘量不得大于60kg，试问应选用多大除尘效率的除尘器才能满足环境保护的要求。
1、主要的气象要素有哪些？
其中对大气污染状况影响较大的有哪些？
气温、气压、湿度、风、云况、能见度、降水情况、辐射、日照等（每个0.5分）。
这些气象要素均随时间、空间而变化。
其中对大气污染状况影响较大的有气温、气压、湿度、风、云况、能见度（每个1分）。
2、吸附净化法的使用范围以及优缺点
（1）适用范围
①常用于浓度低，毒性大的有害气体的净化，但处理的气体量不宜过大；
②对有机溶剂蒸汽具有较高的净化效率；
③当处理的气体量较小时，用吸附法灵活方便。
（2）优点：
净化效率高，可回收有用组分，设备简单，易实现自动化控制。
（3）缺点：
吸附容量小，设备体积大；
吸附剂容量往往有限，需频繁再生，间歇吸附过程的再生操作麻烦且设备利用率低。
3、如何控制燃烧过程引起的NOX污染？
与控制燃烧过程引起的二氧化硫污染有哪些重大差别？
通过两段燃烧、烟气再循环等技术措施，控制燃烧过程的最高温度及其持续时间、O2的浓度，减少热力NOX的生成。
与SO2相比，NOX的控制更注重燃烧条件的控制，而SO2主要针对燃料本身的S含量和燃烧后的SO2去除.
4、净化NOx的选择性与非选择性催化还原的主要区别是什么？
选择性催化还原法（SCR）脱硝是以氨作还原剂将NOx还原为N2，催化剂的活性材料通常由贵金属、碱性金属氧化物和沸石等组成。
反应原理如下：
4NH3＋4NO＋O2 4N2＋6H2O
8NH3＋6NO2 7N2＋12H2O
SCR系统的最佳反应温度为290－400℃，NOx的转化率为60%－90%。
非选择性催化还原法（SNCR）脱硝是以尿素或氨基化合物作为还原剂，将NOx还原为N2。
4NH3＋6NO 5N2＋6H2O
SNCR系统需要的反应温度为930－1090℃，NO的还原率较低，通常在30%－60%之间。
1、根据对某旋风除尘器的现场测试得到：
除尘器进口气流量为10000m3/h，含尘浓度为4.2g/m3。
除尘器出口的气体流量为12000m3/h，含尘浓度为340mg/m3。
（10分）
气体流量按P141（5－43）
漏风率P141（5－44）
考虑漏风，按P142（5－47）
不考虑漏风，按P143（5－48）
2、城市垃圾元素分析如下：
水分28.16%，碳25.62%，氧21.21%，氢3.45%，硫0.10%，氮0.64%，灰分20.82%；
燃烧后干烟气的组成为：
7.2%的CO2，10.1%的O2。
氮元素的燃烧忽略不计，试计算：
（1）燃烧的理论需氧量。
（2）空气过剩系数。
（3）烟气中的SO2体积分数。
（1）以100g垃圾为基准，各元素的摩尔数如下：
H2O：
28.16/18mol＝1.56mol；
C：
25.62/12mol=2.14mol；
21.21/32mol=0.66mol；
3.45/2mol＝1.73mol；
S：
0.10/32mol＝3.13×
10-3mol。
燃烧的理论需氧量为：
（2.14+1.73/2+0.003-0.66）mol＝2.35mol （1分）
（2）空气过剩系数＝
（2分）
＝1+10.1/（0.264*82.7-10.1）
＝1.86 （1分）
（3）燃烧100g垃圾的理论空气量为：
2.35*（3.78+1）＝11.23mol （1分）
燃烧100g垃圾的理论烟气量为：
nCO2+nH2O+nSO2+nN2＝2.14+（1.56+1.73）+0.003+2.35*3.78＝14.32mol （1分）
实际烟气排放量为：
14.32+11.23*0.86＝23.98mol （1分）
SO2的体积分数为：
3.13×
10-3/23.98＝130.5*10-6 （1分）
3、试确定一个球形颗粒在静止干空气中运动时的阻力。
粒径dp=1000μm，沉降速度u=10m/s，T=373K，P=1atm,
μ=2.18×
10-5Pa·
s，ρ=0.947kg/m3；
4、设计一个锅炉烟气重力沉降室，要求能去除dp≥30μm的烟尘。
已知烟气量Q=2800m3/h，烟气温度t=150℃，烟气真密度ρ=2100kg/m3（忽略气体密度），烟气粘度μ=2.4×
s。
取沉降室内流速为0.25m/s，沉降室高度H为1.5m。
（15分）
＝（30*10-6）2*2100*9.81/（18*24*10-5）＝0.0428m/s
沉降室长度L＝Hv/up＝1.5*0.25/0.0428＝8.8m （2分）
由于沉降室长度过长，可采用三层水平隔板，即四层沉降室，取每层高为0.4m，总高调整为1.6m，则此时所需沉降室长度为：
（2分）
沉降室长度L＝ΔHv/up＝0.4*0.25/0.0428＝2.34m （2分）
若取沉降室长度为2.5m，则沉降室宽度为：
B＝Q/ΔH（n+1）v＝2800/（3600*0.4（3+1）*0.25）＝2.0m （3分）
因此沉降室的尺寸为L*B*H＝2.5m*2.0m*1.6m，其能捕集的最小粒径为：
＝2.86*10-5m＝28.6μm
小于30μm，满足要求。
4.
二、简答题）
1、简述旋风除尘器的原理以及优缺点
旋风除尘器是利用旋转气流产生的离心力使尘粒从气流中分离的，用来分离粒径大于10μm的尘粒
旋风除尘器是利用旋转气流产生的离心力使尘粒从气流中分离的，用来分离粒径大于5—10μm以上的的颗粒物。
工业上已有100多年的历史。
优点：
结构简单、占地面积小，投资低，操作维修方便，压力损失中等，动力消耗不大，可用于各种材料制造，能用于高温、高压及腐蚀性气体，并可回收干颗粒物。
缺点：
效率80%左右，捕集<
5μm颗粒的效率不高，一般作预除尘用。
2、影响大气污染过程的气象因素主要有哪些？
影响大气污染过程的气象因素主要有稳定度、风向、风速、气温、气湿等，（2分）
北京市京市三面环山,风场受局地环流和华北地区天气系统作用,在局地风向转换时容易出现小风、甚至静风情况,很不利于污染扩散；
冬季低温，稳定大气出现的频率高，不利于污染物扩散；
夏季光照强，易出现O3污染。
4、简要分析煤烟型污染与机动车污染的差别
煤炭型污染又称还原型污染，这类污染常发生在以使用煤炭为主，同时也使用石油的地区。
其主要污染物为二氧化硫、一氧化碳和颗粒物。
在低温、高湿度且风速很小的阴天，并伴有逆温的情况下，一次污染物易在低空积聚，生成还原性烟雾。
伦敦烟雾事件是其典型代表，故这类污染又称为伦敦烟雾型。
机动车型污染又称氧化型污染，这类污染多发生在以使用石油为燃料的地区，主要污染源是汽车排气、燃油锅炉以及石油化工企业，主要的一次污染物是一氧化碳、氮氧化物和碳氢化合物。
在阳光照射下它们能起光化学反应，生成臭氧、醛类、过氧乙酰硝酸酯等二次污染物。
这些物质具有极强的氧化性，对人的眼睛等黏膜有很强的刺激作用。
洛杉矶光化学烟雾就属于这类污染。
1、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）
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（摩尔比）时，计算燃煤1t需加石灰石的量。
（16分）
相对于碳元素作如下计算：
%（质量）mol/100g煤mol/mol碳
C65.75.4751
H3.23.20.584
S1.70.0530.010
O2.30.0720.013
灰分18.13.306g/mol碳
水分9.01.644g/mol碳
故煤的组成为CH0.584S0.010O0.013，（3分）
燃料的摩尔质量（包括灰分和水分）为
燃烧方程式为
n=1+0.584/4+0.010－0.013/2=1.1495（3分）
1）理论空气量
SO2在湿烟气中的浓度为
2）产生灰分的量为
（1分）
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
mg
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