《大气污染治理工程》习题集.docx

1、大气污染治理工程习题集大气污染治理工程习题解 编 者：蒲恩奇 任爱玲前 言 大气污染治理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。 为了配合大气污染治理工程的教学，为学习

2、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治理工程习题解，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。 王宜明等老师做了部分工作，提供了有关习题的解法。九五届环境学院的李丽霞、佟魏同学进行了演算。特此说明，以示射意。 蒲恩奇 2000.2.8第一章 概论1.1 计算干洁空气中N2、O2、Ar和CO2气体质量百分数。 解：由表1-1查得干洁空气中各气体的体积百分数如下： N2 O2 Ar CO2 78.08 20.95 0.93 0.03 以N2为以例，计算其质量百分数 已知N2分子量为28.016，干洁空气平均分子量为28.966，N

3、2的质量百分数： N2%=同理得： N2 O2 Ar CO2 体积百分数（%） 78.08 20.95 0.93 0.03 质量百分数（%） 75.52 23.14 1.28 0.04561.2 根据我国的环境空气质量标准求SO2、NO2、CO三种污染物二级标准日平均质量浓度限值的体积分数。 解：由表16查得三种污染物二级标准（日平均质量浓度）为： SO2 NO2 CO Cm(mg/m3) 0.15 0.08 4.00 以SO2为例计算体积分数 Cv= =0.05310-6 =0.05310-4% 同理得： SO2 NO2 CO 体积百分数（%） 0.05310-4% 0.03910-4% 3

4、.2010-4%1.3 CCl4气体和空气混合成体积百分数为1.510-2%的混合气体，在管道中流量为10m3/s，试确定。 （1）CCl4在混合气体中的质量浓度Cm（单位g/m3）和浓度C（单位mg/mol）。 （2）每天流经管道的CCl4质量是多少kg 解：已知 1.510-2%=1.510-4 （1）Cm= Cm=1.510-415410-3=2.3110-5kg/mol （2）已知：1d=86400s 每天流经管道的CCl4质量： 1.031010-386400=889.92kg/d1.4 成人每次吸入的空气量平均为500cm3，假如每分钟呼吸15次，空气颗粒物的质量浓度为200g/m

5、3。试计算每小时沉积于肺泡上的颗粒物质量。已知颗粒物在肺泡上的沉积系数为0.12。 解：成人每次吸入空气量：500cm3=5.010-4m3 每小时吸入空气量：5.010-4m31560=0.45m3/h 每小时吸入颗粒物量：0.45200=90g/h 沉积在肺泡上颗粒物量：900.12=10.8g/h1.5 地处平原的某城市远郊区的工厂烟囱有效高度50m，若烟尘排放控制系数Pe=27t/（m2h），求烟尘的允许排放量。若排放量为0.08t/h,试求烟囱有效高度的最小值。 解：由点源烟尘排放率计算式：Qe=PeHe210-6得 烟尘允许排放量：Qe=2750210-6=0.068t/h 由Qe

6、=PeHe10-6得 He= =54m第二章 燃烧与大气污染2.1 已知重油元素分析结果为：C：85.5% H：11.3% O：2.0% N：0.2% S：1.0% 试计算：燃烧1kg重油所需的理论空气量和产生的理论烟气量；干烟气中SO2的质量浓度和CO2的最大质量浓度；当空气的过剩量为10%时，所需的空气量及产生的烟气量。 解： 已知1kg重油中各成分的含量如下： 质量/g 摩尔数/mol（按原子数计） 需氧数/mol C 855 71.25 71.25 H 113 112.10 28.25 N 2 0.143 0 S 10 0.3125 0.3125 O 20 1.25 -0.625 所需

7、理论氧气量为： 71.25+28.25+0.3125-0.625 =99.188mol/kg重油 需要的理论空气量为： 99.188（1 + 3.7） =472.13mol/kg重油 即： 472.1322.4/1000 =10.58m3/kg重油（标态） 理论空气量条件下的烟气组成（mol）为： CO2：71.25 H2O：56.5 SOx：0.3125 N2：99.1883.76 理论烟气量为： 71.25+56.5+0.3125+99.1883.76 =501.01mol/kg重油 501.0122.4 10-3 =11.22m3/kg重油 干烟气量为：501.01-56.5 =444.

8、51mol/kg重油 即： 444.5122.410-3 =9.96m3/kg重油。 SO2量为：0.31250.97 =0.3031mol/kg重油（认为S的生成物中SO2占97%） 干烟气中SO2的质量浓度为： 0.303110-6/444.51 =681.87=1948mg/m3 假设C全部生成CO2，则CO2的量为71.25mol/kg重油。 CO2的最大质量浓度为： 当空气过剩10%时，空气过剩系数=1.1 则实际的空气量为： 10.581.1=11.64m3/kg重油 实际烟气量为： 3/kg重油2.2 煤的元素分析结果（质量百分数）是：S 0.6% H 3.7% C 79.5%

9、N 0.9% O 4.7% 灰分：10.6%。在空气过剩20%下完全燃烧，当忽略大气中N2生成的NO，燃料氮（1）50%被转化NO时，（2）20%被转化NO时，计算烟气中NO的质量浓度。 解：（1）以1kg煤为基础，则N被50%转化为NO时 质量/g 摩尔数/mol 需氧数/mol 烟气量/mol S 6 0.1875 0.1875 0.1875 H 37 18.5 9.25 18.5 C 795 66.25 66.25 66.25 N 9 0.6424 0.1606 0.3212 O 47 1.469 -1.469 则理论需氧量： 0.1875+9.25+66.25+0.1606-1.469

10、 =74.38mol/kg煤 理论空气量为： 74.38(1+3.76) =354.05mol/kg煤 理论烟气量为： 0.1875+18.5+66.25+0.3212+74.383.76 =364.93mol/kg煤 实际烟气量为：364.93+354.050.2 =435.74mol/kg煤 NO的质量浓度为： （2）以1kg煤为基础，当N 20%被转化时 质量/g 摩尔数/mol（以原子数计） 需氧数/mol 烟气量/mol S 6 0.1875 0.1875 0.1875 H 37 37 9.25 18.5 C 795 66.25 66.26 66.25 N 9 0.6424 0.06

11、424 0.1285 O 47 1.469 -1.469 则理论需氧量为： 0.1875+9.25+66.25+0.06425-1.469 =74.28mol/kg煤 1kg煤完全燃烧所需要的理论空气量为： 74.28(1+3.76) =353.57mol/kg煤 理论烟气量为： 0.1875+18.5+66.25+0.1285+74.283.76 =364.36mol/kg煤 实际烟气量为： 364.36+353.570.2 =435.07mol/kg煤 NO的摩尔数为： 0.64250.2 =0.1285 则NO在烟气中的质量浓度为： 2.3 某锅炉燃用煤气成分体积比为：H2S0.2%、C

12、O25%、O20.2%、CO28.5%、H213.0%、CH40.7%、N252.4%。空气含湿量为12g/m3(标态)，=1.2时，试求实际所需空气量和燃烧时产生的实际烟气量。 解：以1kmol煤气计，则 摩尔数/mol 需氧量/mol 烟气量/Lmol H2S 2 4 4+2=6 CO2 50 0 50 O2 2.0 -2 0 CO 285 142.5 285 H2 130 65 130 CH4 7 14 14+7=21 N2 524 0 524 1）由上表可知理论需氧量为： 4-2+142.5+65+14=223.5mol/kmol煤气 =223.5L/（m3煤气） 理论干空气量： 22

13、3.5(1+3.76) =1063.86L/（m3煤气） 实际空气量： 1063.86 2）理论干烟气量： 6+50+285+130+21+524+223.53.76 =1856.4L/m3 实际烟气量： 1856.4+(1296.1-1063.86) =2088.64L/m3煤气 =2.09m3/m3煤气2.4 烟道气各组分的体积分数为：CO2 11%、O2 8% 、CO 2%、SO20.012%、颗粒物的质量浓度为30.0g/m3（测定状态下），烟道气流量在93310Pa和443K条件下为566.37m3/min，水汽体积分数为8%。试计算：（1）过量空气的百分数；（2）SO2排放的质量浓

14、度（单位：mg/m3），（3）在标准状态下（1.013105Pa和273K），干烟气的体积；（4）在标准状态下颗粒物的质量浓度。 解：（1）由已知条件可得N2的体积含量为： 100%-11%-8%-2%-0.012% =79% 所以过量空气百分数为： 由式2.22：=1+ =50% （2）在P=93310Pa，T=443K下，SO2的排放浓度为： 0.012%106 =195mg/m3 （3）在标态下干烟气的体积为： 5663.37(1-8%) （4）在标态下颗粒物的浓度为： 2.5 某燃油锅炉尾气，NO排放标准为287.5mg/m3，若燃油的分子式为C10H20Nx，在50%过剩空气条件下完

15、全燃烧，燃料中的氮50%转化为NO，不计大气中N2转变生成的NO。计算在不超过排放标准情况下，燃料油中氮的最高质量分数。 解：以1molC10H20Nx燃烧为基础，则 需氧量（mol）：10+ 理论空气量（mol）：4.76 实际空气量（mol）:1.54.76 在理论空气量下产生的理论烟气体积为： CO2：10mol，H2O：10mol、NO：，N2：3.76 理论烟气量（mol）为：10+10+ 实际烟气量（mol）为：（76.4+1.69x）+0.5 =112.1+2.285x NO的浓度： x0.048 即燃料油中N的最大允许含量为： 2.6 某燃油锅炉每小时耗油4.8t，油的低位发热量Q1=40614kJ/kg，=1.3，安装有省油器=0.15，求该锅炉每小时排放的烟气量。 解：（1）由式2.14计算理论空气量 （2）由式2.24求每kg油燃烧产生的烟气量 =1.11 =15.38（m3/kg）（标态） （3）每小时产生的烟气量 15.384800 =73824m3/h（标态）