大气污染习题解Word下载.docx
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62.562=299.05mol/kg（燃煤）=6.70mN3/kg（燃煤）
理论烟气量为：
（54.75+0.531+16+5）+3.78×
62.562=312.8mol/kg（燃煤）
=7.01mN3/kg（燃煤）
SO2在烟气中的浓度为：
0.531/312.8=1698×
10-6
②1kg燃煤含灰分181g，排放因子80%，则烟气中灰分质量为：
181×
80%=144.8g。
灰分浓度为：
144800mg/7.01mN3=2.07×
104mg/mN3
③1t煤含S531mol，需Ca量：
1.7×
531=902.7mol
m=902.7×
40.08=3.62×
104g
所需石灰石：
3.62×
104g/35%=1.03×
105g=103kg
2.4某锅炉燃用煤气成分体积比为：
H2S0.2%、CO25%、O20.2%、CO28.5%、H213.0%、CH40.7%、N252.4%。
空气含湿量为12g/m3（标态），α=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
H2S
2
3
2+2=4
CO2
50
O2
2.0
-2
CO
285
142.5
H2
130
65
CH4
7
14
14+7=21
N2
524
1）由上表可知理论需氧量为：
3-2+142.5+65+14=222.5mol/kmol煤气
=222.5L/（m3N煤气）
理论干空气量：
222.5×
（1+3.78）
=1063.6L/（m3N煤气）
实际需要的干空气量：
1063.6×
1.2=1276L/（m3N煤气）
转化为湿空气
ⅰ湿空气中水蒸气的体积比为
（12g/18g·
mol-1）×
22.4×
10-3m3N/m3N=0.0149
ⅱ所需湿空气的体积为
1276/（1-0.0149）=1296L/（m3煤气）
2）燃烧后产生的烟气量为
（1296-222.5）+（4+50+285+130+21+524）=2.09m3/m3煤气
2.4
以1kmol煤气为基准，列出各组分的需氧量、产生烟气量如下：
4（2H2O+2SO2）
50（CO2）
285（CO2）
35
130（H2O）
CH4
210（14H2O+7CO2）
524（N2）
（3-2+142.5+35+14）=222.5mol/kmol（煤气）
实际需要的干空气量为：
222.5（1+3.78）×
1.2=1276.3mol/kmol（煤气）
=1.276mN3/mN3（煤气）
湿空气中水蒸气的体积百分数为：
=1.493%
实际需要湿空气量为：
1276/（1-0.01493）=1.296mN3/mN3（煤气）
实际产生的烟气量为：
各组分产生烟气量+进入的湿空气量+燃烧消耗氧量
=（4+50+285+130+21+524）+1296-222.5=2087mol/kmol（煤气）
=2087mN3/mN3（煤气）
2.6
以1kg燃煤为基准，列出各组分的需氧量、产生烟气量如下：
12.5
25（H2O）
758
63.17
63.17（CO2）
N
15
1.071
0.536（N2）
16
0.5
0.5（SO2）
74
4.625
-2.313
灰分
87
——
（12.5+63.17+0.5-2.313）=73.86mol/kg（燃煤）
理论干空气量为：
73.86=353.0mol/kg（燃煤）
实际空气量为：
353.0×
1.2×
（1+0.0116）=428.6mol/kg（燃煤）
产生的烟气量为:
（25+63.17+0.536+0.5）+428.6-73.86=443.9mol/kg（燃煤）
烟气组成—CO2：
63.17/443.9=14.23%;
SO2：
0.5/443.9=0.11%;
H2O:
=6.74%;
N2:
（0.536+73.86×
3.78×
1.2）/443.9=75.59%
2.7
假定SO2向SO3的转化率为3%，而SO3全部转化为H2SO4
则H2SO4含量为：
0．11%×
3%=3.3×
10-5
LgPH2SO4=-4.48
查表2-7，可得烟气的酸露点为140℃
拟在平坦开阔大气稳定度为中性状态地方再建一硫酸厂，生产尾气排放SO2量为60kg/h,经2m内径的排烟筒排放尾气量为226000m3/h。
尾气温度为40℃，环境温度20℃。
试问厂区附近达二级标准时烟囱应为多高？
第一步查附表三，二级标准时SO2的日均浓度限值是0.15mg/m3
第二步确定B值，按国家标准法
按（4—27）
第三步确定扩散参数
中性条件下，大气稳定度为D级，向不稳定方向提半级后按表4-8查算。
下风向任意位置处，
，取距烟囱2km的位置。
第四步按（4—65），设本底浓度为0.06mg/m3
危险风速为：
1、计算不同粒径的三种飞灰球形颗粒在空气中的沉降速度，及在30s内的沉降高度。
已知颗粒dp分别为0.4、40μm，空气温度为387.5K，压力为101325Pa，飞灰真密度为2310kg/m3。
查表得：
空气ρ=0.912kg/m3μ=2.3×
10-5Pa·
s
=532.2m/s
=9.5×
10-8m
1对于粒径为0.4μm的颗粒，需进行坎宁汉修正。
=0.475C=1+Kn[1.257+0.400exp（-
）]=1.616
假定颗粒处于Stokes区域，其末端沉降速度为：
=1.41×
10-5m/s
验证：
Rep=
=2.2×
10-7。
故假设成立。
由于颗粒的起始速度为0，故需计算从初速度到末端速度所用的时间和所走的距离。
由受力平衡关系：
F=FG-FD=ma
=
-
积分得：
us（t）=τgC[1-exp（-
）]
由于
=6.9×
105极大，颗粒极快就可达末端速度，故加速到末端速度前的加速过程可忽略。
30s内沉降高度h=1.41×
10-5m/s×
30s=4.23×
10-3m
2对于粒径为40μm的颗粒，C可忽略。
=8.75×
10-2m/s
=0.139。
仍可忽略加速加速过程造成的误差。
30s内沉降高度h=8.75×
10-2m/s×
30s=2.63m
2、试确定某水泥粉尘排放源下风向无水水泥沉降的最小距离。
水泥粉尘是从离地面4.5m高处的旋风除尘器出口垂直排出的。
水泥粒径范围为25~500μm，真密度1960kg/m3，风速1.4m/s,空气温度为293K，压力为101325Pa。
对于粒径为25μm的颗粒，假定颗粒处于Stokes区域，其末端沉降速度为：
=0.0368m/s
=0.048<
1。
假定粉尘出口速度为20m/s。
计算速度减小为0时所需的时间和所走的距离。
F=-（FG+FD）=ma
积分得：
⑴
代入u=0,
=3.8×
10-3
t=0.024s
由⑴式得：
代入
，积分得x=
∴x=0.076m
下降4.576m所需时间：
4.576/0.0368=124.34s
t=124.34+0.024=124.6s
飘移距离：
124.6×
1.4=174m.
对于粒径为500μm的颗粒，假定颗粒处于Allen区域，其末端沉降速度为：
=3.07m/s
=102<
500且>
假定颗粒上升过程中无流体阻力。
u2-u1=gtt=2s
上升高度h=u1t-1/2gt2h=20m
下降24.5m所需时间：
24.5/3.07=8s
10×
1.4=14m.
3、某电除尘器进、出口粒径分布如下表，若ηT=98%，计算该除尘器的分级效率。
粒径间隔
<
0.6
0.6~
0.7
0.7~
0.8
0.8~
1.0
1.0~
2~3
3~4
4~5
5~6
6~8
8~10
10~
20
20~
30
质量
频率%
进口g1
0.4
3.5
6.0
24.0
13.0
3.0
11
8.0
出口g2
7.0
29
2.5
8.5
分级效率ηi
93.0
95.0
90.0
91.4
92.0
94.7
97.6
99.1
98.0
98.3
98.5
P=1-ηT=2%
例如：
η<
0.6=1-0.02×
=0.93
5.10
空气ρ=1.205kg/m3μ=1.81×
如果以气流为参照系，颗粒恰好被吹起时，等同于颗粒在气流中以末端速度进行重力沉降，这个末端速度刚好等于吹起颗粒的气流速度。
假定颗粒处于牛顿区，则
验证假设：
Rep=
=40.2<
500。
故假设不成立。
再假设颗粒处于过渡区。
=1.03m/s
=13.71>
1且<
所以，恰好能吹起颗粒的气流速度等于1.03m/s，此条件下的雷诺数为13.71。
此时的阻力系数：
5、比重为2的球形粒子，粒径为1μm，以10m/s的速度射入293K,1atm的空气中，计算粒子在停止前通过的距离。
坎宁汉修正系数：
C=1+0.165/1=1.165
驰豫时间：
停止距离：
水以液气比1.2L/m3的速率进入文丘里管，喉管气速116m/s，气体粘度为1.845×
10-5Pa·
S，颗粒密度ρp=1.78g/cm3，平均粒径dP=1.2µ
m，f取0.22。
求文丘里管的压力损失和穿透率。
由式6-53
△P=-1.03×
10-3vT2（Ql/Qg）
=-1.03×
10-3（11600）2×
=-166.3cmH2O
Cc=1+0.165/dP=1.14
由6-55式得:
=0.015
设计一带有旋风分离器的文丘里管洗涤器，用来处理锅炉在106Pa和510.8K的条件下排出的烟气，其流量为71m3/s，液气比为1.2L/m3，要求压降为14935Pa以达到要求的处理率。
估算喉管的尺寸。
10-3vT2（Ql/Qg）=-14935/98.067=-152.3cmH2O
vT=
=
=111.0×
102cm/s=111.0m/s
设喉管为圆形，直径为DT，则
Q=vT·
AT
=0.9m
袋式除尘器处理常温含石灰石的气体量为36000m3/h，初始含尘浓度9g/m3，捕集效率99%，清洁滤布的阻力损失为120Pa，粉尘层的比阻力系数为1.0Pa﹒min﹒m﹒g-1，气体性质近似为空气，滤袋压力损失不超过1600Pa，滤袋尺寸为长2.5m，直径20cm采用脉冲喷吹清灰，试确定：
（1）过滤速度，
（2）最大清灰周期，（3）过滤面积，（4）滤袋条数n，（5）粉尘负荷。
（1）因为采用脉冲清灰，vF取3m/min
∵△P≤1600Pa又△Pf=120Pa
∴△Pp=1600-120
=1480Pa
由式
t=
=18min
（2）vF取最小值时存在最大清灰周期即
vF=2m/min
=41min
（3）过滤面积：
A=Q/vF=36000/（60×
3）
=200m2
（4）滤袋条数：
单只袋子面积为：
A=
=2.86m2
滤袋条数：
n=
（5）粉尘负荷
/A
=36000/60×
18×
0.009×
99%/200
=0.33kg/m2
应用一管式电除尘器捕集气体流量为0.075m3/s的烟气中的粉尘，若该除尘器的圆筒形集尘板直径D=0.3m，筒长L=3.66m，粉尘粒子的驱进速度为12.2cm/s，试确定当烟气气体均匀分布时的除尘效率。
A=πDL
=3.14×
0.3×
3.66
=3.45m2
η=1-exp（-Aω/Q）
=1-exp（-3.45×
12.2×
10-2/0.075）
=99.6%
有一处理油漆溶剂的活性炭吸附罐，装填厚度为0.8m，活性炭对溶剂的净活性为13%，填充密度为436kg/m3，吸附罐的死层为0.16m，气体流速为0.2m/s；
气体含溶剂浓度为700mg/m3，试问该吸附器的保护作用时间为多长？
设1m3气体质量为xkg
单位时间内通过单位截面积的气体量Gs=0.2W（kg﹒m-2﹒s-1）
单位时间内通过单位截面积的油漆溶剂量为：
则
吸附床的穿透时间：
=4.05×
105×
=3.23×
105s
τo=Kh=4.05×
0.16=0.65×
τ=KL-τo=（3.23-0.65）×
105
=2.58×
=71.7h
1、设该电厂发电功率为1000MW，则电厂的煤炭消耗量为：
取SO2的排放系数取0.85，则实际SO2排放量为：
37.7×
3%×
0.85×
（64/32）=1.93kg/s
根据国家1997年1月1日实施的《火电厂大气污染物排放标准》（GB13223—1996）的SO2排放标准，该电厂的SO2最高允许浓度应小于1200mg/m3（干烟气，标态）。
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