大气污染习题解精品文档13

1、2.2普通煤的元素分析如下：C 65.7% ;灰分18.1% ; S 1.7%; H3.2%;水分 9.0% ; O 2.3%。 （含 N 量不计）（1）计算燃煤1kg所需要的理论空气量和 SO在烟气中的浓度；（2）假定烟尘 的排放因子为80%计算烟气中灰分的浓度；（3）假定用硫化床燃烧技术加石灰石脱硫，石灰石中含钙35%当钙硫比为1.7时，计算燃煤1吨需石灰石的量。解：以1kg燃煤为基准，列出各组分的需氧量、产生烟气量如下：组分质量/g摩尔数/mol需氧量/mol产生烟气量/molC65754.7554.7554.75(CO)S170.5310.5310.531 ( SO2)H3232816

2、 (HOQ231.438-0.719090505(HO所以，理论需氧量为：(54.75+0.531+8-0.719 )=62.562mol/kg (燃煤)理论空气量为：(1+3.78 ) X 62.562=299.05 mol/kg(燃煤)=6.70mN3/ kg (燃煤)理论烟气量为：(54.75+0.531+16+5 ) +3.78 X 62.562=312.8 mol/kg(燃煤)=7.01mN3/ kg (燃煤)SQ在烟气中的浓度为：0.531/312.8=1698 X 10-6 1kg燃煤含灰分181g，排放因子80%则烟气中灰分质量为：181 X 80%=144.8g343灰分浓度

3、为：144800mg/7.01mN=2.07 X 10 mg/mh 1t 煤含 S 531 mol，需 Ca 量：1.7 X 531=902.7 molm=902.7X 40.08=3.62 X 104 g所需石灰石：3.62 X 104 g/35%=1.03 X 105 g=103kg2.4 某锅炉燃用煤气成分体积比为：HS0.2% CO5% Q0.2%、CO8.5%、H13.0%、3CH0.7%、252.4%。空气含湿量为12g/m （标态），a =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Ikmol煤气计，则组分摩尔数/mol需氧量/mol产生烟气量/mol232+2

4、=4CO50050Q2.0-20CO285142.5285Hb13065130CH71414+7=21Nb52405241）由上表可知理论需氧量为：3-2+142.5+65+14=222.5mol/kmol煤气=222.5L/（ m n 煤气）理论干空气量：222.5 X （1+3.78）=1063.6L/（ m n 煤气）实际需要的干空气量：31063.6 X 1.2=1276 L/ （m n 煤气）转化为湿空气i湿空气中水蒸气的体积比为1333(12g/18g mol-) x 22.4 x 10- mz/m n=0.0149ii所需湿空气的体积为1276/ (1-0.0149 ) =129

5、6 L/ ( m 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：组分摩尔数/mol需氧量/mol产生烟气量/mol234(2 H2O +2SQ)CO50050 ( CO2)Q2-20CO285142.5285 ( CO2)Hb13035130 (HQC H4714210 (14 H2O +7CO)Nb5240524 (Nb)所以，理论需氧量为:(3-2+142.5+35+14)=222.5mol/ kmol(煤气)实际需要的干空气量为：222.5 (1

6、+3.78 ) x 1.2=1276.3 mol/ kmol (煤气)=1.276 mN3/ mN (煤气)湿空气中水蒸气的体积百分数为:12g/18g.mol1000L/22.4L.mol=1.493%实际需要湿空气量为：1276/ (1-0.01493 ) =1.296 m n3/ m n3 (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=2087 mol/ kmol(煤气)=2087 mN3/ m n3 (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:组分质量/g摩尔

7、数/mol需氧量/mol产生烟气量/molH505012.525 (HbC)C75863.1763.1763.17 (CO)N151.07100.536 ( N )S160.50.50.5 ( SQ )O744.625-2.3130灰分870所以，理论需氧量为：(12. 5+63.17+0.5-2.313) =73.86mol/kg (燃煤)理论干空气量为：(1+3.78 ) X 73.86=353.0 mol/kg (燃煤)实际空气量为：353.0 X 1.2 X( 1+0.0116 ) =428.6mol/kg (燃煤)产生的烟气量为:(25+63.17+0.536+0.5)+428.6-

8、73.86=443.9 mol/kg(燃煤)烟气组成一 CO2： 63.17/443.9=14.23%;SO2:0.5/443.9=0.11%;25 428.6 0.0116/1.0116HO:443.9=674%;N: (0.536+73.86 X 3.78 X 1.2)/443.9=75.59%2.7假定SO向SO的转化率为3%而SO全部转化为HSO则HSO含量为：0. 11%X 3%=3.3X 10-5LgP H2SO=-4.48查表2-7，可得烟气的酸露点为 140C拟在平坦幵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SQ量为60kg/h ,经2m内径的排烟筒排放尾气量为 2

9、26000ni/h。尾气温度为40 C,环境 温度20C。试问厂区附近达二级标准时烟囱应为多高？解：第一步查附表三，二级标准时 SO的日均浓度限值是0.15mg/ m 3第二步确定B值，按国家标准法T22600040 20Q H0.35PaQv0.3510001404kWTa3600313按(427)H2(1.5vsD0.01QH )/UB/u第三步确定扩散参数第 5 页中性条件下，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，z/ y= C，取距烟囱2km的位置30s内的沉降压力为101325Pa，第四步 按（465），设本底浓度为0.06 mg/ m 3危险风速

10、为：u = B/Hs=148/33.8=4.4m/s1、计算不同粒径的三种飞灰球形颗粒在空气中的沉降速度，及在高度。已知颗粒dp分别为0.4、40卩m,空气温度为387.5K， 飞灰真密度为2310kg/m3。解：查表得：空气 P =0.912kg/m 3 卩=2.3 x 10_5 Pa s8RTM =532.2m/s0.499=9.58x 108 m对于粒径为0.4卩m的颗粒,需进行坎宁汉修正。2Kn =0.475C=1+Kd pn1.257+0.400exp(_1.10云)=616假定颗粒处于Stokes区域，其末端沉降速度为:第7页C=1.41 x 10-5 m/s验证：Rep旦_7Us

11、=2.2 X 107。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_F D=madudt积分得：us(t)= t gC1_exp(_tC)1由于 =6.9 X 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 X 10-5 m/s X 30s=4.23 X 10-3 m对于粒径为40卩m的颗粒，C可忽略假定颗粒处于Stokes区域，其末端沉降速度为:UsdP p18g =8.75 X 102 m/s第 11 页验证：Rp=Us=0.139。故假设成立。仍可忽略加速加速过

12、程造成的误差。30s 内沉降高度 h=8.75 X 10-2 m/s X 30s=2.63 m2、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25500卩m,真密度1960 kg/m3，风速1.4 m/s,空气温度为 293K，压力为101325Pa。解：对于粒径为25 口 m的颗粒，假定颗粒处于Stokes区域，其末端沉降速度为:UsdP p18g =0.0368 m/s验证：RU=Jus=0.048<1。故假设成立。假定粉尘出口速度为20 m/s。计算速度减小为0时所需的时间和所走的距离由受力平衡关系：F

13、=- ( Fg+Fd) =ma积分得：lng 20上g ud： p3代入 u=0,=3.8 x 10-318t=0.024s由式得： u (g 20)exp( -) g代入udx，积分得x=20 - (g20) exp(-)二 x=0.076m下降 4.576 m 所需时间：4.576/0.0368=124.34st=124.34+0.024=124.6s飘移距离：124.6 x 1.4=174m.对于粒径为500卩m的颗粒，假定颗粒处于 Allen区域，其末端沉降速度为:1.140.7140.7140.153dp ( p ) g0.4280.286=3.07 m/s验证：Rep上Us = 1

14、02<500且>1。故假设成立。假定颗粒上升过程中无流体阻力u 2-u 1=gtt=2s上升高度h=u1t-1/2gth=20m下降24.5 m所需时间：24.5/3.07=8s飘移距离：10 x 1.4=14m.3、某电除尘器进、出口粒径分布如下表，若n t=98%计算该除尘器的分级效率。粒径间隔<0.60.60.70.70.80.81.01.02233445566881010202030质量进2.00.40.40.73.56.024.013.02.02.03.0118.0频率%口g1出 口 g27.01.02.03.01416296.02.02.02.58.57.0分级效

15、率ni93.095.090.091.492.094.797.699.198.098.098.398.598.3P=1-n t=2%例如：n <0.6=1-0.02 x 70 =0.932.05.10解：查表得：空气 P =1.205kg/m3 卩=1.81 x 10-5 Pa - s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=dpus=40.2 <500。故假设不成立。再假设颗粒处于过渡区。=1.03m/s验证假设：Rep=dpUs=13.71>1 且<

16、500。故假设成立。1.140.7140.7140.153dp ( p ) g0.4280.286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 1 IL m以10 m/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。查表得：空气 P =1.205kg/m 3 l =1.81 x 10-5 Pa s坎宁汉修正系数：C=1+0.165/1=1.165驰豫时间:d2 p186.139 10 6s5停止距离：xu°C7.2 10 m 72 m水以液气比1.2L/m3的速率进入文丘里管，喉管气

17、速116m/s，气体粘度为1.845 x 10-5Pa- S,颗粒密度p p=1.78g/cm 3，平均粒径 dp=1.2nm f 取 0.22。求文丘 里管的压力损失和穿透率。解：由式6-5332 P=-1.03 X 10- vt (Q/Qg)323=-1.03x 10- (11600) x 1.2 x 10-=-166.3cmH2OG=1+0.165/d p=1.146.110 9 p l dp f2 p q由 6-55 式得：P eXp2g6.1 10 9 1.78 0.998 1.22 0.222 166.3 1.14exp71=0.0151.845 10 4设计一带有旋风分离器的文丘

18、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 71n1/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。解： P=-1.03 x 10-3vt2 (Q/Qg) =-14935/98.067=-152.3cmH 2OP1.03 10 3 1.2 10 3152.31.03 101.2 10=111.0 x 10 cm/s =111.0m/s设喉管为圆形，直径为DT,则Q= v t ADt4 71111.0=0.9m袋式除尘器处理常温含石灰石的气体量为 36000m/h，初始含尘浓度9g/m3, 捕集效率99%,清洁滤布的阻

19、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。解：（1）因为采用脉冲清灰，vf取3m/min P< 1600Pa 又 R=120Pa二 Pp= 1600-120=1480Pa由式 Pp Rpv CtPp1480RpV2C=1.0 32 9=18mi n（2）vf取最小值时存在最大清灰周期即VF=2m/minPp 14802 =2= 41m inRpv2C 1.0 2.02 9(3) 过滤面积：A = Q/ V f =36000/(60 x 3)=200m（4）滤袋条数：单只袋子面积为：A= dh ：d22=2.86m2滤袋条数:2.8670(5)粉尘负荷m Q t C/A=36000/60X 18 X 0.009 X 99%/200=0.33kg/m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。解: A=n DL=3.14 X 0.3 X 3.66=3.45mn =1-ex