大气污染控制工程复习资料：计算题及问题详解

1、作业习题及答案1.1根据我国的环境空气质量标准的二级标准，求出SO、NO、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：SO20.15mg/mi,NO20.12mg/m3,CO4.00mg/m3。按标准状态下1n3干空气计算，其摩尔数为110322.4=44.643mol故三种污染物体积白分数分别为:SO:0.1510；6444.643=0.05210-6NO:0.12104644.643=0.05810-6CO4.0010乙2844.643-3.2010%1.2某市2004年3月10日测得空气质量如下：PM156Hg/m3N,NO

2、105Hg/m3N,SO85Pg/m3N,CO6g/m3N（最大小时平均），试计算当天该市的空气污染指数API解：PM0：0.156-0.150X（200100）+100=1030.3500.150NO：0.105_0.080x（10050）+50=81.250.120-0.080SO：0.0850.050x（100_50）+50=67.50.150-0.050CO浓度很小，可忽略。故当天该市的空气污染指数API应为103,主要污染物是PM2.1已知重油元素分析结果如下：C:82.3%H:10.3%O:2.2%N:0.4%S: 4.8%，试计算：燃油1kg所需理论空气量和产生的理论烟气量；干烟

3、气中SO的浓度和CO的最大浓度（以体积分数计）；当空气的过剩量为10%寸，所需的空气量及产生的烟气量。解:1kg燃油含:重量（g）摩尔数（mol）需氧数（mol）C82368.5868.58H10310325.75S481.51.5N元素忽略。1）理论需氧量68.58+25.75+1.5=95.83mol/kg设干空气Q:M体积比为1:3.78，则理论空气量95.83X4.78=458.0674mol/kg重油。即458.0674X22.4/1000=10.26m3N/kg重油。烟气组成为CO68.58mol,H2O25.75X2=51.50mol,SO1.5mol,N.3.78X95.83=

4、362.2374mol。理论烟气量68.58+51.50+1.5+362.2374=483.8174mol/kg重油。即483.8174X22.4/1000=10.8375m3N/kg重油。2）干烟气量为483.8174-51.50=432.3174mol/kg重油。15SO白分比浓度为一1-5妇00%=0.35%,432.3174空气燃烧时CO存在最大浓度68.58x100%=15.86%。432.31743）过剩空气为10%寸，所需空气量为1.1x10.26=11.286m3N/kg重油，产生烟气量为10.8375+0.1X10.26=11.8635m3/kg重油。2.2普通煤的元素分析如

5、下：C65.7%灰分18.1%;S1.7%,H3.2%水分9.0%;O2.3%（含N量不计），计算燃煤1kg所需要的理论空气量和SO在烟气中的浓度（以体积分数计）。解：相对丁碳元素作如下计算：%（质量）mol/100g煤mol/mol碳C65.75.4751H3.23.20.584S1.70.0530.010O2.30.0720.013灰分18.13.306g/mol碳水分9.01.644g/mol碳故煤的组成为CH.584S0.010C0.Q13,燃料的摩尔质量(包括灰分和水分)为=18.26g/molC。燃烧方程式为5.475CH0.584S0.010O0.013+n(O2+3.78N2)

6、tCO2+0.292H2O+0.010SO2+3.78nN2n,1+0.584/4+0.010-0.013/2=1.1495理论空气量1495：3.78)K1000K22.4妇0尚3/kg=6.74m3/kg；18.26SO在湿烟气中的浓度为100%=0.174%0.0101.64410.2920.0103.781.1495183.1将两台除尘装置申联在一起净化烟气中的粉尘，其第一级除尘效率为=91.9%,第二级除尘效率为七=82%,问该两级申联除尘系统的总除尘效率为多少？解：按申联除尘效率计算得T=1_(1-)(1-2)=1_(1-91.9%)(1-82%)=98.54%3.2已知某粉尘的粒

7、径分布和分级除尘效率如下表所示，试确定总除尘效率平均粒径/Pm0.52.04.08.010.014.020.022.5质量频率/%0.47.625.028.016.214.37.41.1分级效率/%10.048.069.079.087.098.099.0100.0解：按总除尘效率公式可得:T八i.Di=0.4%10.0%7.6%48.0%25.0%69.0%28.0%79.0%16.2%87.0%14.3%98.0%7.4%99.0%1.1%100.0%=79.59%4.1有一沉降室长5.0m,高3.0m,气速0.3m/s，空气温度300K,尘粒密度2500kg/m3，空气粘度1.82x10-

8、5Pas,求该沉降室能100%甫集的最小粒径。解:181.8210箜0.3353=4.910m=49m：100m2.5109.85层流区假设。4.2已知烟气处理量Q=5000n/h，烟气密度p=1.2kg/m3,允许压力损失为900Pa=5.8。若选用斯台尔曼型旋风除尘器，试求其主要尺寸解：2p2900，v_2p很=16.1m/s田瓦V侍V5.1.2一,Q则由A=bh=得12=0.0863m2根据斯台尔曼型旋风除尘器的尺寸要求，有挡次也5m8K0.93m。4.3若用板式电除尘器处理含尘气体，集尘板极的间距为300mm若处理气体量为6000帚h时的除尘效率为95.4%,

9、入口含尘浓度为9.0m3/d，试计算： 出口含尘浓度；若处理的气体量增加到8600m/h的除尘效率。解：P由=11得，出口含尘浓度P2=3(10)=9.0乂(1-0.954)=0.414m3/d由丁除尘器型号没变，因此有效驱进速度相同。可将Aco看做一个整体，则有A=-Qln(1-)=60003600ln(1-0.954)=5.133600A36002=1-exp()=1-exp(5.13)=0.883860086004.4除尘系统的处理烟气量为10000m/h(标况下)，初始含尘浓度为6g/m3,拟采用逆气流反吹活灰袋式除尘器，选用涤纶绒布滤料，要求进入除尘器的气体温度不超过393K,除尘器

10、压力损失不超过1200Pa除尘效率99%烟气性质近似丁空气。已知粉尘比阻力系数Rp为9.50Nmin/(gm),滤袋的尺寸(直径0.8m和长度2而。试确定：(1) 过滤速度；(2) 粉尘负荷；除尘器的压力损失(此处不考虑结构压损，若无此说明，请重新计算，结构压损可取300P;(3) 最4活灰周期;(4) 滤袋面积；(5) 滤袋条数。解：过滤气速因采用逆气流反吹活灰，则可取VF=1.0m/min。粉尘负荷因除尘效率为99%则W=mCt=1.0x0.99x6t=5.94tg/m2除尘器压力损失可考虑为PAPf+APpPf为活洁滤料损失，考虑为120Pa；2PP=RpCt=9.5x12X5.94t=

11、56.43tPa,Rp取9.50N-min/(g-m);故pAPt+APp=120+56.43t(Pa)=120+56.43t(Pa)最大活灰周期因除尘器压降小丁1200Pa,故350+56.43t(Pa)1200,tCaSO42H2OCO22641001721kgxy则有业二些，解得x=1001kg=1.563kg，故脱除每kgSO需要1.563kg1kgx64的CaCO2）1吨燃煤含有灰分1E7.7%=0.077t。1吨燃煤含S1tx3.6%=0.036t，转化成SO有0.036件90%4=0.0648t。进32而计算生成的CaSO2HO量。设生成的CaSO2HO量为y,则有64=丝，解得

12、1720.0648ty=0.174t,640.0648ty含S污泥量为0.174么0/=0.435t40%最后计算得到每吨燃煤排放的总污泥量为0.077t+0.435t=0.512t8.1平原地区某污染源SO排放量为60g/s，烟气流量为260riVs,烟气温度为423K,大气温度为293E这一地区的SO背景浓度为0.04mg/m3,设cr川、=0.5,u10=3m/s,m=0.25,试按“大气环境质量标准”的二级标准来设计烟囱高度和出口直径。（计算结果皆取整数）解：Zm设烟囱实际局度为Hs,由风速计算公式得u=uio（一）Zio=3(Hs)025=1.687H0.2510按国标法计算烟气抬升

13、高度，.T423-2934Qh=0.35PaQv=0.3510102602.82510kW2100kWTs423按城市及近郊区条件，取no=1.303,n1=1/3,n2=2/3,得1/32/35/12=23.48Hsnn,一1.30328250Hs1/41.687Hs“大气环境质量标准”的二级标准限值为0.06mg/m3(年均),代入H=noQH1Hsl2us2Q匚Hs_2Qz_：H26010；0.5二eu(L-R)Cy025_-.H,3.1422.7181.687(Hs：H).(0.06-0.04)10解得HsH=Hs23.48H5/12_357.4m丁是Hs=162m实际烟囱高度可取为170m烟囱出口烟气流速不应低丁该高度处平均风速的1.5倍，即uv=1.5X1.687X170.25=9.14m/s。D实=：4以60=4偷，实际直径可取为4.0m。；:uv.:9.14另在上题中若已知条件增加设计风速u=6m/s,则题目的解法不同：首先判断烟气流速大小，vs2.5u=3u=3乂6m/s=18m/s。则烟囱出口直径dJ4x260m/s=4.288m/s，取整数，M可取d=4m。:18m/s