《大气污染控制工程》习题及答案

1、 大气污染控制工程习题及答案习题课（一）1.1什么是大气污染？人气污染是指由人类活动或自然过程使得某些物质进入人气中，呈现出足够的浓度，达到足够的时间，并因此而危害了人体的舒适、健康和人们的福利，茯至危害了生态环境。2简述大气污染物及其分类。人气污染物系指由人类活动或自然过程排入人气的并对人和坏境产生有害影响的那些物质。人气污染物按存在状态分为：颗粒污染物和气态污染物。颗粒污染物按粒径人小有总悬浮颗粒物（TSP）、可吸入颗粒物（PMQ；气态污染物主要有含硫化合物、含氮化合物、碳的氧化物、有机化合物和卤素化合物。3大气污染综合防治措施有哪些？（1）全面规划、合理布局：（2）严格环境管理；（3）控

2、制人气污染的技术措施，包括实施清洁生产、实施可持续发展的能源战略、建立综合性工业基地；（4）控制污染的经济政策，包括保证必要的坏保投入、实施“污染者和使用者支付原则”（建立市场、税收手段、收费制度、财政手段、贯任制度）;（5）绿化造林；（6）安装废气净化装置。1列举燃料完全燃烧需要的条件并解释“3T”的含义。空气条件、温度条件、时间条件以及燃料和空气的混合条件；“3T”是指温度（Tewerature）.时间（Time）和湍流（Turbulence2.2已知重油元素分析结果如下：C:85.5%H:ll.3%0:2.0%N:0.2%S:1.0%试计算：燃油1蚯所需的理论空气量和产生的理论烟气量；干

3、烟气中S0：的浓度和C02的最大浓度；当空气的过剩量为10%时，所需的空气量和产生的烟气量。首先将重油的质起分数转化为摩尔分数，然后列出每种元素燃烧所盂耍的理论氧气起和燃烧后产生的理论烟气翁。以1血重油为基准，计算结果如卜表：元索质虽/g摩尔数需氧/nol理论烟气M/iiolC85571.2571.2571.25(C02)H11311328.2556.5(H2O)0201.25-0.620N20.1400.07(N2)S100.310.310.31(S02)因此,燃烧lkg重油所需的理论氧气量为:71.25+28.25-1.25+0.31=99.19mol则所需的理论空气量为:99.19X(1

4、+3.78)=474.12mol转化为标况卜体积得:Va=474.12X22.4X10=10.62m；产生的理论烟气量为:(71.25+56.5+0.07+0.31)+99.19X3.78=503.06mol转化为标况卜体积得:Vf=503.06X22.4X1OS=U.27m根据以上结果，燃烧1血重油产生的干烟气量为：503.06-56.5=446.56mol燃料中的S完全转化为S02时,烟气中S02的浓度最大。因此,烟气中S02的最大浓度（体积分数）为:031八=一0.0007446.56燃料中的C完全燃烧时,烟气中C02的浓度最大。因此,烟气中C02的体积分数为:71.25446.56=0

5、.1596 # #空气过剩系数10%时,产生的烟气量为:Vf=ll.27+10.62X10%=12.33m；2.3煤的元素分析结果如下：C:79.5%H:3.7%0:4.7%N:0.9%S:0.6%灰分10.6%在空气过剩20%条件下完全燃烧。计算烟气中S02的浓度。首先将煤的质最分数转化为摩尔分数，然后列出每种元素燃烧所需要的理论氧气最和燃烧后产生的理论烟气量。以lkg煤为基准，计算结果如下表：元索质虽/g摩尔数/01需氧S/mo1理论烟气M/nolC79566.2566.2566.25(C02)H37379.2518.5(H2O)0472.94-1.470N90.6400.32(N2)S6

6、0.190.190.19(S02)因此,所需的理论氧气量为:66.25+9.25-1.47+0.19=74.22mol转化为标况F体积得:Va=74.22X22.4X105=l.66m；产生的理论烟气量为:(66.25+18.5+0.32+0.19)+74.22X3.78=365.81mol转化为标况卜体积得:Vf=365.81X22.4X10s=8.19m,空气过剩系数为12时,产生的烟气量为:V二8.19+l66X20%=852m：0.19x64x1()782=1427.23加g/卅 # #3.1影响大气污染的气象要素有哪些? 气压、气温、气湿、风向、风速、云况、能见度等。3.2什么是逆温

7、？简述逆温的形成机制。逆温是指温度随高度的增加而增加的现彖。逆温可发生在近地层，也可能发生在较高气层。根据逆温生成的过程，可将逆温分为辐射逆温、卜沉逆温、平流逆温、锋而逆温和湍流逆温等五种。辐射逆温是由J：地面强烈辐射冷却而形成的逆温；卜沉逆温是由空气I、沉到压缩增温而形成的逆温；平流逆温是由暧空气平流到冷地面上而形成的逆温；湍流逆温由低层空z（的湍流混合形成的逆温；锋面逆温是在对流层中的冷空气团与暧空气团相遇时，暖空气因其密度小就会爬到冷空气上面去，形成一个倾斜的过渡区。3.3大气中典型的烟流形状有哪几种？他们分别发生在什么样的气象条件下？人气稳定度与烟流形状的关系：波浪型，YYa:锥型，Y

8、=Ya:扇型，丫-和-1：爬升型（屋脊型），烟流的卜-部YYa：漫烟型（熏烟型），烟流卜部Y40,上部YYalo1某污染源排出的S02量为80g/s,有效源高为6血烟囱出口处平均风速为6m/s。在当时的气象条件下，正下风方向500m处的oy=35.3m,oz=18.1m,试求正下风方向500m处S02的地面浓度。地面轴线浓度为： #4.2某一工业锅炉烟囱高30m,直径0.6%烟气出口速度为20m/s,烟气温度为405K,大气温度为293K,烟囱出口处风速4m/s,SO?排放量为10mg/S试计算中性大气条件下SO?的地面最大浓度和出现的位置。根据Holland公式计算烟气抬升高度 # 因此，/

9、=/+/=30+5.84=35.84加ay：s迈迈查表4-4,得到与6对应的I、风向距离x=7456“，6=50.Im,因此，地面最人浓度为2x10顾HF6、3.14x4x35.842x2.71850.14.3点状污染源连续向大气中排放NOx,排放强度为50kg/h,烟云高度为85叫该高度处风速为3m/s,试求下风向2500m处地面轴线上NOx的最大浓度。已知该处的扩散参数。y=80m,oz=50mo若扩散参数比为常数，该污染源造成该地面NOx浓度可达到多少？（四川大学2006年硕士生入学考试试题）由地而轴线浓度公式： # #地而最人浓度为: 习题课（二）1什么是斯托克斯直径？什么是空气动力学

10、当量直径？为什么这两种颗粒直径在除尘技术中应用最多？Stokes直径（dj是指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；空气动力学当崑直径（&）,为在空气中与颗粒的沉降速度和等的单位密度的圆球的直径。这两种直径在除尘技术中应用最多，原因在它们与颗粒在流体中的动力学行为密切和关。5.2什么是颗粒的众径？什么是中位径？对于个数频率分布为对称正态分布的颗粒物，这两种直径有什么关系？频率密度最大时对应的粒径，称为众径（山）；中位直径（dso）是指累计频率等J0.5时对应的粒径；対个数频率分布为対称正态分布的颗粒物，这两种直径相等。5.3列举与除尘相关的粉尘的物理性质。粉尘的物理性质主要有

11、：密度、安息角与滑动角、比表面积、含水率、润湿性、荷电性和导电性：粘附性、自燃性和爆炸性。5.4评价粉尘净化装置的性能指标主要有哪些？评价净化装置性能的指标包括技术指标和经济指标。技术指标有：处理气体流屋、净化效率、压力损失；经济指标有设备费、运行费、占地面积。1如何提高沉降室的除尘效率？urw根据公式q=亠厂提高沉降室除尘效率的主耍途径有降低沉降室内的气流速度，增加沉降室长度，降低沉降室高度。6.2简要分析影响旋风除尘器效率的因素。影响旋风除尘器效率的因素有:二次效应、比例尺寸、烟尘的物理性质和操作变最等。6.3分析高比电阻粉尘对电除尘器性能的影响。高比电阻粉尘会干扰电场条件，并导致除尘效率

12、下降。当比电阻低J：10“Q.cin时，比电阻儿乎対除尘器操作和性能没有不良影响；当比电阻介10“Q.cm10%.cm时，火花率増加，操作电压降低；当高丁TO。,cm时，集尘板粉尘层内出现火花，即产生明显的反电晕,反电晕的产生导致电晕电流密度人人降低，进而严重干扰粒子荷电和捕集。6.4在气体压力为latw,温度为293K下运行的管式电除尘器。圆筒形集尘管直径为0.3m,L=2.0m,气体流量为0.075m3/ho若集尘板附近的平均场强E=100kV/m,粒径为1.Oum的粉尘荷电量q=0.3X10-15,计算该粉尘的驱进速度和除尘效率。根据公式（6-33）得粒子的驱进速度为：qEp0.3x10

13、-15x100 x103（60=177x10W7/5珂idp3x3.14x1.SxlOxl.OxlO-4根据公式（6-34）得粒子的除尘效率为：=l-exp(-69)=l-exp(-34x03x20.075一3600 xl.77xl04)=99.99%6.5设计一台电除尘器，处理气体量为1000m3/min,要求的除尘效率至少达到98%,设粒子的有效驱进速度为6m/min,求集尘板总面积。若板长3m,板高弧计算所需集尘板的数目。由公式=1一exp（-空）得A=-111（1一）=一也四ln（l-0.98）=652（讦）0仪6由丁内部的集尘板两而都可以集尘，外而的两块板仅能一面集尘，所以：A=Ap

14、(n-l)A652则有/?=H4,+1-19.1B206x3x2 # 习题课（三）8.1某电厂釆用石灰石湿法进行烟气脱硫，电厂燃煤含硫为3.6%,含灰为8%,要求脱硫效率为90%。问：钙硫比为1.2时，脱除每kgS02消耗多少kgCaCO,?（2）如果脱硫污泥为含水60%的浆液，每吨燃煤会排放多少污泥？石灰石脱硫的总化学反应式为：SO,+CaCO5+2H2OtCaSOr2H1O+CO2当钙硫比为1.2时，脱除每kgSQ消耗的CaCO,为型xl.2=1.875（畑）64脱硫污泥中60%为水分，其余40%包括飞灰、CaSOr2H2O,则灰分为：1x8%=0.08(0CaSOr2H2O：1x36%x

15、90%x15632=0.158(0则每吨燃煤会排放的污泥起为:0.08+0.15840%=0.595(/) # # #8.2试分析比较抛弃法和回收法烟气脱硫的优缺点。抛弃法是指在脱硫过程中形成的固体产物彼抛弃，必须连续不断地加入新鲜的化学吸收剂。回收法是指与SO?反应后的吸收剂可连续地在一个闭合系统中再生，再生后的脱硫剂和由损耗盂补充的新鲜吸收剂再回到脱硫系统循环使用。抛弃法处理费用低，但脱硫剂使用杲人、不利J：环境保护；回收法可以处理费用高，但有较人的环境效益和经济效益。3选择烟气脱硫技术有哪些原则？应考虑哪些主要指标？烟气脱硫综合评价的指标有：脱硫效率、钙硫比（Ca/S）、脱硫剂利用率、脱

16、硫副产品的处理处置、对锅炉原有系统的影响、占地面积、工艺成熟度、流程的复杂程度等。9.1一锅炉每分钟燃煤1000kg,煤炭热值为26000kj/kg,煤中氮的含量为2%倾量分数），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：（1）此锅炉的NOx排放量；（2）安装SCR,要求脱氮率为90%,计算需要NH3的量。（1）対燃煤工业锅炉，假设燃料型NOx以N0形式排放，贝IJ其排放最为：1000X2%X20%X(30/14)=8.57kg/min燃料型NOx占总排放的80%,则NOx排放彊为:8.5780%=10.71kg/nnn（2）假设烟气中含95%的NO和5%的N02

17、,按照以卜反应计算氨的理论需氧量:4叽+ANO+OT4弘+6比O3NH、+6NO2t7M+120010.71X9596X（17/30）+10.71X5%X（17/46）=5.96kg/min=8.58t/d9.2试从NO*引发的大气环境问题，指出控制NOx排放的重要性。NOx主耍指NO和N02,会引起酸雨、温室效应等人气坏境问题，因此必须采取燃烧脱氮、烟气脱硝等措池防治NOx排放。3比较氮氧化物和硫氧化物在形成和排放控制方面的相似点和不同点。NOx主要是由空气中的N2燃烧引起的，还要是汽车尾气排放产生的：SOx主要是由化石燃料（煤、石油、天然气）等燃烧引起的。NOx的控制主要有低氮氧化物燃烧技

18、术、炉内喷射脱硝技术、烟气脱硝技术等；S“的控制主要有燃烧前脱硫、燃烧中脱硫和燃烧后脱硫。10-19生输法工艺性能比较工艺系统灾别适用条件运行特性备注生物诜涤塔悬浮生长系统气量小、浓度髙.易溶、生物代谢速率较低的VOCI系统压降校大种易陆连续相流失对较难溶气休可采用妓泡塔、多孔板式塔等气液接触时间任的吸收设备生物渝谑塔附粽生长系统pfit大.浓度低、有机侑荷较髙以及降烘过程中产酸的voc*处理能力大工况易调节不易堵塞但操作要求较高不适合处理入口浓度髙和气駅波动大的VCX?S菌种易随流动相流失生物过滤塔附着生长系统气fit大、浓度低的V（心处理能力大操作方便工艺简单能耗少运行费用低对混合型VOCM的去除率较高，具有较强的缓冲能力，无二次污染1*种鷹殖代谢快不会随流动相流失，从而大大提商去除效率12.1试从全球气候变化的角度分析，可持续的能源发展战略应包括哪些内容？改变能源结构