大气污染控制工程课后习题

1、 1.2 根据我国的环境空气质量标准的二级标准，求出SO2、NO2、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：SO2：0.15mg/m3，NO2：0.12mg/m3，CO：4.00mg/m3。按标准状态下1m3干空气计算，其摩尔数为。故三种污染物体积百分数分别为：SO2：，NO2：CO：。环境空气质量标准GB3095-2012二级标准查得三种污染物日平均浓度限值如下：SO2：0.15mg/m3，NO2：0.08mg/m3，CO：4.00mg/m3。NO2：1.3 CCl4气体与空气混合成体积分数为1.50×104的混合

2、气体，在管道中流动的流量为10m3N/s，试确定：1）CCl4在混合气体中的质量浓度（g/m3N）和摩尔浓度c（mol/m3N）；2）每天流经管道的CCl4质量是多少千克？解：1）（g/m3N） c（mol/m3N）。2）每天流经管道的CCl4质量为1.031×10×3600×24×103kg=891kg1.5 设人体肺中的气体含CO为2.2×104，平均含氧量为19.5%。如果这种浓度保持不变，求COHb浓度最终将达到饱和水平的百分率。解：由大气污染控制工程P14 （11），取M=210，COHb饱和度1.6 设人体有4800mL血液，每10

3、0mL血液中含20mL氧。从事重体力劳动的人的呼吸量为4.2L/min，受污染空气中所含CO的浓度为104。如果血液中CO水平最初为：1）0%；2）2%，计算血液达到7%的CO饱和度需要多少分钟。设吸入肺中的CO全被血液吸收。解：含氧总量为。不同CO百分含量对应CO的量为：2%：，7%：1） 最初CO水平为0%时；2） 最初CO水平为2%时31 / 312.1 已知重油元素分析结果如下：C：85.5% H：11.3% O：2.0% N：0.2% S：1.0%，试计算：1）燃油1kg所需理论空气量和产生的理论烟气量；2）干烟气中SO2的浓度和CO2的最大浓度；3）当空气的过剩量为10%时，所需的

4、空气量与产生的烟气量。解：1kg燃油含：重量（g） 摩尔数（mol） 需O2数（mol）C 855 71.25 71.25H 113 113 28.25S 10 0.3125 0.3125O 20 1.25 -0.625N元素忽略。1）理论需氧量 71.25+28.25+0.3125-0.625=99.1875mol/kg设干空气O2：N2体积比为1：3.78，则理论空气量99.1875×4.78=474.12mol/kg重油。即474.12×22.4/1000=10.62m3N/kg重油。烟气组成为CO271.25mol，H2O 56.50mol，SO20.1325mol

5、，N23.78×99.1875=374.93mol。理论烟气量 71.25+56.50+0.3125+374.93=502.99mol/kg重油。即502.99×22.4/1000=11.27 m3N/kg重油。2）干烟气量为502.9956.50=446.49mol/kg重油。SO2百分比浓度为，空气燃烧时CO2存在最大浓度。3）过剩空气为10%时，所需空气量为1.1×10.62=11.68m3N/kg重油，产生烟气量为11.267+0.1×10.62=12.33 m3N/kg重油。2.2 普通煤的元素分析如下：C65.7%；灰分18.1%；S1.7%

6、；H3.2%；水分9.0%；O2.3%。（含N量不计）1）计算燃煤1kg所需要的理论空气量和SO2在烟气中的浓度（以体积分数计）；2）假定烟尘的排放因子为80%，计算烟气中灰分的浓度（以mg/m3表示）；3）假定用硫化床燃烧技术加石灰石脱硫。石灰石中含Ca35%。当Ca/S为1.7（摩尔比）时，计算燃煤1t需加石灰石的量。解：相对于碳元素作如下计算：%（质量） mol/100g煤 mol/mol碳C 65.7 5.475 1H 3.2 3.2 0.584S 1.7 0.053 0.010O 2.3 0.144 0.026灰分 18.1 3.306g/mol碳水分 9.0 1.644g/mol碳

7、故煤的组成为CH0.584S0.010O0.026，燃料的摩尔质量（包括灰分和水分）为。燃烧方程式为n=1+0.584/4+0.0100.026/2=1.1431） 理论空气量；SO2在湿烟气中的浓度为2） 产生灰分的量为 烟气量（1+0.292+0.010+3.78×1.143+1.644/18）×1000/18.26×22.4×103=7.01m3/kg灰分浓度为mg/m3=2.07×104mg/m33） 需石灰石/t煤2.4 某锅炉燃用煤气的成分如下：H2S0.2%；CO25%；O20.2%；CO28.5%；H213.0%；CH40.7%

8、；N252.4%；空气含湿量为12g/m3N，试际需要的空气量和燃烧时产生的实际烟气量。解：取1mol煤气计算H2S 0.002mol 耗氧气量 0.003molCO2 0.05mol 0 CO 0.285mol 0.143mol H2 0.13mol 0.065molCH4 0.007mol 0.014molO2 0.002mol -0.002mol共需O2 0.003+0.143+0.065+0.014-0.002=0.223mol。设干空气中N2：O2体积比为3.78：1，则理论干空气量为0.223×（3.78+1）=1.066mol。取，则实际干空气 1.2×1.0

9、66mol=1.279mol。空气含湿量为12g/m3N，即含H2O12/18=0.67mol/ m3N，0.67×22.4=14.93L/ m3N。故H2O体积分数为1.493%。故实际空气量为。即实际空气量为1.298m3/m3煤气烟气量SO2：0.002mol， CO2：0.285+0.007+0.05=0.342mol， N2：0.223×3.78+0.524=1.367mol， H2O: 0.002+0.13+0.014+1.298×1.493%=0.165mol故实际烟气量 0.002+0.342+1.367+0.165+0.2×1.066=

10、2.089mol实际烟气量为2.089 m3/m3煤气2.4解：取100g煤气计算 质量（g） mol数 耗氧量（mol）H2S 0.2 0.006 0.009CO2 5 0.114 0CO 28.5 1.018 0.509H2 13 6.5 3.25CH4 0.7 0.044 0.088O2 0.2 0.00625 -0.00625N2 52.4 1.871 0共需O2 0.009+0.509+3.25+0.088-0.00625=3.850mol。设干空气中N2：O2体积比为3.78：1，则理论干空气量为3.850×（3.78+1）=18.402mol。取，则实际干空气 1.2&

11、#215;18.402mol=22.082mol。空气含湿量为12g/m3N，即含H2O12/18=0.67mol/ m3N，0.67×22.4=14.93L/ m3N。故H2O体积分数为1.493%。故实际空气量为。烟气量SO2：0.006mol，CO2：0.114+1.018+0.044=1.176mol，N2：3.850×3.78+1.871=16.424mol，H2O: 0.006+6.5+0.044×2+22.417×1.493%=6.929mol故实际烟气量 0.006+1.176+16.424+6.929+0.2×18.402=2

12、8.215mol实际空气量实际烟气量2.5 干烟道气的组成为：CO211%，O28%，CO2%，SO2120×106（体积分数），颗粒物30.0g/m3（在测定状态下），烟道气流流量在700mmHg和443K条件下为5663.37m3/min，水汽含量8%（体积）。试计算：1）过量空气百分比；2）SO2的排放浓度（）；3）在标准状态下（1atm和273K），干烟气体积；4）在标准状态下颗粒物的浓度。解：1）N2%=111%8%2%0.012%=78.99%由大气污染控制工程P47 （212）空气过剩2）在测定状态下，气体的摩尔体积为；干烟气取1mol烟气进行计算，则SO2120

13、15;10-6mol，排放浓度为。3）。4）按1mol烟气计算。3.1 一登山运动员在山脚处测得气压为1000 hPa，登山到达某高度后又测得气压为500 hPa，试问登山运动员从山脚向上爬了多少米？（设山脚下温度为10）解：由气体静力学方程式，大气中气压随高度的变化可用下式描述： （1）将空气视为理想气体，即有 可写为 （2）将（2）式带入（1），并整理，得到以下方程：假定在一定围温度T的变化很小，可以忽略。对上式进行积分得： 即 （3）假设山脚下的气温为10。C，带入（3）式得：得即登山运动员从山脚向上爬了约5.7km。3.2 在铁塔上观测的气温资料如下表所示，试计算各层大气的气温直减率：

14、，并判断各层大气稳定度。高度 Z/m1.5103050气温 T/K298297.8297.5297.3解：，不稳定，不稳定，中性，不稳定，不稳定。3.3 在气压为400 hPa处，气块温度为230K。若气块绝热下降到气压为600 hPa处，气块温度变为多少？解：，3.6 一个在30m高度释放的探空气球，释放时记录的温度为11.0。C，气压为1023 hPa。释放后陆续发回相应的气温和气压记录如下表所给。1）估算每一组数据发出的高度；2）以高度为纵坐标，以气温为横坐标，作出气温廓线图；3）判断各层大气的稳定情况。测定位置2345678910气温/。C9.812.014.015.013.013.0

15、12.61.60.8气压/hPa10121000988969909878850725700解：1）根据Air Pollution Control Engineering可得高度与压强的关系为，则又，故，则将g=9.81m/s2、M=0.029kg、R=8.31J/(mol.K)代入上式得。当t=11.0。C，气压为1023 hPa；当t=9.8。C，气压为1012 hPa，故P=（1023+1012）/2=1018Pa，T=（11.0+9.8）/2=10.4。C=283.4K，dP=1012-1023=11Pa。因此，z=119m。同理可计算其他测定位置高度，结果列表如下：测定位置234567

16、8910气温/。C9.812.014.015.013.013.012.61.60.8气压/hPa10121000988969909878850725700高度差/m89991011635362902711299281高度/m119218 319 482 1018 1307 1578 2877 3158 2）图略3），不稳定；，逆温；，逆温；，逆温；，稳定；，稳定；，稳定；，稳定。4.2 某发电厂烟囱高度120m，径5m，排放速度13.5m/s，烟气温度为418K。大气温度288K，大气为中性层结，源高处的平均风速为4m/s。试用霍兰德、布里格斯（x<=10Hs）、国家标准GB/T1320

17、191中的公式计算烟气抬升高度。解：霍兰德公式布里格斯公式且x<=10Hs。此时 。按国家标准GB/T1320191中公式计算，因QH>=2100kW，TsTa>=130K>35K。（发电厂位于城市近郊，取n=1.303，n1=1/3，n2=2/3）4.3 某污染源排出SO2量为80g/s，有效源高为60m，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，试求正下风方向500m处SO2的地面浓度。解：由大气污染控制工程P91（49）得4.4 在题4.3所给的条件下，当时的天气是阴天，试计算下风向x=500m、y=50m处SO2的地面浓度和地面最

18、大浓度。解：阴天稳定度等级为D级，利用大气污染控制工程P98表44查得x=500m时。将数据代入式48得地面最大浓度按书本P102例4-3计算按国标表4-8中的幂函数计算，在D稳定度时，x=1602.07m4.5 某一工业锅炉烟囱高30m，直径0.6m，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，SO2排放量为10mg/s。试计算中性大气条件下SO2的地面最大浓度和出现的位置。解：法一由霍兰德公式求得烟囱有效高度为。由大气污染控制工程P89 （410）、（411）时，。取稳定度为D级，由表44查得与之相应的x=745.6m。此时。代入上式。法二按国

19、标计算或QH<1700kW有效源高H=30+11.8=41.4m中性大气D级，查表4-4，利用插法计算得，4.11 某污染源SO2排放量为80g/s，烟气流量为265m3/s，烟气温度为418K，大气温度为293K。这一地区的SO2本底浓度为0.05mg/m3，设，m=0.25，试按环境空气质量标准的二级标准来设计烟囱的高度和出口直径。解：按大气污染控制工程P94 （423）由P83 （323）按城市与近郊区条件，参考表42，取n=1.303，n1=1/3，n2=2/3，代入P94（422）得环境空气质量标准的二级标准限值为0.06mg/m3（年均），代入P118（484）（按地面最大浓

20、度的计算方法）解得实际烟囱高度可取为190m。烟囱出口烟气流速不应低于该高度处平均风速的1.5倍，即vs1.5×1.687×1900.25=9.39m/s。但为保证烟气顺利抬升，出口流速应在2030m/s。取vs=20m/s，则有，实际直径可取为4.0m。5.5 根据对某旋风除尘器的现场测试得到：除尘器进口的气体流量为10000m3N/h，含尘浓度为4.2g/ m3N。除尘器出口的气体流量为12000 m3N/h，含尘浓度为340mg/ m3N。试计算该除尘器的处理气体流量、漏风率和除尘效率（分别按考虑漏风和不考虑漏风两种情况计算）。解：气体流量按P151（543）；漏风率P151（544）除尘效率：考虑漏风，按P153（547）不考虑漏风，按P153（548）5.7 有一两级除尘系统，已知系统的流量为2.22m3/s，工艺设备产生粉尘量为22.2g/s，各级除尘效率分别为80%和95%。试计算该处尘系统的总除尘效率、粉尘排放浓度和排放量。解：按大气污染控制工程P155（558）粉尘浓度为，排放浓度10（199%）=0.1g/m3；排放量2.22×0.1=0.222g/s。5.8 某燃煤电厂除尘器的进口和出口的烟尘粒径分布数据如下，若除尘器总除尘效率为98