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1、大气污染控制工程作业集第一章干洁空气的平均分子量为28.966，在标准状态下（273.15K，101325Pa）密度为 1.2933/kgm。1、血红蛋白暴露于CO 和2O两种气体混合物中所产生的COHb和2O Hb的平衡浓度可用如下方程表示：22coopCOHbMO Hbp式中：cop、2op吸入气体中CO 和2O的分压；M常数，在人的血液范围中为200250。例：受污染的空气中CO浓度为6100 10，如果吸入人体肺中的CO 全部被血液吸收，试估算人体血液中COHb的饱和浓度。解：设人体肺部气体中氧的含量与环境空气中氧含量相同，即为21%，取M=210，则有22coopCOHbMO Hbp
2、62210100100.121 10即血液中CO与2O之 比 为1:1 0，则血液中CO的饱和度为：222/0.10.0919.1%1/10.1COCOHbO HbCOHbCOHbO HbCOHbO Hb这一值略为偏低，是因为吸入空气中的氧被停留在肺中的气体所稀释的缘故。2、假设光衰减只是由于微粒散射造成的，微粒为尺寸相同的球体，且分布均匀，则能见度可按如下近似方程估算：2.6()ppdLmK式中：视线方向上的颗粒浓度，3/mgm；p颗粒的密度，3/kgm；pd颗粒直径，m；K散射率，即受颗粒作用的波阵面积与颗粒面积之比。根据范德赫尔斯提出的数据，不吸收光的球体散射率K 值一般在1.72.5
3、左右变化。实测数据表明，在空气相对湿度超过70%时，按上式计算可能产生较大误差。因为天然的气溶胶微粒及很多大气污染物都是吸湿的，在相对湿度70%80%的范围内开始潮解或发生吸湿反应，从而使颗粒粒径增大。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 1 页，共 30 页 -例：大气中悬浮颗粒物的平均粒径为1.0m，密度为25003/kgm，如果散射率K=2，能见度为 8000m 时颗粒物的浓度是多少？解：2.6ppdKL32.625001.00.406/28000mg m这是城市大气中颗粒物浓度的典型值。当大气能见度低于8000m 时，主要机场飞机的起降率则必须减少。3、空气污染指数的计算方
4、法污染物的分指数kI，可由其实测浓度值k，按照分段线性方程计算。对于第k 种污染物的第 j 个转折点（,k j，,k jI）的分指数值,k jI和相应浓度值,k j，可查“空气浓度指数分级浓度限值”表确定。当第k种污染物浓度为,1k jkk j时，则其分指数为,1,1,()kk jkk jk jk jk jk jIIII式中：kI第 k 种污染物的污染分指数；k第 k 种污染物平均浓度的监测值，3/Nmg m；,k jI第 k 种污染物j 转折点的污染分指数值；,1k jI第 k 种污染物 j+1 转折点的污染分指数值；,k j第 j 转折点上 k 种污染物的浓度限值（对应于,k jI），3/
5、Nm g m；,1k j第 j+1 转折点上k 种污染物的浓度限值（对应于,1k jI），3/Nm g m。污染指数的计算结果只保留整数，小数点后的数值全部进位。各种污染物的污染分指数都计算出以后，取最大者为该区域或城市的空气污染指数API，则该种污染物即为该区域或城市空气中的首要污染物。API1。4、空燃比（AF）空燃比定义为单位质量燃料燃烧所需要的空气质量，可由燃烧方程式直接求得。例如，甲烷在理论空气量下的完全燃烧：422222+27.5627.56CHONCOH ON空燃比：232+7.5628=17.21 16AF5、若已知燃料中氢和水的含量，低位发热量Lq可由高位发热量Hq减去水蒸气
6、的凝结热而求得。若发热量以/kJkg表示，则=-25 9LHHWqqWW（）式中：HW、WW燃料中氢和水分的质量百分数。6、烟气体积计算在理论空气质量下，燃料完全燃烧所生成的烟气体积称为理论烟气体积，以0fgV表示。烟气成分主要是222COSON、和水蒸气。通常把烟气中除了水蒸气以外的部分称为干烟气，把包括水蒸气在内的烟气称为湿烟气。所以理论烟气体积等于干烟气体积和水蒸气体积之和。理论水蒸气体积，是由三部分构成的：燃料中氢燃烧后生成的水蒸气体积，燃料中所含的水蒸气体积和由供给的理论空气量带入的水蒸气体积。大多烟气可以视为理想气体。若设观测状态下（温度ST、压力SP）烟气的体积为SV、密度名师资
7、料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 6 页，共 30 页 -为S，在标准状态下（温度nT、压力nP）烟气的体积为nV，密度为n，则由理想气体状态方程式可得到标准状态下的烟气体积：nSnSnSpTVVpT标准状态下烟气的密度：nnSSnSTppT7、过剩空气校正因为实际燃烧过程是有过剩空气的，所以燃烧过程中的实际烟气体积应为理论烟气体积与过剩空气量之和。以碳在空气中的完全燃烧为例22223.783.78CONCON烟气中仅含有2CO和2N，若空气过量，则燃烧方程式变为22222+3.78+3.78CONCOaON（1 a）（1 a）+（1 a）其中 a 是过剩空气中的2O的过剩摩尔数。根
8、据定义，空气过剩系数：+=1+aa2222（1 a）（O+3.76N）实际空气量理论空气量O+3.76N要计算 a，必须知道过剩氧的摩尔数。若燃烧是完全的，过剩空气中的氧仅能够以2O的形式存在，假如燃烧产物以下标p 表示22222+3.76pppCONCOON（1 a）（1 a）+其中，2pO2=Oa，表示过剩氧量，2 pN为实际空气量中所含的总氮量。假定空气的体积组成为 20.9%2O和 79.1%2N，则实际空气量中所含的总氧量为2220.9=0.26479.1ppNN理论需氧量为220.264-ppNO，因此空气过剩系数：222a=1+0.264-pppONO假如燃烧过程产生CO，过剩氧
9、量必须加以校正，即从测得的过剩氧中减去氧化CO 为2CO所需要的氧。因此0f gfgaVVV（a-1）式中各组分的量均为奥萨特仪所测得的各组分的百分数。例：奥萨特仪分析结果为：2CO=10%2O=4%CO=1%，那么2N=85%，则名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 7 页，共 30 页 -4-0.5 1a=1+=1.180.26485-4-0.5 1（）考虑过剩空气校正后，实际烟气体积：0f gfgaVVV（a-1）2.1 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 所需的理论空气量和产生的理论烟气量；（
10、2）干烟气中2SO的浓度和2CO的最大浓度；（3）当空气的过剩量为10%时，所需的空气量及产生的烟气量。解：1kg 燃油含：重量（g）摩尔数（g）需氧数（g）C 855 71.25 71.25 H 1132.5 55.25 27.625 S 10 0.3125 0.3125 H2O 22.5 1.25 0 N 元素忽略。1）理论需氧量71.25+27.625+0.3125=99.1875mol/kg 设干空气 O2：N2体积比为1：3.78，则理论空气量99.18754.78=474.12mol/kg 重油。即 474.1222.4/1000=10.62m3N/kg 重油。烟 气 组 成 为C
11、O271.25mol，H2O 55.25+11.25=56.50mol，SO20.1325mol，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502.9922.4/1000=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%07.0%10049.4463125.0，空气燃烧时CO2存在最大浓度%96.15%10049.44625.71。3）过剩空气为10%时，所需空气量为1.110.62=11.68m3N/kg 重油，产生烟
12、气量为11.267+0.1 10.62=12.33 m3N/kg 重油。2.2 普通的元素分析如下：C：65.7%灰分18.1%S：1.7%H：3.2%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2SO在烟气中的浓度（以体积分数计）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 1 H 3.2 3.2 0.584 S 1.7 0.053 0.010 名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 8 页，共 30 页 -O 2.3 0.072 0.013 灰分18.1 3.306g/mol 碳水
13、分9.0 1.644g/mol 碳故煤的组成为CH0.584S0.010O0.013，燃料的摩尔质量（包括灰分和水分）为molCg/26.18475.5100。燃烧方程式为222222013.0010.0584.078.3010.0292.0)78.3(nNSOOHCONOnOSCHn=1+0.584/4+0.010 0.013/2=1.1495 1）理论空气量kgmkgm/74.6/104.22100026.18)78.31(1495.1333；SO2在湿烟气中的浓度为%174.0%10018644.11495.178.3010.0292.01010.02.3 煤的元素分析结果如下：S：0.
14、6%H：3.7%C：79.5%N：0.9%O：4.7%灰分：10.6%。在空气过剩20%条件下完全燃烧。计算烟气中2SO的浓度。解：按燃烧 1kg 煤计算重量（g）摩尔数（mol）需氧数（mol）C 795 66.25 66.25 H 31.125 15.5625 7.78 S 6 0.1875 0.1875 H2O 52.875 2.94 0 设干空气中N2：O2体积比为3.78：1，所需理论空气量为4.78（66.25+7.78+0.1875）=354.76mol/kg 煤。理论烟气量CO2 66.25mol，SO2 0.1875mol，H2O 15.5625+2.94=18.50mol
15、N2mol54.28078.476.35478.3总计 66.25+8.50+0.1875+280.54=365.48mol/kg煤实际烟气量365.48+0.2354.76=436.43mol/kg 煤，SO2浓度为%043.0%10043.4361875.0。2.5 干烟道气的组成为：2CO11%（体积），2O8%，CO 2%,2SO6120 10(体积分数)，颗粒物30.03/gm（在测定状态下），烟道气流流量在700mmHg和443K 条件下为5663.373/minm，水汽含量8%（体积）。试计算：（1）过量空气百分比；（2）2SO的排放浓度（3/g m）；（3）在标准状态下（1at
16、m 和 273K），干烟道气的体积；名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 9 页，共 30 页 -（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P46（211）空气过剩%5.50%100)25.08(99.78264.025.082）在测定状态下，气体的摩尔体积为molLPTTVPV/46.39322.1337002734434.22101325221112；取 1m3烟气进行计算，则SO2120106m3，排放浓度为63312010(18%)640.179/39.46 10g m。3）322.45663.37(18%)2957/min39.46Nm。4）3/85.5222.439.460.03Nmg。2.8 燃料油的重量组成为：C：86%H：14%。在干空气下燃烧，烟气分析结果（基于干烟气）为：O：1.5%CO：660010（体积分数）。试计算燃烧过程的空气过剩系数。解：以 1kg 油燃烧计算，C 860g 71.67mol；H 140g 70mol，耗氧 35mol。设生成 CO x mol，耗氧 0.5x
