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1、第九章 固定源氮氧化物污染控制9.1 解：1）设每天需燃煤Mt，则有M.61101031034.1838%=1000106243600解得M=8.9103t。取NOx平均排放系数12kg/t煤，则每日排放NOx量约为；2）同理M.100001031034.1838%=1000106243600，M=5439t。取重油密度为0.8103kg/m3，折合体积约为6800m3，去排放系数12.5kg/m3，则每日排放NOx约为3）89001034.1838%V=1000106243600，解得V=6.1106m3。每日排放NOx量约为。9.2解：取1kg煤计算，排放NOx约8g，在常规燃烧温度下，近
2、似认为NO2浓度很小，NOx均以NO存在。1kg煤中，含C772g，H52g，N12g，S26g，O59g，灰分为79g。充分燃烧后，生成CO264.3mol，H2O26mol，SO20.812mol，NO0.267mol。需O2250459=2445g，约76.4mol。引入N2。燃烧本身过程中产生N2。即在O2恰好耗尽时烟气含CO264.3mol，H2O26mol，SO20.812mol，NO0.267mol，N2287.7mol。由题意，空气过剩，设过剩空气量为xmol，则，由此解得x=152mol。故NOx浓度为（体积分数）。9.3 解：1）1200K下，Kp=2.8107。设有xN2
3、转化为NO，则解得x=0.00512；故NO平衡浓度为（体积分数）2）1500K时，同理 解得x=0.032，故NO平衡浓度为（体积分数）3）2000K时， 解得x=0.190，故NO平衡浓度为0.0038。9.4解：考虑1kg燃煤含氢37g，碳759g，硫9g，氮9g，氧47g。烟气中含CO263.25mol，含H2O 18.5mol，含SO20.28mol。因此需O2 239247=2281g 约71.3mol，则引入N2268.2mol。若空气过剩20%，则烟气中O2为0.271.3=14.26mol，N2 268.2+53.6+9/28=322.1mol。即若不考虑N转化，则烟气中含C
4、O263.25mol，H2O18.5mol，SO20.28mol，O214.26mol，N2322.1mol。1）N2转化率20%，则NO浓度为（体积分数）2）N2转化率50%，则NO浓度为（体积分数）9.5解：按大气污染控制工程P361（913） 将M=70，C=0.5代入当t=0.01s时 ，解得Y=0.313；当t=0.04s时 ，解得Y=0.811；当t=0.1s时 ，解得Y=0.988。由，取P=1atm，将M=70代入得T=2409K。9.6 解：M=50M=309.7解： （R=1.987cal/mol.K）。将所给温度代入公式计算K值，列表如下：T（K）300100012001
5、50020002500Kp（计算值）5.310317.01092.71071.01054.01043.5103Kp（表中值）10307.51092.81071.11054.01043.51039.8解：假设O浓度很小，平衡时O2的浓度仍可近似认为5。利用O2分解的平衡反应式及大气污染控制工程P360（911）式求解：。因反应前后分子个数不同，平衡常数有量纲，公式中浓度单位为mol/m3，即1）2000K时，Kp,o=6.63104，平衡时故2）2200K时，Kp,o=2.68103，平衡时故3）2400K时，Kp,o=8.60103，平衡时故9.9解：取1kg煤计算，排放NOx约8g，在常规燃
6、烧温度下，近似认为NO2浓度很小，NOx均以NO存在。1kg煤中，含C759g，H37g，N9g，S9g，O47g。充分燃烧后，生成CO263.25mol，H2O18.5mol，SO20.28mol，NO0.267mol。需O2233347=2286g，约71.4mol。引入N2。燃烧本身过程中产生N2。即在O2恰好耗尽时烟气含CO263.25mol，H2O18.5mol，SO20.28mol，NO0.267mol，N2269.0mol。由题意，空气过剩，设过剩空气量为xmol，则，由此解得x=140.5mol。故NOx浓度为（体积分数）。9.10解：燃烧1mol C10H20Nx，产生10m
7、olCO2，10molH2O，需O215mol，引入N2量56.4mol。空气过剩50%，则总氮气量为56.41.5=84.6mol，O2量为7.5mol。由题意，解得x=0.052因此氮在油中的最大含量为。9.11解：1）以热值为6110kcal/kg的煤为燃料，每日排放NOx量约107t，其中NO210.7t，NO96.3t。反应方程式为： 解得x=2889kmol，y=279kmol生成N2，H2O因此残留氨量为（3133+4752）5106=0.04kmol，可忽略。故每天消耗氨的量为（2889+279）17/103=53.9t。2）以热值为10000kcal/kg的重油为燃料，每日排
8、放NOx量约85t，其中NO28.5t，NO76.5t。反应方程式为： 解得x=2295kmol，y=222kmol生成N2，H2O因此残留氨量为（2489+3776）5106=0.03kmol，可忽略。故每天消耗氨的量为（2295+222）17/103=42.8t。3）以热值为8900kcal/m3的天然气为燃料，每日排放NOx量约38.2t，其中NO23.8t，NO34.4t。反应方程式为： 解得x=1032kmol，y=99kmol生成N2，H2O因此残留氨量为（1119+1696）5106=0.01kmol，可忽略。故每天消耗氨的量为（1032+99）17/103=19.2t。9.12
9、解：甲烷燃烧方程式为：取1mol甲烷进行计算，则理论耗氧量为2mol，生成CO21mol，H2O2mol。当空气过剩10%时，烟气中还含有O20.2mol，N2。故烟气总体积3+8.32+0.2=11.52mol。其中，NOx量折合成NO2为：4611.52300106=1.59104kg。甲烷燃烧热值为802.3kJ/mol，故浓度转化结果为：。通用公式的推导：假设燃料组成为CxHyOzNmSt（适用于大部分燃料），空气过剩系数为，燃料的热值Q（kJ/mol）。燃烧方程为，故取1mol燃料进行计算，则产生CO2xmol，H2Oy/2mol，SO2tmol，N2m/2mol。耗氧（x+t+y/
10、4-z/2）mol，考虑空气过剩系数，引入氮气3.76（x+t+y/4-z/2）mol，剩余O2（1）（x+t+y/4-z/2）mol。因此烟气总体积为(x+y/2+t+m/2)+ 3.76（x+t+y/4-z/2）+（1）（x+t+y/4-z/2）mol。若产生NOx（以NO2计）浓度为F，则生成NO2质量为0.046F(x+y/2+t+m/2)+ 3.76（x+t+y/4-z/2）+（1）（x+t+y/4-z/2）kg因此浓度转化结果为kgNO2/GJ将x=1，y=4，z=0，m=0，t=0，Q=802.3kJ/mol，F=300106代入上式可得题目所给甲烷燃烧时的结果为0.197 kg
11、NO2/GJ，与计算结果吻合。作业习题解答第十章 挥发性有机物污染控制10.1解：见大气污染控制工程P379 图101。10.2解：由Antoine方程可分别计算得到40。C时苯的蒸汽压P1=0.241atm；甲苯的蒸汽压P2=0.078atm。因此，。10.3解：列式，故10.4解：取温度为100oF=310.8K进口甲苯浓度：1m3气体中含1000mg，则体积为，即浓度为2772ppm。同理可计算出口甲苯浓度为41.6ppm。Air Pollution Control EngineeringP366 Example10.14选择C14H30作吸收剂，但本题出口甲苯浓度过低，分压41.610
12、6atm，小于C14H30 100oF时分压47106ppm，因此不能选择C14H30，而应该选择蒸汽压更低的吸收剂，此处选择C16H34，在100 oF下蒸汽压约 10106atm，分子量M=226。，取xi bottom=0.8x=0.814.30.002772=0.032，因此。又G=20000m3/h=784.3kmol/h=13.93lb/s=28.8lbmol/min。故L=0.085G=0.08528.8=2.45lbmol/min，即吸收剂用量251.2kg/min。由CRC Handbook of Chemistry查得100 oF下，C16H34 ，。；代入中解得。由取75%，则G=0.56lb/ft2.s，故，。传质单元数H/P=0.07/1=0.07，HG/PL=0.07/0.085=0.824，1HG/PL=0.176。代入上式解得N=13.3。10.5解：废气中苯的含量y1=200003.0103=60m3/h，由气体方程得。根据去除要求，实际去除量为m=191.599.5%=190.5kg/h则一个周期所需活性炭量为，体积10.6待求。10.7 解：实际需O2 1.255100=625mol，空气量625/0.21=2976mol。
