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1、作业习题及答案11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，其摩尔数为罟=44643mo 1。故三种污染物体积百分数分别为:SO2：0.15 x 10 -364 x 44.643=0.052 x 10-6，NO2：0.12 x 10 -346 x 44.643=0.058 x 10-6CO：4.00 x 10 -328 x 44.643=3.20
2、 x 10-6。1.2某市2004年3月10日测得空气质量如下：PM0156pg/m3N，NO2105pg/m3N， SO285pg/m3N，CO6pg/m3N （最大小时平均），试计算当天该市的空气污染指数 API。解:由空气污染指数的计算公式得:PM10加探 x(2 -100)+100 = 103NO2：0.105 - 0.0800.120 - 0.080x(100 - 50)+ 50 = 81.25SO2：0.085 - 0.0500.150 - 0.050x(100 - 50)+ 50 = 67.5CO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PM10。2
3、.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；干烟气中SO2的浓度和CO2的最大浓度（以体积分数计）；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（m ol）需氧数（mol）C82368.5868.58H10310325.75S481.51.5N兀素忽略。1）理论需氧量68.58+25.75+1.5=95.83mol/kg设干空气O2： N2体积比为1： 3.78，则理论空气量95.83x4.78=458.0674mol/kg 重油。
4、即 458.0674x22.4/1000=10.26m3N/kg 重油。烟气组成为 CO268.58mol， H2O25.75x2=51.50mol，SO21.5mol，N23.78x95.83=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。1 5SO2百分比浓度为x 100%二0.35%，2432.3174空气燃烧时CO2存在最大浓度 68.58 x 100%
5、二15.86%。2432.31743）过剩空气为10%时，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=11.8635 m3Jkg 重油。2.2普通煤的元素分析如下：C65.7%；灰分18.1%； S1.7%； H3.2%；水分9.0%； 02.3%。（含N量不计），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）。解：相对于碳元素作如下计算：% （质量）mol/100g 煤 mol/mol 碳65.75.475H3.23.20.584S1.70.0530.010O2.30.0720.013灰分18.1
6、3.306g/mol 碳水分9.01.644g/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 二18.26g /molC。燃烧方程式为5.475CH S O+ n(O + 3.78N ) T CO + 0.292HO + 0.010SO + 3.78nN0.5840.0100.013222222n=l+0.584/4+0.0100.013/2=1.1495理论空气量 1.1495 x (1 + 3.78) x 1000 x 22.4 x 10-3 m3 /kg 二 6.74m3 /kg ；18.26SO2在湿烟气中的浓度为x 100% =
7、0.174%0.0101 6441 + 0.292 + 0.010 + 3.78 x 1.1495 +183.1将两台除尘装置串联在一起净化烟气中的粉尘，其第一级除尘效率为耳二91.9% ,第二级除尘效率为耳二82%，问该两级串联除尘系统的总除尘效率 1 2为多少？解：按串联除尘效率计算得耳 二 1 - (1 -n )(1 -n )二 1 - (1 - 91.9%)(1 - 82%)二 98.54%T123.2已知某粉尘的粒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/卩m0.52.04.08.010.014.020.022.5质量频率/%0.47.625.028.016.214
8、.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:耳n AD =0.4%X 10.0% + 7.6%x48.0% + 25.0%x69.0% + 28.0%x79.0% +16.2%x Ti i87.0% +14.3% x 98.0% + 7.4% x 99.0% +1.1% x 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1.82x10-5Pas,求该沉降室能100%捕集的最小粒径。解：dmin.18v H0 - :P gL
9、p：18 x 1.82 x 10-5 x 0.3 x 3V2.5 x 103 x 9.8 x 5_=4.9 x 10-5 m = 49 pm 100 pm符合层流区假设。4.2已知烟气处理量Q=5000m3/h，烟气密度p=1.2kg/m3，允许压力损失为900Pa ,Z=5.8。若选用斯台尔曼型旋风除尘器，试求其主要尺寸。解:由式v12 x 900v 15.8 x1.2=16.1m / s则由 A = bh =得 A = 0.0863m 2则田v 得3600 x16.11根据斯台尔曼型旋风除尘器的尺寸要求，有h = 2.5b，则A = 2.5b2 = 0.0863，故b = 0.186m，
10、h = 0.465m， D = 5b = 0.93m。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6000m3/h时的除尘效率为95.4%，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8600m3/h的除尘效率。解： 由n= 1-牛得，出口含尘浓度 P =p(1-耳)=9.0x(1 -0.954) = 0.414m3/d 由于除尘器型号没变，因此有效驱进速度相同。可将A看做一个整体，则有Aw = -Q ln(1 -n) = -6000 ln(1 - 0.954) = 5.133600=1 - exp(3600 A8600)=1
11、 - exp(36008600x 5.13) = 0.8834.4除尘系统的处理烟气量为10000m3/h (标况下)，初始含尘浓度为6g/m3，拟 采用逆气流反吹清灰袋式除尘器，选用涤纶绒布滤料，要求进入除尘器的气体温 度不超过393K，除尘器压力损失不超过1200Pa，除尘效率99%，烟气性质近似 于空气。已知粉尘比阻力系数Rp为9.50N min/(g m)，滤袋的尺寸(直径0.8m 和长度2m)。试确定：(1) 过滤速度；(2) 粉尘负荷；(3) 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300Pa)；(4) 最大清灰周期；(5) 滤袋面积；(6) 滤
12、袋条数。解:(1) 过滤气速因采用逆气流反吹清灰，则可取VF=10m/min。(2) 粉尘负荷因除尘效率为 99%，则 W=VFACt=1.0X0.99X6t=5.94t g/m2(3) 除尘器压力损失可考虑P=APf+APPPf为清洁滤料损失，考虑为120Pa；PP=RpV2Ct=9.5 X 12X5.94t=56.43tPa, Rp 取 9.50N min/(g m);故厶P=APf+APP=120+56.43t (Pa) =120+56.43 t (Pa)(4) 最大清灰周期因除尘器压降小于1200Pa，故350+56.43 t (Pa) 1200，t15.1min，即最大清灰 周期为1
13、5min。(5) 滤袋面积：A=Q/60Vf=10000X393/ (60X1.0X273) =240m2（6）滤袋条数：取滤液袋 d=0.8m, l=2m，则 a= n dl=5.03m2n=A/a=47.7 取 48 条布袋。5.1某电厂采用石灰石湿法进行烟气脱硫，脱硫效率为90%。电厂燃煤含硫为3.6%,含灰为7.7%。试计算：1）如果按化学剂量比反应，脱除每kgSO2需要多少kg的CaCO3；2）脱硫污泥中含有60%的水分和40%CaSO4.2H2O,如果灰渣与脱硫污泥一起排 放，每吨燃煤会排放多少污泥？解:1）写出石灰石湿法烟气脱硫的化学反应方程式，并按照计量比进行计算。 设反应所需
14、CaCO3为x,1SO + CaCO + 2 HO + O T CaSO - 2 HO + CO T23222422641001721kg xy则有邑=100，解得x 二 100%1kg = 1.563kg，故脱除每 kgSO?需要 1.563kg 1kg x642的 CaCO3。2)1吨燃煤含有灰分1tx7.7% = 0.077t。1 吨燃煤含 S1tx3.6% = 0.036t，转化成 SO2 有 0.036t x90% x 64 二 0.0648t。 232进而计算生成的CaSO42H2O量。设生成的CaSO42H2O量为y,则有640.0648t172y，解得172 x 0.0648t64=0.174t，含S污泥量为74t 40% = 0.435t。最后计算得到每吨燃煤排放的总污泥量为0.077t + 0.435t = 0.512t。8.1平原地区某污染源SO2排放量为60g/s，烟气流量为260m3/s，烟气温度为423K，大气温度为293K。这一地区的SO2背景浓度为0.04mg/m3,设 / = 0.5， 2z yU0 = 3m/s , m=0.25
