郝吉明第三版大气污染控制工程答案整理全

大气污染控制工程

课后答案

（第三版） 主编：郝吉明 马广大 王书肖

第一章 概 论

第二章 燃烧与大气污染 第三章 大气污染气象学 第四章 大气扩散浓度估算模式 第五章 颗粒污染物控制技术基础 第六章 除尘装置

第七章 气态污染物控制技术基础 第八章 硫氧化物的污染控制 第九章 固定源氮氧化物污染控制 第十章 挥发性有机物污染控制 第十一章 城市机动车污染控制

目录

第一章 概 论

1.1 干结空气中N2、O2、Ar和CO2气体所占的质量百分数是多少？

解：按1mol干空气计算，空气中各组分摩尔比即体积比，故nN2=0.781mol，nO2=0.209mol，nAr=0.00934mol，nCO2=0.00033mol。质量百分数为

N2%?0.781?28.010.209?32.00?100%?75.51%，O2%??100%?23.08%；

28.97?128.97?10.00934?39.940.00033?44.01 Ar%??100%?1.29%，CO2%??100%?0.05%。

28.97?128.97?11.2 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/m，NO2：0.12mg/m，CO：4.00mg/m。按标准状态下1m干空气计算，其摩尔数为

3

3

3

3

1?103?44.643mol。故三种污染物体积百分数分别为：

22.40.15?10?30.12?10?3SO：?0.052ppm，NO：?0.058ppm

64?44.64346?44.6432

2

4.00?10?3CO：?3.20ppm。

28?44.6431.3 CCl4气体与空气混合成体积分数为1.50×10的混合气体，在管道中流动的流量为10mN、/s，试确定：1）CCl4在混合气体中的质量浓度?（g/mN）和摩尔浓度c（mol/mN）；2）每天流经管道的CCl4质量是多少

3

3

－4

3

千克？

解：1）?（g/mN

3

1.50?10?4?1543?1.031g/m）? N?322.4?101.50?10?43?6.70?10?3mol/mN）?。 ?322.4?10－3

3

3

c（mol/mN

3

2）每天流经管道的CCl4质量为1.031×10×3600×24×10kg=891kg

1.4 成人每次吸入的空气量平均为500cm，假若每分钟呼吸15次，空气中颗粒物的浓度为200?g/m，试计算每小时沉积于肺泡内的颗粒物质量。已知该颗粒物在肺泡中的沉降系数为0.12。 解：每小时沉积量200×（500×15×60×10）×0.12?g=10.8?g

－6

1.5 设人体肺中的气体含CO为2.2×10，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 （1－1），取M=210

－4

p?COHb2.2?10?4?M?210??0.2369， ?2O2HbpO219.5?10COHb饱和度?CO?COHb/O2HbCOHb0.2369???19.15%

COHb?O2Hb1?COHb/O2Hb1?0.23691.6 设人体内有4800mL血液，每100mL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10。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。

－4

4800?20?960mL。不同CO百分含量对应CO的量为：

1009609602%：?2%?19.59mL，7%：?7%?72.26mL

98?r.261）最初CO水平为0%时 t??172.0min；

4.2?10?4?10372.26?19.592）最初CO水平为2%时 t??125.4min ?434.2?10?101.7 粉尘密度1400kg/m，平均粒径1.4?m，在大气中的浓度为0.2mg/m，对光的折射率为2.2，计算大

解：含氧总量为

3

3

气的最大能见度。

解：由《大气污染控制工程》P18 （1－2），最大能见度为

Lv?

2.6?pdpK??2.6?1400?1.4?11581.8m。

2.2?0.2

第二章 燃烧与大气污染

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 H

71.25 71.25

113－2.5 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99.1875×4.78=474.12mol/kg重油。即474.12×22.4/1000=10.62mN/kg重油。

烟气组成为CO271.25mol，H2O 55.25+1.25=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502.99×22.4/1000=11.27 mN/kg重油。 2）干烟气量为502.99－56.50=446.49mol/kg重油。

3

3

0.3125?100%?0.07%，

446.4971.25空气燃烧时CO存在最大浓度?100%?15.96%。

446.49SO2百分比浓度为

2

3）过剩空气为10%时，所需空气量为1.1×10.62=11.68mN/kg重油，

产生烟气量为11.267+0.1×10.62=12.33 mN/kg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%；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/m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 1 H 3.2 3.2 0.584 S 1.7 0.053 0.010 O 2.3 0.072 0.013 灰分 18.1 3.306g/mol碳 水分 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

3

3

3

100?18.26g/molC。燃烧方程式为

5.475CH0.584S0.010O0.013?n(O2?3.78N2)?CO2?0.292H2O?0.010SO2?3.78nN2

n=1+0.584/4+0.010－0.013/2=1.1495

1）理论空气量

1.1495?(1?3.78)?1000?22.4?10?3m3/kg?6.74m3/kg；

18.260.0101.6441?0.292?0.010?3.78?1.1495?18?100%?0.174%

SO2在湿烟气中的浓度为

2）产生灰分的量为18.1?1000?80%?144.8g/kg 100－3

3

3

4

3

烟气量（1+0.292+0.010+3.78×1.1495+1.644/18）×1000/18.26×22.4×10=6.826m/kg

144.8?103mg/m=2.12×10mg/m

6.8261000?1.7%?1.7?4032.003）需石灰石?103.21kg/t煤

35%灰分浓度为

2.3 煤的元素分析结果如下S0.6%；H3.7%；C79.5%；N0.9%；O4.7%；灰分10.6%。在空气过剩20%条件下完全燃烧。计算烟气中SO2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 N2

3.78?354.76?280.54mol4.78

总计66.25+`8.50+0.1875+280.54=365.48mol/kg煤

实际烟气量365.48+0.2×354.76=436.43mol/kg煤，SO2浓度为

0.1875?100%?0.043%。

436.432.4 某锅炉燃用煤气的成分如下：H2S0.2%；CO25%；O20.2%；CO28.5%；H213.0%；CH40.7%；N252.4%；空气含湿量为12g/mN，?3

?1.2，试求实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 耗氧量 0.003mol CO2 0.05mol 0 CO 0.285mol 0.143mol H2 （0.13-0.004）mol 0.063mol CH4 0.007mol 0.014mol

共需O2 0.003+0.143+0.063+0.014=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?3

?1.2，则实际干空气 1.2×1.066mol=1.279mol。

3

3

空气含湿量为12g/mN，即含H2O0.67mol/ mN，14.94L/ mN。故H2O体积分数为1.493%。故实际空气量为

1.279?1.298mol。

1?1.493%烟气量SO2：0.002mol，CO2：0.285+0.007+0.05=0.342mol，N2：0.223×3.78+0.524=1.367mol，

H2O0.002+0.126+0.014+1.298×1.493%+0.004=0.201mol 故实际烟气量 0.002+0.342+1.367+0.201+0.2×1.066=2.125mol

2.5 干烟道气的组成为：CO211%（体积），O28%，CO2%，SO2120×10（体积分数），颗粒物30.0g/m（在测定状态下），烟道气流流量在700mmHg和443K条件下为5663.37m/min，水气含量8%（体积）。

试计算：1）过量空气百分比；2）SO2的排放浓度（?g烟道体积；4）在标准状态下颗粒物的浓度。 解：1）N2%=1－11%－8%－2%－0.012%=78.99% 由《大气污染控制工程》P46 （2－11） 空气过剩

；3）在标准状态下（1atm和273K），干/m3）

3－6

3

8?0.5?2?100%?50.5%

0.264?78.99?(8?0.5?2)2）在测定状态下，气体的摩尔体积为

V2?3

P1V1T2101325?22.4?443???39.46L/mol； T1P2273?700?133.322－6

3

取1m烟气进行计算，则SO2120×10m，排放浓度为

120?10?63。 ?(1?8%)?64?0.179g/m?339.46?1022.43?(1?8%)?2957mN/min。

39.4639.4634）30.0?。 ?52.85g/mN22.43）5663.37?2.6 煤炭的元素分析按重量百分比表示，结果如下：氢5.0%；碳75.8%；氮1.5%；硫1.6%；氧7.4%；灰8.7%，燃烧条件为空气过量20%，空气的湿度为0.0116molH2O/mol干空气，并假定完全燃烧，试计算烟气的组成。

解：按1kg煤进行计算

重量（g） 摩尔数（mol） 需氧数（mol） C 758 63.17 63.17 H 40.75 20.375 10.19 S 16 0.5 0.5 H2O 83.25 4.625 0 需氧63.17+10.19+0.5=73.86mol

设干空气中N2：O2体积比为3.78：1，则干空气量为73.86×4.78×1.2=423.66mol， 含水423.66×0.0116=4.91mol。

烟气中：CO2 63.17mol；SO2 0.5mol；H2O 4.91+4.625+20.375=29.91mol；

N2：73.86×3.78=279.19mol；过剩干空气0.2×73.86×4.78=70.61mol。

实际烟气量为63.17+0.5+29.91+279.19+70.61=443.38mol 其中CO2

63.170.5?100%?14.25%；SO ?100%?0.11%；

443.38443.3829.91279.19?0.79?70.61HO ?100%?6.74%； N?100%?75.55%。

443.38443.382

2

2

O2

70.61?0.209?100%?3.33%。

443.382.7 运用教材图2－7和上题的计算结果，估算煤烟气的酸露点。 解：SO2含量为0.11%，估计约1/60的SO2转化为SO3，则SO3含量

0.11%?1?1.83?10?5，即P60H2SO4

=1.83×10，lg PH2SO4=-4.737。

－5

查图2－7得煤烟气酸露点约为134摄氏度。

2.8 燃料油的重量组成为：C86%，H14%。在干空气下燃烧，烟气分析结果（基于干烟气）为：O21.5%；CO600×10（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 mol，则生成CO2 （71.67－x）mol，耗氧（71.67－x）mol。

－6

1.5%x。 ?6600?101.5%x总氧量 干空气中N：O体积比为3.78：?0.5x?(71.67?x)?35?106.67?24.5x，

600?10?6烟气中O2量

2

2

1，则含N2 3.78×（106.67+24.5x）。根据干烟气量可列出如下方程：

1.5%xx?71.67?3.78(106.67?24.5x)?600?10?6600?10?6故CO2%：

，解得x=0.306

71.67?0.306?100%?13.99%；

0.306600?10?6N2%：

3.78(24.5?0.306?106.67)?100%?84.62%

0.306600?10?6由《大气污染控制工程》P46 （2－11） 空气过剩系数?

?1?1.5?0.5?0.06?1.07

0.264?84.62?(1.5?0.5?0.06)

第三章 大气污染气象学

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？

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：

dP??g??dZ （1）

将空气视为理想气体，即有

PV?mmPMRT 可写为 ???MVRT

（2）

将（2）式带入（1），并整理，得到以下方程：

dPgM??dZPRT假定在一定范围内温度T的变化很小，可以忽略。对上式进行积分得：

lnP??PgMgM(Z2?Z1)（3） Z?C 即 ln2??PRTRT1。

假设山脚下的气温为10C，带入（3）式得：

5009.8?0.029???Z

10008.314?283得?Z?5.7km ln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：?1.5?10，?10?30，?30?50，

?1.5?30，?1.5?50，并判断各层大气稳定度。

高度 Z/m 气温 T/K 解：?1.5?101.5 298 10 297.8 30 297.5 50 297.3 ?T?z?T?10?30???z?T?30?50???z?T?1.5?30???z?T?1.5?50???z??297.8?298?2.35K/100m??d，不稳定

10?1.5297.5?297.8???1.5K/100m??d，不稳定

30?10297.3?297.5???1.0K/100m??d，不稳定

50?30297.5?298???1.75K/100m??d，不稳定

30?1.5297.3?298???1.44K/100m??d，不稳定。

50?1.5??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：

T1P?(1)0.288， T0P0P10.2886000.288)?230()?258.49K P0400T1?T0(

3.4 试用下列实测数据计算这一层大气的幂指数m值。 高度 Z/m 风速u/m.s －110 3.0 20 3.5 30 3.9 40 4.2 50 4.5 解：由《大气污染控制工程》P80 （3－23），u?u1(uZZm)，取对数得lg?mlg()

Z1Z1u1设lguZ?y，lg()?x，由实测数据得

Z1u10.301 0.0669 0.477 0.1139 0.602 0.1461 0.699 0.1761 x y 由excel进行直线拟合，取截距为0，直线方程为：y=0.2442x 故m＝0.2442。

3.5 某市郊区地面10m高处的风速为2m/s，估算50m、100m、200m、300m、400m高度处在稳定度为B、D、F时的风速，并以高度为纵坐标，风速为横坐标作出风速廓线图。 解：u1?u0(Z10.07Z501000.07)?2?()0.07?2.24m/s，u2?u0(2)0.07?2?()?2.35m/s Z010Z010u3?u0(Z30.07Z2000.073000.07)?2?()?2.47m/s，u4?u0(4)0.07?2?()?2.54m/s Z010Z010Z50.074000.07)?2?()?2.59m/s。 Z010u5?u0(稳定度D，m=0.15

u1?u0(Z10.15Z501000.15)?2?()0.15?2.55m/s，u2?u0(2)0.15?2?()?2.82m/s Z010Z010Z30.15Z2000.153000.15)?2?()?3.13m/s，u4?u0(4)0.15?2?()?3.33m/s Z010Z010Z50.154000.15)?2?()?3.48m/s。 Z010u3?u0(u5?u0(稳定度F，m=0.25

u1?u0(Z10.25Z501000.25)?2?()0.25?2.99m/s，u2?u0(2)0.25?2?()?3.56m/s Z010Z010Z30.25Z2000.253000.25)?2?()?4.23m/s，u4?u0(4)0.25?2?()?4.68m/s Z010Z010Z50.254000.25)?2?()?5.03m/s Z010u3?u0(u5?u0(

风速廓线图略。

3.6 一个在30m高度释放的探空气球，释放时记录的温度为11.0C，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 气温/C 气压/hPa 。。

2 9.8 1012 3 12.0 1000 4 14.0 988 5 15.0 969 6 13.0 909 7 13.0 878 8 12.6 850 9 1.6 725 10 0.8 700 解：1）根据《Air Pollution Control Engineering》可得高度与压强的关系为将g=9.81m/s、M=0.029kg、R=8.31J/(mol.K)代入上式得dz2。

。

dPgM??dz PRT??29.21dPTP。

当t=11.0C，气压为1023 hPa；当t=9.8C，气压为1012 hPa，

故P=（1023+1012）/2=1018Pa，T=（11.0+9.8）/2=10.4C=283.4K，dP=1012-1023=－11Pa。 因此dz。

??29.212 ?11283.4m?89m，z=119m。 10183 12.0 1000 99 218 4 14.0 988 101 319 5 15.0 969 163 482 6 13.0 909 536 1018 7 13.0 878 290 1307 8 12.6 850 271 1578 9 1.6 725 1299 2877 10 0.8 700 281 3158 同理可计算其他测定位置高度，结果列表如下： 测定位置 气温/C 气压/hPa 高度差/m 高度/m 。9.8 1012 89 119 2）图略3）?1?2???T1?211?9.8???1.35K/100m??d，不稳定；

?z1?2?89?2?3???T2?39.8?12????2.22K/100m?0，逆温；

?z2?3?99?T3?412?14????1.98K/100m?0，逆温；

?z3?4?101?T4?514?15????0.61K/100m?0，逆温；

?z4?5?163?T5?615?13???0.37K/100m??d，稳定；

?z5?6?536?T6?713?13???0

?z6?7?290?T7?813?12.6???0.15K/100m??d，稳定；

?z7?8?271?3?4???4?5???5?6???6?7???7?8??

解：设大气稳定度为C级。?z?D?H360?200??74.42m?xD?1226.5m

2.152.15当x=2km时，xD

H218020023?1?exp(?)?exp(?)?0.050mg/m??3.5?118.26?74.422?z22?74.422?u?y?zQ x= 2xD时，?y?221.41m,?z?139.10m，代入P101 （4－36）得

1802??3.5?360?221.41?0.257mg/m3；

?2?y2exp(?)?22?y2?uD?yQ通过内插求解??0.05?0.257?0.050(2000?1226.5)?0.181mg/m3

1226.51802??3.5?360?474?0.120mg/m3

当x=6km>2xD时，?y?474m，??计算结果表明，在xD<=x<=2xD范围内，浓度随距离增大而升高。

4.10 某硫酸厂尾气烟囱高50m，SO2排放量为100g/s。夜间和上午地面风速为3m/s，夜间云量为3/10。当烟流全部发生熏烟现象时，确定下风方向12km处SO2的地面浓度。 由所给气象条件应取稳定度为E级。查表4－4得x=12km处，?y?4277m,?z?87.4m。

?yf??y?H50?427??433.25m，hf?H?2?z?50?2?87.4?224.8m 88Q2?uhf?yf?1002??3?224.8?433.253

?F(12000,0,0,50)??1.365?10?4g/m3。

4.11 某污染源SO2排放量为80g/s，烟气流量为265m/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/m，设?z3

/?y?0.5，u10?3m/s，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》P91 （4－23）

QH?0.35PaQv?T418?293?0.35?1013?265??2.810?104kW?2100kW Ts418?u10(HZm)?3(s)0.25?1.687Hs0.25 Z10102/3由P80 （3－23）u按城市及近郊区条件，参考表4－2，取n=1.303，n1=1/3，n2=2/3，代入P91（4－22）得

n1?H?n0QHHsn2u?11.303?281001/3?Hs?1/41.687Hs3

?23.48Hs5/12。

《环境空气质量标准》的二级标准限值为0.06mg/m（年均），代入P109（4－62）

Hs??2Q?z??H

?eu(?0??b)?y

＝

2?80?10?3?0.5??H0.25?63.142?2.718?1.687(Hs??H)(0.06?0.05)?10解得Hs??H?Hs?23.48Hs5/12?357.4m

0.25

于是Hs>=162m。实际烟囱高度可取为170m。

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uv>=1.5×1.687×170气顺利抬升，出口流速应在20~30m/s。取uv=20m/s，则有

=9.14m/s。但为保证烟

D?4Qv??uv4?265?4.1m，实际直径可取为4.0m。

??204.12 试证明高架连续点源在出现地面最大浓度的距离上，烟流中心线上的浓度与地面浓度之比值等于1.38。

解：高架连续点源出现浓度最大距离处，烟流中心线的浓度按 P88（4－7）

Qy2(z?H)2(z?H)2?1?exp(?){exp[?]?exp[?]}2222?y2?z2?z2?u?y?zQ4H21.018Q?[1?exp[?]?2?H2/22?u?y?z2?u?y?z而地面轴线浓度?2 （由P89（4－11）?zy?0,z?H

?H2）

??max??z2Q??uH2e?y。

?z1.018Q2Q1.018H2e1.018H2e1.018e/(?)????1.38 因此，?1/?2?H224?z22?u?y?z?uH2e?y4()2得证。

第五章 颗粒污染物控制技术基础

5.1 根据以往的分析知道，由破碎过程产生的粉尘的粒径分布符合对数正态分布，为此在对该粉尘进行粒径分布测定时只取了四组数据（见下表），试确定：1）几何平均直径和几何标准差；2）绘制频率密度分布曲线。

粉尘粒径dp/?m 质量频率g/% 0～10 36.9 10～20 19.1 20～40 18.0 >40 26.0 解：在对数概率坐标纸上作出对数正态分布的质量累积频率分布曲线， 读出d84.1=61.0?m、d50=16.0?m、d15。9=4.2?m。?g作图略。

5.2 根据下列四种污染源排放的烟尘的对数正态分布数据，在对数概率坐标纸上绘出它们的筛下累积频率曲线。 污染源 平炉 飞灰 水泥窑 化铁炉

质量中位直径 0.36 6.8

集合标准差

2.14 4.54

2.35 17.65

?d84.1?3.81。 d5016.5 60.0

解：绘图略。

5.3 已知某粉尘粒径分布数据（见下表），1）判断该粉尘的粒径分布是否符合对数正态分布；2）如果符合，求其几何标准差、质量中位直径、个数中位直径、算数平均直径及表面积－体积平均直径。 粉尘粒径/?m 浓度/?g?m 30～2 0.8 2～4 12.2 4～6 25 6～10 56 10～20 76 20～40 27 >40 3 解：在对数概率坐标纸上作出对数正态分布的质量累积频率分布曲线，读出质量中位直径d50（MMD）=10.3?m、d84.1=19.1?m、d15。9=5.6?m。?g?d84.1?1.85。 d50lnNMD?3ln2?g?NMD?3.31?m；

按《大气污染控制工程》P129（5－24）lnMMD?P129（5－26）lndL1?lnNMD?ln2?g?dL?4.00?m；

252P129（5－29）lndsv?lnNMD?ln?g?dsv?8.53?m。

25.4 对于题5.3中的粉尘，已知真密度为1900kg/m，填充空隙率0.7，试确定其比表面积（分别以质量、净体积和堆积体积表示）。

解：《大气污染控制工程》P135（5－39）按质量表示Sm3

?6dsv?P?3.7?103cm2/g

P135（5－38）按净体积表示SV?6?7.03?103cm2/cm3 dsv

P135（5－40）按堆积体积表示Sb?6(1??)?2.11?103cm2/cm3。

dsv3

3

3

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10000mN/h，含尘浓度为4.2g/ mN。除尘器出口的气体流量为12000 mN/h，含尘浓度为340mg/ mN。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P141（5－43）QN3

?13(Q1N?Q2N)?11000mN/s； 2?100%?2000?100%?20%；

10000漏风率P141（5－44）?除尘效率：

?Q1N?Q2NQ1N考虑漏风，按P142（5－47）??1??2NQ2N0.340?12000?1??90.3%

?1NQ1N4.2?10000?2N0.340?1??91.9% ?1N4.22

不考虑漏风，按P143（5－48）??1?5.6 对于题5.5中给出的条件，已知旋风除尘器进口面积为0.24m，除尘器阻力系数为9.8，进口气流温度为423K，气体静压为－490Pa，试确定该处尘器运行时的压力损失（假定气体成分接近空气）。

mPM(1.01?10?5?490)?29m解：由气体方程PV???0.832g/L RT得???VRT8.31?423M423Q273?17.9m/s v??A0.24?360010000?按《大气污染控制工程》P142（5－45）?P?9.8?3

0.832?17.92?1311Pa。 25.7 有一两级除尘系统，已知系统的流量为2.22m/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》P145（5－58）

?T?1?(1??1)(1??2)?1?(1?95%)(1?80%)?99%

粉尘浓度为

22.2g/m3?10g/m3，排放浓度10（1－99%）=0.1g/m； 2.223

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%，试绘出分级效率曲线。

粉尘间隔/?m 质量频率 进口g1 /%

粉尘间隔/?m

4~5 5~6 6~8 8~10 10~12 20~30 出口g2 <0.6 2.0 7.0 0.6~0.7 0.4 1.0 0.7~0.8 0.4 2.0 0.8~1.0 0.7 3.0 1~2 3.5 14.0 2~3 6.0 16.0 3~4 24.0 29.0

质量频率 进口g1 /% 出口g2 13.0 6.0 2.0 2.0 2.0 2.0 3.0 2.5 11.0 8.5 8.0 7.0 解：按《大气污染控制工程》P144（5－52）?i粉尘间隔/?m 质量频率 进口g1 /% 出口g2 <0.6 2.0 7.0 93 0.6~0.7 0.4 1.0 95 ?1?P0.7~0.8 0.4 2.0 90 g2ig1i（P=0.02）计算，如下表所示：

0.8~1.0 0.7 3.0 91.4 1~2 3.5 14.0 92 2~3 6.0 16.0 94.7 3~4 24.0 29.0 97.6 ?i/%

粉尘间隔/?m 4~5 13.0 6.0 99.1 5~6 2.0 2.0 98 6~8 2.0 2.0 98 8~10 3.0 2.5 98.3 10~12 11.0 8.5 98.5 20~30 8.0 7.0 98.2 其他 24.0 0 100 质量频率 进口g1 /% 出口g2 ?i/% 据此可作出分级效率曲线。

5.9 某种粉尘的粒径分布和分级除尘效率数据如下，试确定总除尘效率。

平均粒径/?m 质量频率/% 分级效率/% 0.25 1.0 0.1 8 0.4 30 2.0 9.5 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 8.0 5.5 10.0 14.0 20.0 >23.5 5.5 4.0 98 0.8 99 0.2 100 20.0 20.0 15.0 11.0 8.5 68.5 75 81 86 47.5 60 89.5 95 解：按《大气污染控制工程》P144（5－54）?T???ig1i?72.86%。

5.10 计算粒径不同的三种飞灰颗粒在空气中的重力沉降速度，以及每种颗粒在30秒钟内的沉降高度。假定飞灰颗粒为球形，颗粒直径分别为为0.4、40、4000?m，空气温度为387.5K，压力为101325Pa，飞灰真密度为2310kg/m。 解：当空气温度为387.5K时?3

?0.912kg/m3,??2.3?10?5。

当dp=0.4?m时，应处在Stokes区域。 首先进行坎宁汉修正：v?8RT8?8.314?387.5??532.2m/s， ?M3.142?28.97?10?3?82?2?9.4?10?2??0.47。则 ???9.4?10m，Kn?dp0.40.499?v?2dp?p1.10gC?1.41?10?5m/s。 C?1?Kn[1.257?0.4exp(?)]?1.61，us?18?Kn当dp=4000?m时，应处于牛顿区，us?1.74dp(?p??)?g?17.34m/s。

若在400Pa压降下继续，则

?gxfKfv2??gxp1Kpv2??gxp2Kpv2?400

?360Q2360Q2v240360400v2?v2?v2?400?v2??400 v1v1v1Q1v170.8v1?dQ2dQ2400?30dQ2360?30Q2dQ2??400?169.5?2.15Q?400 270.8dtdtdtdt70.823

解此微分方程得Q2=90.1m。

6.25 利用清洁滤袋进行一次实验，以测定粉尘的渗透率，气流通过清洁滤袋的压力损失为250Pa，300K的气体以1.8m/min的流速通过滤袋，滤饼密度1.2g/cm，总压力损失与沉积粉尘质量的关系如下。试确定粉尘的渗透率（以m表示），假如滤袋面积为100.0cm。

2

23

?p/Pa M/kg 612 666 774 900 990 1062 1152 0.002 0.004 0.010 0.02 0.028 0.034 0.042 解：当T=300K时，??1.86?10?5Pa?s，v=1.8m/min=0.03m/s。

M??xpS，xp?MMM???S1.2?103?100?10?412

?p?b?M?1.86?10?5?0.03/Kp。利用所给数据进行线性拟和， 12M?p?13146x?616.51，即?1.86?10?5?0.03/Kp?13146，K=3.53×10

12p

3

3

－122

m。

6.26 除尘器系统的处理烟气量为10000m/h，初始含尘浓度为6g/m，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，烟气性质近似于空气。试确定：

1）过滤速度；2）粉尘负荷；3）除尘器压力损失；4）最大清灰周期；5）滤袋面积；6）滤袋的尺寸（直径和长度）和滤袋条数。

解：1）过滤气速估计为vF=1.0m/min。 2）除尘效率为99%，则粉尘负荷W3）除尘器压力损失可考虑为?P?vF?Ct?0.99?6t?5.94tg/m2。

??Pt??PE??Pp

?Pt为清洁滤料损失，考虑为120Pa；?PE?SE?vF?350Pa；

?Pp?Rpv2?Ct?9.5?12?5.94t?56.43tPa,Rp取9.50N?min/(g?m)；

故?P??Pt??PE??Pp?350?120?56.43t(Pa)?470?56.43t(Pa)。

4）因除尘器压降小于1200Pa，故470?56.43t(Pa)?1200,t?12.9min即最大清灰周期。5）

A?Q10000?393??240m2。

60vF60?1?2736）取滤袋d=0.8m，l=2m。a??dl?5.03m2，n?A?47.7，取48条布袋。 a6.27 据报道美国原子能委员会曾运用2m深的沙滤床捕集细粒子，卡尔弗特建议用下式估算细粒子的穿透率。P?exp(?27ZvsDpa9D?g?2c)。其中：Z=在气流方向上床的长度；v=气体的表面流速；D

s

pa

=细粒子的空气

动力学直径；??沙滤床的孔隙率；Dc=沙滤床的沙粒的直径；?g?气体的粘度。

?0.3，试估算沙滤床的捕集效率；

1）若dpa=0.5?m，Dc=1.0mm，vs=6cm/s，?2）欲获得99.9%以上的捕集效率，床的厚度至少应多厚？ 3）推导该效率方程式。

72?0.06?(0.5?10?6)2?1000]?0.0139解：1）将已知数据代入所给公式P?exp[???32?59(1?10)?0.3?1.82?10，

??98.6%

2）由P?exp(?27ZvsDpa9D?g?2c)?0.001 可得z>=3.23m。

?NVcD2?p) 3）由《Air Pollution Control Engineering》公式，穿透率P?exp(?9Wi?取Wi=0.25Dc，而N=0.5Z/Dc，Vc=Vs/?，Dpa22?ZVsDpa2?D2?pa，代入上式 ) （近似取2??7）

2

P?exp(?9D?g?2c)?exp(?27ZVsDpa9D?g?2c6.28 图6－50表明滤料的粉尘负荷和表面过滤气速对过滤效率的影响。当粉尘负荷为140g/m时，试求：

1）对于图中显示的四种过滤气速，分别求相应的过滤效率；

2）假定滤饼的孔隙滤为0.3，颗粒的真密度为2.0g/cm，试求滤饼的厚度；

3）当烟气中含尘初始浓度为0.8g/m时，对于图中最低部的曲线，至少应操作多长时间才能达到上述过滤效率？

3

3

0.8?0.14?100%?82.5%

0.80.8?0.014过滤气速为1.52m/min 效率???100%?97.75%

0.80.8?0.0009过滤气速为0.61m/min 效率???100%?99.89%

0.80.8?0.0006过滤气速为0.39m/min 效率???100%?99.92%

0.8解：1）过滤气速为3.35m/min 效率??2）由2.0×（1－0.3）xp=140×10，xp=0.01cm； 3）由（0.8－0.0006）×0.39t=140，t=449min=7.5h。

－4

第七章 气态污染物控制技术基础

7.1 某混合气体中含有2%（体积）CO2，其余为空气。混合气体的温度为30C，总压强为500kPa。从手册中查得30C时在水中的亨利系数E=1.88×10kPa，试求溶解度系数H及相平衡常数m，并计算每100g与该气体相平衡的水中溶有多少gCO2。

解：由亨利定律P*=Ex，500×2%=1.88×10x，x=5.32×10。 由y*=mx，m=y*/x=0.02/5.32×10=376。 因x=5.32×10很小，故CCO2=2.96mol/m。

－5

3－5

5

－5

。

－5

。

H?C2.96??2.96?10?4mol/(m3?Pa) *3P500?2%?10－5

。

100g与气体平衡的水中约含44×100×5.32×10/18=0.013g。

7.2 20C时O2溶解于水的亨利系数为40100atm，试计算平衡时水中氧的含量。 解：在1atm下O2在空气中含量约0.21。0.21=4.01×10x 解得O2在水中摩尔分数为x=5.24×10。

7.3 用乙醇胺（MEA）溶液吸收H2S气体，气体压力为20atm，其中含0.1%H2S（体积）。吸收剂中含0.25mol/m的游离

MEA。吸收在

293K

3

－6

4

进行。反应可视为如下的瞬时不可逆反应：

H2S?CH2CHCH2NH2?HS??CH2CHCH2NH3?。

已知：kAla=108h，kAga=216mol/m.h.atm，DAl=5.4×10m/h，DBl=3.6×10m/h。 试求单位时间的吸收速度。

解：20C时H2S E=0.489×10kPa，分压20atm×0.1%=2.03kPa。 P*=Ex，x=P*/E=4.15×10，故C*H2S=2.31mol/m。

H=C/P*=2.3/（2.03×10）=1.14×10mol/（m.Pa）=115mol/（m.atm） 由

3

－3

3

3

－5

3

》

5

－1

3

－62

－6

2

1H11151?????0.542,KAl?1.85h?1。 KAlkgkl216108*3NA?KAl(CH2S?CH2S)?1.85?2.31?4.3mol/(m?h)。

7.4 在吸收塔内用清水吸收混合气中的SO2，气体流量为5000mN/h，其中SO2占5%，要求SO2的回收率为95%，气、液逆流接触，在塔的操作条件下，SO2在两相间的平衡关系近似为Y=26.7X，试求： 1）若用水量为最小用水量的1.5倍，用水量应为多少？ 2）在上述条件下，用图解法求所需的传质单元数。 解：GB=5000×0.95=4750mN/h。 Y1=0.053，Y23

*

3

?(5000?4750)?5%?2.63?10?3；

4750(LSY?Y20.053?0.00263)min?1??25.4。 GBXmax?00.053/26.753

因此用水量Ls=25.4GB×1.5=1.81×10mN/h。 由图解法可解得传质单元数为5.6。

7.5 某吸收塔用来去除空气中的丙酮，吸收剂为清水。入口气体流量为10m/min，丙酮含量为11%（摩尔），要求出口气体中丙酮的含量不大于2%（摩尔）。在吸收塔操作条件下，丙酮－水的平衡曲线（1atm和299.6K）可表示为

3

y?0.33xe1.95(1?x)2。

1）试求水的用量，假设用水量取为最小用水量1.75倍；

2）假设气相传质单元高度（以m计）H0y表示），试计算所需要的高度。

?3.3G0.33L?0.33。其中G和L分别为气、液相的流量（以kg/m.h

2

解：GB=10×0.89=8.9m/min，Y1=0.124，Y2=0.02。作出最小用水时的操作线，xmax=0.068。 故(3

Ls0.124?0.02)min??1.53，L=1.53×1.75×8.9=23.8m/min。 GB0.0683

s

图解法可解得传质单元数为3.1。Hya?3.3?()0.33?2.39m。H=2.39×3.1=7.4m。

Ly

3

7.6 某活性炭填充固定吸附床层的活性炭颗粒直径为3mm，把浓度为0.15kg/m的CCl4蒸汽通入床层，气体速度为5m/min，在气流通过220min后，吸附质达到床层0.1m处；505min后达到0.2m处。设床层高1m，计算吸附床最长能够操作多少分钟，而CCl4蒸汽不会逸出？

?220?0.1K??0解：利用公式??KL??0，将已知数据代入??505?0.2K??0因此?max?K?2850min/m，解得?

??65min?0?2850?1?65?2785min。

3

7.7 在直径为1m的立式吸附器中，装有1m高的某种活性炭，填充密度为230kg/m，当吸附CHCl3与空气混合气时，通过气速为20m/min，CHCl3的初始浓度为30g/m，设CHCl3蒸汽完全被吸附，已知活性炭对CHCl3的静活性为26.29%，解吸后炭层对CHCl3的残留活性为1.29%，求吸附操作时间及每一周期对混合气体的处理能力。 解：K3

?a?b(0.2629?0.0129)?230??95.8min/m ?3V?020?30?10，x ?'?KL?95.8min1 ?aSL?b?(0.2629?0.0129)???12?1?230?45.2kg。

47.8 在温度为323K时，测得CO2在活性炭上吸附的实验数据如下，试确定在此条件下弗罗德里希和朗格谬尔方程的诸常数。

单位吸附剂吸附的CO2体积（cm/g） 30 51 67 81 93 104 解： XT cm/g 30 51 67 81 93 104 33气相中CO2的分压（atm） 1 2 3 4 5 6 P atm 1 2 3 4 5 6 lgXT 1.477 1.708 1.826 1.909 1.969 2.017 lgP 0 0.301 0.477 0.602 0.699 0.778 P/V 0.033 0.039 0.045 0.049 0.054 0.058

依据公式

XT?kP1n，对lgXT~lgP进行直线拟合：

XT?30P0.7，即K=30，n=1.43；

依据公式

P1P??VBVmVm，对P ~P/V进行直线拟合：

P?0.0289?0.005P， V5

3

即Vm=200，B=0.173。

7.9 利用活性炭吸附处理脱脂生产中排放的废气，排气条件为294K，1.38×10Pa，废气量25400m/h。废气中含有体积分数为0.02的三氯乙烯，要求回收率99.5%。已知采用的活性炭的吸附容量为28kg三氯乙烯/100kg活性炭，活性炭的密度为577kg/m，其操作周期为4h，加热和解析2h，备用1h，试确定活性炭的用量和吸附塔尺寸。

解：三氯乙烯的吸收量V=2.54×10×0.02×99.5%=505.46m/h，M=131.5。

由理想气体方程PV4

3

3

?mRT得 MPVM1.38?105?505.46?131.5m???3.75?103kg/h

RT8.31?294因此活性炭用量m0?100?3.75?103?4?5.36?104kg； 285.36?104??92.9m3。 体积V??577m07.10 尾气中苯蒸汽的浓度为0.025kg/kg干空气，欲在298K和2atm条件下采用硅胶吸附净化。固定床保护作用时间至少要90min。设穿透点时苯的浓度为0.0025kg/kg干空气，当固定床出口尾气中苯浓度达0.020kg/kg干空气时即认为床层已耗竭。尾气通过床层的速度为1m/s（基于床的整个横截面积），试决定所需要的床高。

已知硅胶的堆积密度为625kg/m，平均粒径Dp=0.60cm，平均表面积a=600m/m。在上述操作条件下，吸附等温线方程为：Y=0.167X。

式中Y=kg苯/kg干空气，X=kg苯/kg硅胶。假定气相传质单元高度

*

*

1.5

3

2

3

HOY?0.00237(DpG/?)0.51

Y11.5)?0.282kg苯/kg硅胶，Y=0，X=0。 解：Y=0.025kg苯/kg干空气，X1?(0.1671

2

2

1故操作线方程为X=11.28Y。

当Y=Yb=0.0025kg苯/kg干空气时，X=11.28×0.0025=0.0282kg苯/kg硅胶。 Y*=0.167×0.0282=0.0008kg苯/kg干空气。

Y1dY，由此可求得?588.08?YbY?Y*Y?Y*1.5

近似值；

同时，

WeQbYdwWeYw?dw?wbw?wbf???(1?)??(1?)(?)

WbY0WAY0WAWbY0wawa

YdYdYWeY?YbY?Y*?YbY?Y* ??(1?)(?)

WbYeYedYdYY0?YbY?Y*?YbY?Y*Y?dY由此求得f的近似值，列表如下： Y Y* 1Y?Y* dYY?Y*0 dY?YbY?Y*Y W?WbWa0 Y1?Y00.9 Ydw (1?)Y0WA0 ?wewb(1?Ydw )Y0WAYb= 0.0025 0.0008 588.08 0 0 0.0050 0.0022 361.90 0.0075 0.0041 294.93 0.0100 0.0063 272.24 0.0125 0.0088 273.37 0.0150 0.0116 296.12 0.0175 0.0146 350.46 Ye= 0.0200 0.0179 475.00 1.184 0.821 0.709 0.682 0.712 0.808 1.032 1.184 2.005 2.714 3.396 4.108 4.916 5.948 0.1990 0.3371 0.4563 0.5709 0.6906 0.8265 1.0000 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1692 0.1035 0.0775 0.0631 0.0539 0.0476 0.0434 0.1692 0.2727 0.3502 0.4133 0.4671 0.5147 0.5580 NOG=5.948，f=0.5580；2atm，298K时，

?=2.37kg/m，因此

3

G??v?2.37kg/(m2?s)，故

HOG

1.42DpG0.511.420.60?10?2?2.310.51()??()?0.07041m； =?5a?6001.835?10因此吸附区高度为H2=HOG.NOG=0.07041×5.948=0.419m。 对单位横截面积的床层，在保护作用时间内吸附的苯蒸汽量为 （0.025－0）×2.37×60×90＝320（kg苯/m） 而吸附床饱和区吸附苯蒸汽量?吸附床未饱和区吸附苯蒸汽量?因此总吸附量?(H2

(H?H2)?b(xT?0) H2?b(xT?0)(1?f)

?0.419)?625?0.282?0.419?625?0.282?0.442?320

解得H=2.05m，此即所需要的最小床高。

7.11 把处理量为250mol/min的某一污染物引入催化反应器，要求达到74%的转化率。假设采用长6.1m，直径3.8cm的管式反应器，求所需要催化剂的质量和所需要的反应管数目。 假定反应速度可表示为：RA=－0.15（1－xA）mol/（kg催化剂.min）。 催化剂堆积密度为580kg/m。

解：反应管转化率为xA时，反应速度为RA=－0.15（1－xA）mol/（kg催化剂.min）。 根据单管物料平衡可列出如下方程：0.15(1?xA)?Adx?QdxA 其中

3

A??4?(3.8?10?2)2?1.1?10?3m2，Q单位为mol/min。

数据代入并整理得0.098668dx?QdxA1?xA，对等式两边积分，即

0.098668?dx?Q?06.10.740dxA1?xA，解得Q=0.447mol/min。

反应管数目：250/0.447＝560个。

7.12 为减少SO2向大气环境的排放量，一管式催化反应器用来把SO2转化为SO3。其反应方程式为：2SO2+O2－>2SO3总进气量是7264kg/d，进气温度为250C，二氧化硫的流速是227kg/d。假设反应是绝热进行且二氧化硫的允许排放量是56.75kg/d。试计算气流的出口温度。SO2反应热是171.38kJ/mol，热容是0.20J/(g.K)。 解：Q。

?227?56.755?171.38?4.56?10kJ ?364?10。

Q4.56?105由Q?cm?T得?T???314Kcm0.2?7264

第八章 硫氧化物的污染控制

8.1 某新建电厂的设计用煤为：硫含量3%，热值26535kJ/kg。为达到目前中国火电厂的排放标准，采用的SO2排放控制措施至少要达到多少的脱硫效率？ 解：火电厂排放标准700mg/m。

3%硫含量的煤烟气中SO2体积分数取0.3%。

3

3?64?103?8571mg； 22.48571?700因此脱硫效率为?100%?91.8%

8571则每立方米烟气中含SO2

8.2 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）如果实际应用时CaCO3过量30%，每燃烧一吨煤需要消耗多少CaCO3；

3）脱硫污泥中含有60%的水分和40êSO4.2H2O，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）CaCO3?SO2?2H2O?CaSO3?2H2O?CO2?

10064 m=1.5625kg ?m1kg3.6?2t?72kg，约去除72×0.9=64.8kg。 100100?64.8因此消耗CaCO m?1.3??132kg。

6464.81743）CaSO.2HO生成量 ?172?174kg；则燃烧1t煤脱硫污泥排放量为?435t，同时排放

640.42）每燃烧1t煤产生SO2约

3

4

2

灰渣77kg。

8.3 一冶炼厂尾气采用二级催化转化制酸工艺回收SO2。尾气中含SO2为7.8%、O2为10.8%、N2为81.4%（体积）。如果第一级的SO2回收效率为98%，总的回收效率为99.7%。计算： 1）第二级工艺的回收效率为多少？

2）如果第二级催化床操作温度为420C，催化转化反应的平衡常数K=300，反应平衡时SO2的转化率为多少？其中，K。

?ySO3ySO2?(yO2)0.5。

解：1）由?T?1?(1??1)(1??2)，99.7%?1?(1?98%)(1??2)，解得?2?85%。

2）设总体积为100，则SO27.8体积，O210.8体积，N281.4体积。经第一级催化转化后余SO20.156体积，O26.978体积，N281.4体积。设有x体积SO2转化，则总体积为(88.5?x)。 2－3

xx/(88.5?)2因此，300?0.156?x6.978?x/20.5?[]88.5?x/288.5?x/21.6?10?3?99% 故转化率为1?0.156，由此解得x=1.6×10；

8.4 通常电厂每千瓦机组容量运行时会排放0.00156m/s的烟气（180C，1atm）。石灰石烟气脱硫系统的压降约为2600Pa。试问：电厂所发电中有多少比例用于克服烟气脱硫系统的阻力损失？假定动力消耗＝烟气流率×压降/风机效率，风机效率设为0.8。 解：动力消耗K3

。

?0.00156?2600W?5.07W，即约0.51%用于克服阻力损失

0.88.5 石灰石（CaCO3）法洗涤脱硫采用喷雾塔设计，如果喷嘴产生雾滴的平均直径为3mm，假定操作按表8－5的典型工况进行，试计算： 1）液滴相对与塔壁的沉降速度是多少？

2）如果气体进口温度为180C，离开塔顶时下降到55C，计算雾滴的水分蒸发率？假定雾滴可近似视为水滴。

3）脱硫液每经过一次喷雾塔，有多少分率的CaCO3发生了反应？ 解：1）取平均温度为T。

。

?180?55。 ?117.5。C，此时气体密度??0.94g/l（分子量取30）

2显然雾滴处于牛顿区，us?1.74[3?10?3?9.8?1000/0.94]1/2?9.73m/s，因气体流速为3m/s，

3

则液滴相对塔壁的沉降速度为6.73m/s。

2）工况条件：液气比9.0L/m，Ca/S=1.2，并假设SO2吸收率为90%。 在117.5C下，水汽化热2212.1kJ/kg，空气比热1.025kJ/（kg.K） 由（180－55）×1.025×0.94=2212.1m，解得m=0.054kg，因此水分蒸发率

。

0.054?100%?0.6%。 9.00.93）CaCO反应分率为?100%?75%。

1.23

8.6 在双碱法烟气脱硫工艺中，SO2被Na2SO3溶液吸收。溶液中的总体反应为： Na2SO3+H2O+SO2+CO2－>Na+H+OH+HSO3+SO3+HCO3+CO3 在333K时，CO2溶解和离解反应的平衡常数为：

+

+

－

－

2－

－

2－

[HCO3?]?[H?][CO2?H2O]?Kc1?10?6.35M?Khc?0.0163M/atm，

[CO2?H2O]PCO2[CO32?]?[H?]?Kc2?10?10.25M ?[HCO3]溶液中钠全部以Na形式存在，即[Na]=[Na]； 溶液中含硫组分包括，[S]=[SO2.H2O]+[HSO3]+[SO3]。

如果烟气的SO2体积分数为2000×10，CO2的浓度为16%，试计算脱硫反应的最佳pH。 解：在373K时，Khs=0.41，Ks1=6.6×10，Ks2＝3.8×10。 [Na]－[S]=[Na]－[SO2.H2O]－[HSO3]－[SO3]

=[OH]－[H]+[SO3]+2[CO3]+[HCO3]－[SO2.H2O]

－

+

2－

2－

－

+

－

2－

－3

－8

－6

－

2－

+

+

Ks2[HSO3?]Ks2Ks1KhsPso2[SO]??[H?][H?]22?3Ks2[HSO3?]Kc2Kc1KhcPco2?，[CO]?[H?][H?]22?3，

[HCO3?]?

Kc1KhcPco2[H?]。

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