大气污染控制工程复习资料：计算题及答案

作业习题及答案

1.1 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

1?103?44.643mol。故三种污染物体积百分数分别为： 气计算，其摩尔数为22.40.15?10?30.12?10?3?6?0.052?10，NO2：?0.058?10?6 SO2：64?44.64346?44.6434.00?10?3?3.20?10?6。 CO：28?44.643

1.2 某市2004年3月10日测得空气质量如下：PM10156?g/m3N，NO2105?g/m3N，SO285?g/m3N，CO6?g/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：

0.156?0.150??200?100??100?103 0.350?0.1500.105?0.080??100?50??50?81.25 NO2：0.120?0.0800.085?0.050??100?50??50?67.5 SO2：0.150?0.050PM10：CO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。

2.1 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：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（以体积分数计）；

1

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（mol） 需氧数（mol）

C 823 68.58 68.58 H 103 103 25.75 S 48 1.5 1.5 N元素忽略。

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95.83×4.78=458.0674mol/kg重油。

即458.0674×22.4/1000=10.26m3N/kg重油。 烟气组成为

CO268.58mol，H2O25.75×2=51.50mol，SO21.5mol，

N23.78×95.83=362.2374mol。

理论烟气量 68.58+51.50+1.5+362.2374=483.8174mol/kg483.8174×22.4/1000=10.8375m3N/kg重油。

2）干烟气量为483.8174-51.50=432.3174mol/kg重油。

1.5?100%?0.35%， 432.317468.58?100%?15.86%。 空气燃烧时CO2存在最大浓度432.3174重油。即

SO2百分比浓度为3）过剩空气为10%时，所需空气量为1.1×10.26=11.286m3N/kg重油， 产生烟气量为10.8375+0.1×10.26=11.8635 m3N/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），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 C 65.7

5.475 1

2

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 理论空气量1.1495?(1?3.78)?1000?22.4?10?3m3/kg?6.74m3/kg；

18.26SO2在湿烟气中的浓度为0.0101.6441?0.292?0.010?3.78?1.1495?18?100%?0.174%

3.1 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

?1?91.9%，第二级除尘效率为?2?82%，问该两级串联除尘系统的总除尘效率

为多少？ 解：

按串联除尘效率计算得

?T?1?(1??1)(1??2)?1?(1?91.9%)(1?82%)?98.54%

3.2 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/?m 0.5 质量频率/% 分级效率/% 解：

按总除尘效率公式可得：

0.4 10.0 2.0 7.6 48.0 4.0 25.0 69.0 8.0 28.0 79.0 10.0 16.2 87.0 14.0 14.3 98.0 20.0 7.4 99.0 22.5 1.1 100.0 3

?T???i?Di?0.4%?10.0%?7.6%?48.0%?25.0%?69.0%?28.0%?79.0%?16.2%?87.0%?14.3%?98.0%?7.4%?99.0%?1.1%?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1.82×10-5Pa·s，求该沉降室能100%捕集的最小粒径。 解：

dmin18?v0H18?1.82?10?5?0.3?3?5???4.9?10m?49?m?100?m，符合3?pgL2.5?10?9.8?5层流区假设。

4.2 已知烟气处理量Q=5000m3/h，烟气密度ρ=1.2kg/m3，允许压力损失为900Pa ，ζ＝5.8。若选用斯台尔曼型旋风除尘器，试求其主要尺寸。 解：

2?9002?pv??16.1m/s? 得 1由式 v1 5.8?1.2??Q50002A??0.0863mA?bh?则由 v 得 3600?16.11

根据斯台尔曼型旋风除尘器的尺寸要求，有

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： ①出口含尘浓度；

②若处理的气体量增加到8600m3/h的除尘效率。 解：

h?2.5b，则A?2.5b2?0.0863，故b?0.186m，h?0.465m，D?5b?0.93m。???2??1?①由 ?1（?9.0?（1?0.954）?0.414m3/d得，出口含尘浓度 ?2??11??）②由于除尘器型号没变，因此有效驱进速度相同。可将Aω看做一个整体，则有

A???Qln(1??)??6000ln(1?0.954)?5.1336004

?2?1?exp(?3600A3600?)?1?exp(??5.13)?0.883860086004.4 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）滤袋条数。 解： （1）过滤气速

因采用逆气流反吹清灰，则可取VF=1.0m/min。 （2）粉尘负荷

因除尘效率为99%，则W=VF△Ct=1.0×0.99×6t=5.94t g/m2 （3）除尘器压力损失 可考虑为△P=△Pf+△PP

△Pf为清洁滤料损失，考虑为120Pa；

△PP=RpV2△Ct=9.5×12×5.94t=56.43tPa，Rp取9.50N·min/(g·m); 故△P=△Pf+△PP=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，t<15.1min，即最大清灰周期为15min。

（5）滤袋面积：A=Q/60VF=10000×393/（60×1.0×273）=240m2

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