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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

1

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%?Ar%?0.781?28.0128.97?128.97?1?100%?75.51%，O2%?0.209?32.0028.97?1?100%?23.08%；

?100%?0.05%。

0.00934?39.94?100%?1.29%，CO2%?0.00033?44.0128.97?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/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

1?1022.43?44.643mol。故三种污染物体积百分数分别为：

SO2：

0.15?10?364?44.6434.00?10?3?0.052ppm，NO2：

0.12?10?346?44.643?0.058ppm

CO：

28?44.643?3.20ppm。

－4

3

1.3 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/m3N）和摩尔浓度c（mol/m3N）；2）每天流经管道的CCl4质量是多少千克？

解：1）?（g/mN）?3

1.50?10?4?154?322.4?101.50?1022.4?10?4?3?1.031g/mN

3 c（mol/mN）?3?6.70?10?3mol/mN。

－3

32）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500cm3，假若每分钟呼吸15次，空气中颗粒物的浓度为200?g/m3，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×（500×15×60×10－6）×0.12?g=10.8?g

1.5 设人体肺中的气体含CO为2.2×10－4，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

COHbO2Hb?Mp?pO2?210?2.2?1019.5?10?4?2?0.2369，

COHb饱和度?CO?COHbCOHb?O2Hb?COHb/O2Hb1?COHb/O2Hb?0.23691?0.2369?19.15%

1.6 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

2

污染空气中所含CO的浓度为10－4。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。 解：含氧总量为2%：

4800?20100?960mL。不同CO百分含量对应CO的量为：

96093%?7%?72.26mL ?172.0min； ?125.4min

96098%?2%?19.59mL，7%：

1）最初CO水平为0%时 t?2）最初CO水平为2%时 t?3

72.264.2?10?1072.26?19.594.2?10?4?43?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/m3，对光的折射率为2.2，计算大

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

3Lv?

2.6?pdpK??2.6?1400?1.42.2?0.2?11581.8m。

3

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=10.62m3N/kg重油。

烟气组成为CO271.25mol，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502.99×22.4/1000=11.27 mN/kg重油。 2）干烟气量为502.99－56.50=446.49mol/kg重油。 SO2百分比浓度为

3

0.3125446.49?100%?0.07%，

71.25446.49?100%?15.96%。

空气燃烧时CO2存在最大浓度

3）过剩空气为10%时，所需空气量为1.1×10.62=11.68m3N/kg重油， 产生烟气量为11.267+0.1×10.62=12.33 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） 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/m3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

1005.475?18.26g/molC。燃烧方程式为

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

n=1+0.584/4+0.010－0.013/2=1.1495

4

1）理论空气量

1.1495?(1?3.78)18.26?1000?22.4?10?3m/kg?6.74m/kg；

33SO2在湿烟气中的浓度为

0.0101?0.292?0.010?3.78?1.1495?10001001.64418?100%?0.174%

2）产生灰分的量为18.1??80%?144.8g/kg

烟气量（1+0.292+0.010+3.78×1.1495+1.644/18）×1000/18.26×22.4×10－3=6.826m3/kg 灰分浓度为

144.86.826?10mg/m3=2.12×104mg/m3

31000?1.7%3）需石灰石

32.00?1.7?40?103.21kg/t煤

35%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?354.764.78?280.54mol

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

0.1875436.43?100%?0.043%。

2.4 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/m3N，??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??1.2，则实际干空气 1.2×1.066mol=1.279mol。

空气含湿量为12g/m3N，即含H2O0.67mol/ m3N，14.94L/ m3N。故H2O体积分数为1.493%。故实际空气量为

1.2791?1.493%?1.298mol。

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

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