大气污染控制工程课后题

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 71.25 71.25

H 113－2.5 55.25 27.625（转化为氧，即原料中含有氧，20g，

相当于0.625molO2，转化为H为2.5g）

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 m3N/kg重油。

2）干烟气量为502.99－56.50=446.49mol/kg重油。

0.3125?100%?0.07%，

446.4971.25?100%?15.96%。 空气燃烧时CO2存在最大浓度

446.49SO2百分比浓度为

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

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；

18.26SO2在湿烟气中的浓度为

0.0101.6441?0.292?0.010?3.78?1.1495?181000?80%?144.8g/kg 100?100%?0.174%

2）产生灰分的量为18.1? 烟气量（1+0.292+0.010+3.78×1.1495+1.644/18）×1000/18.26×22.4×103=6.826m3/kg

－

144.8?103mg/m3=2.12×104mg/m3

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

35%灰分浓度为

第三章：大气污染气象学

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】：

1.5 298 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?1.5?10??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??2 21.1 763 15.6 3 15.6 580 8.9 4 25.0 2000 5.0 5 30.0 500 20.0 6 25.0 700 28.0 3.7 用测得的地面气温和一定高度的气温数据，按平均温度梯度对大气稳定度进行分类。 测定编号 。1 458 。地面温度/C 21.1 高度/m 【解】：

相应温度/C 26.7 G1??T126.7?21.1??1.22K/100m?0，故?1??G1?0，逆温； ?z1458?T215.6?21.1???0.72K/100m，故?2??G2?0.72K/100m??d，稳定； ?z2763?T38.9?15.6???1.16K/100m，故?3??G3?1.16K/100m??d，不稳定； ?z3580?T45.0?25.0???1K/100m，故?4??G4?1K/100m??d，不稳定； ?z42000?T520.0?30.0???2K/100m，故?5??G5?2K/100m??d，不稳定； ?z5500?T628.0?25.0??0.43K/100m?0，故?6??G6?0逆温。 ?z6700G2?G3?G4?G5?G6?第四章：大气扩散浓度估算模式

4.1 污染源的东侧为峭壁，其高度比污染源高得多。设有效源高为H，污染源到峭壁的距离为L，峭壁对烟流扩散起全反射作用。试推导吹南风时高架连续点源的扩散模式。当吹北风时，这一模式又变成何种形式？ 【解】：

吹南风时以风向为x轴，y轴指向峭壁，原点为点源在地面上的投影。若不存在峭壁，则有

Qy2(z?H)2(z?H)2?(x,y,z,H)?exp(?2){exp[?]?exp[?]} 222?y2?z2?z2?u?y?z'现存在峭壁，可考虑?为实源与虚源在所关心点贡献之和。

Qy2(z?H)2(z?H)2实源?1?exp(?2){exp[?]?exp[?]} 222?y2?z2?z2?u?y?zQ(2L?y)2(z?H)2(z?H)2虚源?2?exp[?]{exp[?]?exp[?]} 2222?y2?z2?z2?u?y?zQy2(z?H)2(z?H)2因此??exp(?2){exp[?]?exp[?]}+ 222?y2?z2?z2?u?y?zQ(2L?y)2(z?H)2(z?H)2exp[?]{exp[?]?exp[?]} 2222?y2?z2?z2?u?y?zQy2(2L?y)2(z?H)2(z?H)2={exp(?2)?exp[?]}{exp[?]?exp[?]} 2222?y2?y2?z2?z2?u?y?z刮北风时，坐标系建立不变，则结果仍为上式。

4.2 某发电厂烟囱高度120m，内径5m，排放速度13.5m/s，烟气温度为418K。大气温度288K，大气为中性层结，源高处的平均风速为4m/s。试用霍兰德、布里格斯（x<=10Hs）、国家标准GB/T13201－91中的公式计算烟气抬升高度。 【解】： 霍兰德公式

?H?vsDu(1.5?2.7Ts?Ta13.5?5418?288D)?(1.5?2.7??5)?96.16m。 Ts4418布里格斯公式

QH?Ts?Ta2.72.7418?28822?vD???13.5?5?29521kW?21000kWs?3?3T4189.6?109.6?10s?11/3?0.362?29521?4?1x2/3?2.80x2/3。

1/32/3且x<=10Hs。此时 ?H?0.362QHxu按国家标准GB/T13201－91中公式计算， 因QH>=2100kW，Ts－Ta>=130K>35K。

n1?H?n0QHHsn2u?1?1.303?295211/3?1202/3?4?1?244.93m

（发电厂位于城市近郊，取n=1.303，n1=1/3，n2=2/3）

4.3 某污染源排出SO2量为80g/s，有效源高为60m，烟囱出口处平均风速为6m/s。在当时的气象条件下，正下风方向500m处的?y?35.3m,?z?18.1m，试求正下风方向500m处SO2的地面浓度。 【解】：

由《大气污染控制工程》P88（4－9）得

H2806023 ??exp(?2)?exp(?)?0.0273mg/m2??6?35.3?18.12?z2?18.1?u?y?zQ4.5 某一工业锅炉烟囱高30m，直径0.6m，烟气出口速度为20m/s，烟气温度为405K，大

气温度为293K，烟囱出口处风速4m/s，SO2排放量为10mg/s。试计算中性大气条件下SO2的地面最大浓度和出现的位置。 【解】：

由霍兰德公式求得

?H?vsDu(1.5?2.7Ts?Ta20?0.6405?293D)?(1.5?2.7??0.6)?5.84m，烟囱Ts4405有效高度为H?Hs??H?30?5.84?35.84m。 由《大气污染控制工程》P89 （4－10）、（4－11） …… 此处隐藏：3249字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……