大气第二章习题及答案.doc

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 71.25H 1132.5 55.25 27.625S 10 0.3125 0.3125H2O 22.5 1.25 0（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99.18754.78=474.12mol/kg重油。即474.1222.4/1000=10.62m3N/kg重油。烟气组成为CO271.25mol，H2O 55.25+11.25=56.50mol，SO20.1325mol，N23.7899.1875=374.93mol。理论烟气量 71.25+56.50+0.3125+374.93=502.99mol/kg重油。即502.9922.4/1000=11.27 m3N/kg重油。（2）干烟气量为502.9956.50=446.49mol/kg重油。SO2百分比浓度为，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1.110.62=11.68m3N/kg重油，产生烟气量为11.267+0.110.62=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 1H 3.2 3.2 0.584S 1.7 0.053 0.010O 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。燃烧方程式为：n=1+0.584/4+0.0100.013/2=1.14951）理论空气量；SO2在湿烟气中的浓度为2）产生灰分的量为烟气量（1+0.292+0.010+3.781.1495+1.644/18）1000/18.2622.4 103=6.826m3/kg灰分浓度为mg/m3=2.12104mg/m33）需石灰石/t煤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 66.25H 31.125 15.5625 7.78S 6 0.1875 0.1875H2O 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总计66.25+8.50+0.1875+280.54=365.48mol/kg煤实际烟气量365.48+0.2354.76=436.43mol/kg煤，SO2浓度为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，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，则实际干空气 1.21.066mol=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。烟气量SO2：0.002mol，CO2：0.285+0.007+0.05=0.342mol，N2：0.2233.78+0.524=1.367mol，H2O0.002+0.126+0.014+1.2981.493%+0.004=0.201mol故实际烟气量 0.002+0.342+1.367+0.201+0.21.066=2.125mol2.5 干烟道气的组成为：CO211%（体积），O28%，CO2%，SO2120106（体积分数），颗粒物30.0g/m3（在测定状态下），烟道气流流量在700mmHg和443K条件下为5663.37m3/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（）；3）在标准状态下（1atm和273K），干烟道体积；4）在标准状态下颗粒物的浓度。解： 1）N2%=111%8%2%0.012%=78.99%由大气污染控制工程P46 （211）空气过剩2）在测定状态下，气体的摩尔体积为；取1m3烟气进行计算，则SO2120106m3，排放浓度为。3）。4）。2.6 煤炭的元素分析按重量百分比表示，结果如下：氢50%；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 63.17H 40.75 20.375 10.19S 16 0.5 0.5H2O 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73.864.781.2=423.66mol，含水423.660.0116=4.91mol。烟气中：CO2 63.17mol；SO2 0.5mol；H2O 4.91+4.625+20.375=29.91mol；N2：73.863.78=279.19mol；过剩干空气0.273.864.78=70.61mol。实际烟气量为63.17+0.5+29.91+279.19+70.61=443.38mol其中CO2 ；SO2 ；H2O ； N2 。O2 。2.7 运用教材图27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，即PH2SO4=1.83105，lg PH2SO4=-4.737。查图27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%；CO600106（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 （71.67x）mol，耗氧（71.67x）mol。烟气中O2量。总氧量 ，干空气中N2：O2体积比为3.78：1，则含N2 3.78（106.67+24.5x）。根据干烟气量可列出如下方程：，解得x=0.306故CO2%：；N2%：由大气污染控制工程P46 （211）空气过剩系数因此氮在油中的最大含量为。Chapter 21We pass a gas stream through a fiber filter that collects 85 percent of the particles present. If we were to use three such filters in series and if we assume that each of them has an 85 percents efficiency, what woule the expected overall collection efficiency be?2Figure below shows the frequency distribution of various values for the product of H times u for Peoria, Illinois. If the average daily emission rate for carbon monoxide for this city is and the standard to be met is 10, what fraction of the time must we implement intermittent control to meet this standard? Assume that the simple box model(Section 6.2) applies, that the size of the city is 5 mi by 5 mi, and that the background concentration is 2 。3.Air at 2200 and 1 atm is flowing at a rate of 000 lb/min out of the afterburner on a hazardous waste incinerator. a. How many scfm is this? b. How many acfm is this?4 a. Write the general equation for the mol fraction of water in a combustion stack gas, on the assumption that the fuel is a hydrocarbon with formula ,that the air moisture is X mol/mol of dry air, and that the excess air is E percent. b.Using that formula, calculate the value of(y/x) that corresponds to 11.0 percent water vapor in the stack gas, for dry, stoichiometric air(X=E=0)c. Show how much the answer to part (b) changes if we assume E=0.20 and X=0.0116.