1、大气污染治理工程习题解编 者：蒲恩奇任爱玲前 言大气污染治理工程是环境工程专业的主干专业课之一。这本教材共分十三章，可分成六大部分。第一部分介绍大气组成、大气环境质量标准及当代主要大气环境问题；第二部分介绍燃料、燃烧及计算；第三部分介绍大气污染气象学的基本知识，着重阐述了污染物在大气中扩散的基本理论，还阐述了厂址选择及烟囱高度设计；第四部分介绍了除尘技术基础知识及各种除尘器除尘机理、性能特点及设计选型等知识；第五部分介绍了吸收法、吸附法和催化转化法治理气态污染物的原理和典型工艺流程；第六部分介绍集气罩与净化系统的选择和设计。为了配合大气污染治理工程的教学，为学习使用此教材的师生提供一个参考。我
2、们特意编写了这本大气污染治理工程习题解 ，对各章的习题作了解答。由于水平有限，时间仓促，书中难免有错误，敬请各位老师和同学批评指正。王宜明等老师做了部分工作，提供了有关习题的解法。九五届环境学院的李丽霞、佟魏同学进行了演算。特此说明，以示射意。蒲恩奇2000.2.8第一章 概论1.1 计算干洁空气中 N2、O 2、A r 和 CO2 气体质量百分数。解：由表 1-1 查得干洁空气中各气体的体积百分数如下：N2 O2 Ar CO278.08 20.95 0.93 0.03以 N2 为以例，计算其质量百分数已知 N2 分子量为 28.016，干洁空气平均分子量为 28.966，N 2 的质量百分数
3、：N2%= %52.71096.8701同理得：N2 O2 Ar CO2体积百分数（%） 78.08 20.95 0.93 0.03 质量百分数（%） 75.52 23.14 1.28 0.04561.2 根据我国的 环境空气质量标准 求 SO2、NO 2、CO 三种污染物二级标准日平均质量浓度限值的体积分数。解：由表 16 查得三种污染物二级标准（日平均质量浓度）为：SO2 NO2 COCm(mg/m3) 0.15 0.08 4.00以 SO2 为例计算体积分数Cv= 3104.2SOmM33.65. =0.05310-6=0.05310-4%同理得：SO2 NO2 CO体积百分数（%） 0
4、.05310-4% 0.03910-4% 3.2010-4%1.3 CCl4 气体和空气混合成体积百分数为 1.510-2%的混合气体，在管道中流量为 10m3/s，试确定。（1）CCl 4 在混合气体中的质量浓度 Cm（单位 g/m3）和浓度C （单位 mg/mol） 。m（2）每天流经管道的 CCl4 质量是多少 kg解：已知 1.510-2%=1.510-4154ClM（1）C m= 33/020mgCm=1.510-415410-3=2.3110-5kg/mol（2）已知：1d=86400s每天流经管道的 CCl4 质量：1.031010-386400=889.92kg/d1.4 成人
5、每次吸入的空气量平均为 500cm3，假如每分钟呼吸 15 次，空气颗粒物的质量浓度为 200g/m 3。试计算每小时沉积于肺泡上的颗粒物质量。已知颗粒物在肺泡上的沉积系数为 0.12。解：成人每次吸入空气量：500cm 3=5.010-4m3每小时吸入空气量：5.010 -4m31560=0.45m3/h每小时吸入颗粒物量：0.45200=90g/h沉积在肺泡上颗粒物量：900.12=10.8g/h1.5 地处平原的某城市远郊区的工厂烟囱有效高度 50m，若烟尘排放控制系数 Pe=27t/（m 2h） ，求烟尘的允许排放量。若排放量为0.08t/h,试求烟囱有效高度的最小值。解：由点源烟尘排
6、放率计算式：Q e=PeHe210-6 得烟尘允许排放量：Q e=2750210-6=0.068t/h由 Qe=PeHe10-6 得He= eP610278.6=54m第二章 燃烧与大气污染2.1 已知重油元素分析结果为：C：85.5% H：11.3% O：2.0% N：0.2% S：1.0% 试计算： 燃烧 1kg 重油所需的理论空气量和产生的理论烟气量；干烟气中 SO2的质量浓度和 CO2的最大质量浓度；当空气的过剩量为 10%时，所需的空气量及产生的烟气量。解： 已知 1kg 重油中各成分的含量如下：质量/g 摩尔数/mol（按原子数计） 需氧数/molC 855 71.25 71.25
7、H 113 112.10 28.25N 2 0.143 0S 10 0.3125 0.3125O 20 1.25 -0.625所需理论氧气量为：71.25+28.25+0.3125-0.625=99.188mol/kg 重油需要的理论空气量为：99.188（1 + 3.7）=472.13mol/kg 重油即： 472.1322.4/1000=10.58m3/kg 重油（标态）理论空气量条件下的烟气组成（mol）为：CO2：71.25 H2O：56.5SOx：0.3125 N2：99.1883.76理论烟气量为：71.25+56.5+0.3125+99.1883.76=501.01mol/kg
8、重油501.0122.4 10-3=11.22m3/kg 重油 干烟气量为：501.01-56.5=444.51mol/kg 重油即： 444.5122.410-3=9.96m3/kg 重油。SO2 量为：0.31250.97=0.3031mol/kg 重油（认为 S 的生成物中 SO2 占 97%）干烟气中 SO2 的质量浓度为：0.303110-6/444.51=681.87 =1948mg/m34.6假设 C 全部生成 CO2，则 CO2 的量为 71.25mol/kg 重油。CO2 的最大质量浓度为：4.105.4733/8.14mg当空气过剩 10%时，空气过剩系数 =1.1则实际的
9、空气量为：10.581.1=11.64m3/kg 重油实际烟气量为：0)1(aofgf VV582.13/kg 重油m82.2 煤的元素分析结果（质量百分数）是：S 0.6% H 3.7% C 79.5% N 0.9% O 4.7% 灰分：10.6%。在空气过剩 20%下完全燃烧，当忽略大气中 N2 生成的 NO，燃料氮（1）50%被转化 NO 时， （2）20%被转化 NO 时，计算烟气中 NO 的质量浓度。解：（1）以 1kg 煤为基础，则 N 被 50%转化为 NO 时质量/g 摩尔数/mol 需氧数/mol 烟气量/molS 6 0.1875 0.1875 0.1875H 37 18.
10、5 9.25 18.5C 795 66.25 66.25 66.25N 9 0.6424 0.1606 0.3212O 47 1.469 -1.469则理论需氧量：0.1875+9.25+66.25+0.1606-1.469=74.38mol/kg 煤理论空气量为：74.38(1+3.76)=354.05mol/kg 煤理论烟气量为：0.1875+18.5+66.25+0.3212+74.383.76=364.93mol/kg 煤实际烟气量为：364.93+354.050.2=435.74mol/kg 煤NO 的质量浓度为：61074.352pm.23/987g（2）以 1kg 煤为基础，当
11、N 20%被转化时质量/g 摩尔数/mol（以原子数计） 需氧数/mol 烟气量/mol S 6 0.1875 0.1875 0.1875H 37 37 9.25 18.5C 795 66.25 66.26 66.25N 9 0.6424 0.06424 0.1285O 47 1.469 -1.469则理论需氧量为：0.1875+9.25+66.25+0.06425-1.469=74.28mol/kg 煤1kg 煤完全燃烧所需要的理论空气量为：74.28(1+3.76)=353.57mol/kg 煤理论烟气量为：0.1875+18.5+66.25+0.1285+74.283.76=364.36
12、mol/kg 煤实际烟气量为：364.36+353.570.2=435.07mol/kg 煤NO 的摩尔数为：0.64250.2=0.1285则 NO 在烟气中的质量浓度为：6107.435284.23/9mg2.3 某锅炉燃用煤气成分体积比为：H2S0.2%、CO 25%、O 20.2%、CO28.5%、H 213.0%、CH 40.7%、N 252.4%。空气含湿量为 12g/m3(标态)，=1.2 时，试求实际所需空气量和燃烧时产生的实际烟气量。解：以 1kmol 煤气计，则摩尔数/mol 需氧量/mol 烟气量/LmolH2S 2 4 4+2=6CO2 50 0 50O2 2.0 -2
13、 0CO 285 142.5 285H2 130 65 130CH4 7 14 14+7=21N2 524 0 524 1）由上表可知理论需氧量为：4-2+142.5+65+14=223.5mol/kmol 煤气=223.5L/（m 3 煤气）理论干空气量：223.5(1+3.76)=1063.86L/（m 3 煤气）实际空气量：1063.86 2.1048213/.296mL2）理论干烟气量：6+50+285+130+21+524+223.53.76=1856.4L/m3实际烟气量：1856.4+(1296.1-1063.86)=2088.64L/m3 煤气=2.09m3/m3 煤气2.4
14、烟道气各组分的体积分数为：CO 2 11%、O 2 8% 、CO 2%、SO 20.012%、颗粒物的质量浓度为 30.0g/m3（测定状态下） ，烟道气流量在 93310Pa 和 443K 条件下为 566.37m3/min，水汽体积分数为 8%。试计算：（1）过量空气的百分数；（2）SO 2 排放的质量浓度（单位：mg/m3） ， （3）在标准状态下（1.01310 5Pa 和 273K） ，干烟气的体积；（4）在标准状态下颗粒物的质量浓度。解：（1）由已知条件可得 N2 的体积含量为：100%-11%-8%-2%-0.012%=79%所以过量空气百分数为：由式 2.22：=1+ )5.0
15、(26.00pzpzCONQ%)2.8(79=50%（2）在 P=93310Pa， T=443K 下，SO 2 的排放浓度为：0.012%106 4.6310.5=195mg/m3（3）在标态下干烟气的体积为：5663.37(1-8%) 4310.2795min/29573（4）在标态下颗粒物的浓度为：2739104.353/8.52mg2.5 某燃油锅炉尾气，NO 排放标准为 287.5mg/m3，若燃油的分子式为C10H20Nx，在 50%过剩空气条件下完全燃烧，燃料中的氮 50%转化为NO，不计大气中 N2 转变生成的 NO。计算在不超过排放标准情况下，燃料油中氮的最高质量分数。解：以
16、1molC10H20Nx 燃烧为基础，则需氧量（mol）：10+ 41540x理论空气量（mol）：4.76 415x实际空气量（mol）:1.54.76在理论空气量下产生的理论烟气体积为：CO2：10mol，H 2O：10mol、NO： ，N 2：3.76x415x理论烟气量（mol）为：10+10+ xxx69.1471576.32实际烟气量（mol）为：（76.4+1.69x）+0.5 41576.x=112.1+2.285xNO 的浓度： 61034.25872.1xx0.048即燃料油中 N 的最大允许含量为：048.1210.4%78.2.6 某燃油锅炉每小时耗油 4.8t，油的低位发热量Q1=40614kJ/kg，=1.3 ，安装有省油器=0.15，求该锅炉每小时排放的烟气量。解：（1）由式 2.14 计算理论空气量 21087.4650.31QVa标 态)/(25.103kgm（2）由式 2.24 求每 kg 油燃烧产生的烟气量oafg VQV)1(487.1=1.11 25.0.06=15.38（m 3/kg） （标态）（3）每小时产生的烟气量15.384800=73824m3/h（标态）
